Устройство для разработки месторождений полезных ископаемых Советский патент 1988 года по МПК E21C41/04 E21D23/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений редкометалль- ных полезных ископаемых.

Цель изобретения - повышение полноты извлечения полезного ископаемого.

На фиг. 1 изображено устройство после опускания механизированной крепи на глубину вскрыши; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 3; на фиг. 5 - вид Г на фиг. 1.

Устройство для разработки месторождений полезных ископаемых работает следую- Ш.ИМ образом.

Отработку месторождения полезных ископаемых типа штоков, штокверков, линз и т. п. без постоянного присутствия горнорабочих в очистном забое начинают с бурения непосредственно с дневной поверхности вертикальной или наклонной скважины 1 ориентировочно через центр разведанного месторождения 2. Затем скважину разбуривают npHiMbiM или обратным ходом бурового снаряда до диаметра, необходимого и достаточного для условий безопасной эксплуатации месторождения. В устье разбуренной скважины помещают зауженным концом нижнюю секцию 3 трубчатой колонны, соединенной опорой 4 с одной (двумя) верхними секциями 5 в единый став трубчатой колонны с вмонтированными в нее ковшовыми элеваторами 6 и 7. Со стороны отверстия 8 колонну жестко соединяют с торцом секции механизированной крепи 9, сагрега- тированной на общем основании 10, с вдвинутыми в нее разрезом в сторону движения секциями 11 и 12 и со ставом телескопического забойного конвейера 13. К частям ста10

числе податчик 17 перфоратора {или перфораторов) 18, буровые щтанги 19 которых ориентируют с помощью поворотного устройства 20 относительно отверстий втулок кондукторной плиты 21, соосных с отверстиями 22 части трубчатой колонны, а забурники некоторых или всех буровых штанг могут быть оснаш,ень керноотборниками 23. Здесь же монтируют средства автоматической упаковки керновых проб и средства 24 заряжания шпуров зарядами ВВ направленного действия, например типа зарядной машины змк.

Горизонтальную проекцию винтовой линии будущего перемещения механизированной крепи - круг условно делят, например

5 на шесть секторов. При этом, если условно поместить механизированную крепь в I секторе (фиг. 4), то обуривают короткими вертикальными скважинами с поверхности П, III и iV секторы с таким расчетом, чтобы

.,„ придать почве выработанного пространства в сторону направления ведения очистных работ (на фиг. 2 по часовой стрелке) уклона, равного углу подъема винтовой линии, по которому будет перемещаться механизированная крепь 3 процессе выемки полезного ископаемого.

В зависимости от угла наклона винтовой линии траектории движения механизированной крепи (в зависимости от шага винтовой линии) допускается в начале прогресса разработки обурить и все остальные пять секторов П-VI. Пробуренные в этих секторах вертикальные шпуры заряжают зарядами ВВ и взрывают вначале только заряды И сектора. Проветривают забой и одновременно с включением забойного транспортера и гидродомкратов передвижки механизи25

30

ва телескопического забойного конвейера, 35 рованной крепи 25 включают ковшовый элеватор. В процессе вращательно-поступатель- ного перемещения секции механизированной крепи вместе с забойной частью отвала перегружателя взорванная порода вскрыши по- 40 ступает по отвалу-перегружателю на забойный конвейер, транспортируется по нему к ковшовому элеватору, ковшами которого подается в бункер-накопитель 26 и из него в кузов автосамосвала 27. Затем таким же образом осуществляют взрывание, проветрирасположенным на соответствующих секциях механизированной крепи, крепят перегружатель, выполненный в виде уширяющегося в плане отвала, забойная часть которого выполнена в виде телескопических секций 14, количество которых соответствует числу секций механизированной крепи (для случая, изображенного на фиг. 1 -5, их три). В радиальном направлении к ставу забойного конвейера с торца внутренней секватор. В процессе вращательно-поступатель- ного перемещения секции механизированной крепи вместе с забойной частью отвала перегружателя взорванная порода вскрыши по- 40 ступает по отвалу-перегружателю на забойный конвейер, транспортируется по нему к ковшовому элеватору, ковшами которого подается в бункер-накопитель 26 и из него в кузов автосамосвала 27. Затем таким же образом осуществляют взрывание, проветри50

