УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД

Устройство для разрушения горных пород относится к горной технике для открытой разработки месторождений полезных ископаемых и предназначено для послойного непрерывного разрушения мягких и средней крепости горных пород и полезных ископаемых, например, угля, минерального сырья, преимущественно, в глубоких карьерах в поверхностном слое откосов высоких уступов без промежуточных рабочих площадок.
Известен экскаватор-кранлайн (статья «Кранлайн: актуальная задача создания нового типа экскаватора для разработки месторождений высокими уступами по транспортной системе» // "Горная Промышленность", №4, 2008, стр. 40), с помощью которого осуществляют послойное разрушение горных пород в плоскости высоких уступов. Закрепленный на тросах ковш с помощью подъемных лебедок на устройстве перемещают снизу вверх, срезая приповерхностный слой породы. Заполненный породой ковш разгружают на верхней рабочей площадке в автосамосвалы. К недостаткам устройства относятся высокие энергоемкость и металлоемкость, обусловленные его большим весом. Кроме того, в случае чередования средней крепости и крепких пород, ковш кранлайна не способен срезать приповерхностный слой целика, сложенного из крепких пород.
За прототип принято устройство для разрушения горных пород (патент KG №1678, Е21С 37/02, опубл. в 2014 г.), содержащее установленные на самоходной раме управляемые породоразрушающий механизм, выполненный в виде горизонтального и вертикальных режущих дисков и породоотделяющий механизм, выполненный в виде полого отвала с клинообразным торцом. Горизонтальный режущий диск размещен в нижней плоскости отвала, а вертикальные режущие диски расположены в его торцах. Рабочее полотно горизонтального режущего диска выполнено из съемно-разъемных кольцевых секторов, закрепленных на основании, имеющем конусообразную форму. Лезвие отвала параллельно режущей кромке горизонтального режущего диска, и отстоящей от нее на величину не менее половины ширины его рабочего полотна, а торцевые части нижней кромки отвала - перпендикулярны его продольной оси.
Устройство позволяет вести послойную отработку и обрушение породы сверху вниз непрерывно при формировании откосов уступов в бортах глубоких карьеров и при разработке месторождений полезных ископаемых высокими уступами.
К недостаткам известного устройства для разрушения горных пород относятся низкие надежность и производительность, обусловленные тем, что отделение блока породы, прорезанного режущими дисками, для непрерывного перемещения в сторону забоя по откосу уступа к нижней рабочей площадке, производится ее опрокидыванием наклонной стенкой отвала, что увеличивает вертикальную нагрузку на горизонтальный режущий диск, и возможность его заклинивания из-за попадания частиц крепкой породы между плоскостью забоя и нижней поверхностью диска. Кроме того, обрушение породы блоками может привести к образованию негабаритов.
Техническая задача полезной модели состоит в повышении надежности и производительности устройства.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для разрушения горных пород, состоящем из размещенных на самоходной платформе управляемых породоразрушающего механизма, выполненного в виде вертикального и горизонтального режущих дисков (ВРД и ГРД), и породоотделяющего механизма в виде полого клинообразного отвала, породоразрушающий и породоотделяющий механизмы последовательно и с зазором расположены вдоль призабойной стороны самоходной платформы, причем ВРД установлен с возможностью вертикального перемещения, а ГРД - с возможностью вертикального и горизонтального перемещения, при этом породоотделяющий механизм снабжен делителем, который выполнен в виде пластины, с перпендикулярным к нему стрелообразным наконечником, и размещен перед отвалом в плоскости ВРД с возможностью вертикального и горизонтального возвратно-поступательного перемещения, кроме того, отвал установлен вертикально и основанием расположен в одной плоскости с ВРД, наклонная стенка его выполнена подвижной и передней гранью шарнирно прикреплена к лезвию, выполненному заодно с основанием, а торцом связана с основанием с возможностью фиксированного горизонтального перемещения, причем отвал соединен с платформой с возможностью вертикального перемещения.
Последовательное расположение породоразрушающего и породоотделяющего механизмов с призабойной стороны платформы и их установка с возможностью вертикальной и горизонтальной подвижности, а также наличие делителя и расположение отвала, основание которого лежит в плоскости ВРД, а его наклонная стенка выполнена разъемной и передней гранью шарнирно прикреплена к лезвию, выполненному заодно с основанием, а торцом связана с основанием с возможностью фиксированного горизонтального перемещения, позволяет непрерывно вести отделение от массива части разрушенного целика снизу вверх и обрушать породу направленным потоком в выработанное пространство по откосу уступа под действием собственного веса к нижней рабочей площадке. Это обусловлено тем, что при прорезании ВРД и ГРД полосы породы снизу вверх, последовательно идет сквозное деление на отрезки щели, образованной ГРД, что позволяет наклонной стенкой отвала с управляемым углом расклинивания сдвигать непосредственно за ГРД малыми блоками породу различной крепости и структуры горизонтально, разрушая ее природное строение, и таким образом, исключаются заклинивание ГРД и образование негабаритов в разрушенной породе, что повышает надежность и производительность устройства.
Устройство для разрушения горных пород иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - то же, вид сверху; на фиг. 4 - делитель, вид сбоку; на фиг. 5 - то же, вид сверху; на фиг.6 - отвал, общий вид; на фиг. 7 - то же, без торцевой стенки, вид сверху; на фиг. 8 - технологическая схема в наклонной плоскости откоса уступа, вид сверху.
