ПРОХОДЧЕСКАЯ МАШИНА Советский патент 1951 года по МПК E21C27/24 

Известны проходческие машины для щитовой проходки подземных выработок кругового сечения с вырезанием из забоя грунтоблоков, транспортируемых затем в ящиках, снабженных выдвижными гибкими крышками-диафрагмами. Однако такие машины не обеспечивают возможности беспрепятственного встречного перемещения ящиков вдоль выработки.

В описываемом изобретении этот недостаток устранен сочетанием кольцевой врубовой фрезы и горизонтально расположенного по диаметру щита режущего бура, вырезающих грунтоблоки полуцилиндрического очертания.

Кроме того, с целью упрощения маневрирования при перестановке и транспортировании ящики с грунтоблоками, вырезанными в верхней половине выработки, могут быть повернуты в вертикальной плоскости, параллельной груди забоя, на 180° вокруг продольной оси щита.

На фиг. 1 изображен продольный разрез примерного выполнения проходческой машины и вид машины в разрезе по АА; на фиг. 2 - деталь фрезы; на фиг. 3 - отгрузочный ящик для грунтоблоков; на фиг. 4 - схема работы машины.

Конструкция машины состоит из трех основных частей: передней, (механизированный проходческий щит), средней, (насос высокого давления 1 и домкраты 2 продольной подачи щита), и хвостовой части (распорная тележка 3 цилиндрической формы).

Все механизмы и необходимые для работы машины устройства размещены в верхней ее части, нижняя же часть машины имеет свободное сквозное отверстие для удаления от забоя полуцилиндрических массивных кусков породы.

Передняя часть машины представляет собой цилиндрический проходческий щит без перегородок и щитовых домкратов. В головной части этот щит снабжен кольцевой фрезой 4 для образования в забое кольцевого вруба и диаметрально расположенным буром для образования диаметрального вруба и отделения полуцилиндрических грунтовых кусков от коренного массива. Измельченная кольцевой фрезой 4 и буром порода удаляется транспортерами 5 и 6 за пределы машины, в сторону готовой выработки.

Внутри щита имеется цилиндр (труба) 7 с диаметральной перегородкой, образующей два отделения для размещения специальных ящиков, в которых транспортируются массивные полуцилиндрические куски породы. Так как цилиндр 7 может вращаться внутри щита, то после удаления из нижнего отделения нижнего ящика с куском грунта и после поворота цилиндра 7 на 180° можно удалить и верхний ящик 8. Отгрузочные ящики со стороны забоя не имеют стенки и грунт свободно входит в них по мере надвигания щита на забой. После того, как щит продвинется на полный ход домкратов 2 продольной подачи и ящики заполнятся полуцилиндрическими кусками породы (грунтоблоками), бур поворачивается в плоскости, параллельной забою, и отделяет эти куски породы от коренного массива. Одновременно ящики и забои автоматически закрываются гибкими диафрагмами. Затем ящики с грунтом удаляют, на их место устанавливают порожние и щит вновь готов к передвижению.

Для приведения в действие фрезы 4 бура транспортеров 5 и 6 и вращения цилиндра 7 в задней части щита помещен электродвигатель 9. Щит закрепляется в выработке распорным домкратом 10.

По периметру щита расположены катки 11, немного выступающие за оболочку 12. В твердых и устойчивых породах щит перемещается на катках 11, а в слабых - как обычно, поскольку между оболочкой щита и слабым грунтом не сможет образоваться устойчивый зазор.

Кольцевая фреза 4, представляющая собой мощную стальную отливку 13, собранную из отдельных секций и обработанную вместе (в сборе), снабжена наклонными ножами-резцами, плоскости которых одновременно образуют кольцевой элеватор для подъема измельченной породы к отгрузочному отверстию. Кольцевая фреза вставлена и может вращаться в заточке головной части оболочки. Вращение фрезы 4 осуществляется при помощи шестерни 14, установленной в подшипнике, связанном с корпусом щита. Вал, на котором укреплена шестерня 14, проходит в пространство между внешней и внутренней цилиндрическими оболочками щита к приводу (к электродвигателю).

