СКИП И НАПРАВЛЯЮЩАЯ РАМА
SKIP AND CROSSHEAD

Приоритет
Заявляется приоритет от заявки № AU 2013903212 на предварительный патент Австралии, все содержимое которой включено в данный документ с помощью ссылки.
Область техники изобретения
Настоящее изобретение относится к направляющему перемещению устройства транспортировки вверх и вниз по шахтному стволу. Оно имеет особое, но не исключительное, применение для направляющих устройств транспортировки, которые перевозят материалы и персонал вверх/вниз по шахтному стволу из верхней части ствола в область выемки во время формирования шахтного ствола, и оно также может применяться для других целей, таких как доставка персонала и материалов вверх/вниз по шахтному стволу между последовательными боковыми ответвлениями шахтного ствола на различных подземных глубинах.
Настоящее изобретение также относится к системам транспортировки в шахтных стволах для поднятия и/или спуска устройства транспортировки в шахтном стволе.
Предпосылки изобретения
Традиционные операции по проходке ствола выполняют путем бурения и подрыва для выемки материалов из шахтного ствола. Вынутый материал удаляют с помощью системы уборки, посредством которой вынутый материал подбирают и помещают в бадьи (большие цилиндрические ведра), которые поднимают на поверхность на канатах, проходящих вниз из шахтного копера, содержащего подъемник в верхней части шахтного ствола.
Способы проходки ствола и создания шахты, применяющие процессы подрыва и уборки, являются медленными и прерывающимися. В этом контексте "прерывающийся" относится к сооружению ствола, которое происходит медленно, когда каждый этап в цикле бурения, подрыва и уборки совершается последовательно с минимальным параллельным выполнением процессов. Например, время между этапами уборки является продолжительным, поскольку после завершения одного этапа уборки оборудование для уборки выводят со дна шахты, буровое оборудование спускают на дно шахты для бурения скважин, затем в скважинах устанавливают заряды, все оборудование выводят со дна шахтного ствола, заряды подрывают, и затем начинается следующий этап уборки.
В последнее время были предложения по увеличению скорости, с которой может происходить проходка, путем применения технологии механической выемки, подобной используемой в гражданской отрасли горизонтальной прокладки туннелей. Международная публикация патента № WO 2011/000037 А1 раскрывает такое предложение для проходки шахтного ствола, в которой породу, вынутую бурильной машиной, перемещают в устройства транспортировки большой емкости, имеющие форму скипов, которые поднимают и опускают с помощью подъемной системы, установленной в верхней части шахтного ствола. После завершения работ по проходке ствола подъемная система и скипы могут затем эксплуатироваться для транспортировки материалов, вынутых во время производственного этапа добычи срока эксплуатации шахты.
В оборудовании, раскрытом в WO 2011/000037 А1, все содержание которого включено в данный документ с помощью ссылки, каждый нагруженный скип или другое устройство транспортировки должно перемещаться вниз по шахтному стволу и через рабочую площадку, или «Галловей». Требования к системе, которая контролирует и/или направляет перемещение соответствующего устройства транспортировки, изменяются по мере того, как устройство транспортировки проходит через различные секции (например, проходит через Галловей, в отличие от прохождения из верхней части шахтного ствола в Галловей) шахтного ствола. Настоящее изобретение представляет систему, которая должна удовлетворять одному или нескольким изменениям в требованиях к системе.
Термин "скип" относится inter alia, к устройству транспортировки, применяемому для доставки добытого материала в верхнюю часть шахтного ствола. Изготавливают скипы различного размера и форм как для вертикальных, так и наклонных стволов, и обычно они включают тип устройств транспортировки со сбросом из нижнего люка.
Скипы отличаются от "ведер" в следующем:
a) скипы являются самоопрокидывающимися;
b) свойства скипов делают их подходящими для применения в производственных стволах, и до настоящего изобретения они никогда не применялись при создании/проходке ствола;
c) скипы во время обычной работы все время прикреплены к подъемному тросу; и
d) скипы не должны иметь возможность свободно стоять на дне шахтного ствола (т.е. могут быть чрезвычайно длинными и тонкими).
"Ведро" и "бадья", как правило, представляют собой устройства транспортировки цилиндрической формы, применяемые для транспортировки отваленной породы со дна ствола во время операций по сооружению (проходке) ствола.
По сравнению со скипами ведра:
a) требуют ручного опрокидывания
b) должны быть разгружены с помощью опрокидывания
c) прикреплены к подъемному тросу посредством съемного крюка к подвесным цепям (или тягам) в верхней части ведра (минимум 3 для поддержки стабильности)
d) должны быть использованы в сочетании с направляющей рамой для обеспечения направления в шахтном стволе (над рабочей площадкой)
e) являются неуправляемыми (как в плане вращения, так и колебаний) ниже направляющей системы ствола или в рамках рабочей площадки, а также ниже рабочей площадки
f) регулярно отсоединяются от подъемного троса (обычно для загрузки на дне ствола) во время загрузочных работ
g) должны быть круглыми и иметь отношение высоты к диаметру, которое является стабильным, и стоять без поддержки на дне ствола
h) должны иметь гладкую внешнюю поверхность, чтобы позволять ведру работать с ударными направляющими, для предотвращения раскачивания, и соответственно не могут иметь прикрепленных к своей внешней поверхности направляющих соединений.
Если контекст не определяет иного, термин "направляющая", как используется в данном документе, относится к элементу, по которому вниз по шахтному стволу перемещается устройство транспортировки, и которое противодействует или предотвращает как вращение устройства транспортировки, так и боковые перемещения устройства транспортировки относительно шахтного ствола. Такая "направляющая" не предусматривает движущей или тяговой силы для приведения в движение устройства транспортировки.
Краткое изложение сущности изобретения
Настоящее изобретение предоставляет систему транспортировки для перемещения устройства транспортировки по шахтному стволу во время сооружения ствола, содержащую:
первую направляющую секцию;
вторую направляющую секцию, расположенную вдоль шахтного ствола последовательно с первой направляющей секцией, при этом устройство транспортировки имеет возможность перемещения по первой направляющей секции; и
головную секцию для приема устройства транспортировки, при этом головная секция взаимодействует с первой направляющей секцией для обеспечения возможности устройству транспортировки перемещаться из второй направляющей секции по первой направляющей секции при приеме головной секцией.
Головная секция может включать удерживающую секцию, которая по меньшей мере частично принимает устройство транспортировки во время перемещения устройства транспортировки по первой направляющей секции.
Головная секция может включать посадочный элемент, который помещают на устройство транспортировки во время перемещения устройства транспортировки по первой направляющей секции.
Посадочный элемент упираться в устройство транспортировки.
Головная секция может быть выполнена таким образом, чтобы Зависеть от устройства транспортировки во время перемещения устройства транспортировки и головной секции по первой направляющей секции.
Головная секция может быть выполнена таким образом, чтобы позволять прохождение подъемного троса, прикрепленного к устройству транспортировки, с помощью которого устройство транспортировки поднимают и/или опускают по шахтному стволу.
Головная секция может быть выполнена таким образом, что подъемный трос может проходить через головную секцию в устройство транспортировки.
Система транспортировки может быть выполнена таким образом, что головная секция помещается на рабочую площадку, когда устройство транспортировки перемещается из первой направляющей секции по второй направляющей секции.
Система транспортировки может быть выполнена таким образом, что головная секция не перемещается по второй направляющей секции.
Шахтный ствол может быть по существу вертикальным.
Первая направляющая секция может представлять собой направляющую секцию переменной длины, и вторая направляющая секция может представлять собой направляющую секцию постоянной длины.
Первая направляющая секция и вторая направляющая секция могут ограничивать вращательное движение и колебательное движение устройства транспортировки.
Первая направляющая секция и вторая направляющая секция могут по существу предотвращать вращательное движение и колебательное движение устройства транспортировки.
Система транспортировки может одновременно направлять несколько устройств транспортировки.
Первая и вторая направляющие секции могут направлять каждое из нескольких устройств транспортировки.
Персонал и/или материалы могут быть перевезены в отличном или отличных устройствах транспортировки от одного или нескольких устройств транспортировки, которые перевозят добытый материал.
Настоящее изобретение дополнительно предусматривает направляющую систему для направления устройства транспортировки во время сооружения ствола, при подъеме и/или спуске устройства транспортировки в шахтном стволе, при этом система содержит:
промежуточную направляющую секцию постоянной длины; и
верхнюю направляющую секцию переменной длины, выходящую из промежуточной секции для приспособления к изменениям расстояния между промежуточной секцией и верхней областью шахтного ствола,
причем направляющая система ограничивает вращательное движение и колебательное движение устройства транспортировки.
Направляющие могут быть выполнены с возможностью перехода устройства транспортировки с одной направляющей секции на другую.
Направляющая система может дополнительно содержать нижнюю направляющую секцию переменной длины, выходящую из промежуточной секции для приспособления к изменениям расстояния между промежуточной секцией и нижней областью шахтного ствола.
Нижняя направляющая секция может иметь возможность удлинения без соответствующего удлинения и/или сокращения верхней направляющей секции.
