АГРЕГАТ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА НАКЛОННОГО СТВОЛА

Предлагаемая полезная модель относится к области горного дела и промышленного строительства, преимущественно к строительству эскалаторных ходков, а также сооружений аналогичной конструкции и назначения.
Известен проходческий агрегат (патент РФ №2046190, 20.10.1995 г.), включающий несущую раму с ходовыми тележками и крепеустановщиком, бурильное оборудование, погрузчики с захватными органами, например ковшами, закрепленными на телескопических стрелах, рельсы с упорами для продвижения агрегата вперед до забоя.
Указанный агрегат не имеет средств закрепления в стволе, поэтому является предназначенным для сооружения только горизонтальных стволов и не может быть использован для сооружения круто наклонных стволов - стволов с большим углом наклона 30-45 градусов - что ограничивает его функциональные возможности.
Известен проходческий комбайн для проходки горизонтальной или наклонной подземной выработки (патент РФ №2490467, 20.08.2013 г.), содержащий буровые агрегаты, агрегаты оборки заколов, агрегаты установки анкеров, агрегаты нанесения набрызгбетона, площадки для монтажа сетки по своду и бортам выработки, расположенные на телескопических или стреловых манипуляторах. Таким образом, на одной подвижной платформе размещается единый комплекс оборудования, обеспечивающий проходку горной выработки при снижении роли человеческого фактора в проведении работ.
У данного комбайна также отсутствуют средства фиксации и противовес для прохождения им круто наклонного ствола, что ограничивает его функциональные возможности. Также используемые агрегаты являются стационарными и предназначенными для проведения работ в одной плоскости, а именно в нижней части ствола, что приводит к трудностям строительства верхней части ствола, необходимости использования дополнительного оборудования и ресурсов, что в итоге повышает трудоемкость проведения работ и не обеспечивает необходимую безопасность работы на высоте.
Известен тоннелепроходческий агрегат (авторское свидетельство СССР №1583615. 07.08.1990 г.), предназначенный для сооружения наклонных выработок, принятый за наиболее близкий аналог к заявляемому решению, содержащий портальную раму, привод поворота телескопической рукояти с держателем тюбингов и противовесом, при этом рукоять по всей длине снабжена направляющими, на которые установлены салазки, к которым, в свою очередь, с возможностью поворота до 180 градусов присоединена каретка с породоразрушающим рабочим органом, причем для удержания агрегата в требуемом положении используются тяговые лебедки и выдвижные подмостья.
Указанная конструкция агрегата является сложной, так как в данном случае для перемещения и работы агрегата используются разнотипные элементы (лебедки, канаты, гидравлические и механические средства), что делает конструкцию громоздкой и тяжелой, снижает надежность ее работы в целом. Использование особенно механических элементов в составе агрегата при сооружении ствола с большим углом наклона приводит к дополнительным сложностям управления, заклиниванию и выходу их из строя, что снижает безопасность проведения работ. Кроме того, используемое оборудование имеет ограниченный угол поворота, что также приводит к необходимости использования дополнительного оборудования для выполнения полного комплекса подземных работ, что увеличивает стоимость работы и затягивает процесс строительства.
К тому же, после окончания работ по строительству ствола необходимо производить демонтаж описанных выше агрегатов на отдельные узлы и части с последующим их извлечением на поверхность, что приводит к лишним затратам средств и времени.
Техническим результатом полезной модели является повышение безопасности работ при сооружении наклонных стволов с углом наклона 30-45 градусов за счет использования одного компактного устройства с различным набором оборудования, выполненного с возможностью выдвижения в требуемый момент времени в его лобовую часть, использования только гидравлических систем для перемещения и надежной фиксации агрегата в стволе.