ции механизированной крепи и со стороны, 45 вание и перегрузку породы вскрыши из II противоположной закрепленной части труб- и 1П секторов. В процессе выемки из IV сек- чатой колонны, навешивают радиальную часть 15 отвала-перегружателя, выполненного также уширяющимся. Производят монтаж телескопического забойного конвейера таким образом, чтобы его разгрузочный конец входил (помещался) в отверстие нижней части трубчатой колонны. Под хвостовиком забойного конвейера на основании монтируют механизированное (автоматизированное) средство бурения взрывных и керно- сг кондукторной плиты, соосными с отверстия- отборных шпуров, например каретку 16 со ми нижней части трубчатой колонны и за- средствами автоматизированного свинчивания и развинчивания бурового става, в том

тора, т. е. в процессе перемещения секции механизированной крепи, в этом секторе ведут уже с помощью перфораторов, установленных на каретке податчика, бурение веера очистно-керноотборных щпуров в бок противолежащего секции механизированной крепи сектора I. При этом забурники-керно- отборники буровых щтанг ориентируют с помощью поворотного устройства втулками

крепленными под разными, но находящимися в процессе перемещения механизирован0

числе податчик 17 перфоратора {или перфораторов) 18, буровые щтанги 19 которых ориентируют с помощью поворотного устройства 20 относительно отверстий втулок кондукторной плиты 21, соосных с отверстиями 22 части трубчатой колонны, а забурники некоторых или всех буровых штанг могут быть оснаш,ень керноотборниками 23. Здесь же монтируют средства автоматической упаковки керновых проб и средства 24 заряжания шпуров зарядами ВВ направленного действия, например типа зарядной машины змк.

Горизонтальную проекцию винтовой линии будущего перемещения механизированной крепи - круг условно делят, например

5 на шесть секторов. При этом, если условно поместить механизированную крепь в I секторе (фиг. 4), то обуривают короткими вертикальными скважинами с поверхности П, III и iV секторы с таким расчетом, чтобы

„ придать почве выработанного пространства в сторону направления ведения очистных работ (на фиг. 2 по часовой стрелке) уклона, равного углу подъема винтовой линии, по которому будет перемещаться механизированная крепь 3 процессе выемки полезного ископаемого.

В зависимости от угла наклона винтовой линии траектории движения механизированной крепи (в зависимости от шага винтовой линии) допускается в начале прогресса разработки обурить и все остальные пять секторов П-VI. Пробуренные в этих секторах вертикальные шпуры заряжают зарядами ВВ и взрывают вначале только заряды И сектора. Проветривают забой и одновременно с включением забойного транспортера и гидродомкратов передвижки механизи5

0

5 рованной крепи 25 включают ковшовый элерованной крепи 25 включают ковшовый элеватор. В процессе вращательно-поступатель- ного перемещения секции механизированной крепи вместе с забойной частью отвала перегружателя взорванная порода вскрыши по- ступает по отвалу-перегружателю на забойный конвейер, транспортируется по нему к ковшовому элеватору, ковшами которого подается в бункер-накопитель 26 и из него в кузов автосамосвала 27. Затем таким же образом осуществляют взрывание, проветривание и перегрузку породы вскрыши из II и 1П секторов. В процессе выемки из IV сек- кондукторной плиты, соосными с отверстия- ми нижней части трубчатой колонны и за-

вание и перегрузку породы вскрыши из II и 1П секторов. В процессе выемки из IV сек- кондукторной плиты, соосными с отверстия- ми нижней части трубчатой колонны и за-

ора, т. е. в процессе перемещения секции механизированной крепи, в этом секторе ведут уже с помощью перфораторов, установленных на каретке податчика, бурение веера очистно-керноотборных щпуров в бок противолежащего секции механизированной крепи сектора I. При этом забурники-керно- отборники буровых щтанг ориентируют с помощью поворотного устройства втулками

вание и перегрузку породы вскрыши из II и 1П секторов. В процессе выемки из IV сек- кондукторной плиты, соосными с отверстия- ми нижней части трубчатой колонны и за-

крепленными под разными, но находящимися в процессе перемещения механизирован

ной крепи одинаковыми угловыми направлениями к обнажению, т. е. обуриваемый забой после взрывания должен соответствовать траектории передвижения механизированной крепи в процессе углуб. Таким образом, по мере очистной выемки в IV секторе оказывается обуренным и с отобранными пробами весь сектор I, но уже на глубине, соответствующей углу подъема винтовой линии именно в этом секторе.