Нижняя направляющая секция может сокращаться, когда верхняя направляющая секция удлиняется. Верхняя направляющая секция фактически может иметь возможность удлинения с направленными вниз движениями промежуточной секции. Нижняя направляющая секция может проходить между промежуточной секцией и устройством формирования ствола и удлиняться с движениями устройства формирования ствола от промежуточной секции, и сокращаться с движением промежуточной секции к устройству формирования ствола.
В некоторых вариантах осуществления верхняя направляющая секция проходит от верхней части ствола вниз до рабочей площадки, где верхняя направляющая секция пересекается с промежуточной секцией. Промежуточная секция закреплена на рабочей площадке и проходит через рабочую площадку к направляющей системе переменной длины. Нижняя направляющая секция может проходить от рабочей площадки до устройства формирования ствола, удлиняясь по мере формирования ствола и сокращаясь по мере продвижения рабочей площадки (и вместе с ней - промежуточной секции) вниз по шахтному стволу к устройству формирования ствола.
Верхняя направляющая секция и промежуточная секция могут пересекаться в переходной области, и устройство транспортировки может содержать головную секцию и секцию основания, причем переходная область приспособлена останавливать нисходящее перемещение головной секции, в то же время позволяя секции основания продолжать нисходящее перемещение по промежуточной секции.
Настоящее изобретение может быть предназначено для применения в по существу вертикальном шахтном стволе.
Настоящее изобретение также относится к системе транспортировки для шахтного ствола, содержащей направляющую систему, как представлено выше, и подъемную систему для подъема и/или спуска устройства транспортировки по направляющей системе.
Варианты осуществления системы по настоящему изобретению могут достигать более высоких скоростей проходки шахтных стволов наряду с более безопасной эксплуатацией устройств транспортировки по длине шахтного ствола.
Краткое описание графических материалов
Для более полного объяснения настоящего изобретения один конкретный вариант осуществления будет описан подробно со ссылкой на сопутствующие графические материалы, на которых:
на фиг. 1 представлен схематический вид сбоку бурильной машины для шахтного ствола, использующей направляющую систему согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 представлен вид в перспективе сбоку устройства транспортировки, включающего головную секцию секцию основания, в зацеплении с верхней направляющей секцией (тросы полка) направляющей системы;
на фиг. 3 представлен вид в перспективе сбоку секции основания устройства транспортировки, представленного на фиг. 2, сцепленной с промежуточной секцией или секцией рабочей площадки (неподвижные направляющие) направляющей системы;
на фиг. 4 представлен вид в перспективе сбоку головной секции устройства транспортировки, представленного на фиг. 2, сцепленной с верхней направляющей секцией (тросы полка) направляющей системы;
на фиг. 5 представлен схематический вид сбоку нижней направляющей секции (телескопические направляющие);
на фиг. 6 и 7 показаны виды сбоку направляющей рамы или "траверсы";
на фиг. 8 и 9 показаны виды сбоку скипа;
на фиг. 10 и 11 показаны виды сбоку направляющей рамы или траверсы, с принятым внутрь скипом; и
на фиг. 12 представлен перспективный вид сбоку направляющей рамы или траверсы;
на фиг. 13 представлен вид в перспективе сбоку вспомогательной клетки или устройства транспортировки, включающего устройство перевозки персонала; и
на фиг. 14 представлен вид в перспективе сбоку направляющей рамы, представленной на фиг. 12, при приеме устройства транспортировки, представленного на фиг.13.
Подробное описание предпочтительного варианта осуществления
• ТРАДИЦИОННАЯ ПРОХОДКА СТВОЛА
Традиционно процессы проходки ствола для углубления шахтного ствола применяют методы подрыва и уборки. Материал на дне шахтного ствола выбуривают, устанавливают взрывчатые заряды, дно шахтного ствола подрывают и взорванную породу загружают в устройство транспортировки для перевозки наверх ствола. Наконец, людей и материалы перевозят из верхней части ствола вниз по стволу на дно ствола и на рабочие места, такие как рабочая площадка.
• ВЕДРА - БАДЬИ
При традиционной проходке ствола для транспортировки людей и породы применяют бадьи (большие ведра). Этот тип устройства транспортировки используют в течение сотен лет.
Имеется много причин, по которым бадьи традиционно применяют во время проходки ствола. Для того чтобы позволять легкую загрузку устройства транспортировки (например, бадьи) на дне шахтного ствола, устройство транспортировки должно быть:
- "с открытым верхом", чтобы позволять сбрасывать в него материал погрузчиком;
- "свободно перемещаемым", чтобы позволять располагать устройство транспортировки в желаемом месте на дне шахтного ствола. Дно шахтного ствола, как правило, является крайне неровным вследствие того, что представляет собой взорванную породу. Свободно перемещаемое устройство транспортировки поэтому может быть устойчиво расположено в определенном месте для наполнения погрузчиком;
- "цилиндрическим", так что открытый верх устройства транспортировки доступен одинаковым образом независимо от того, где расположено устройство транспортировки относительно погрузчика во время нагрузки устройства транспортировки; и
- "присоединенным в верхней части к подъемному тросу" единственный логичный способ подъема свободно перемещаемого цилиндрического устройства транспортировки.
Очевидно, ведра и бадьи (большие ведра) обеспечивают эти признаки и, таким образом, являются основной формой устройства транспортировки, применяемого в процессах проходки/сооружения шахтного ствола.
• НЕДОСТАТКИ ВЕДЕР И БАДЕЙ
Ведра и бадьи свободно подвешены и не могут иметь прикрепленных на своей внешней поверхности механизмов, позволяющих ведру или бадье соединяться с направляющей. Одна причина этого указана выше в пункте (h) раздела Предпосылки изобретения. Когда направляющая рама достигает Галловея (рабочей площадки), бадья свисает свободно, ограничена только горизонтально в пределах рабочей площадки, но может вращаться. Когда ведро находится ниже рабочей площадки, ограничивать горизонтальные колебания или вращение невозможно. В результате вышеописанного подъемные скорости устройства транспортировки сокращаются в пределах рабочей площадки и ниже рабочей площадки.
Кроме того, нехватка полного направления устройства транспортировки и общая неспособность полностью направлять устройство транспортировки приводят к рискам для здоровья и безопасности при перевозке людей. Это объясняется тем, что абсолютное выравнивание устройства транспортировки с, например, спроектированной с жестким допуском посадочной площадкой невозможно. Это создает зоны защемления и большие опасные промежутки, которые должны быть перекрыты при посадке и высадке людей.
Также требуется значительное время для выравнивания ведра или бадьи с платформами выгрузки и т.п. и для безопасного опрокидывания ведра или бадьи для выгрузки добытого материала.
Таким образом, ведра и бадьи замедляют процесс проходки шахтного ствола и являются основной причиной некоторых рисков для здоровья и безопасности, связанных с перемещением людей и материала в стволе.
В рамках инициативы по удвоению скорости сооружения ствола и улучшению здоровья и безопасности шахтеров-проходчиков ствола была разработана новая система проходки ствола. Эта система заменяет бурение и подрыв породы дисковыми резцами, дробящими породу. Эта система также применяет систему обработки материала, которая заменяет ведра скипами для транспортировки породы и клеткой для перевозки людей и материалов.
Механическая система для выемки, применяющая дисковые резцы для дробления породы, реализована машиной 12 для бурения шахтного ствола или для прохождения по нему, расположенной в шахтном стволе 10, как представлено на фиг. 1. Машина 12 содержит устройство формирования ствола, а именно режущую головку 14, для рытья шахтного ствола 10, и рабочую площадку 16, на которой работники параллельно рытью ствола устанавливают бетонную отделку и служебную оснастку шахты. Такая машина для бурения шахтного ствола описана в WO 2011/000037, в которой роторная режущая головка установлена на нижнем конце основной рамы машины и оснащена дисковыми резцами для рытья породы. Буровой шлам от режущей головки передается вверх на станцию выгрузки/погрузки на рабочей площадке и перемещается на скипы для подъема по стволу в верхнюю часть ствола.
• НЕДОСТАТКИ, КОТОРЫЕ НУЖНО ПРЕОДОЛЕВАТЬ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СКИПОВ ВО ВРЕМЯ СООРУЖЕНИЯ
На основе скипов, применяемых в промышленной добыче, настоящие изобретатели поняли, что, если скипы каким-то образом могли бы быть использованы при проходке ствола для транспортировки и выгрузки материала, скорость проходки ствола была бы более высокой, чем в случае с ведрами. Также, если бы отдельную клетку, которая может перемещаться в стволе независимо от скипов, можно было бы применять для транспортировки людей и материала вместо ведра, это было бы безопаснее и эффективнее. Обе эти возможности нуждались в решении одинаковых задач, включая обеспечение полного направления транспортного устройства в каждый момент времени по нескольким направляющим системам, где направляющие системы сочетают системы как с фиксированной, так и с приспособляемой длиной.
В варианте осуществления, представленном на фиг. 1, режущая головка 14 и рабочая площадка 16 также будут опускаться в разное время. Поэтому высота рабочей площадки 16 относительно дна шахтного ствола 10 будет меняться. Кроме того, по причинам безопасности, направляющие, по которым скип будет перемещаться через рабочую площадку, в идеале являются неподвижными.
По этим причинам необходимо больше одного типа направляющей системы - другими словами, направляющая переменной длины, проходящая от верхней части шахтного ствола до рабочей площадки, и фиксированная направляющая, проходящая через рабочую площадку.
