Комплекс для проходки вертикальных горных выработок Советский патент 1993 года по МПК E21D1/06 

1зобретение откосите к горной про- мыи ленности, а конкретнее к оборудованию для проходки и крепления вертикальных горных выработок в породах различной крепости.

1звестны агрегаты для проходки вер- тика|пьных горных выработок в породах вредней крепости, например, агрегат реак- ивнр-турбинного бурения, обеспечиваю щий разрушение породы выработки на ее полное сечение комплектов турбобуров с удалением продуктов разрушения эрлифтом, при этом вертикальная выработка в процессе проходки заполнена промывочной жидкостью. По такому принципу работают установки РТ6, применяемые в промышленности для бурения скважин большого диаметра и вертикальных выработок, например; стволов.

Недостаток таких агрегатов - высокая энергоемкость процесса разрушения породы, т.к. по условиям ее удаления из забоя эрлифтом она должна измельчаться до частиц MJ ходки

лых размеров, невозможность про- эких выработок в слабых породах

из-за опасности обрушения стенок выработки, невозможность одновременного с процессом проходки крепления выработки.

Наиболее близким по технической сущности решением (прототипом) является агрегат для реализации способа проходки вертикальной выработки, включающий бурение пилотной выработки с одновременным ее расширением с выдачей разрушенной породы и одновременным креплением. Агрегат состоит из пилот-долота расширителя, независимых приводов их вращения, скользящей опалубки.

Недостаток прототипа - невозможность его применения в слабых породах из-за опасности обрушения стенок вертикальной выработки.

Цель изобретения - расширение экспериментальных возможностей при проходке вертикальных горных выработок в породах различной крепости за счет существенного снижения энергоемкости процесса проходки с одновременным креплением выработки.

VJ

ю

СА О

ел

00

Поставленная цель достигается техническим решением, состоящим из приводной колонны буровых штанг, установленного на конце буровых штанг пилот-долота, кинематически связанного с ним расширителя и подвешенной на канатах скользящей опалубки. Предлагаемый комплекс снабжен цилиндрическим ковшом с наклонным днищем, жестко скрепленным с верхним торцом пилот-долота, равным ему диаметром и установленным под расширителем с возможностью продольного перемещения вдоль колонны буровых штанг и траверсой, установленной на колонне буровых штанг с возможностью кинематического соединения с расшири елем. При этом расширитель выполнен в виде трубчатого щелеобразова- теля с керноломателями и с центральным проемом, через который пропущено пилот- долото, в котором установлена траверса, а пилот-долото выполнено в виде колонкового долота с подрезными элементами и кон- цевиком для их включения при контакте с вершиной керна. Соединение траверса с расширителем выполнено из впадины, размещенных на стенке проема щелеобразова- теля и кулачков, расположенных на наружной стороне траверсы с возможностью размещения во впадинах.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый комплекс для проходки вертикальных горных выработок отличается тем, что позволяет осуществить совместное бурение пилотной выработки кернообразующим рабочим органом и ее расширение до требуемых размеров щелевым расширителем при их взаимном скреплении между собой, погрузку породы на кернообразователь и ее выдачу последним при их разобщении, чередующийся порядок подрезки и извлечение керна, независимое крепление такой выработки сборной опускной крепью или бетонирование по мере ее проходки. Кроме того, комплекс в сравнении с прототипом обеспечивает выполнение центрального бура-кернообразователя разъемным с расширителем, а также скрепление бура - кернообразователя с концевой штангой наращиваемого бурового става, снабжение бура-кернообразователя, расположенного под ним, и установленной с возможностью продольного вдоль става перемещения цилиндрической емкостью (ковшом) по диаметру бура- кернообразователя, закрепление над емкостью на расстояние, равном высоте расширителя траверса- Фланца с кулаками на периферии, выполнение самого расширителя в виде трубчатого щелеобразователя с торцовой задней стенкой с проемом под бур-кернообразователь, керноломателя и впадинами под кулаки траверса-фланца, взаимодействующими между собой при посадке траверса-фланца на расширитель, наклонное днище бура-кернообразователя, концевики для включения приводов подрезки керна.

На фиг.1 показан комплекс для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 и 3 элементы рабочего органа комплекса, продольный разрез.

Конструкция комплекса для проходки вертикальных горных выработок следующая. По оси вертикальной выработки 1 монтируют проходческую вышку-копер 2 с вращающе-подающим механизмом 3, ста- вом штанг 4, шкивами 5, канатами б для удержания скользящей опалубки 7. На вышке укреплена направляющая балка 8, на

которой смонтирована каретка 9 на катках 10 с захватами 11 и 12. Возле выработки размещен бункер 13. Для приема керна предусмотрена тележка 14. Породоразрушаю- щий орган для проходки пилотной

выработки 15 состоит из присоединенной к штанге 16 траверсы 17 с выступами 18, днища 19, корпуса кернообразователя 20 с шарошками 21 и подрезными шарошками 22 с их приводами 23. Над днищем 19 укреплен

корпус 24 с наклонным днищем 25, на которое, с возможностью продольного перемещения вдоль штанги 16, установлен цилиндрический породоприемник 26 с ребрами 27, втулкой 28 и воротником 29. Непосредственно в выработке размещен расширитель 30 с фланцем 31, имеющим впадины 32 и кольцевые пазы 33. На расширителе в передней части установлены шарошки 34, а в задней части керноломатели

шарошки 35. В пазы 33 входят штоки 36 домкратов 37. Подача жидкости под давлением в домкраты 37 осуществляется по рукавам 38, от маслостанции 39 с пневмоприводом40. На траверсе 17предусмотрен люк 41. Скользящая опалубка включает обечайку 42, фланец 43 и держатели канатов 44. Монолитная бетонная крепь выработки обозначена поз. 45, выбуриваемый керн - поз. 46, валы поворота,подрезных

шарошек - поз. 47, кольцевая щель - поз. 48, подрезная щель - поз. 49. Щель, выбуриваемая расширителями, обозначена поз. 50, кольцевой керн - поз. 51, Разрушенная порода из щелей и кольцевого керна обозначена

поз. 52, центральный воздухоподводящий канал в штанге - поз. 53, концевик включения привода - поз. 54. Диаметр пилотной выработки обозначен индексом - D, полный диаметр вертикальной выработки - Da,

проходное отверстие в расширителе - Оз.