Заряжание шпуров в I секторе осуществ- ляется уже с помощью автоматического зарядчика зарядами ВВ направленного действия. Взрывают ранее пробуренный веер шпуров 1И сектора - промежуточного между только что обуриваемым сектором IV и очистным сектором И, проветривают и включают гидродомкраты передвижки крепи которые отталкиванием штоками-упорами приводят во вращательно-поступательное перемещение механизированную крепь и отвал-перегружатель. Вместе с очистными работами в III секторе одновременно обу- ривают шпурами и сектор VI и т. д. После опускания (передвижения) механизированной крепи ка удобную глубину (например, на один виток) осуществляют жесткое крепление объемного секционного щита козырька 28 с выдвижными в четырех радиальных направлениях секциями 29. После ухода механизированной крепи на некоторую глубину осуществляют монтаж поверхностной эстакады с вывешиванием верхней секцион- ной части трубчатой колонны в опоре 30 скольжения и с монтажом механизмов наращивания секций верхней части трубчатой колонны.

Дальнейщая разработка вскрыщи и самого месторождения осуществляется пол- ностью в автоматическом режиме. При этом практическое соответствие всех скоростей - перемещение секции механизированной крепи с перегружателем забойного конвейера, бурение щпуров, заряжание, взрывание и проветривание, т. е. совмещение всех этих операций во времени, позволяет осуществить процесс разработки месторождения полезного ископаемого непрерывно. При этом взрывание (разрыхление) горной массы с груди забоя в процессе углубки будет всегда осуществляться в промежутке между следующей грудью забоя, ранее взрыхленной породной или рудной массой, козырьком, почвой забоя и частью трубчатой колонны, т. е. в замкнутом объеме, что будет способствовать лучщему разрыхлению массы, меньще- му выходу негабаритов, лучшему проветриванию забоя.

Если при опускании механизированной крепи на глубину вскрыши (фиг. 1) или глубже керновой пробоотбор керноотборни- ков показал расширение рудного тела по простиранию на величину, превышающую диаметр вскрышного колодца (скважины), а механизированная крепь, например, нахо

5

с 0 о

5

0

5

0

дится в П1 секторе (по фиг. 2), веер буровых шпуров в секторе V забуривают на большую глубину, чем была глубина шпуров в секторе IV, а в секторе VI еще на большую глубину, чем в секторе V. Тогда при заходе механизированной крепи в V сектор, поскольку объем взорванной руды больше, чем в секторе IV, включают радиальное выдвджение гидродомкратами 31 внутренних секций. При этом автоматически происходит удлинение телескопического забойного конвейера радиальная часть отвала-перегружателя «вгрызается в рудный завал (фиг. З ), проис ходит радиальная загрузка руды на конвейер, ее транспортировка к ковшам ковшового элеватора и выдача руды на дневную поверхность. В процессе очистной выемки в V секторе, как было указано, идет обуривание II сектора, где экспресс-анализ отобранных проб показал еще большее расширение рудного тела. Длину веера буровых шпуров в этом секторе еще более увеличивают, и в зависимости от уточненного эксплуатационного опробывания винтовой ранее линии ведения- очистных работ (перемещение с углубкой механизированной крепи) придают в плане вид архимедовой спирали (фиг. 2). При этом, т. е. при перемещении механизированной крепи, например, в сектор I (фиг. 2) происходит автоматическое выдвижение на показанную на фиг. 3 величину секций крепи, раздвижение телескопического забойного конвейера-транспортера (фиг. 3), отвала-перегружателя (фиг. 2) и в радиальных направлениях гидроцилиндрами 32 секций козырька. При этом, как показано на фиг. 5, нижние секции выдвинуты больше, чем правые.

Левые и верхние секции пока не выдвинуты вообще. Они выдвинутся при дальнейшей углубке механизированной крепи, при ее перемещении во II, III и т. д. сектора. При этом, что очень важно, совместно с вра- щательно-поступательно углубляющимся пе ремещением механизированной крепи вращаются и опускаются и нижняя часть трубчатой колонны вместе с жестко закрепленными в ней ковщовым элеватором, лестницей 33 с площадками 34 для спуска-подъема горнорабочих наладчиков и т. д., а верхняя секционная часть трубчатой колонны, не вращаясь, будучи распертой секциями козырька в стенки выработки, только опускается по мере углубки всей своей длиной в опоре поверхностной эстакады 35. Вращение ковшового элеватора внутри секций трубчатой колонны осуществляется за счет перекатывания подпружиненных пружинами 36 подщипников 37, закрепленных на раме 38.

