Вертикальный щит для проходки шахтных стволов Советский патент 1981 года по МПК E21D1/08 E21D1/03 

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при проходке шахтных стволов вертикальным ионтом. Известны щиты для проходки шахтных стволов по рыхлым водоносным горизонтам D 3 Недостатком такой конструкции является значительная сложность ее и недостаточная надежность при проходке водоносных пород с твердыми пропласткам. Наиболее близким по технической сущности решением является щит для проходки шахтных стволов в водоносных горизонтах 2}. Этот щит содержит корпус, ножевое кольцо и силовые домкраты со штоками При этом ножевое кольцо имеет перфорированную поверхность и снабжено струйными аппаратами. К недостаткам зтого щита относится боковой размыв грунта и невысокая зффективность его работы при проходке высокрнапорных водоносных горизонтов . Целью изобретения является повышение эффективности проходки водоносшлх слоев. Поставленная цель достигается тем, что известный вертикальный щит для проходки шахтных стволов, вкхночающий корпус, ножевое кольцо и силовые домкраты со штоками, снабжен перфориро.ванными трубают, установленными с возможностью присоединения к ножевой части щита по его периметру, и меха.низмом одновременного вращения и вертикального перемещения перфорированных труб, выполненньш в виде кинематически связанных со штоком домкрата траверсы, винтовой и кулачковой муфт, и штанги, при этом конец каждой перфорированной трубы имеет режущий инструмент. На фиг.1 показаны варианты компановки рабочих звеньев: на фиг.2 рабочее звено, продольный разрез:

386

}ьч фнг.З - поперечные разрезы по характерным сечениям рабочего звена: на фиг.4 - нижняя часть щита с водопонизительной установкой, продольный разрез.

Каждое рабочее звено устройства состоит из силового домкрата с верхней пятой 1, хомута 2, располагающегося на штоке 3 домкрата, соединительной траверсы 4, винтовой муфты 5, проходного сальника-вертлюга 6, снабженного штуцером 7 для подвода воды и винтового штока 8.

Шток 8 .в нижней части имеет жестко закрепленную, храповую шестерню с ynop ным подшипником, входящим в кольцевую выточку муфты 9. Зацепление муфты 9 с винтовым штоком происходит при правом вращении посредством кулачков, помещаемых в пазы корпуса муфты (см. фиг.З, разрез Б-Б), закрепляемых с помощью фиксаторов с пружинами. Винтовая муфта с помощью переходника

10соединена с разъемной водоприемной трубой 1, проходящей через верти кальный направляющий кондуктор 12, оборудованный шламовой трубой 13,

и далее через отверстие 14 ножевой части щита, соединяющейся с перфорированной частью водоприемника 15, оборудованного в нижней части шнековым забурником 16, заглубляемым ниже режущей части 17 ножа щита.

Направляюп1ий кондуктор дополнительно снижает вибрацию перфорированных труб при их вращении винтовой штангой и крепится к ножевой части щита с помощью фланцевого соединения. Нижняя часть направлякидего кондуктора пропускается через ножевую часть щита на полную ее длину.

Устройство работает следующим образом.

При движении штока 3 домкрата вниз усилие через траверсу 4 и винтовую муфту 5 передается на винтовой шток 8, получакнций вращательное и возвратно-поступательное движение.Вращающий момент передается на муфту 9 и далее через переходник 10 и глухие трубы

11- на перфорированную часть водоприемника 15. Одновременно производится подача рабочей воды через штуцер

7, вмонтированный в проходной сальник 8, которая отжимает нижний клапан подается на забой и с выбуренной породой по затрубному пространству и кондуктор попадает в шламоприемную трубу 13 и далее в шламосборник.

34

Происходит заглубление водоприемника на глубину, равную примерно величине рабочего хода домкрата.

Дпя подачи штока домкрата в верхнее исходное положение устройство развинчивается на участке: переходник Ю- глухая труба 11. В. образовавшийся зазор вставляется новая короткомерная труба, равная по своей длине величине рабочего хода штока домкрата, и все операции повторяются в описанной вьш1е последовательности.

После установки водоприемника на требуемой глубине переводят режим работы системы на вакуумирование. При этом происходит снижение динамического уровня. Количество водоприемников зависит в каждом случае от гидрологических параметров осушаемого пласта и определяется расчетным путем,

. Расчет ожидаемого экономического эффекта от вертикального щита, 6борудованного водопонизительной установкой, ведется, исходя из сравнения двух специальных Способов проходки: вертикального щита с предварительным водопонижением и искусственного замораживания пород.

На примере проходки одного из стволов сопоставляется средняя скорость проходки по предварительно осушенным и по водоносным not в условиях повьшгенных водопритоков. Скорость составила соответственно 12,7 и 3,7 м/мес, т.е. превьш1ение в среднем 3,4-3,5 раза.

Рекомендуемая щитовая водопонизительная установка сможет снять приблизительно 85-90% расчетного остаточного напора в зависимости от интенсивности и длительности откачки. Более Длительная работа установки может привести к полному осушению участка проходки ствола.

Таким образом, ожидаемый экономический эффект определится на 1 м проходки ствола в .560 руб.

Предлагаемое устройство позволит проходить стволы в сложных гидрогеологических условиях, в частности, в ряде районов Средней Азии.

Формула изобретения

Вертикальный щит для проходки шахтных стволов, включающий корпус, ножевое кольцо и силовые домкраты со штоками, отличающий ся TtM, что, с целью повьпиення пффектия586

ности проходки водоносных слоев, он снабжен перфорированными трубами, установленными с возможностью присоединения к ножевой части щита по его периметру, и механизмом одновременного вращения и вертикального перемещения перфорированных труб, выполненным в виде кинематически связанных со штоком домкрата траверсы, винтовой и кулачковой муфт и штанги.

36

при этом конец каждой перфорированной трубы имеет режущий инструмент.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР :№ 404946 кл. Е 21D 1/08, 1971.

2.Айторское свидетельство СССР ,№ 79465, кл. Е 2111 1/08, 1948 (проТОТИП).

.иm

А-А

ff-ff

В8

0fft.