, Принцип работы предложенного комплекса заключается в следующем. На месте бурения выработки 1 монтируют проходческую вышку- копер 2 с вращателе-подаю- щим механизмом 3. Затем устанавливают став штанги 4, к которому присоединяют штангу 16 с укрепленной на ней траверсой 17с выступами 18. К нижней части штанги 16 укрепляют днище 19. корпус кернообра- зователя 20 с шарошками 21 для образова- ния щели 48. Над днищем 19 укрепляют ородоприемник 26.

По оси вертикальной выработки минируют также расширитель 30. При помо- и вращающе-подающего механизма 3 и тава штанг 4 корпус кернообразователя О опускают на забой пилотной выработки, ропуская это через отверстие во фланце 1 и расширителе 30. При вращении кер- ообразователя 20 выбуривают керн 46 арошками 21 до заполнения полости кер- (ообразователя и упора в концевик 54, который включает привод 40 маслостанции 3D, от которой по рукавам 38 жидкость под давлением поступает в домкраты - приводы 2В подрезных шарошек 22, поворачивая их валами 47 для осуществления подрезки керна перед его извлечением из забоя. Выбуриваемая из щели 48 порода выносится потоком сжатого воздуха за пределы забоя, офдая в породоприемнике 26, При помощи механизма 3 и става 4 осуществляют отрыв керна и выдачу его из забоя с последующей выгрузкой керна на тележку 14. После заглубления пилотной выработки на высоту пиротного органа с породоприемником 26, флрнец 17 своими выступами 18 начинает контактировать с впадинами 32 фланца 31 расширителя 30, увлекая последний во вращение, в результате чего начинают выбури- вание щели 50 шарошками 34 расширигеля. После достижения щелеобразователем кольцевого керна 51 керноломателями 35, посредине обламывают части керна, которые падают в породоприемник 26 с ворот- никрм 29. Туда же попадает и выбуриваемая из щели 50 шарошками 34 порода. После заполнения породоприемника породой его

извлекают вместе с кернообразователем 20 вверхдля разгрузки породы в бункер 13 при приподнятом в верхнее положение породоприемника 26 посредством захватов 11 и 12 каретки 9 на балке 8 вышки - копра 2.

После заглубления в породу расширителя над ним монтируют передвижную скользящую опалубку 7, которую опускают в выработку по мере ее проходки с подачей за опалубку бетонной смеси. При необходимости замены шарошек 34 домкратами 37 вводят штоки 36 в кольцевой паз 33 фланца 31, связывая траверсу 17 с расширителем 30. Затем при помощи механизма 3. приподнимают расширитель над забоем до выхода шарошек 34 из щели. Доступ для замены шарошек обеспечивается через люк 41. Перед заменой шарошек между опалубкой и расширителем оставляют необходимый для подъема зазор. При необходимости установки в вертикальной выработке сборной крепи, последнюю собирают над устьем выработки и опускают в выработку по мере ее проходки при помощи скользящей опалубки, удерживающей крепь в процессе проходки. После окончания проходки выработки кернообразователь и породоприемник извлекают на поверхность, а расширитель демонтируют, разбивая его на транспорта- бельные элементы.

Достоинствами предложенного технического решения являются:

1} низкая энергоемкость процесса разрушения пород и высокие темпы проходки;

2) возможность проходки выработок в породах различной крепости, включая неустойчивые породы;

3) совмещение в с вргмени операций . проходки выработки и ее крепления монолитной либо сборной крепью;

4) эффективность удаления породы как из выбуриваемой пилотной выработки так и обломков кольцевого керна;

5} возможность проходки выработки без постоянного присутствия людей в забое;

6) высокая экономическая эффективность.

Использование: при строительстве шахт, горнодобывающей отрасли и объектов стратегического назначения. Сущность изобретения: комплекс включает кернообразующий рабочий орган и щелевой расширитель с керноломателем, а также пилот-долото, скользящую опалубку и цилиндрический ковш с наклонным днищем, скрепленным с верхним торцом пилот-долота. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

ормула изобретения I. Комплекс для проходки вертикальных горных выработок, включающий приводную колонну буровых штанг, установленное на конце буровых штанг пилот-долото, кинематически связанный с ним расширитель и

подвешенную на канатах скользящую опа- лубку, отличающийся тем. что. с целью расширения эксплуатационных возможностей, он снабжен цилиндрическим ковшом с наклонным днищем, жестко скрепленным с верхним торцом пилот-долота, равным ему

диаметром и установленным под расширителем с возможностью продольного перемещения вдоль, колонны буровых штанг, и траверсой, установленной на колонне буровых штанг с возможностью кинематического соединения с расширителем, при этом расширитель выполнен в виде трубчатого щелеобразЬвателя с керноломателями и с центральным проемом, через который пропущено пилот-долото, в котором установлена траверса, а пилот-долото выполнено в

виде колонкового долота с подрезными элементами и концевиком для их включения при контакте с вершиной керна.

b,t фиг,1

Фие.З