Указанный технический результат достигается при использовании агрегата для строительства наклонного ствола, смонтированного на рамной конструкции и содержащего рабочие органы экскаватора погрузчика, расположенные сбоку на рамной конструкции и выполненные телескопическими с возможностью раскладывания при погрузке обломков породы и складывания после завершения работы, выдвижные стреловидные рабочие органы, выдвижной складывающийся манипулятор с гидрозахватами, вращающийся на 360 градусов, выдвижные площадки для сборки тюбингов, телескопические салазки с возможностью выдвижения указанных выдвижных стреловидных органов, выдвижного складывающегося манипулятора и выдвижных площадок в лобовую часть агрегата и возврата их внутрь рамной конструкции, при этом агрегат оборудован гидроцилиндрами стопорения и хода, а в его хвостовой части расположен противовес.
Размещение всех составных частей заявляемого агрегата на единой рамной конструкции позволяет предложить к использованию многофункциональный, компактный и в то же время безопасный агрегат для строительства круто наклонного ствола.
Экскаватор погрузчик постоянно располагается на рамной конструкции агрегата сбоку. Он является телескопическим, то есть раскладывается при необходимости выполнения работ по погрузке обломков породы при проходке ствола и складывается с обеспечением минимальных габаритов агрегата после завершения указанного этапа работ, что позволяет агрегату безопасно перемещаться вдоль ствола.
Наличие выдвижных элементов агрегата: стреловидных рабочих органов проходческого комбайна, складывающегося манипулятора с гидрозахватами, вращающегося на 360 градусов, площадок для сборки тюбингов - позволяет использовать в одном агрегате разнотипное оборудование для обеспечения полного комплекса работ по строительству ствола большого наклона, которое, за счет наличия телескопических салазок, в необходимый момент выдвигается в лобовую часть агрегата для проведения того или иного вида работ и затем задвигается внутрь рамной конструкции, что позволяет расширить функциональные возможности агрегата в целом и повысить степень контроля и безопасности за проводимыми этапами работ.
Посредством стреловидных рабочих органов проходческого комбайна возможно задание любой необходимой геометрии выработки.
Наличие выдвижных площадок агрегата и складывающегося манипулятора с гидрозахватами, вращающегося на 360 градусов, позволяет выполнять работу по строительству верхней части наклонного ствола, а именно монтажа тюбинговых колец в двух плоскостях - верхней и нижней частях ствола большого наклона, что исключает использование дополнительного оборудования и ресурсов для строительства верхней части ствола, снижает трудоемкость и повышает безопасность проведения работ для персонала в сложных условиях на высоте.
Также наличие выдвижных площадок позволяет проводить такие виды работ, как устройство торцовой опалубки по тюбинговому кольцу, подача бетона за тюбинговое пространство, чеканка тюбинговых швов, производство любых вспомогательных работ в верхней части наклонного ствола.
Наличие гидравлических механизмов (цилиндров) и расположение в хвостовой части агрегата противовеса (например, тюбингов) позволяет надежно и безопасно закрепить его в стволе без наличия дополнительных средств, в том числе механических, исключить его опрокидывание при перемещении, при этом обеспечить плавность хода агрегата по стволу и автономность работы.
На фиг. 1 приведен вид агрегата сбоку, на фиг. 2 - вид агрегата спереди, на фиг. 3 - вид рабочих органов экскаватора сбоку.
В состав агрегата для строительства наклонного ствола, смонтированного на рамной конструкции входят рабочие органы экскаватора погрузчика 1, выдвижные стреловидные рабочие органы 2, выдвижной складывающийся манипулятор 3 с гидрозахватами, вращающийся на 360 градусов, выдвижные площадки для сборки тюбингов 4. Перемещение указанных выдвижных стреловидных органов проходческого комбайна 2 агрегата, выдвижного складывающегося манипулятора 3 и выдвижных площадок для сборки тюбингов 4 в лобовую часть агрегата и возврат их внутрь рамной конструкции происходит за счет телескопических салазок (на рисунках не показано).
Вращение складывающегося манипулятора 3 на 360° обеспечивается реечными механизмами вращения с гидроприводом (на рисунках не показано).
Перемещение агрегата по круто наклонному стволу происходит при помощи гидравлических механизмов 5: двух ходовых мощных гидроцилиндров и восьми гидроцилиндров стопорения.
