Устройство для проходки вертикальных горных выработок Советский патент 1992 года по МПК E21D1/06 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для осуществления процессов проходки вертикальных горных выработок круглой формы в породах различной крепости.

Устройства для проходки вертикальных горных выработок известны, например, устройство выполненное в виде гидродомкрата, корпус которого кинематически связан с лапами, контактирующими со стенками проходимой выработки в период шагания с разрушением забоя в две фазы короткими заходками. Недостаток таких установок (аналога)- возможность применения только в устойчивых породах, а также высокая энергоемкость разрушения, большая продолжительность сооружения таких выработок.

Наиболее близким по технической сущности решением (прототипом) является устройство для проходки вертикальных горных выработок путем их бурения на все сечение

породоразрушаюшим планетарным рабочим органом с удалением разрушаемой породы пневмоэлеватором в скиповые подъемники и последующей ее выдачей на дневную поверхность Крепление такой вы работки осуществляют монолитным бетоном при помощи скользящей опалубки Таким устройством является например стволопроходческий комбайн ПД-2 разра ботанный институтом ЦНИИподземмзш

Недостаток прототипа - высокая энергоемкость процесса разрушения порол забоя необходимость постоянного присутствия людей в забое конструктивная сложность и большая металлоемкость оборудования

Целью изобретения является снижение энергоемкости процесса проходки при одновременном повышении темпов проведения выработки и упрощение проходческого оборудования.

Поставленная цель достигается техническим решением, при котором центрапьVJ

о

СП

Ч

О

О

мую часть проходимой выработки выбуривают с опережением пилотным рабочим органом при сплошном поражении забоя и удалением продуктов разрушения продувкой, а расширение выработки до требуемых размеров ведут щелеобразующим расширителем с разрушением пород кольцевого целика разламыванием и погрузкой обломков в пробуренную опережающую центральную часть выработки с последующей выдачей разрушенной породы на дневную поверхность подъемным сосудом - пилотным по- родоразрушающим органом, при этом кзк расширитель со своими приводами, так и скользящую опалубку на период выдачи по- роды оставляют в забое. Вращение пилотному рабочему органу от расширителя при чзеимком их скреплении между собою после возврата пилотного рабочего органа е зяйой.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается от прототипа тем, ч го позволяет осуществлять бурение пилотной выработки по центру полного сечения будущей верти- кальной выработки комбинированным буром-сосудом и последующее расширение выработки до требуемых размеров щелеобразующим расширителем с разрушением гюрсд кольцевого целика и их погрузкой в емкость на пилотном буре-сосуце, самопе- редемхение расширителя с оставлением проема для перемещения по вертикальной выработке пилотного рабочего органа посредством подъемного каната, перемеще- ние расширителя совместно со скользящей опалубкой для бетонирования выработки в процессе ее проходки, скрепление между собою пилотного рабочего органа и расширителя при бурении, удаление продуктов разрушения от проводимой выработки.

Предлагаемое устройство для проходки и крепления вертикальных выработок в сравнении с прототипом обеспечивает выполнение породоразрушающих органов со ставными в виде размещаемых под скользящей опалубкой распорнс-шагзюще- го расширителя в телескопической сдвоенной оболочке по размеру проходимой л пилотной выработок с приводами распора и шагания и приводом щелеобраз/ющего рабочего органа с породоразрушающмми элементами на его пере-днем торце и расположенного перед расширителем пилотного рабочего органа Б виде многолуча- вого ротора с опережающим долотом и породоразрушающими органами на его лучах, выполненного в виде полого стакана с наклонным днищем и скользящей, равной его диаметру обечайкой, закрепленных посредством вертлюга к подъемному канату и снабженных жесткоскрепленными с пилотным рабочим органом полым валом и фланцем - муфтой с кулаками, взаимодействующими в рабочем нижнем положении с впадинами на внутренней поверхности расширителя.

На фиг,1 показан общий вид устройства для проходки и крепления вертикальных горных выработок; на фиг.2 показаны его породоразрушающие рабочие органы и скользящая опалубка в проходимой выработке.

Проходческий копер 1 оснащен опорами 2 и шкивами 3, через которые переброшены подъемные канаты 4, связанные с подъемной машиной 5. На копре расположена загрузочная эстакада 6 с размещенной на ней на ходовых колесах 7 тележкой 8 с приводом 9 ее перемещения вдоль эстакады. На вертикальных опорах 10 копра размещен бункер 11 для бетона с бетоноводом 12 и вспомогательные лебедки с канатами

14для перемещения скользящей опалубки

15в проходимом стволе 16 и щелеобразова- геля 17.

