Рабочий орган проходческих машин для крепких пород Советский патент 1981 года по МПК E21B10/00 E21B9/22 

I

Изобретение относится к горному делу, .J именно к машинам для проведения подземных горных выработок в крепких породах и может быть использовано также в строительстве в тоннелепроходческих машинах.

Известны термомеханические рабочие органы проходческих машин с использованием различных средств теплового воздействия на породы, включающие рабочий орган с шароигками, соединенными с валом, крестовину и источник тепловой энергии fl.

В этом рабочем органе тепловая и механическая энергии подводятся к забою с одной стороны, а ограниченное время нагрева не обеспечивает достаточной глубины проникновения тепла в массив, в.следствие чего эффективное разупрочнение породы достигается локально в очень тонком в зоне работы механического инструмента.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату к изобретенин) является рабочий орган проходческой, машины для крепких пород, содержащий ротор с механическими породоразрумтюшими инструментами, опережаюШую буровую штангу с забурником, установленную с возможностью осевого пере: метения, н источник тепловой энергии, раз мешенный на штанге (2).

Недостатком указанного рабочего органа является недостаточная эффективность разрушения пород из-за большого диаметра проводимых выработок и необходимости осуществлять тепловое воздействие в течение большого времени, пока тепловой фронт не достигнет контура выработки, а высокая концентрация теплового потока от

to высокотемпературных струй теплоносителя приводит к шелушению и растрескиваникэ породы.

Цель изобретения - повышение эффективности разрушения за счет создания опеf5 режающего теплового фронта Конической формы для отжима породы от забоя.

Указанная цель достигается тем, что источник тепловой энергии выполнен в виде спирали накаливания, соединенной с источником питания, при этом длина опережаюЛ щей штанги со спиралью выбирается в за.висимости от скорости проведения выработки и времени распространення тепла л6 контура выработки.

Осуществление нагрева йа значительном отрезке опережающей скважины обуславливает то обстоятельство, что при движении комбайна самое малое время нагре;ва и глубина проникновения тепла отме;чаются вблизи забурника, а самое большое время нагрева и глубина проникновения тепла - вблизи ротора, вследствие чего тепловой фроит имеет коническую форму с вершиной, ориентированной в направлении движения комбайна.. Так как внутри конуса порода нагрета и стремится расшириться, а окружающий горный массив препятствует |)асширеиию, то иагретая порода на конуса вытесняется в сторону свободной поверхности в выработаиное пространство, вследствие чего происходит отслаивание поролы от массива и шелушение на забое, что обуславливает возможность ее эффективного доразрушеннЯ механическими породоразрушаюшими инструментами, установленными иа роторе.

На чертеже схематически показан рабог чий орган.

Он содержит ротор I с механическими породоразрушающими инструментами 2, в цеитре которого размещена буровая штанга 3 с забурииком 4. На штанге 3 размещена термостойкая диэлектрическая прокладка 5, на которой навита спираль 6 накаЛиваиия, соединенная клеммами 7 и токопроводами 8 с источником электрического питаиия, причем буровая штанга 3 является элементом токопроводящей цепи. Для удаления продуктов разрушения из опережающей скважины внутри буровой штанги 3 помещена труба 9, по которой подается сжатый воздух. Для нсключения охлаждения нагревателя продувочным агентом иа штанге 3 установлены уплотнительиые щитки 10, за границами которых в буровой штаиге 3 выполиены отверстия II. Таким образом, сжатый воздух, поступая к забуриику 4 по вИутренней трубе 9, осуществляет вынос продуктов разрушения через отверстия 11 и зазор между трубой 9 и буровой штангой 3 внутри излучателя, охлаждая буровую штангу 3..

Для уменьшения радиуса закруглеиия проводимой выработки буровая штанга 3 имеет возможность осевого перемещения при помощи механизма 12 выдвижения, иапример гидроцилиндра.

Рабочий орган работает следующим образом.

Включают мехаиизм 12 вращения рабочего оргаиа и вцдвижеиия буровой штанги с целью образования опережающей скважины, после чего включают нагреватель 6, механизм подачи рабочего оргаиа на забой

и осуществляют процесс проходки. После продвижеиия выработки иа длину .нагревателя 6 образуется конический тепловой фронт, приводящий к отжиму породы от забоя и разупрочиеиию массива, далее процесс

проходки стабилизируется и рабочий орган работает в . задаином режиме. Продукты разрушения от забориика 4 из опережающей скважииы выиосятся в призабойное простраиство и вместе с продуктами разрушения породоразрушающими инструментами 2 подбираются к погрузочным устройствам рабочего органа. В призабойном пространстве осуществляется пылеподавление и охлаждеиие продуктов разрушения путем распыла воды.

Отличительной особенностью рабочего оргаиа является то, что температура накаливания спирали и плотность излучаемой эиергии приняты ниже пороговых значений, при которых начииается процесс шелушения породы со стенок скважины, чем достигаются благоприятные условия для проникновения тепла в массив.

Использование предлагаемого рабочего органа позволяет расширить диапазон пород, в которых целесообразно осуществлять

комбайиовую проходку выработок в сторону повышения их крепости, увеличить скорость проходки и стойкость породоразрушающего ииструмеита.:

Формула изобретения

Рабочий орган проходческих машин для крепких пород, содержащий ротор с мехаиическими породоразрушающими инструментами, опережающую буровую штангу с забурииком, установленную с возможностью осевого перемещения, и источник тепловой эиергии, размещенный иа штанге, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности разрушеиия за счет создания опережающего теплового фронта конической формы для отжима породы от забоя, источиик тепловой эиергии выполнен в виде спирали Иакаливания, соединенной с источииком питання, при этом Длина опережающей штаиги со спиралью выбирается в зависимости от скорости проведения (Выработки и времени распространения тепла до контура выработки.

Источники информации, принятые во виимаине при экспертизе

д 1. Авторское свидетельство СССР № 109349, кл. Е 21 С 27/01, 1962.

2. Авторское свидетельство СССР № 355342, кл. Е 21 С 17/00, 1971 (прототип).

f . J 11107 657 10 9

,./ -Jj ffPm-n inmvrp

WVASV/A4V/ vy/A y/A V« V A4 y