Внутри кольцевой фрезы 4, за ножами находится также кольцевая конструкция 15, к которой по диаметру крепится бур 16. Бур 16 представляет собой вал, лежащий в двух опорах кольца 15; на этот вал, аналогично штангам врубовых машин, насажены зубки для измельчения породы. Снаружи вал имеет винтовую нарезку (шнек) с большим шагом для подачи измельченной породы к окну кольца (в сторону верхней, по чертежу, опоры штанги). Окно это ограничено двумя наклонными плоскостями, по которым грунт высыпается на наклонные плоскости ножей кольцевой фрезы (на плоскости кольцевого элеватора). Элеватор поднимает породу к отгрузочному отверстию с лотком, направляющим ее к транспортеру, находящемуся в пространстве между концентрическими оболочками щита. Кольцо 15 для облегчения вращения может быть снабжено роликами, опирающимися по контуру на заточку кольцевой фрезы 4, и имеет на заднем конце зубчатый венец, при помощи которого ей от шестерни (на чертеже не показана) придается поворот на 180° в момент отрезки грунтоблоков. Поскольку подшипники бура связаны с кольцом 15, то при вращении последнего

Со стороны нижнего подшипника бура 16 располагается его приводное устройство, состоящее из конических шестерен 17 и 18.

Распорная тележка 3 состоит из двух полуцилиндрических оболочек - верхней и нижней, усиленных ребрами жесткости. Нижняя оболочка снабжена катками 11 на рессорах, на которых перемещается тележка в твердых породах. Верхняя половина тележки может приподниматься (или опускаться) над нижней при помощи распорных домкратов 10, снабженных по концам шарнирно стержневыми устройствами.

При включении под нагрузку распорных домкратов 10 верхняя часть поднимается под нижней и тележка 3 заклинивается в выработке; при этом катки 11, пружиня, прячутся внутрь оболочки. С внутренней стороны нижней половины тележки расположены ролики 19 (они имеются также в средней и передней частях проходческой машины) для движения по ним полуцилиндрических отгрузочных ящиков от щита к щиту, а также ролики для поддержания концов откаточных рельсов 20, которые закрепляются по обеим сторонам в выработке, несколько ниже ее горизонтального диаметра. По рельсам движутся особой конструкции транспортные тележки 21, представляющие собой своебразные дуговые подвески, на которые ставятся отгрузочные ящики.

Для облегчения перемещения отгрузочных ящиков от щита на тележки 21 и обратно, особенно если ящики загружены грунтоблоками, на машине предусмотрено приспособление в виде каретки 22 с рычагом, движущейся по направляющим швеллерным балкам (видны также и на поперечных разрезах, на уровне горизонтального диаметра машины) при помощи бесконечного троса и лебедки 23 (см. продольный разрез). Если, например, требуется переместить нижний отгрузочный ящик с грунтоблоками от щита на транспортную тележку 21, то для этого последнюю вкатывают в пределы распорной тележки 3. Отогнутый конец рычага каретки 22 сцепляют с откаточным ящиком и при помощи лебедки 23 приводят в движение (против часовой стрелки, согласно чертежу) бесконечный трос, огибающий ролики, укрепленные на щите и на кожухе транспортера 6. Трос тянет каретку 22 от щита к распорной тележке (по чертежу: слева направо), а вместе с кареткой и отгрузочный ящик с грунтоблоком, который надвигается на подвесную транспортную тележку 21, расположенную в это время в пределах распорной тележки 3. После того, как каретка 22 достигнет своего крайнего (правого) положения, ее рычаг автоматически освобождает отгрузочный ящик, находящийся уже на транспортной тележке 21.

