Способ проведения горных выработок и устройство для его осуществления

 

Использование: проведение горных выработок проходческими комбайнами в шахтах, опасных по газу и пыли. Сущность изобретения: проходческий комбайн осуществляет проведение выработки в инертной газовой среде. Последняя создается газонепроницаемой перемычкой с лабиринтом, закрепленными на комбайне. Газ, выделяющийся из лабиринта, пропускается через аппараты улавливания пыли и отводится из шахты. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для механизированного проведения горных выработок проходческими комбайнами в угольных шахтах, опасных по газу.

Проведение горных выработок комбайнами сопровождается искрениями, что обусловливает снижение скорости вращения резцовой коронки и разработку быстродействующей защиты с выбросом порошковых пламегасителей при регистрации приборами возникновения пламени.

Кроме вероятности воспламенения метана, интенсивность работы комбайнов ограничивается и по газовому фактору, особенно при проведении газообильных выработок.

Цель изобретения - создание условий, исключающих аварию при интенсивном режиме работы оборудования, что позволит решить проблему безопасного и ускоренного проведения горных выработок.

Поставленная цель достигается созданием инертной среды в зоне механического разрушения и в призабойном пространстве.

Известен способ создания инертной среды в тупиковой выработке, заключающийся в изоляции призабойного пространства путем сооружения перемычки с лабиринтом, перекрывающей поперечное сечение выработки, установке в последней, считая от забоя, секции лабиринта контрольно-измерительной аппаратуры, производящей анализ газового состава, вытеснении рудничной атмосферы из изолированного пространства инертным агентом и осуществлении контроля за процессом инертизации призабойного пространства посредством контрольно-измерительной аппаратуры.

Предназначенный для буровзрывного проведения горных выработок, известный способ применим для механизированного проведения горных выработок проходческими комбайнами.

Дополнительные действия над материальными объектами сводятся к следующему: перемычку с лабиринтом устанавливают на 1/3-1/2 ее высоты, формируя элементы перемычки по сторонам проходческого комбайна, и при интенсивной вентиляции заперемыченного пространства снимают поверхностный слой угля при пониженной скорости резания, после создания свежеобразованной поверхности комбайн останавливают, прекращают поступление в заперемыченную зону свежей струи, завершают сооружение перемычки до свода выработки, полностью изолируя зону разрушения от вентиляционных потоков, выжидают выделения газа из свежеобразованной поверхности забоя и отбитого угля до создания в заперемыченном пространстве атмосферы, неспособной к горению и взрыву, исключает комбайн в работу с переходом на высокие скорости резания в режиме максимально допустимой нагрузки на комбайн, удаляют газ из перемыченной зоны по газопроводам, пропускают через аппараты улавливания пыли и удаляют из шахты.

Известно устройство для проведения горных выработок, включающее проходческий комбайн со стрелковидным рабочим органом и регулятором автоматического изменения скорости резания по заданной программе, скребковый конвейер и предохранительный щит.

Устройство для выполнения предлагаемого способа проведения горных выработок отличается тем, что герметизирующая перемычка выполнена из гофрированного материала, закрепленного в центре, - вокруг основания стрелы комбайна, и пластин из эластичных материалов с закрепленными на них упругими пластинами, при этом одни концы пластин из эластичных материалов связаны с рамой и расположены по периметру последней, а другие установлены с возможностью контакта с поверхностью свода, стенок и почвы выработки.

Контакты перемычки и лабиринта с почвой выработки и нижней поверхностью погрузочного стола комбайна, а также с низом комбайна между гусеницами герметизированы прижатыми элементами из эластичного материала - пенопласта или пенорезины.

Скребковый конвейер на всем протяжении окружен коробом со свисающими внутри короба шнурами из синтетического материала (например капрона), периодически орошаемыми водой, над шнурами размещен перфорированный трубопровод, связанный с механизмом подачи воды в импульсно-пульсирующем режиме, короб со скребковым конвейером за пределами перемычки заканчивается аспирационным устройством для отсоса газа и пыли в систему циклонов и других аппаратов пылеулавливания, откуда газ поступает в трубопровод, отводящий через лабиринт основную часть газа из заперемыченного пространства.

Рама с эластичными и упругими пластинами, прижатыми к своду и стенкам выработки, удерживается телескопическими упорами, закрепленными на комбайне.

Схема способа и устройства представлена на фиг. 1-6, на которых приняты следующие обозначения: 1 - комбайн, 2 - стреловидный исполнительный орган, 3 - погрузочный стол, 4 - лабиринт, 5 - перемычка из гофрированного материала, 6 - рама, 7 - телескопические упоры для крепления рамы, 8 - пластины из эластичных материалов, 9 - скребковый конвейер, 10 - короб, 11 - шнуры из синтетического материала, 12 - перфорированная пластина, на которой закреплены шнуры с отверстиями для подачи на них воды, 13 - перфорированная трубка с продольными прорезями для подачи воды, 14 - аспирационное укрытие, 15 - ленточный конвейер, 16 - упругие пластины из стеклопластика (см. фиг. 5), 17 и 18 - газопроводы, 19 - аппараты очистки газов от пыли.

Пластины 8 и 16 (см. фиг. 5), размещенные по периметру перемычки, позволяют сохранить герметичность при вибрации и колебаниях всей конструкции, неизбежных при работе комбайна, благодаря деформации пластин 8 и способности к продольному изгибу пластин 16.