В варианте осуществления, представленном на фиг. 1, требуется дополнительная направляющая система переменной длины, чтобы покрывать промежуток между нижней частью рабочей площадки и режущей головкой или дном шахты.
Недостатком таких систем является то, что скипы легко не переходят между различными типами направляющих.
Хотя скипы могут применяться во время производственного этапа шахты, на котором может быть использован единственный тип направляющей, скипы традиционно не применяются на этапе сооружения шахты. Одной причиной этого является то, что скипы все время требуют полного направления. Следовательно, скипы не приспособлены для применений, в которых имеется несколько направляющих систем.
Авторы настоящего изобретения поняли, что эти недостатки являются значительными способствующими факторами устоявшегося мнения о том, что скипы являются неподходящими для применения во время этапа сооружения.
• СИСТЕМА ПО НАСТОЯЩЕМУ ИЗОБРЕТЕНИЮ
Для направления движения устройства транспортировки, в данном случае представленного скипом 18, шахтный ствол 10 оснащен системой 100 транспортировки для шахтного ствола, содержащей направляющую систему 20, как описано ниже, и подъемную систему 102 для подъема и/или спуска скипа 18 по направляющей системе 20.
Подъемная система 102 прикреплена к верхней части скипа 18 известным способом и прикладывает силу, необходимую для управляемого подъема и спуска скипа 18 в шахтном стволе 10.
Направляющая система 20 направляет движение скипа 18, чтобы гарантировать, например, что он свободно не вращается во время подъема/спуска шахтного ствола 10. Скипы 18 перемещаются или бегут по направляющей системе 20 для направленного перемещения (т.е. подъема и/или спуска) скипа 18 в шахтном стволе 10.
Как представлено на фиг. 1, направляющая система 20 проходит по длине шахтного ствола 10 вниз до режущей головки 14.
Направляющая система 20 может быть разделена на 3 секции:
1. первая или "верхняя" направляющая секция 24
2. вторая, "нижняя" или направляющая секция 22 "рабочей площадки", и
3. третья или направляющая секция 26 "области выемки".
Направляющие секции 24, 22, 26 последовательно проходят от верхней области 28 шахтного ствола 10 до области 29 выемки, в которой материал вынимают из шахтного ствола 10, для углубления шахтного ствола 10.
Для ускорения этапа сооружения шахты желательно не иметь необходимости предоставлять и удлинять (т.е. во время углубления шахтного ствола) отдельные системы для транспортировки добытого материала и транспортировки персонала и/или оборудования. Следовательно, полезно, если персонал и материалы транспортируют на рабочую площадку с помощью той же системы, которую применяют для доставки добытого материала.
ВЕРХНЯЯ НАПРАВЛЯЮЩАЯ СЕКЦИЯ 24
Верхняя направляющая секция 24 проходит от направляющей секции 22 рабочей площадки, чтобы приспосабливать изменения расстояния между направляющей секцией 22 рабочей площадки и верхней областью 28 шахтного ствола 10. Таким образом, скип 18 может перемещаться вдоль верхней направляющей секции 24, как представлено на фиг. 1, между верхней частью ствола (например, выше области загрузки/выгрузки породы) и рабочей площадкой 16. Будет понятно, что для применения в гезенке верхняя область 28 не будет представлять собой уровень поверхности, а будет ниже уровня поверхности.
По мере расширения шахтного ствола 10 расстояние от верхней области 28 до рабочей площадки 16 увеличивается. В результате также возрастает и расстояние от верхней области 28 до направляющей секции 22 рабочей площадки.
Следовательно, верхняя направляющая секция 24 имеет переменную длину, чтобы приспосабливать такие изменения расстояния между верхней областью 28 и направляющей секцией 22 рабочей площадки. Также может быть желательно поднимать рабочую площадку 16, поэтому верхняя направляющая секция 24 может быть сокращающейся в дополнение или альтернативно тому, что она является удлиняющейся.
Верхняя направляющая секция 24 содержит пару тросов 30 полка, которые проходят вверх по стволу шахтного ствола 10, как представлено на фиг. 2. Будет понятно, что по желанию может быть использовано любое количество тросов или альтернативных направляющих средств, и что тросы могут быть изготовлены из любого подходящего материала (как правило, стали). Например, верхняя направляющая секция 24 может представлять собой проволочные тросы или канаты, витую стальную трубу или трубу в бухте, стальные ленты, цепи и т.д. В качестве верхней направляющей секции 24 может быть использован любой другой удлиненный материал или структура, которые могут быть намотаны и размотаны.
В предпочтительном варианте осуществления верхняя направляющая секция 24 содержит несколько пар тросов 30 полка, позволяя одновременно направлять вверх и вниз по стволу несколько устройств транспортировки. В одном таком варианте осуществления верхняя направляющая секция 24 содержит 3 или 4 пары тросов 30 полка, позволяя одновременно направлять вверх и вниз по стволу 3-4 устройства транспортировки.
С дополнительной ссылкой на фиг. 1, тросы 30 полка принимаются в катушки или канатные барабаны 34, которые разматываются и сматываются, чтобы удлинять и сокращать тросы 30 полка. Таким образом, верхняя направляющая секция 24 выполнена с возможностью удлинения и сокращения. Катушки 34 установлены в надшахтном копере 36, проходящем над открытым верхним концом шахтного ствола 10. Тросы 30, следовательно, проходят прямо вниз от катушек 34 вниз по шахтному стволу 10.
Катушки 34 поддерживают достаточное натяжение в тросах 30 полка, чтобы гарантировать, что устройство 18 транспортировки может перемещаться вверх/вниз по верхней направляющей секции 24 без существенного вращения или отклонения в сторону. Другими словами, тросы 30 полка помогают сохранять ориентацию и положение устройства 18 транспортировки, когда оно поднимается/опускается по шахтному стволу 10. В некоторых вариантах осуществления, несмотря на возможность удлинения и сокращения, тросы 30 полка на практике будут находиться под существенным натяжением от подвешенной рабочей площадки 16 и/или другого оборудования, так что они будут образовывать по существу жесткие элементы относительно любой силы, приложенной скипом 18 к тросам 30 полка.
Противоположные концы тросов 30 полка соединены с верхней частью рабочей площадки 16 любыми соответствующими канатными оттяжками или другими средствами (например, ушками, вертлюгами). Тросы 30 полка альтернативно могут быть намотаны через катушки, установленные на рабочей площадке 16. В альтернативных устройствах первая (верхняя) направляющая секция 24 может проходить в рабочую площадку 16 так, что рабочая площадка 16 подвешена на нижней точке или даже на дне рабочей площадки 16. Подразумевается, что все такие варианты составляют часть настоящего изобретения.
Кроме того, тросы 30 полка могут быть соединены непосредственно с направляющей секцией рабочей площадки 22. Однако, имеющиеся тросы 30 полка соединены с рабочей площадкой 16, и секция 22 рабочей площадки проходит по параллельному, а не перпендикулярному, пути, как представлено на фиг. 1. Это объясняется различными направляющими средствами, а именно втулками 32 и каналами 40, которые являются предпочтительными направляющими средствами для применения с различными типами направляющих, а именно проволочными тросами или тросами 30 полка верхней направляющей секции 24 и неподвижными рельсами 38 направляющей секции 22 рабочей площадки, соответственно.
НАПРАВЛЯЮЩАЯ СЕКЦИЯ 22 РАБОЧЕЙ ПЛОЩАДКИ
Как упомянуто выше, длина верхней направляющей секции 24 желательно приспособлена так, чтобы позволять ей удлиняться вместе с углублением шахтного ствола 10. Напротив, длина рабочей площадки 16 является относительно постоянной, так что никакая гибкость (т.е. удлинение/сокращение) для направляющей секции 22 рабочей площадки не нужна.
Кроме того, при выгрузке персонала и материалов из устройства 18 транспортировки, когда оно находится на рабочей площадке 16, желательно, чтобы устройство 18 транспортировки было устойчиво ориентировано в точках загрузки/выгрузки на рабочей площадке 16. По этой причине направляющая секция 22 рабочей площадки является жесткой и закреплена на месте относительно рабочей площадки 16. Таким образом, скип 18 и клетка могут быть остановлены в устойчивом положении на направляющей секции 22 рабочей площадки, с устойчивой, известной ориентацией для обеспечения быстрой и эффективной загрузки породы в скип и безопасного выхода работников и оборудования из клетки.
Как представлено на фиг. 3, направляющая секция 22 рабочей площадки содержит несколько неподвижных рельсов 38, которые жестко закреплены на различных интервалах на рабочей площадке 16. Неподвижные рельсы 38 скользят в каналах 40 (обсуждаются со ссылкой на фиг. 8 и 9), так что скип 18 может продвигаться через рабочую площадку 16.
Каналы 40 обязательно открыты на одной стороне, чтобы позволять скипу 18 проскальзывать мимо соединений (не показаны) между неподвижными рельсами 38 и рабочей площадкой 16.
Желательно обеспечить, чтобы скип 18 был надежно установлен на направляющей секции 22 рабочей площадки до того, как он перейдет с конца верхней направляющей секции 24. Следовательно, неподвижные рельсы 38 проходят на короткое расстояние выше соединения между тросами 30 полка (т.е. верхней направляющей секцией 24) и рабочей площадкой 16, так что направление скипа 18 на неподвижных рельсах 38 начинается до того, как тросы 30 полка перестают направлять головную секцию 18', когда устройство 18 транспортировки принято в нее.
