Устройство для проходки вертикальных горных выработок

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 D 1/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4863077/03 (22) 31,08,90 (46) 15,10,92, Бюл, ¹ 38 (71) Институт геотехнической механики АН

УССР (72) Л.Д, Ш мато вский, В.И. Нестеренко, Ю.В.Нестеренко, В,А.Страшко,.

M.È.Шкрудь и С.В,Гладуш (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 124989, кл. Е 21 D 1/06, 1959. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОХОДКИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК (57) Использова",ие: в горном деле, конкретнее в способах проходки шахтных стволов

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, напримео, 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

„„ Ы„„1768760 А1 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 породоразрушающими ооганами 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 имеется фланец, соединенный с обоймой с возможностью вращения, 1 з.п,ф-лы, 2 ил. породоразрушающим планетарным рабочим органом с удалением разрушаемой породы пневмозлеватором в скиповые подъемники и последующей ее выдачей на дневную поверхность. Крепление такой выработки осуществляют монолитным бетоном при помощи скользящей опалубки.

Таким устройством является, например, стволопроходческий комбайн ПД-2, разработанный институтом ЦНИИподземмаш.

Недостаток прототипа — высокая энергоемкость процесса разрушения пород забоя, необходимость постоя нного и рисутствия л юдей 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 централь»7-8760 ную 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 опере>кающую центральную часть выработки с последующей выдачей разрушенной породы на дневную поверхНОСТЬ ПОДЪЕМНЫМ СОСУДОМ ПИЛОТНЫМ ПО родаразрушающим органом, при этом как расширитель со своими приводами, так и скользящую опалубку на период выдачи породы оставляют B забое, В расценив пилат ному рабочему орлеану от расширителя при заимном fx скреплении между собо о no>Jl8 воэврага f1fisiOTHCi"о раб!«8f8 Opi BHB в

,q лай

Сопоставите/1ьнь»Й 3Hß!1_#_3 с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается 01 прототипа тем, что позволяет осуществлять бурение пилотной выработки по центру полного сечения будущей вертикальной выработки комбинированным буром-сосудом и последующее расширение вь»работки до требуемых размеров щелеобаазующим расширител8м с разрушением г ород кольцевого целика и их погрузкой в емкость HB пило-,ном буре-сосуде., самопеедвижение p3o,лирит81!y с оставле»»ием г»роема для перемещения по вертикальнои

BbiP3OO» l(8 ПИЛОТНОГО Р3ООЧ8ГО OP!"3ÍB ПОсредством подъемного каната, перемеьце;ие расширителя совместно со скользя»цей опалубкой для бетонирования выработки в процессе ее проходки, скрепление »ге>кду собою пилотного рабочего органа и расширителя при бурении. удаление продуктов разрушения от проводимой выработки, Предлагаемое устройство дл"; проходки и крепления вертикальных выработок в сравнении с прототипом обеспе«ивает выполнение породоразрушающи>» органов со

cT3BHbfMH в виде размещаемых под ск льзящей опалубкой распсрно-шага»ащего расширителя в телескопической cpBQBHной обола«ке по размеру проходимой и пилотной выработок с приводами распора и шагания и приводом щелеобраз>лощего рабочега органа с породоразрушающими элементами на его переднем торце и расположенного перед расширителем пилотного рабочего органа ь виде многолучеваго ротОра с опеаежающим долотам >l породооазрушающими органами на его лучах, выполненного в виде полого стакана с наклонным днищем и скользящей, равной его диаметру обечайкой, закрепленны", roсредством 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 ега г»ородоразрушающие рабочие органы и ског»ьзящая 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 ес перемещения вдоль эстакады, На вертикальных опорах 10 копра размещен бу; кер 11 для бетона с бетоноводом

12 и вспомогательные лебедки с канатами

14 дл=i пе "емещения скользящей опалубки

15 в проходимом стволе 16 и щелеобразова-;8 f1 gr» 1 7

Тележка 8 снабжена рычагами 18 и захватами 19 и 20 со своими приводами 21 для захвата при разгрузке пилотного подъемноi о бура-сосуда 22 на бункерующий конвейер