В слабых породах, которые без крепления стремятся обрушиться, необходимо обеспечить постоянное крепление забоя по вертикальной плоскости. Для этого отгрузочные ящики снабжены не стационарным, а подвижным дном полукруглого сечения. Перед началом проходческого цикла, когда плоскость забоя совпадает с кромками вставленных в щит отгрузочных ящиков, подвижное дно в каждом ящике выдвигают так, чтобы оно примыкало к забою и поддерживало его. Упорные стержни 24 могут быть отодвинуты в продольном направлении в сторону распорной тележки. Эти стержни поддерживают оба дна ящиков в неподвижном относительно стенок выработки положении и по мере продвижения щита регулируют поступление грунтоблоков в ящики и предохраняют грунтоблоки от разрушения и образования в ящиках незаполненных породой пустот.

Ящик состоит из открытой по концам полуцилиндрической оболочки 25 из стального листа с пустотелой двойной плоской стенкой, с нижней плоскостью которой соединен направляющий полукруг 26 также из стального листа. Между полукругом 26 и верхней плоской стенкой остается зазор для размещения полукруглой гибкой диафрагмы 27. Так как диафрагма 27 помимо гибкости должна обладать и большой прочностью, то она выполняется из тонкого стального листа, брезента, прошитого стальными струнами, или иного материала, обладающего требуемыми свойствами. По круговой части периметра диафрагмы 27 расположены направляющие устройства (например, ролики) 28, переходящие затем, в дополнение к полной окружности, в направляющую цепь 29, которая может изгибаться в двух плоскостях.

В центре образуемой окружности, в теле диафрагмы 27 имеется отверстие, которым диафрагма насаживается на штырь 30, закрепляемый к краю двойной плоскости стенки. Диафрагма 27 служит для закрывания переднего отверстия ящика; заднее отверстие заполненного грунтоблоком ящика ограждается подвижным днищем 31.

При закрытом положении ролики 28 удерживают диафрагму 27 в натянутом вертикальном состоянии, так как они располагаются по стегнутым торцевым кромкам ящика. Отогнутые вертикальные круговые кромки плавно, по радиусам малой кривизны в углах ящика, переходят в горизонтальную круговую направляющую, представляющую собой кромку плоского полукруга 26. По кромке полукруга располагается цепь 29, связанная с диафрагмой 27. При открывании переднего торца ящика цепь 29 переходит в вертикальную плоскость, располагаясь на отогнутых кромках ящика, а диафрагма 27 заходит в щель между плоскими листами диаметральной стенки, располагаясь на полукруге 26. Для того, чтобы при вдвигании ящика в щит или выдвигании из последнего не повредить отогнутых кромок, предусмотрены рейки 32, связанные с корпусом 1.

Ящики устанавливаются в щите открытым торцом к забою, а после заполнения грунтоблоками отрезаются от коренного горного массива буром. Последний автоматически вытягивает диафрагму и переводит ее из горизонтального в вертикальное положение, закрывая торец ящика с грунтоблоком.

Машина работает циклично. За каждый проходческий цикл она продвигается на длину , причем в забое вырезаются кольцевой 33 и диаметральный 34 врубы на указанную длину , а затем от коренного грунтового массива отделяются и удаляются из выработки два полуцилиндрических куска породы 35 и 36 (грунтоблоки).

1. Проходческая машина для щитовой проходки подземных выработок кругового очертания с вырезанием из забоя грунтоблоков, транспортируемых затем в ящиках, снабженных выдвижными гибкими крышками-диафрагмами, отличающаяся тем, что, в целях обеспечения возможности беспрепятственного встречного перемещения ящиков вдоль выработки, в машине применено сочетание кольцевой врубовой фрезы и горизонтально расположенного по диаметру щита режущего бура, вырезающих грунтоблоки полуцилиндрического очертания.

2. Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что ящик с грунтоблоком, вырезанным в верхней половине выработки, может быть повернут в вертикальной плоскости, параллельной груди забоя, на 180° вокруг продольной оси щита, в целях упрощения маневрирования при перестановке и транспортирования ящиков.