Тележка 8 снабжена рычагами 18 и захватами 19 и 20 со своими приводами 21 для захвата при разгрузке пилотного подъемного бура-сосуда 22 на бункерующий конвейер 23 для последующей перегрузки породы в транспортные сосуды 24.

Скользящая опалубка 15 выполнена в виде цилиндрической обечайки 25 с днищем - фланцем 26, внутренней обечайкой 27, приемного раструба 28, направляющей оболочки 29 и держателей канатов 30.

В оболочку 29 телескопически входит оболочка 31 хвостовой секции 32 с фланцем 33. Скользящая опалубка 15 и оболочка 31 скреплены между собою страховочными целями 34. Секция 32 снабжена внутренней цилиндрической оболочкой 35, в которой выполнены смотровые люки 36, и распорны- Е.Ш гидродомкратами 37 для раскрепления секции в проходимой выработке. Посредством гидроцилиндров подачи 38 секция 32 скреплена телескопической частью 39 с передовой секцией 40, выполненной в виде цилиндрической разборной оболочки 41, оснащенной своими распорными домкратами 42 и приводом 43. К редуктору 44 привода подключены масг.останция и компрессор, а на валу 45 укреплена шестерня 46. Посредством укрепленных в секции 40 на кронштейнах опорных катков 47 усилия подачи передают от гидроцилиндров 38 на зубчатый венец 48, скрепленный с трубчатым рабочим органом расширителя 17. Вращение

рабочему органу расширителя сообщают от шестерни 46 через зубчатый венец 48.

Для подачи продувочного воздуха к сосуду-буру 22 предусмотрен воздуховод 50 от компрессора. Для фиксации скрепления меж- ду собою секции 40 и сосуда-бура 22 предусмотрены фиксирующие гидроцилиндры 51. Щелеобразователь расширителя выполнен в виде трубчатого корпуса 52, скрепленного с зубчатым вен цом 48. Для подачи сжатого воз- духа на продувку щелеобразователя предусмотрен подвод-воздуховод 53. Для передачи вращения на сосуд-бур 22 в торцовой стенке 54 щелеобразователя предусмотрены кулачки 55. Передняя часть щелеобразователя ос- нащена породоразрушающими элементами 56, а средняя его часть - скалывателями 57. В щелеобразователе предусмотрены каналы 53 для подвода продувочного воздуха породоразрушающим элементам щелеоб- разователя. На сосуде-буре 22, с возможностью продольного перемещения вдоль его оси размещена емкость 59 для разрушенной породы.

Посредством подвески 60 к канату 4 прикреплена направляющая обойма 61 с вертлюгом 62, внутренняя полость которого через радиально установленную трубу 63 сообщается с воздуховодом 50. Посредством полого вала 64 с центральным отвер- стием 65 продувочный воздух подают в зону пилотной выработки бурения. Обойма 61 скреплена с муфтой-фланцем 66 с возможностью относительного вращения. 8 последней предусмотрены впадины 67 под кулачки торцовой стенки 54 и смотровой люк 58.

На конце вала 64 закреплен ротор-бур 69 посредством шпонки 70. На лучах 71 ротора-бура закреплены породоразрушаю- щие органы 72 и по центру пилотное долото 73. Над ротором-буром посредством шпонки 74 закреплена составная емкость 59 для приема бурового шлама и обломков выбуриваемого расширителем кольцевого керна. Емкость включает полое основание 75 с наклонным днищем 76, подвижную вдоль вала 64 втулку 77, ребра 78 и обечайку 79. Кольцевой зазор обозначен поз.80. Для скрелле- ния с валом 64 как муфты 66, так и емкости предусмотрены шпонки 81 и 82. Бетонная крепь обозначена поз.83, пилотная часть ствола - поз.84.

Подготовительные работы при проходке ствола заключаются в сооружении в зоне проходки ствола копра 1 с опорами 2 и 10, шкивом 3, эстакадой 6 с тележкой 3, бункером 11, бетоноводом 12, лебедками 13, бункерующим конвейером 23 и подъемной машины 5. Перед проходкой навешивают

канаты на шкивы и к последним прикрепляют пилотный подъемный сосуд-бур 22 со всеми его элементами, скользящую опалубку 15 и расширитель 17, размещаемые в предварительно пройденной устьевой части ствола, включая пилотную выработку 84.