Небольшое перекрытие в направлении скипа 18 тросами 30 полка через головную секцию 18' и направлении скипа 18 непосредственно неподвижными рельсами 38 также гарантирует, что ориентация скипа 18 все время находится под контролем.
НАПРАВЛЯЮЩАЯ СЕКЦИЯ 26 ОБЛАСТИ ВЫЕМКИ
Хотя направляющая секция 26 области выемки составляет часть варианта осуществления, представленного на фиг. 1, будет понятно, что в такой направляющей секции 26 может не быть необходимости, и что верхняя направляющая секция 24 и нижняя направляющая секция 22, или направляющая секция рабочей площадки, могут быть предусмотрены также без предоставления направляющей секции 26 области выемки.
Аналогично, может быть желательно предусмотреть направляющую секцию 26 области выемки также без предоставления верхней направляющей секции 24 и направляющей секции 22 рабочей площадки.
Направляющая секция 26 области выемки имеет возможность удлинения и сокращения, чтобы приспосабливаться к движениям рабочей площадки 16 или компонентов (например, режущей головки 14) относительно рабочей площадки 16. Другими словами, направляющая секция 26 области выемки, представленная на фиг. 1, также представляет собой направляющую секцию переменной длины.
По мере того как режущая головка 14 движется от рабочей площадки 16, направляющая секция 2 6 области выемки удлиняется. Аналогично, по мере того рабочая площадка 16 движется к режущей головке 14, направляющая секция 26 области выемки сокращается.
Возможность продвижения рабочей площадки 16 и режущей головки 14 в разное время может быть критически важной для правильного образования шахтного ствола 10. Рабочие на рабочей площадке 16 производят отделку шахтного ствола 10 во время рытья шахтного ствола 10 режущей головкой 14. Таким образом, режущая головка 14 будет продвигаться, хотя рабочая площадка 16 остается неподвижной. Для этого направляющая секция 26 области выемки имеет переменную длину и имеет возможность удлинения без соответствующего удлинения и/или сокращения направляющей секции 22 рабочей площадки.
В варианте осуществления, представленном на фиг. 1, режущая головка 14 может продвигаться на 10,5 м и затем прекращать бурение, в это время рабочая площадка 16 продвигается на 10,5 м вниз по шахтному стволу 10 к режущей головке 14, и на рабочей площадке 16 может начинаться отделка следующих 10,5 м секции шахтного ствола 10. Таким образом, когда режущая головка 14 продвигается, направляющая секция 26 области выемки удлиняется, так что рабочая площадка 16 может оставаться на месте, пока не схватится бетон и/или пока не будет установлена служебная оснастка (например, трубопроводы, проводка и т.п.), и когда рабочая площадка 16 продвигается, направляющая секция 26 области выемки сокращается.
Напротив, направляющая секция 26 области выемки сокращается, когда верхняя направляющая секция 24 удлиняется. Это объясняется тем, что удлинение верхней направляющей секции 24 приводит к снижению рабочей площадки 16 к режущей головке 14. Следует отметить, что верхняя направляющая секция 24 удлиняется с нисходящими движениями рабочей площадки 16 и направляющей секции 22 рабочей площадки.
Направляющая секция 26 области выемки содержит телескопическую направляющую в сборе, которая включает несколько телескопических направляющих, таких как телескопическая направляющая 44, представленная на фиг. 5. Телескопические направляющие 44 гарантируют, что всегда имеется направляющая, проходящая на все расстояние между рабочей площадкой 16 и режущей головкой 14, так что устройство транспортировки может быть направлено между ними даже при изменении расстояния. Вращение устройства транспортировки при перемещении по нижней направляющей секции 26 переменной длины является нежелательным по причине ограниченного пространства и критически важной природы оборудования, находящегося между рабочей площадкой 16 и режущей головкой 14 и в них. Таким образом, системы телескопических направляющих являются предпочтительными, поскольку они ограничивают вращательное и поперечное/горизонтальное движение устройства транспортировки, движущегося по направляющей системе, даже при том, что длина направляющей системы меняется. В дополнение к телескопическим направляющим в этой секции могут быть использованы и другие направляющие приспособляемой длины, такие как тросы и т.п.
В традиционных работах по проходке ствола ведра используют во время уборки для доставки взорванной породы из шахтного ствола. Поскольку ведра являются круглыми, вращение не представляет собой большой проблемы. Напротив, устройства 18 транспортировки, представленные в данном документе, имеют другую форму, например, они могут иметь квадратное или прямоугольное поперечное сечение, и поэтому вращение является нежелательным. По этой причине направляющая секция 26 области выемки может представлять собой систему, поставляемую полностью отдельно от всей направляющей системы 20, описанной выше, и быть предназначенной для крепления к существующей системе бурения ствола. Такая направляющая секция 26 области выемки (т.е. направляющая система переменной длины) также была бы предназначена для направления устройства транспортировки по шахтному стволу 10 и проходила бы от рабочей площадки 16, причем направляющая секция 26 области выемки имеет возможность удлинения или сокращения для приспособления к изменениям расстояния между рабочей площадкой 16 и нижней областью 42 шахтного ствола 10.
Направляющая секция 26 области выемки, как представлено на фиг. 5, проходит до, или в направлении, устройства формирования ствола, такого как режущая головка 14, и таким образом удлиняется или сокращается с изменениями расстояния между рабочей площадкой 16 и устройством формирования ствола.
Телескопическая направляющая 44 направляющей секции 26 области выемки содержит верхний рельс 46 и нижний рельс 48, который с возможностью скольжения принят в нижний конец верхнего рельса 46. Нижний конец неподвижного рельса 38 принят в верхний конец верхнего рельса 46. Когда режущая головка 14 продвигается, нижний рельс 48 выходит из верхнего рельса 46. Напротив, когда рабочая площадка 16 продвигается к режущей головке 14, нижний рельс 48 втягивается в верхний рельс 46.
Поскольку больший из любых двух концентрически расположенных рельсов будет представлять край, в который канал 40 устройства 18 транспортировки может упереться во время подъема или спуска (в зависимости от того, является ли рельсом большего диаметра верхний или нижний рельс из двух концентрически расположенных рельсов), каналы 40 расширены на их верхних и нижних концах.
Будет понятно, что телескопическая направляющая в сборе может содержать любое количество концентрически расположенных рельсов. Например, телескопическая направляющая 44 может содержать только один рельс (например, верхний рельс 46), который принимает неподвижный рельс 34, прикрепленный к рабочей площадке 16. По существу неподвижный рельс 34 и верхний рельс 46 вместе будут образовывать систему 44 телескопических направляющих. Аналогично, нижнему рельсу 48 может быть придан такой размер, чтобы он мог быть принят в неподвижный рельс 34, таким образом не требуя верхнего рельса 46.
Также будет понятно, что верхний рельс 46 фактически может отходить вверх по неподвижному рельсу 38 по мере продвижения рабочей площадки 16 и выходить из неподвижного рельса 38 по мере продвижения режущей головки при условии, что отсутствуют соединения между неподвижным рельсом 38 и рабочей площадкой 16 на существенную длину в нижнем конце неподвижного рельса 38.
Таким образом, направляющая система 20 содержит верхнюю направляющую секцию 24 переменной длины, проходящую вверх от рабочей площадки 16, направляющую секцию 22 рабочей площадки постоянной длины, прикрепленную к рабочей площадке 16 между другими направляющими секциями 24, 26, и нижнюю направляющую секцию 26 переменной длины (т.е. направляющую секцию области выемки), проходящую вниз от рабочей площадки 16 к нижней области в шахтном стволе 10.
ο СКИП
Применение скипов 18 (и 64, как описано ниже) в качестве устройств транспортировки является особенно преимущественным, поскольку скипы могут быть наполнены сверху или сбоку, разгружены снизу, например, при использовании скипов с секторным затвором и соответствующих задвижек, расположенных в месте, в котором скипы будут разгружены. Напротив, ведра нужно переворачивать, обычно вручную, и, следовательно, они обычно имеют открытый верх, чтобы позволять материалу выпадать во время разгрузки. Для этого ведра обычно имеют цепи, свисающие по сторонам, что делает правильное выравнивание ведра с, например, точкой загрузки/выгрузки более трудным, чем для скипов, которые полностью направляют все время. Таким образом, скипы являются более безопасной и более эффективной альтернативой ведрам.
Чтобы позволить скипу 18 перемещаться по тросам 30 полка, тросы 30 полка проходят в бегущих втулках 32, предусмотренных на головной секции 18' (представлено на фиг. 2 и 3), которая принимает скип 18. Головная секция 18' направляет движение скипа 18 между верхней областью 28 шахтного ствола 10 и рабочей площадкой 16.
Хотя скип 18 может иметь любую соответствующую конструкцию, в настоящем варианте осуществления он представлен конструкцией, обозначенной номером 64, как представлено на фиг. 8 и 9. В других альтернативных вариантах скип 18 может содержать другое устройство, такое как вспомогательная клетка 18''. С иллюстративной целью такая вспомогательная клетка 18'' представлена на фиг. 2, принятая в головную секцию 18', и отдельно на фиг. 3.