23 для посг.едующей перегрузки породы в транспортные сосуды 24, Скользящая опалубка 15 выполнена в виде цилиндрической обечэйки 25 с днищем — фг»анцем 26, внутренней обечайкой 27, приемного раструба 28, направляющей оболочки 29 и держателей канатов 30, B оболочку 29 телескопически входит оболочка 31 хвостовой секции 32 с фланцем

33, Скряг»ьзящая опалубка 15 и оболочка 31 скреплены между собою с1раховочными цепями 34, Секция 32 снабжена внутренней цилиндрической оболочкой 35, в которой выполнены смотровые люки 36, и распорными гидродомкратами 37 для раскрепления секции в проходимой выработке. Посредством гидроцигиндров подали 38 секция 32 акре»»лена телескопической частью 39 с передовой секцией 40, Bfif»oslH8HHQA в виде цилиндрической разборной оболочки 41, Оснашенной своими распорными домкратами

42 и приводом 43, К редуктору 44 привода подключены маслостанция 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

iivo/OV 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 между собою секции 40 и сосуда-бура 22 предусмотрены фиксирующие гидроцилиндры 51.

Щелеобразователь расширителя выполнен в виде трубчатого корпуса 52, скрепленного с зубчатым венцом 48. Для подачи сжатого воздуха 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 оснащена породоразрушающими элементами

56, а средняя его часть — скалывателями 57, В щелеобразователе предусмотрены каналы 53 для подвода продувочного воздуха породоразрушающим элементам щелеобразователя, 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 отверстием 65 продувочный воздух подают в зону пилотной выработки бурения. Обойма 61 скреплена с муфтой-фланцем 66 с возможностью относительного вращения. В 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 породоразрушающие 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 скрепления 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

55 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 породоразрушающих органов 56. При этом доступ к механизмам и породоразрушающим органам пооизводится через открываемые люки 36 и 68. Смену породоразрушающих органов 72 и пилотного долота 73 производят на поверхности при отведенном а сторону от оси ствола положении пилотного бура-сосуда 22 (см, фиг.1).

Работа устройства для проходки стволов заключается в следующем, При скрепленных ме>кду собою посредством кулачков 55 и 67 пилотного бура-сосуда 22 и трубчатого корпуса 54 щелеобразователя-расширителя 17, вкл юченных 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 вь.работки

84, выбуривание кольцевого керна с последующим его разрушением и выгрузкой обломков в верхнюю часть бура-сосуда. При этом выбуренную буром-сосудом породу в виде мелких фракций с входящими потоками сжатого воздуха поднимают до верхней кромки емкости бура-сосуда, где его оса>кдают за счет резко-îпадения 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

1768760,1 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 процесс- проходки за счет разрушения кольцевого керна раскал ыванием; 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 эффек-.ивность, Формула изобретения

1. Устройство для проходки вертикальных горных выработок, включающее полую приводную штангу, соединенную через ",oäваску с канатом подъемной машины, скрепленный с приводной штангой пилотный рабочий орган, и расширитель, кинематически соединенный с приводной штангой, приводом и механизмом распора и шагания„о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения энергоемкости установки, приводная штанга соединена с подвеской по5 средством вертлюга, а пилотный рабочий орган выполнен в виде многолучевого ротора с опережающим долотом и породоразрушающими органами íà его лучах, и снабжен породоприемником. выполненным состав10 ным из стакана, установленного на приводной штанге с возможностью осевого перемещения и из наклонного днища, размещенного на лучах ротора, при этом вертлюг имеет установленную на нем

15 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

20 кулачков, размещенных по периметру фланца, и впадин, в которых размещены кулачки, выполне ные на корпусе расширителя, 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что расширитель снабжен обечай25 кой, внутри которой установлена направляющая обойма, в которой выполнены радиальные каналы. сообщенные с полостью приводной штанги и воздуховодом.

1768760

77

М

4!

У .У

Я

ЯЮ7

Составитель С.Гладуш

Техред М.Моргентал Корректор Е.Папп

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 3628 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5