Если эксплуатационное опробование в процессе углубления показывает сужение рудного тела или вообще рудное тело себя исчерпало, а данные геологической разведки показывают еще одно нижерасположенное рудное тело и экономические расчеты говорят о целесообразности его разработки механизированную крепь возвращают в соответствующее началу разработки положение, опускают еще на несколько витков с выдачей на дневную поверхность породы и проходят шурф минимального диаметра, а затем, увеличив, насколько это необходимо, линейные размеры механизированЕЮЙ крепи козырька, забойного конвейера и т. д., ведут автоматизированную отработку нижележащего месторождения. Отработка месторождения, когда буровая скважина, например, прошла через середину верхнего штокверка и идет по краю нижележащего, может вестись с раздвижением (сдвижением) секций механизированной крепи (забойного конвейера, отвала-перегружателя, козырька и т. д.) на каждом витке винтовой линии траектории выемки. После полной разработки месторождения выемочное оборудование оставляют на глубине под землей и вынимают только верхнюю секционную часть трубчатой колонны с элеватором, разбирают или перемещают на новое место эстакаду и производят засыпку щурфа и рекультивационные работы.

Совмещение бурения взрывных шпуров с керноотборными, автоматизированное теологическое опробование руды путем взятия керновых проб с груди забоя непосредственно в процессе выемки руды редкометалльно- го месторождения и обусловленная этими операциями полная без разубоживаняя выемка редкометалльных месторождений, тила штоков, штокверков, линз и т. п. позволяет повысить эффективность отработки по оркен тировочным оценкам заявителей з два раза по сравнению с выемкой этих месторождений подземным классическим способом и в 3,5- 4 раза по сравнению с открытой разработкой.

Устройство для осуществления способа разработки месторождений ископаемых содержит выполненные в виде труб секции механизированной крепи, сечения которых выполнены в виде разрезных колец. Секции крепи расположены одна в другой разрезом в одну сторону - к забою. Увеличение длины механизированной крепи в радиальном направлении осуществляется за счет выдвижения секции из секции с помощью симметрично расположенных по внешнюю сторону колец гидродомкратов крепи. Со стороны завала на секциях крепи, например, по фиг. 4 установлены гидродомкраты передвижки. На общем основании механизированной крепи сагрегатирован став телескопического забойного конвейера, например, типа ленточного проходческого 1ЛТП 80, обеспечивающего механизированную запасовку отрезка ленты длиной до 90 м. К ставу забойного конвейера прикреплен перегружатель, выполненный в виде уширяющегося в плане отвала, забойная часть которого выполнена в виде телескопических секций, закрепленных на соответствующих секциях механизи

5

рованной крепи, а радиальная часть отвала- перегружателя жестко закреплена на торце внутренней секции механизированной крепи. Противоположный от части отвала-перегружателя торец наружной секции механизированной крепи жестко соединен с трубчатой колонной, состоящей из двух частей: секционной верхней, секции которой соединены между собой жестко в единый став, и нижней Нижний конец секции верхней части трубчатой колонны опорой соединен с нижней частью трубчатой колонны, превышающей по высоте секцию механизированной крепи. Противоположный от опоры зауженный конец нижней части трубчатой колойны расположен в вертикальной (наклонной) скважине, пробуренной с поверхности буровым станком ориентировочно через центр месторождения. Нижняя часть трубчатой колонны выполнена с отверстием для разгрузочного хвостовика забойного конвейера с отверс0 тием 39 - лючком для прохода под крепь обслуживающего персонала, с отверстиями для бурения шпуров. Там же жестко закреп- кондукторная плита с втулкаг.ги, соос- HHfrtH с отверстия.ми для бурения шпуров. Плита закреплена напротив отверстия, через которое может производиться подача на забой закрепленных на основании под хвостовиком забойного конвейера механизиррван,- ных средств бурения, включающих., например, каретку с лодатчиком перфораторов, забурники буровых штанг которых могут быть выполнены с керноотборниками, а из- .менение углов подачи буровых штанг в горизонтальной и вертикальной плоскостях по- датчика. осуществляется поворотным устройством. Кроме того, на податчике установлены средства автоматической упаковки отобранных керновых проб (не показаны) и средства автоматического заряжания шпуров зарядами взрывчатого вещества направленного действия, например машина зарядная ЗМК, соответствующим образом приспособленная для условий разработки месторождений предлагаемым устройством. К нижней части нижней секции жесткого става верхней части трубчатой колонны жест ко закреплен козырек, выполненный в виде объемного секционного щита с выдвижными в четырех радиальных направлениях секциями. Их выдвижение осуществляется ко- зьфьковыми гидродомкратами. Верхняя секционная часть трубчатой колонны подвешена (вывешена) в опоре поверхностной эстакады с возможностью только вертикального вниз опускания без вращения. Внутри секционной части трубчатой колонны установлена на подпружиненных пружинами подшипниках рама, например, ковшового элеватора, натяжная звездочка которого жест- 5 ко закреплена кронштейнами 40 в нижней вращающейся части трубчатой колонны. Звездочка 41 служит для натяжения тяговой цепи, несущей ковщи. Внутри рамы укреп0