Головная секция 18' (которая здесь и далее будет взаимозаменяемо называться "направляющей рамой" или "траверсой") принимает вспомогательную клетку 18'' и помогает направлять вспомогательную клетку 18'' по верхней направляющей секции 24 направляющей системы 20, как представлено на фиг. 2.
Вспомогательную клетку 18'' применяют для перевозки персонала (в нижней клетке 50), но также могут применять для перевозки материалов (например, вытяжной трубы 41, как представлено в верхней клетке 52 на фиг. 2).
Для перехода между верхней направляющей секцией 24 и направляющей секцией 22 рабочей площадки головная секция 18' отцепляется от вспомогательной клетки 18''. Для облегчения этого разделения верхняя направляющая секция 24 и направляющая секция 22 рабочей площадки пересекаются в переходной области (не показана), где головная секция 18' отделяется от вспомогательной клетки 18''.
Переходная область может просто представлять собой оконечные точки тросов 30 полка и предназначена для остановки нисходящего перемещения головной секции 18', одновременно позволяя вспомогательной клетке 18'' продолжать нисходящее перемещение по направляющей секции 22 рабочей площадки.
По этой причине также желательно, чтобы были предусмотрены отдельные направляющие средства на головной секции 18' и вспомогательной клетке 18''. С этой целью на головной секции 18' предусмотрены втулки 32, чтобы направлять головную секцию 18' по верхней направляющей секции 24, а каналы 40 предусмотрены на вспомогательной клетке 18'', чтобы направлять вспомогательную клетку 18'' по направляющей секции 22 рабочей площадки после того, как головная секция 18' помещается на рабочую площадку 16.
На фиг. 6 и 7 представлены виды сбоку головной секции 18'. Головная секция 18' содержит удерживающую секцию 54, головную посадочную секцию 56, посадочную секцию 58 основания, узел 60 сцепления и направляющие элементы 62.
В самом элементарном варианте осуществления направляющая система устройства транспортировки для передвижения устройства транспортировки или скипа 18 по шахтному стволу будет содержать направляющую секцию 22 рабочей площадки, причем скип 18 (который может содержать вспомогательную клетку 18'', как представлено на фиг. 2 и 3, скип 64, как представлено на фиг. 8 и 9, или устройство транспортировки другого типа) имеет возможность передвижения по направляющей секции 22 рабочей площадки, верхнюю направляющую секцию 24, расположенную вдоль по шахтному стволу 10 последовательно с направляющей секцией 22 рабочей площадки, и головную секцию 18' для приема устройства 18 транспортировки. Головная секция 18' взаимодействует с верхней направляющей секцией 24, чтобы позволять устройству 64 транспортировки 18'' перемещаться от направляющей секции 22 рабочей площадки по верхней направляющей секции 24, при приеме головной секцией 18'. Скип 18 имеет посадочный элемент (например, посадочную секцию 114 скипа), который взаимодействует с посадочным элементом (например, головной посадочной секцией 56) головной секции 18'. Посадочный элемент (например, посадочная секция 114 скипа) скипа 64 или вспомогательной клетки 18'' входит в упор с посадочным элементом (например, головной посадочной секцией 56) головной секции 18' для размещения устройства 18 транспортировки в головной секции 18'.
Головная секция 18' по существу является пассивным элементом системы. Он является пассивным в той мере, в которой движение головной секции 18' позволено движением устройства 18 транспортировки, на которое помещается головная секция 18, или нисходящим движением рабочей площадки 16, когда головная секция 18' помещается на рабочую площадку 16. Другими словами, головная секция 18' зависит от устройства 18 транспортировки во время движения устройства 18 транспортировки и головной секции 18' по первой или верхней направляющей секции 24.
Удерживающая секция 54 предназначена для удерживания или приема устройства 18 транспортировки, такого как скип 64, как описано ниже, или вспомогательной клетки 18'', как описано выше. Удерживающая секция 54 направляет движение устройства 18 транспортировки во время движения между рабочей площадкой 16 и верхним уровнем (например, уровнем поверхности) шахтного ствола 10.
Удерживающая секция 54 ограничена четырьмя вертикальными и по существу параллельными угловыми стойками 66, концы которых соединены балками. Балки включают группу из четырех горизонтальных балок 68 в области головной посадочной секции 56 и аналогичную группу из четырех горизонтальных балок 70 в области посадочной секции 58 основания. Угловые стойки 66 и балки 68, 70 вместе определяют по существу прямоугольные стороны, верхнюю и нижнюю часть удерживающей секции 54.
По различным широтам головной секции 18', как представлено на фиг. 6 и 7, видно, что каждая группа горизонтальных балок 68, 70 включает две более короткие балки и две более длинные балки, так что верхняя и нижняя часть удерживающей секции 54 являются по существу прямоугольными. Следовательно, удерживающая секция 54 имеет две короткие стороны и две длинные стороны, которые, соответственно, являются сторонами, по которым проходят короткие балки и длинные балки.
Стойки 66 и балки 68, 70 могут быть образованы из любого подходящего материала и в настоящем случае образованы из прямоугольного полого стального профиля, который закрыт на концах во избежание застревания внутри обломков.
Удерживающая секция 54 дополнительно имеет крепежные балки 72, проходящие между угловыми стойками 66, обычно в плоскости прямоугольных сторон удерживающей секции 54, в точках между концами угловых стоек 66. В настоящем варианте осуществления балки 72 являются по существу горизонтальными и параллельными балкам 68, 70. Балки 72 равноудалены от головной посадочной секции 56 и посадочной секции 58 основания и соединены на своих концах с вертикальными угловыми стойками 66 посредством болтов 74.
На более длинных сторонах удерживающей секции 54 (как представлено на фиг. 6), пары диагональных распорок 76 проходят от противоположных сторон (снизу и сверху) одного конца одной балки 72 к противоположному концу следующей балки 72 вертикально выше и ниже. Только одна такая диагональная распорка 76 проходит от самой верхней и самой нижней балок 72, поскольку эти балки 72 имеют только одну соседнюю балку 72, которая находится соответственно ниже и выше рассматриваемой балки 72. Вместе балки 72 и распорки 76 оказывают сопротивление формированию механизма удерживающей секцией 54 (т.е. оказывают сопротивление относительному вращению конструкционных элементов 66, 68, 72 и 76 вокруг болтов 74), таким образом обеспечивая жесткость конструкции удерживающей секции 54.
На коротких сторонах удерживающей секции 54 (как представлено на фиг. 7) таких диагональных распорок нет.
Количество балок 72 и распорок 76 может быть выбрано по необходимости и может, например, составлять 2 или более балок 66 с соответствующим числом распорок 76.
Стойки 66, балки 68, 70, 72 и распорки 76 все ориентированы и/или им придан такой размер, чтобы препятствовать накоплению обломков. Например, крепежные балки 72 и диагональные распорки 76 могут быть образованы из стандартного стального углового профиля, открывающегося внутрь удерживающей секции 54. Поскольку обломки, как правило, будут падать вокруг удерживающей секции 54, а не через нее, угловой профиль, скорее всего, не будет собирать обломки.
Стойки, балки 68, 70, 72 и распорки 76 вместе составляют решетчатую конструкцию или конструкционное соединение, образующее удерживающую секцию 54. Эти элементы конструкции определяют объем удерживающей секции 54, в которой товары, устройства транспортировки и добытый материал могут перемещаться в соответствующем резервуаре или скипе. Для обеспечения необходимой прочности элементы конструкции предпочтительно изготовлены из стали, но альтернативно могут быть изготовлены из других материалов, таких как алюминий, для некоторых применений.
Проходя вверх по внутренней стороне удерживающей секции 54, расположены направляющие 55 для направления прохождения устройства 18 транспортировки в удерживающую секцию 54 и из нее (описано ниже). Направляющие 55 имеют ту же форму, что и направляющие второй направляющей секции 22 или направляющей секции рабочей площадки. Направляющие 55 согласно настоящему изобретению изготовлены из стального профиля, проходящего вверх по внутренней части удерживающей секции 54 в углах. Стальной профиль выравнивается (т.е. становится совместно протяженным или коллинеарным с) со стальным профилем того же размера и калибра, который проходит вниз в рабочую площадку 16 и составляет часть направляющей секции 22 рабочей площадки. Направляющие 55 и направляющая секция 22 рабочей площадки имеют соответствующую форму и входят в выравнивание, когда головная секция 18' помещается на рабочую площадку 16, чтобы обеспечивать последовательный направляющий путь для скипа 18, передвигающегося в удерживающую секцию 54 или из нее. Головная посадочная секция 56 предназначена для посадки на скип 18, так что головная секция 18' и устройство 18 транспортировки перемещаются в упоре вверх от рабочей площадки 16 по верхней направляющей секции 24. Головная посадочная секция 56 обеспечивает жесткую каркасную конструкцию, от которой во время перемещения вверх от рабочей площадки 16 может зависеть вес головной секции 18'. Головная посадочная секция 56 ограничена по сторонам угловыми стойками 66, в верхней части - балками 68 и головными посадочными брусьями 77 и, поперек длинных сторон удерживающей секции 54, - поперечными элементами 78. По коротким сторонам удерживающей секции 54 головная посадочная секция 56 ограничена поперечными элементами 80. Поперечные элементы 80 проходят поперек коротких сторон удерживающей секции 54 на уровне немного более высоком, чем поперечные элементы 78, так чтобы находиться на расстоянии от следующей нижней балки 72, которое является таким же, как и расстояние между этой балкой 72 и следующей нижней балкой 72.