Устройство для разрушения горных пород состоит из несущей платформы 1 на гусеничных движителях 2, на которой с возможностью перемещения установлены породоразрушающий и породоотделяющий механизмы. Породоразрушающий механизм выполнен в виде вертикального режущего диска 3 (далее ВРД) и горизонтального режущего диска 4 (далее ГРД), размещенных с зазором с призабойной стороны платформы 1. Привод 5 ВРД 3 закреплен на раме 6, жестко соединенной с вертикальной направляющей 7 с приводом 8, которая с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлена на опорах 9, закрепленных на платформе 1. Вал ГРД 4 размещен в цилиндре 10 и соединен с приводом 11, установленным на раме 12, которая с возможностью перемещения соединена с вертикальной направляющей рамой 13 с приводом 14. Вертикальная направляющая рама 13 с возможностью перемещения расположена в горизонтальной направляющей раме 15 с приводом 16, которая жестко закреплена на платформе 1. Породоотделяющий механизм состоит из отвала и делителя. Отвал выполнен в виде полого клинового корпуса, состоящего из сопряженных между собой вертикальных основания 17 и торцовой стенки 18, горизонтальных боковых стенок 19, лезвия 20 и наклонной стенки 21. Лезвие 20 выполнено заодно с основанием 17. Наклонная стенка 21 передней гранью шарнирно соединена с лезвием 20, а внутренней поверхностью через зубчатую рейку 22 и шестеренчатый вал 23 с приводом 24 соединена с основанием 17. Корпус отвала основанием 17 расположен в плоскости ВРД 3 и через вертикально-подвижную раму 25 с приводом 26 соединен с платформой 1. Делитель размещен между основанием 17 и ВРД 3 и состоит из плоской пластины 27, с закрепленным перпендикулярно ему стреловидным наконечником 28, и лежащей в одной с ними плоскости. Пластина 27 через шток 29 соединена с приводом 30, например, актуатором с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения. Привод 30 установлен на передвижной опоре 31, свободным торцом размещенной на направляющей 32 и соединенной с приводом 33 с возможностью горизонтального возвратно-поступательного перемещения. На платформе 1 установлено необходимое навесное оборудование: барабан с кабелем 34, аппаратурный шкаф 35, емкость для воды 36, крепление 37 для подъемных тросов 38, жестко закрепленных на платформе 1. Тросы 38 огибают шкивы 39, установленные на наклонной раме 40, и соединены с приводными лебедками 41 (фиг. 8). Рама 40 установлена на несущей платформе 42, размещенной на верхней рабочей площадке откоса уступа 43, подготовленного для отработки и с боковой 44, и нижней 45 траншеями, ширина которых не менее диаметра ГРД 4, а глубина - не менее заданной толщины отделяемой от массива полосы породы.
Устройство для разрушения горных пород работает следующим образом.
В исходном состоянии устройство для разрушения горных пород расположено на раме 40 и зафиксировано тросами 38, соединенными через шкивы 39 с приводными лебедками 41, при этом породоразрушающий и породоотделяющий механизмы установлены выше нижней части гусеницы движителя 2. Несущую платформу 42 устанавливают на верхней рабочей площадке вдоль откоса уступа 43 за боковой траншеей 44 на заданное расстояние к новой заходке - полосе отделяемой породы, включают лебедки 41, с помощью которых гусеничные движители 2 с платформой 1 перемещаются до установки его на откосе уступа 43, включают его привод и устройство опускают до нижней рабочей площадки откоса уступа против траншеи 45. Отделение полосы породы начинается с одновременного включения привода 8 для опускания рамы 7 до соприкосновения ВРД 3 с поверхностью уступа 43 и привода 14 для опускания рамы 13 с ГРД 4 в траншею 45 на заданную мощность отрабатываемой полосы породы. Передвижение платформы 1 по откосу уступа 43 осуществляется снизу вверх с помощью гусеничных движителей 2, подъемных лебедок 41 и тросов 38. Электрическая энергия к агрегатам устройства передается по кабелю 34. В процессе движения платформы 1 по откосу 43 ВРД 3 и ГРД 4 отделяют от массива часть слоя породы в виде полосы. Движущийся за ними делитель наконечником 28 на пластине 27, которая приводами 30 и 33, совершает с определенными периодами вертикальное и горизонтальное возвратно-поступательное движение, разделяет насечками образованную полосу породы на блоки заданной ширины. Синхронно с ВРД 3 и ГРД 4 перемещается отвал, который врезаясь лезвием 20 в образованную ГРД 4 щель, наклонной стенкой 21 расклинивает полосу породы, нарушая в ней структурные связи, перемещает в выработанное пространство разрушенные на отдельные куски блоки породы. Куски породы при перемещении по откосу 43 под действием собственного веса дополнительно дробятся на более мелкие фракции и перемещаются к его основа для перегрузки и транспортировки. При отработке полосы, например, с вязкой породой, включают привод 24, и наклонная стенка 21 под действием зубчато-реечной передачи 22-23 и шарнирного соединения с лезвием 20 увеличивает угол расклинивания для беспрепятственного отделения от массива и перемещения блоков в выработанное пространство. После полной отработки полосы уступа 43 породоразрушающий и породотделяющий механизмы приводятся в исходное положение, движители 2 устанавливают на наклонной раме 40, положение которой фиксируют на несущей платформе 42. Затем платформа 42 перемещается к новой заходке, устройство для разрушения горных пород опускается вниз до пересечения с нижней рабочей площадкой. Далее цикл повторяется.
Использование предлагаемого устройства для разрушения горных пород позволит сократить энергозатраты и повысить экономические показатели разработки полезных ископаемых открытым способом, а также будет способствовать расширению области поточной разработки месторождений с мягкими и средней крепости породами в приповерхностном слое уступов, в том числе высоких уступов.