Конструкция перемычки позволяет телескопическими упорами опускать перемычку со сверткой гофрированной центральной части и укладкой верхней части рамы на комбайн, освобождая пространство от середины до свода выработки для вентиляции.

Пример применения способа. Комбайн с частично собранной герметизирующей перемычкой (не снимают герметизирующие пластины, прижатые к почве выработки и ее стенкам до высоты 0,5-0,8 м), опущенной верхней частью перемычки со сверткой гофрированного материала готовят к работе.

В забой подводят воздуховод приточной вентиляции, используя известный "аккумулятор" вентиляционных труб - металлотканевую трубу, способную сжиматься в 10 раз. При интенсивной приточной вентиляции и с подачей каскада струй и капель воды в зону разрушения включают комбайн в работу, равномерно снимая с груди забоя небольшой слой угля и породы.

После образования свежеобнаженной поверхности убирают трубу приточной вентиляции, размещая ее торец за пределами перемычки, телескопическими упорами поднимают верхнюю часть перемычки, расплавляя центральную часть гофрированного материала перемычки и прижимая ряды эластичных пластин к поверхности стенок и свода выработки, и дожидаются создания инертной среды в заперемыченном пространстве, контролируя выходящий из лабиринта поток газа датчиком на кислород или метан.

Для условий Кузбасса при выделении метана 1,5-2,0 м³/мин (данные относятся к комбайновой проходке по смешанному забою) в объеме заперемыченной зоны 50 м³ безопасная концентрация кислорода 12 об.% будет достигнута через 13-18 мин, а через 40 мин будет создана 100%-ная метановая атмосфера, не содержащая кислорода.

После создания неспособной к горению и взрыву среды включают комбайн, продолжая работу при максимально допустимой нагрузке на оборудование. В форсированном режиме осуществляют работу комбайна на все время проведения выработки.

Выходящий из лабиринта газ отсасывают через систему аппаратов пылеулавливания с последующим выводом обеспыленного газа за пределы шахты (при возможности используется подключение к системе дегазации).

Капроновые шнуры, свисающие в коробе над скребковым конвейером, экранируют пространство, свободное от транспортируемой горной массы, создавая сопротивление для выхода газа из заперемыченного пространства.

Выделяющаяся из короба над скребковым конвейером часть газа отсасывается аспирационным укрытием с подачей в газопровод и циклоны. Для исключения подсоса воздуха в заперемыченное пространство в последнем поддерживают небольшое (до 50 мм вод. ст.) избыточное давление.

Для замены зубков резцовой коронки и профилактического осмотра оборудования проход рабочих возможен по стремянке при опущенном телескопическими опорами верхней части перемычки - после полного удаления метана вентиляцией. Период повторного создания инертной среды не является продолжительным.

При суфлярном выделении метана возможна работа комбайна без предварительного образования свежеобнаженной поверхности - ожиданием создания инертной среды после полной герметизации рабочей зоны.

Основные преимущества способа и устройства: повышение техники безопасности с одновременным увеличением скорости проведения выработок. Наряду с исключением воспламенений газа от искрения, изолированный отвод метана облегчает проведение газообильных выработок без ограничения темпов проходки по газовому фактору. Кроме того, в забое перед перемычкой практически полностью отсутствует пыль благодаря изолированному отводу запыленного воздуха из заперемыченного пространства в аппараты пылеулавливания и далее из шахты.

Формула изобретения

СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.

1. Способ проведения горных выработок в шахтах, опасных по газу и пыли, включающий установку перед забоем выработки газовой перемычки с лабиринтом, создание в призабойном пространстве инертной газовой среды с контролем газового потока, выходящего из лабиринта, и выполнение в забое операций разрушения массива и уборки отбитой горной массы, отличающийся тем, что перемычку с лабиринтом устанавливают на 1/3 - 1/2 ее высоты, формируя элементы перемычки по сторонам проходческого комбайна, и при интенсивной вентиляции заперемыченного пространства снимают поверхностный слой угля при пониженной скорости резания, после создания свежеобразованной поверхности комбайн останавливают, прекращают поступление в заперемыченную зону свежей струи, завершают сооружение перемычки до свода выработки, полностью изолируя зону разрушения от вентиляционных потоков, выжидают выделения газа из свежеобразованной поверхности забоя и отбитого угля до создания в заперемыченном пространстве атмосферы, не способной к горению и взрыву, включают комбайн в работу с переходом на высокие скорости резания в режиме максимально допустимой нагрузки на комбайн, удаляют газ из заперемыченной зоны по газоотводным трубам, пропускают через аппараты улавливания пыли и удаляют из шахты.

2. Устройство для проведения горных выработок, включающее проходческий комбайн со стреловидным рабочим органом и регулятором автоматического изменения скорости резания по заданной программе, скребковый конвейер и предохранительный щит в виде перемычки, отличающееся тем, что герметизирующая перемычка выполнена из гофрированного газонепроницаемого материала, закрепленного в центре вокруг основания стрелы комбайна, и пластин из эластичных материалов с закрепленными на них упругими пластинами, при этом одни концы пластин из эластичных материалов связаны с рамой и расположены по периметру последней, а другие концы установлены с возможностью контакта с поверхностью свода, стенок и почвы выработки.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что над скребковым конвейером размещен короб с пластиной, снабженной отверстиями для прохода воды, на пластине закреплены свободно свисающие шнуры, перекрывающие все свободное сечение между пластиной и транспортируемым материалом, а над пластиной параллельно ей размещена перфорированная труба, соединенная с механизмом периодической подачи воды.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6