Головная посадочная секция 56 упирается или "помещается" на устройство 18 транспортировки, когда устройство 18 транспортировки поднимают с рабочей площадки 16 в удерживающую секцию 54. После того как устройство 18 транспортировки помещается на головную посадочную секцию 56, головная секция 18' перемещается с устройством 18 транспортировки, когда его поднимают вверх по верхней направляющей секции 24 от рабочей площадки 16.
Головные посадочные брусья 77 расположены симметрично вокруг центральной оси Y удерживающей секции 54. Симметричное расположение гарантирует, что устройство 18 транспортировки центрировано в головной секции 18' во время подъема по верхней направляющей секции 24. Головные посадочные брусья 77 проходят по существу перпендикулярно между балками 68, которые проходят поперек длинных сторон удерживающей секции 54, по существу параллельно балкам 68, которые проходят поперек короткой стороны удерживающей секции 54. Головные посадочные брусья 77 поддерживают верхние концы диагональных посадочных брусьев 82, которые проходят между головными посадочными брусьями 77 и поперечными элементами 78. диагональные посадочные брусья 82 помещаются на верхнюю часть устройства 18 транспортировки, как обсуждается ниже (описано ниже со ссылкой на фиг. 10 и 11).
Как лучше видно на фиг. 7, диагональные посадочные брусья 82 являются парными, причем пара диагональных посадочных брусьев 82 расположена по направлению к каждому концу соответствующего головного посадочного бруса 77, симметрично вокруг центральной оси Y удерживающей секции 54.
Ударные подкладки 84 прикреплены к диагональным посадочным брусьям 82 любым соответствующим способом для ослабления ударного воздействия устройства 18 транспортировки, когда оно помещается на диагональные посадочные брусья 82. В предпочтительном варианте осуществления каждая ударная подкладка представляет собой рукав для приема соответствующего диагонального посадочного бруса 82, до скрепления диагонального посадочного бруса 82 с головными посадочными брусьями 77 и поперечными элементами 78. Ударные подкладки 84 расположены на нижних сторонах диагональных посадочных брусьев 82. Хотя в настоящем случае каждый отдельный диагональный посадочный брус 82 снабжен отдельной ударной подкладкой 84, единственная ударная подкладка 84 может проходить по нижней стороне более чем одного диагонального посадочного бруса 82. Например, единственная ударная подкладка 84 может проходить по нижним сторонам двух диагональных посадочных брусьев 82 конкретной пары диагональных посадочных брусьев 82.
Ударные подкладки 84 могут быть образованы из любого соответствующего материала, такого как каучук, неопрен или мягкий металл. Ударные подкладки 84 вместо этого могут не быть предназначены поглощать сильные удары, или удары вообще, а могут вместо этого быть образованы из износостойкого материала. Для компенсации отсутствия поглощения ударов на диагональных посадочных брусьях 82 скорость подъема устройства 18 транспортировки может быть замедлена до "ползущей скорости", которая является скоростью, при которой посадка не вызовет существенной вибрации в головной секции 18'.
Применение ударных подкладок 84 является предпочтительным, поскольку они устраняют необходимость Замедлять устройство 18 транспортировки до "ползущей скорости". Соответственно, время, необходимое для того, чтобы устройство 18 транспортировки пересекло ствол, сокращается, что, в свою очередь, способствует общему увеличению скорости выемки и, следовательно, скорости проходки ствола.
Посадочная секция 58 основания предназначена для посадки на рабочую площадку 16 после того, как на нее опустилась головная секция 18'. На практике головная секция 18' будет помещаться на рабочую площадку 16, когда скип 18 перемещается от верхней направляющей секции 24 по направляющей секции 22 рабочей площадки. После усадки или незадолго до усадки головной секции 18' на рабочей площадке 16 скип 18 освобождают из головной секции 18' для продолжения погружения через рабочую площадку 16 для разгрузки и/или загрузки.
Посадочная секция 58 основания ограничена на своих углах вертикальными стойками 66, в нижней части обычно брусьями 70, и в верхней части - поперечными элементами 86. Поперечные элементы 86 проходят поперек сторон удерживающей секции 54 между угловыми стойками 66, к которым поперечные элементы 86 присоединены болтами. Секция 58 основания фактически обеспечивает жесткий ударный структурный каркас для поддержки веса головной секции 18', когда она помещена на рабочую площадку 16.
Посадочная секция 58 основания имеет четыре направляющих плиты 90, выходящих из угловых стоек 66 на противоположных коротких сторонах головной секции 18', по существу перпендикулярно наружу из коротких сторон. Каждая направляющая плита 90 является плоской и лежит в вертикальной плоскости, соответствующая плита 90 сужается к верху в направлении соответствующей угловой стойки 66.
Посадочная секция 58 основания также снабжена амортизаторами ударов или остановами 88, проходящими вниз от нижних концов вертикальных угловых стоек 66. Амортизаторы ударов или остановы 88 сокращают ударную или импульсную нагрузку, когда головная секция 18' помещается на рабочую площадку 16.
Амортизаторы ударов или остановы 88 могут быть установлены на угловые стойки 66 (или вдоль брусьев 70, если необходимо) любыми соответствующими способами. В настоящее время амортизаторы ударов или остановы 88 содержат маленькие квадратные куски прорезиненного гасящего удары материала, сформованные на плите (не показана), из которых выступает болт (не показан). Болт выступает через отверстие в крайнем покрытии угловой стойки 66 или другое отверстие и закреплен на месте закрученной на болте гайкой (не показана).
Поскольку рабочая площадка 16, как правило, будет снабжена каучуковыми ударными подкладками (описаны ниже), может не быть необходимости предусматривать амортизаторы ударов или остановы 88.
Во время движения головную секцию 18' направляют по верхней направляющей секции 24. Для этого головная секция 18' снабжена двумя парами направляющих трос подшипников 92. Один направляющий трос подшипник 92' из каждой пары направляющих трос подшипников 92 приварен или иным образом прикреплен к головной секции 18' на головной посадочной секции 56. Другой направляющий трос подшипник 92'' из соответствующей пары направляющих трос подшипников 92 приварен или иным образом прикреплен к головной секции 18' на посадочной секции 58 основания.
Каждый направляющий трос подшипник 92', 92'' содержит набор 96 роликов, который проходит по тросам полка (обозначены ломаной линией Z) верхней направляющей секции 24. Набор роликов 96 прикреплен к опоре 94 для установки соответствующего набора роликов 96 на удерживающую секцию 54.
Каждая опора 94 содержит U-образную изогнутую плиту, причем концы плеч U-формы прикреплены (например, приварены) к удерживающей секции 54, и соответствующий набор 96 роликов прикреплен (например, приварен) к основанию U-формы. В конкретных обстоятельствах будут подходящими другие типы опор или вообще не будет опор в случаях, когда наборы 96 роликов установлены непосредственно на удерживающей секции 54, и полагается, что все такие варианты попадают в рамки настоящего изобретения.
Каждый набор 96 роликов содержит множество кольцевых роликов (не показаны), расположенных в цилиндрическом кожухе 98. Кожух 98 имеет две половины, скрепленные шарнирами так, что кожух 98 может быть замкнут вокруг троса Z полка при установке головной секции 18'.
Сужающаяся (например, в форме торпеды) плита 110 прикреплена снаружи кожуха 96. Когда головная секция 18' перемещается вверх в систему 100 транспортировки шахтного ствола, плиты 110 входят в охватывающие направляющие (не показаны), чтобы стабилизировать головную секцию 18'.
Будет понятно, что направляющие трос подшипники 92 могут быть заменены другим направляющим механизмом (например, сменными бронзовыми втулками и/или игольчатыми направляющими ползунами), чтобы подходить другому типу верхней направляющей секции 24 (например, рельсам, установленным в отделке шахтного ствола).
Головная секция 18', таким образом, выполнена с возможностью прохождения подъемного троса через головную секцию 18' к скипу 18. Следовательно, когда скип 18 помещен в головной секции 18' на своем восходящем пути, и головная секция 18', и скип 18 поднимаются по шахтному стволу 10 подъемным тросом, тянущим устройство 18 транспортировки.
Будет понятно, что все различные взаимосвязанные элементы (например, элементы 66, 68, 70, 72) могут быть соединены гайками и болтами, сваркой, парами прижимных пластин и другими способами крепления, все из которых могут быть использованы и, предполагается, попадают в объем настоящего изобретения. Кроме того, эти элементы могут быть образованы из любого соответствующего материала, имеющего любое соответствующее поперечное сечение.
Затвор 60 представляет собой безопасный затвор типа "Кимберли", хотя может быть использован любой соответствующий затвор. Затвор имеет ушко 124, установленное на поперечных элементах 86 на обеих длинных сторонах удерживающей секции 54. Рычаг 126 шарнирно установлен в ушко 124, чтобы поворачиваться между застопоренным положением (не показано, но в нем плечо рычага 126 горизонтально) и незастопоренным положением, как показано. Рычаг 126 смещается в застопоренное положение пружинной коробкой 130, которая проходит от диагональной распорки 76 до приблизительно полпути вдоль плеча рычага 126.