Все механизмы установок, размещаемые в проходимом стволе, управляются дистанционно с поверхности. В забой ствола обслуживающий персонал опускается на пилотном буре-сосуде 22 только при необходимости выполнения ремонтных работ в расширителе 17 или для замены на нем по- родоразрушающих органов 56. При этом доступ к механизмам и породоразрушающим органам производится через открываемые люки 36 и 68. Смену породоразрушающих органов 72 и пилотного долота 73 производят на поверхности при отведенном в сторону от оси ствола положении пилотного бура-сосуда 22 (см. фиг.1).

Работа устройства для проходки стволов заключается в следующем.

При скрепленных между собою посредством кулачков 55 и 67 пилотного бура-сосуда 22 и трубчатого корпуса 54 щелеобразователя-расширителя 17, включенных дистанционно в работу привода 43 с редуктором 44 и подсоединенных к редуктору маслостанции и компрессоре осуществляют, при распоре гидродомкратов 37 секции 32 о стенки ствола, вращение корпуса 52, щелеобразователя с породоразрушающими органами 56 и керноломателями 57 и через кулачки 55 и впадины 67 корпуса муфты-фланца 66, На вал 64 бура-сосуда 22 с его породоразрушающими органами, подают продувочный воздух в нижнюю часть забоя пилотной выработки.

При включении подачи гидроцилиндров 38 в направлении проходки производят одновременное бурение пилотной выработки 84, выбуривание кольцевого кернз с последующим его разрушением и выгрузкой обломков в верхнюю часть бура-сосуда. При этом выбуренную буром-сосудом породу в виде мелких Фракций с входящими патока- ми сжатого воздуха поднимают до верхней кромки емкости бура-сосуда, где его осаждают за счет резкого падения скорости воздуха, с последующей выдачей заполненного бура-сосуда из ствола и его разгрузкой.

Проходку осуществляют при многократном бурении и выдаче породы с одновременной подачей за скользящую опалубку бетона при перемещении в направлении проходки хвостовой секции и самой опалубки.

После завершения проходки ствола, используя бур-сосуд как полок, осуществляют

разработку секций расширителя и опалубки на составные элементы, с выдачей их из ствола буром-сосудом. На этом проходка ствола завершается, после чего приступают к оборудованию ствола для его постоянной эксплуатации.

Преимуществами предполагаемого устройства для проходки в сравнении с прототипами являются:

снижение энергоемкости процесса проходки за счет разрушения кольцевого керна раскалыванием;

возможность выполнения работ как по проходке столов, так и их углубке в породах различной крепости без постоянного присутствия людей в забое;

высокая степень механизации проходческих работ;

значительная экономическая эффективность,

Формула изобретения

1. Устройство для проходки вертикальных горных выработок, включающее полую приводную штангу, соединенную через подвеску с канатом подъемной машины, скрепленный с приводной штангой пилотный рабочий орган, и расширитель, кинематически соединенный с приводной штангой,

0

5

0

приводом и механизмом распора и шагания, отличающееся тем, что, с целью снижения энергоемкости установки, приводная штанга соединена с подвеской посредством вертлюга, а пилотный рабочий орган выполнен в виде многолучевого ротора с опережающим долотом и породоразру- шающими органами на его лучах, и снабжен породоприемником. выполненным составным из стакана, установленного на приводной штанге с возможностью осевого перемещения и из наклонного днища, размещенного на лучах ротора, при этом верт- люг имеет установленную на нем направляющую обойму, а приводная штанга снабжена установленным на ней фланцем, соединенным с обоймой с возможностью вращения, причем кинематическая связь штанги с расширителем выполнена в виде кулачков, размещенных по периметру фланца, и впадин, в которых размещены кулачки, выполненные на корпусе расширителя.

2. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что расширитель снабжен обечайкой, внутри которой установлена направляющая обойма, в которой выполнены радиальные каналы, сообщенные с полостью приводной штанги и воздуховодом.

Использование: в горном деле, конкретнее в способах проходки шахтных стволов бурением в породах различной крепости с их одновременным креплением. Сущность изобретения, полая приводная штанга соединена с подвеской через вертлюг. Пилотный рабочий орган выполнен в виде многолучевого ротора с опережающим долотом и порсдоразрушающими органами на лучах. Имеется породоприемник, выполненный в виде стакана с наклонным днищем и установленный на приводной штанге с возможностью осевого перемещения На вертлюге установлена направляющая обойма, а на приводной штанге имеетс фланец, сое диненный с обоймой с возможностью вращения. 1 з.п ф-лы, 2 ил

9

fti/г. 1