Управление процессом перемещения агрегата и строительством происходит непосредственно на двух площадках операторов 6, расположенных на агрегате. Каждый из операторов контролирует процесс проведения работ на своей половине ствола, что повышает удобство и скорость строительства.
Заявляемый агрегат монтируется на рамной конструкции, например на сборно-сварной раме из металлопроката (возможно использование двутавра, швеллера, квадрата). В отработанном на практике варианте в состав агрегата входят три выдвижных стреловидных рабочих органа, которые аналогичны стреловидным рабочим органам известного проходческого комбайна 1ГПКС; два рабочих органа экскаватора погрузчика JCB-3CX; один вращающийся на 360 градусов манипулятор с гидрозахватами; восемь площадок для сборки тюбингов.
В хвостовой части агрегата расположен противовес 7, например, из 10-14 тюбингов (на рисунках не показано) для балансировки и повышения устойчивости при перемещении и стопорении агрегата.
Разработку грунта забоя осуществляют выдвижные стреловидные рабочие органы 2. После завершения работы указанное оборудование убирается внутрь рамной конструкции агрегата посредством телескопических салазок. Погрузка породы в вагонетки, доставляемые с поверхности монтажными лебедками, происходит при раскладывании рабочих органов экскаватора погрузчика 1 (телескопических), которые складываются с обеспечением минимальных габаритов после завершения работы. Далее с помощью выдвижного складывающегося манипулятора 3 с гидрозахватами, вращающегося на 360 градусов, и выдвижных площадок для сборки тюбингов 4 производится монтаж тюбинговых колец по всему периметру ствола. Спуск тюбингов к месту монтажа производится на специальной платформе. Выдвижные площадки для сборки тюбингов 4 работают от гидропривода и могут находиться в любом месте в верхней части наклонного ствола. Контроль за проведением работ обеспечивается при наличии двух операторов на площадках.
При всех работах, выполняющихся в верхней части наклонного ствола, используются выдвижные площадки для сборки тюбингов 4 и выдвижной складывающийся манипулятор 3 с гидрозахватами, вращающийся на 360 градусов.
Посредством телескопических салазок обеспечивается оптимальное расположение комплекса оборудования (указанных стреловидных органов или указанного вращающегося манипулятора, или указанных площадок для сборки тюбингов), необходимого для проходки наклонного ствола, то есть оборудование, не задействованное в производственном процессе в данный момент времени, находится внутри рамы агрегата и выдвигается в лобовую часть только при необходимости выполнения работ. Также расположение оборудования преимущественно внутри рамной конструкции агрегата обеспечивает его оптимальную балансировку при движении внутри ствола.
После завершения работ на одном участке наклонного ствола агрегат перемещается на новый участок работы за счет двух ходовых гидроцилиндров с последующим закреплением при использовании восьми фиксирующих и удерживающих гидроцилиндров.
Следует отметить такие преимущества заявляемого агрегата, как возможность замены частей агрегата непосредственно во время выработки, возможность использования агрегата не только для строительства ствола большого наклона, но и для строительства зала метро, то есть заявляемый агрегат является многофункциональным. Известные конструкции агрегатов не позволяют проводить указанный комплекс работ.
Замена элементов и узлов агрегата осуществляется ручными цепными талями (на рисунках не показано) грузоподъемностью 5-10 т. Таль крепится за монтажные отверстия, расположенные в ребрах усилителя тюбингов (на рисунках не показано). При всех работах, выполняющихся в верхней части наклонного ствола, используются выдвижные площадки.
Предложенный агрегат в целом позволяет организовать безопасную и надежную работу по проходке наклонного ствола с углом наклона 30-45 градусов, также повысить темпы строительства. Кроме того, заявляемый агрегат может перемещаться самостоятельно вверх и вниз по круто наклонному стволу в собранном виде, не требует демонтажа после завершения строительства одного объекта и может быть многократно использован на последующих работах.