Рычаг 126 имеет такую форму, что в своем "положении покоя" он застопорен. Застопоренное положение в состоянии покоя достигается нахождением плеча 126 рычага под углом (в настоящем случае 90°) к захвату 128, а не выравниванием (т.е. под 180°) с захватом 128, так что рычаг 126 опускается под своим собственным весом, захват 128 поворачивается к штырю 132 (см. фиг. 6) скипа 18 (в настоящем случае скипа 64, который представляет собой скип с секторным затвором, хотя будет понятно, что описание ниже аналогично может быть применено к другим типам скипа 18, таким как вспомогательная клетка 18''), чтобы таким образом захватить штырь 132.
На фиг. 8 и 9 представлен скип 64 для транспортировки добытого материала с рабочей площадки 16 на отвал в области верхней части подъемной системы 100 шахтного ствола. Скип 64 имеет раму 112, ограничивающую сосуд, который содержит добытый материал во время его транспортировки.
В верхней части рамы находится посадочная секция 114 скипа. Посадочная секция 114 скипа образует часть рамы 112 и содержит диагональные плиты 116, установленные под тем же углом, что и диагональные посадочные брусья 82.
Из верхней точки скипа 64, то есть где пересекаются диагональные плиты 166, выходит оболочка 118 каната. Оболочка 118 каната крепится к нижнему концу подъемного троса 120, тем самым прикрепляя трос 120 к скипу 64. Подъемный трос 120 поднимается подъемной системой 100 шахтного ствола, чтобы поднимать и опускать скип 64 по шахтному стволу (например, по направляющей секции 22 рабочей площадки и верхней направляющей секции 24).
Скип 64 дополнительно имеет бегунки 122. Бегунки 122 ходят по направляющим 55, когда скип 64 перемещается в удерживающую секцию 54 и из нее. Бегунки 122 содержат пластины износа с угловым сечением, проходящие вокруг и выступающие из углов рамы 112. Однако будет понятно, что бегунки 122 могут содержать ряд роликов или любой другой механизм, подходящий для взаимодействия с направляющими 55, чтобы гарантировать надлежащее выравнивание скипа 64 с головной секцией 18 при входе в удерживающую секцию 54 или выходе из нее.
"Находящийся в применении" случай головной секции 18' и скипа 64 представлен на фиг. 10 и 11, на которых показан скип 64, содержащийся в удерживающей секции 54 головной секции 18'. Как представлено на фиг. 11, во время подъема с рабочей площадки 16 или спуска к рабочей площадке 16 диагональные посадочные плиты 116 скипа 64 помещены (т.е. находятся в упоре) с ударными подкладками 84 головной секции 18'. Поскольку бегунки 122 в углах скипа 64 находятся в упоре с направляющими 55 удерживающей секции 54, скип 64 остается в выравнивании с головной секцией 18'.
Оболочка 118 троса проходит между головными посадочными брусьями 77, так что подъемный трос 120 поднимает и опускает вместе и скип 64, и головную секцию 18'. В этом смысле головная секция 18' фактически свисает со скипа 64 при перемещении.
В верхней части подъемной системы 100 плиты 110 направляющих трос подшипников 92 приняты в охватывающие направляющие для стабилизации головной секции 18' и, следовательно, также стабилизации скипа 64. Дверца 134 секторного затвора затем открывается, чтобы освободить добытый материал из скипа 64. Дверца 134 секторного затвора затем закрывается, подготавливая скип 64 к спуску.
Когда начинается спуск, плиты 110 направляющих трос подшипников 92 выскальзывают из охватывающих направляющих, и скип 64 продолжает движение вниз по верхней направляющей секции 24. Во время спуска головная секция 18' свисает со скипа 64 с помощью упора между диагональными плитами 116 скипа 64 и диагональными посадочными брусьями 82 головной секции 18'. Таким образом, скорость спуска головной секции 18' является скоростью спуска скипа 64.
При приближении к рабочей площадке 16 затворы 60 перемещаются в незастопоренное положение спусковым устройством 136, установленным на рабочей площадке 16. Спусковое устройство 136 имеет форму изогнутой пластины. Пластина спускового устройства 136 проходит вертикально вверх от рабочей площадки 16 и имеет изгиб, так что верхняя секция 138 спускового устройства 136 находится под углом к вертикали, проходя в сторону от головной секции 18'.
Во время спуска головная секция 18' и скип 64 сцеплены вместе, причем плечо 126 рычага затвора 60 проходит горизонтально и выступает из короткой стороны удерживающей секции 54. Когда головная секция 18' приближается к рабочей площадке 16, плечо 126 рычага входит в упор с верхней секцией 138 спускового устройства 136. Когда головная секция 18' опускается ниже, верхняя секция 138 спускового устройства 136 преодолевает смещение пружинной коробки 130 и толкает плечо 126 рычага в незастопоренное положение. Поскольку головная секция 18' фактически "свисает" со скипа 64, головная секция 18' перемещается еще ниже по направлению к рабочей площадке 16 синхронно со скипом 64 даже после того, как скип 64 был отцеплен от головной секции 18'.
Незадолго до того как головная секция 18' помещается на рабочую площадку 16, скорость спуска замедляется до "ползущей скорости", и посадочные плиты 90 головной секции 18' принимаются в охватывающие направляющие (не показаны) на рабочей площадке 16. Это гарантирует, что головная секция 18' надлежащим образом выровнена с рабочей площадкой 16, таким образом гарантируя, что направляющие 55 выровнены с направляющей секцией 22 рабочей площадки на рабочей площадке 16.
Головная секция 18' затем останавливается на ударной подкладке, установленной на рабочей площадке 16. В этой точке скип 64 выскальзывает по направляющим 55 из головной секции 18' и на направляющую секцию 22 рабочей площадки. При этом колпак или оболочка 118 каната и трос 120 спускаются между головными посадочными брусьями 77 и вниз через объем удерживающей секции 54.
Будет понятно, что всякий раз, когда скип 64 находится в пределах рабочей площадки 16, канат проходит между головными посадочными брусьями 77 через удерживающую секцию 54.
После того как скип 64 был заполнен и поднимается, скип 64 перемещается с направляющей секции 22 рабочей площадки в удерживающую секцию 54 по направляющим 55. Скорость подъема скипа 64 непосредственно перед усадкой с головной секцией 18' опускается до "ползущей скорости", чтобы гарантировать, что посадка является управляемой. Когда диагональные посадочные плиты 11 скипа 64 посажены на диагональные посадочные брусья 82 головной посадочной секции 56 головной секции 18', причем оболочка 118 каната расположена по центру между головными посадочными брусьями 77, скорость подъема скипа 64 возрастает.
Непосредственно после того как головная секция 18' подобрана скипом 64, конец плеча 126 рычага перемещается вверх против вертикальной части спускового устройства 136. Когда конец плеча 126 рычага достигает изгиба, он начинает перемещаться по верхней секции 138 спускового устройства 136. В это время пружинная коробка 130 постепенно толкает плечо 126 рычага обратно к застопоренному положению, по мере того как головная секция 18' и скип 64 поднимаются.
Таким образом, скип 64 и головная секция 18' автоматически сцепляются вместе, чтобы подниматься с рабочей площадки 16 к верхней части подъемной системы 100 шахтного ствола для сброса содержимого скипа 64.
Головная секция 18', следовательно, способна только подниматься или опускаться синхронно (т.е. когда посажена) со скипом 64. Головная секция 18' по существу является пассивной конструкцией, которая позволяет скипу 64 гладко переходить между жесткой фиксированной направляющей системой, такой как направляющая секция 22 рабочей площадки, и направляющей системой переменной длины, такой как тросы полка, составляющие часть верхней направляющей секции 24. Фактически головная секция 18' составляет часть передвижной направляющей рамы, которую подбирает скип 64, когда скип 64 перемещается по верхней направляющей секции 24, головная секция 18' действует как интерфейс между скипом 64 и направляющими верхней направляющей секции 24. Специалист поймет, что затворы 60 составляют, во многих случаях, лишь меру предосторожности, поскольку положение головной секции 18' на скипе 64 установлено взаимодействием между направляющими 55 и бегунками 122 и посадкой диагональных посадочных брусьев 82 головной секции 18' на диагональных плитах 116 скипа 64.
На фиг. 12-14 представлена альтернативная версия головной секции 142 и устройства 140 транспортировки для транспортировки как деталей, так и рабочих вверх и вниз по шахтному стволу.
Головная секция 142 содержит раму 144, имеющую квадратное горизонтальное поперечное сечение. Рама 144 содержит соединение горизонтальных и диагональных распорок и кронштейнов, вместе составляющих жесткую конструкцию. Рама 144 открыта на одной стороне, чтобы облегчать доступ к секции 146 для транспортировки деталей сверху части 148 для перевозки персонала устройства 140 транспортировки.
Рама 144 снова содержит угловые стойки 150, образованные из стального профиля и подшипников 92', 92'', как обсуждалось выше по отношению к головной секции 18'.