5

0

5

0

лена также лестница с площадками для спуска и подъема обслуживающего персонала. Эстакада опорной площадью больше двух длин механизированной крепи в собранном виде представляет собой комплекс наземных сооружений для наращивания по мере углуб ки механизированной крепи секций верхней части трубчатой колонны (вместе с ковшовым элеватором) и разгрузки поднимаемых с глубины пород вскрыши, геологических кернопроб и добываемого полезного иско- паемого, разгружаемых из ковшей,в бункер- накопитель, из которого накопленный материал транспортируется дальше по назначению, например автосамосвалами.

Формула изобретения

1. Устройство для разработки месторождений полезных ископаемых, включающее секционно наращиваемую трубчатую колонну, в нижней секции которой выполнена кон- дукторная плита, механизированную крепь, секции которой соединены с трубчатой колонной, козырек, гидродомкраты передвижки указанной крепи, забойный конвейер с перегружателем в виде расширяющегося в плане отвала, размещенные внутри механизированной крепи, отличающееся тем, что, с целью повышения полноты извлечения

0

5

0

5

полезного ископаемого, нижняя секция трубчатой колонны выполнена из двух соединенных друг с другом частей, причем нижняя часть нижней секции трубчатой колонны выполнена с возможностью поворота совместно с секциями механизированной крепи, внутри обеих частей установлен ковшовый элеватор с рамой, который жестко закреплен в нижней части нижней секции посредством подпружиненно закрепленных на раме элеватора подшипников с возможностью поворота указанного элеватора относительно верхней части нижней секции трубчатой колонны, при этом секции механизированной крепи и забойный конвейер выполнены телескопическими с возможностью раздвижки от трубчатой колонны, а козырек выполнен в виде объемного секционного щита с выдвижными в радиальных направлениях секциями и жестко закреплен на верхней части нижней секции трубчатой колонны.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что закрепленные на раме элеватора подшипники установлены с возможностью перекатывания по внутренней поверхности верхней части нижней секции трубчатой колонны.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что секции механизированной крепи выполнены в форме труб, имеющих вырезы с одной стороны.

Изобретение относится к горной промети и М. б. использовано при разработке редкометалльных полезных ископаемых. Цель изобретения - повышение полноты извлечения полезного ископаемого. Нижняя секция наращиваемой трубчатой колонны (ТК), в которой выполнена кондукторная плита, состоит из двух соединенных друг с другом частей. Нижняя часть нижней секции ТК выполнена поворотной совместно с секциями механизированной крепи (МК). Секции последней соединены с ТК и пере- дэнгаются посредством гидродомкратов. Внутри обеих частей нижней секции ТК установлен ковшовый элеватор с рамой. Посредством подпружиненно установленных на раме подшипников, поворотно относительно верхней части нижней секции, в нижней части нижней секции жестко закреплен элеватор. На верхней части нижней секции ТК установлен козырек, выполненный в виде объемного секционного щита с выдвижными в радиальных направлениях секциями. Внутри МК размещены забойный конвейер с перегружателем в виде расширяющегося в пла не отвала. Секции МК и забойный конвейер выполнены телескопическими с возможностью раздвижки от ТК. В устье разбуренной скважины помещают нижнюю секцию ТК соединенной с верхними секциями в единый став с вмонтированными элеваторами. Соединяют ТК с торцом секции МК и со ставом забойного конвейера. К нему крепят перегружатель, под хвостовиком конвейера - средство, для бурения. 2 з. п. ф-лы, 5 ил. Q (Л 4 4; ьо 05 ел 00

25

г

+ + +

-l- + + + 4--h+ + + + +++ + + + -44- + + + + + + + +

f

/5

Фиг.

5 7, /Л

Фиг.(

IS

г.5