Головная секция 142 содержит плоские головные посадочные брусья 152, на которые помещается устройство 140 транспортировки во время передвижения устройства 140 транспортировки между рабочей площадкой 16 и верхней частью подъемной системы 100 для шахтного ствола. Плоские головные посадочные брусья 152 и головная секция работают таким же образом, что и головная секция 18', и признаки головной секции 142 будут понятны из описания выше, связанного с головной секцией 18'.
Секция 146 для транспортировки деталей устройства 140 транспортировки ограничена четырьмя угловыми стойками 154. Верхний конец 156 каждой угловой стойки 154 сужен или наклонен внутрь, чтобы способствовать выравниванию угловых стоек 154 с угловым профилем угловых стоек 150. Для сокращения трения между угловыми стойками 154 устройства 140 транспортировки и угловыми стойками 150 головной секции 142, сверху и снизу секции 146 для транспортировки деталей парами прикреплены пластины 158 износа. Пластины 158 износа каждой пары упираются в противоположные кромки или плечи углового профиля угловых стоек 150 используемой головной секции 142.
Пластины износа могут быть скреплены вместе с помощью любого соответствующего способа и могут быть образованы из любого подходящего материала.
Устройство 140 транспортировки имеет посадочный блок 160. Посадочный блок 160 содержит пару посадочных брусьев 162, прикрепленных к верхней части устройства 140 транспортировки и расположенных для посадки на посадочные брусья 152 головной секции 142, и блок 164 каната, который проходит между головными посадочными брусьями 152 головной секции 142, когда устройство 140 транспортировки посажено в головной секции 142. Блок 164 каната расширен наружу в нижнем направлении, чтобы способствовать выравниванию блока 164 каната по центру между головными посадочными брусьями 152 головной секции 142, тем самым располагая посадочные брусья 162 устройства 140 транспортировки на головных посадочных брусьях 152 головной секции 142.
Часть 148 для перевозки персонала находится ниже от секции 146 для транспортировки деталей. Длина секции 146 для транспортировки деталей такая же, что и длина головной секции 142, так что часть 148 для перевозки персонала находится под самой нижней балкой 166 головной секции 142, в то время когда головная секция 142 и устройство 140 транспортировки перемещаются вместе.
Часть 146 для перевозки персонала содержит направляющие рабочей площадки, в форме охватывающих направляющих кронштейнов 168, которые перемещаются по первой направляющей секции 22. В отличие от устройства головной секции 18' и скипа 64, описанного выше, направляющие (т.е. угловые стойки) 144 головной секции 142 не становятся совместно протяженными с первой направляющей секцией 22. Вместо этого, когда устройство 140 транспортировки передвигается в головную секцию 142 или из нее, угловые стойки 154 направляются в головную секцию 142 угловыми стойками 150 головной секции 142. Когда устройство 140 транспортировки перемещается по направляющей секции 22 рабочей площадки, проходящей по рабочей площадке 16, охватывающие направляющие кронштейны 168 скользят по направляющим, в данном случае - С-образному стальному профилю, с открытой стороной С-профиля, обращенной от устройства 140 транспортировки, направляющей секции 22 рабочей площадки.
Хотя в настоящем варианте осуществления не показан никакой затвор, будет понятно, что затвор или другое соединительное устройство будет использовано для соединения устройства 140 транспортировки с головной секцией 142. Фактически, в особенности когда устройство транспортировки перевозит людей, часто будет юридическое требование наличия такого средства безопасности, установленного для обеспечения существования механического соединения между головной секцией 142 и устройством 140 транспортировки.
В верхней части подъемной системы 100 плиты 110 направляющих трос подшипников 92 приняты в охватывающие направляющие, чтобы стабилизировать головную секцию 142 и тем самым также стабилизировать устройство 140 транспортировки. Тогда люди и материалы могут быть погружены в устройство 140 транспортировки или выгружены из него.
Когда начинается спуск, плиты 110 направляющих трос подшипников 92 выскальзывают из охватывающих направляющих, и устройство 140 транспортировки продолжает двигаться вниз по верхней направляющей секции 24. Во время спуска головная секция 142 свисает с устройства 140 транспортировки с помощью упора между посадочными брусьями 162 устройства 140 транспортировки и верхними посадочными брусьями 152 головной секции 142. Таким образом, скорость спуска головной секции 142 является скоростью спуска устройства 140 транспортировки.
Незадолго до того как головная секция 142 помещается на рабочую площадку 16, охватывающие посадочные кронштейны 170 головной секции 142 принимают входящие штыри (не показаны) на рабочей площадке 16. Незадолго до того как головная секция 142 помещается на рабочую площадку 16, охватывающие направляющие кронштейны 168 принимают конец входящих направляющих направляющей секции 22 рабочей площадки, проходящей вверх на короткое расстояние от рабочей площадки 16. Нижняя часть охватывающих направляющих кронштейнов 168 расширена наружу, так чтобы компенсировать небольшое рассогласование охватывающих направляющих кронштейнов 168 с направляющей направляющей секции 22 рабочей площадки.
Нижние охватывающие направляющие кронштейны 168 принимают выступающую вверх входящую часть направляющей секции 22 рабочей площадки и, по мере постепенного спуска устройства 140 транспортировки, верхние охватывающие направляющие кронштейны 168 в итоге принимают выступающую вверх входящую часть направляющей секции 22 рабочей площадки.
Непосредственно перед спуском устройства 140 транспортировки и головной секции 142 до вхождения головной секции 142 в контакт с рабочей площадкой, охватывающие посадочные кронштейны 170 головной секции 142 принимают входящие штыри (не показаны) на рабочей площадке 16. Это гарантирует правильное выравнивание головной секции 142 с рабочей площадкой 16.
В это время головная секция 142 останавливается на ударной подкладке, установленной на рабочей площадке 16. В этой точке устройство 140 транспортировки выскальзывает по направляющим (составляющим угловые стойки 150) из головной секции 142 и на направляющую секцию 22 рабочей площадки. При этом колпак или оболочка 118 каната и трос 120 спускаются между головными посадочными брусьями 152 и вниз через объем головной секции 142.
Процесс посадки может происходить, пока устройство 18 транспортировки продвигается вниз в рабочую площадку 16 с по существу той же скоростью, с которой устройство 18 транспортировки опускалось по первой направляющей секции 24. Альтернативно устройство 18 транспортировки может быть немного замедлено перед тем, как головная секция 142 помещается на рабочую площадку 16. В обоих этих случаях могут быть предусмотрены ударные подкладки для сокращения ударной нагрузки головной секции 142 на рабочую площадку 16. В качестве еще одной альтернативы устройство 18 транспортировки может быть замедлено до "ползущей скорости" перед посадкой головной секции 142 на рабочую площадку 16.
Будет понятно, что всякий раз, когда устройство 140 транспортировки находится в пределах рабочей площадки 16, канат проходит между головными посадочными брусьями 142 через головную секцию 142.
После того как устройство 140 транспортировки было заполнено и/или его груз был выложен, и устройство 140 транспортировки поднимается, устройство 140 транспортировки перемещается с направляющей секции 22 рабочей площадки в головную секцию 142 по направляющим (угловым стойкам 150). Скорость подъема устройства 140 транспортировки непосредственно перед усадкой с головной секцией 142 опускается до "ползущей скорости", чтобы гарантировать, что посадка является управляемой. Когда посадочные брусья 162 устройства 140 транспортировки посажены на верхние посадочные брусья 152 головной секции 142, причем оболочка 118 каната расположена по центру между головными посадочными брусьями 152, скорость подъема устройства 140 транспортировки возрастает.
Головная секция 142, следовательно, способна только подниматься или опускаться синхронно с устройством 140 транспортировки (т.е. когда помещена на него). Головная секция 142 по существу является пассивной конструкцией, которая позволяет устройству 140 транспортировки гладко переходить между жесткой фиксированной направляющей системой, такой как направляющая секция 22 рабочей площадки, и направляющей системой переменной длины, такой как тросы полка, составляющие часть верхней направляющей секции 24. Фактически головная секция 142 составляет часть передвижной направляющей рамы, которую подбирает устройство 140 транспортировки, когда устройство 140 транспортировки перемещается по верхней направляющей секции 24, головная секция 142 действует как интерфейс между устройством 140 транспортировки и направляющими верхней направляющей секции 24.
Наконец, в стволе могут одновременно работать несколько устройств транспортировки. Первая и вторая направляющие секции системы транспортировки могут направлять каждое из нескольких устройств транспортировки. Персонал и/или материалы могут быть перевезены в отличном или отличных устройствах транспортировки от одного или нескольких устройств транспортировки, которые перевозят добытый материал.
В следующей формуле изобретения и предшествующем описании настоящего изобретения, за исключением случаев, когда контекст требует иного в силу явно выраженных формулировок или необходимого логического вывода, слово "содержать" или его варианты, такие как "содержит" или "содержащий", употребляются во включающем смысле, т.е. для определения наличия заявленных признаков, но не для исключения наличия или добавления дополнительных признаков в различных вариантах осуществления настоящего изобретения.
Необходимо понимать, что, если в данном документе делается ссылка на какую-либо публикацию имеющегося уровня техники, такая ссылка не означает признания того, что эта публикация образует часть общедоступных известных знаний в данной области техники, в Австралии или любой другой стране.