ПЕРЕДВИЖНАЯ УСТАНОВКА И СПОСОБ ТРАНСПОРТИРОВКИ МАТЕРИАЛА С УДАЛЕНИЕМ ПЫЛИ
MOBILE INSTALLATION AND METHOD OF MATERIAL TRANSPORTATION WITH DUST REMOVAL

Область техники
Настоящее изобретение относится к обработке запыленного воздуха в горной выработке и, в частности, к передвижной установке для горной выработки, содержащей систему удаления пыли, а также к способу транспортировки материала с удалением пыли в горной выработке.
Уровень техники
В стандартные способы удаления пыли, образующейся в процессе работы горного оборудования, входит использование вытяжной трубы совместно со стационарным устройством извлечения пыли. Устройство извлечения пыли создает отрицательное давление, благодаря чему запыленный воздух засасывается через вытяжную трубу, которая обычно является жесткой (чтобы выдержать отрицательное давление) и имеет довольно большой диаметр (чтобы пропускать достаточный объем воздуха). В процессе разработки туннеля при работе в действующем забое горное оборудование также продвигается вперед, что приводит к удлинению вытяжной трубы для отвода запыленного воздуха.
Обычно входной или эксплуатационный туннель имеет размеры от 4×4 м до 5×5 м. При завершении работ в туннеле все оборудование для удаления пыли (в частности, вытяжная труба) демонтируется для беспрепятственного отвода горного оборудования из действующего забоя (например, к новому месту выполнения работ). В противном случае жесткая труба может помешать надлежащему перемещению горного оборудования.
В некоторых случаях используется оборудование для отвода запыленного воздуха с применением положительного давления и гибкой трубы; в этом случае требуется установка дополнительных вентиляторов, которые создают требуемый воздушный поток к фильтру, либо непосредственно на горном комбайне, либо рядом с горным комбайном. Для такого оборудования требуется подвод дополнительного электропитания и дополнительное пространство. Такое оборудование создает те же проблемы, которые характерны для жесткой трубы.
В случае прокладки туннеля большой длины отношение рабочего времени (в течение которого горное оборудование не нужно отводить из действующего забоя) к времени, требующемуся для демонтажа оборудования для удаления пыли, является таким, что второе упомянутое время не имеет особого значения.
В случаях же коротких туннелей, например при ответвлении от основного туннеля, либо при необходимости частой замены горного оборудования, указанное выше отношение становится меньше, при этом усилия и время, требующиеся для демонтажа оборудования для удаления пыли, становятся более значимыми.
Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является предоставление альтернативы рассмотренному выше стандартному подходу, которая обеспечивает замену горного оборудования или удаление горного оборудования из действующего забоя туннеля без чрезмерного ограничения размера (в частности, площади поперечного сечения) горного оборудования, либо без чрезмерного увеличения площади поперечного сечения туннеля.
В соответствии с первым аспектом, эта цель реализуется передвижной установкой для горной выработки, как определено в п. 1 формулы, а именно - передвижной установкой, содержащей транспортер с первой и второй зонами перевалки и систему извлечения пыли, при этом транспортер выполнен с возможностью приема добытого материала в первой зоне перевалки, транспортировки принятого добытого материала во вторую зону перевалки и выгрузки принятого и перемещенного добытого материал во второй зоне перевалки, система извлечения пыли выполнена с возможностью приема запыленного воздуха, извлечения пыли из запыленного воздуха и выпуска воздуха, из которого была извлечена пыль, причем в состав передвижной установки также входит первый и/или второй пылесборник для забора запыленного воздуха из первой и/или второй зоны перевалки, соответственно, при этом первый и/или второй пылесборник выполнен с возможностью подачи собранного запыленного воздуха в систему извлечения пыли для извлечения пыли.
В стандартном оборудовании, рассмотренном выше, непосредственно к горному оборудованию может подъехать грузовой автомобиль, вагонетка или другое транспортное средство для перевозки добытого материала. Настоящее изобретение позволяет разместить между горным оборудованием и грузовым автомобилем либо другим транспортным средством систему извлечения пыли, поскольку транспортер обеспечивает возможность приема и выгрузки добытого материала таким образом, что система извлечения пыли не блокирует поток материала.
Пылесборник (пылесборники) также обеспечивает перенос дополнительной пыли, образующейся в первой и/или во второй зоне перевалки - в форме запыленного воздуха - в систему извлечения пыли, так что дополнительная точка (точки) перевалки не воздействует (существенно) на удаление пыли.
Кроме того, передвижная установка может быть перемещена в соответствии с требованиями процесса горнорудного производства - например, она может следовать за горным оборудованием во время его работы, либо может быть удалена для освобождения места для удаления (или замены) горного оборудования.
Также передвижная установка имеет малую высоту, то есть для нее не требуется много места. Также передвижная установка имеет низкий уровень энергопотребления по сравнению со стандартными вариантами оборудования.
В соответствии со следующим аспектом, альтернативно или совместно с описанным выше аспектом, цель изобретения реализуется передвижной установкой, как определено в п. 11 формулы, а именно - передвижной установкой, содержащей транспортер с первой и второй зонами перевалки и систему извлечения пыли, при этом транспортер выполнен с возможностью приема добытого материала в первой зоне перевалки, транспортировки принятого добытого материала во вторую зону перевалки и выгрузки принятого и перемещенного добытого материала во второй зоне перевалки, а система извлечения пыли выполнена с возможностью приема запыленного воздуха, извлечения пыли из запыленного воздуха и выпуска воздуха, из которого была извлечена пыль, при этом в состав системы извлечения пыли входит блок сухого фильтра для извлечения пыли.
В некоторое стандартное движимое или передвижное горное оборудование системы влажных фильтров входят как части самого оборудования. Изобретатели поняли, что в контексте настоящего изобретения - то есть, при совместном использовании транспортера и системы извлечения пыли, использование блока сухого фильтра может иметь преимущество по сравнению с известными влажными фильтрами, используемыми в другом горном оборудовании.
В предпочтительном варианте осуществления в передвижной установке также содержится теплообменник, соединенный с внешним по отношению к передвижной установке блоком, при этом теплообменник выполнен с возможностью приема жидкости с первой температурой из внешнего блока, передачи тепла от этой жидкости воздуху внутри системы извлечения пыли и возращения этой жидкости во внешний блок со второй температурой, которая ниже первой температуры.
Поток запыленного воздуха, либо воздуха, из которого была извлечена пыль, внутри или рядом с системой извлечения пыли также обеспечивает передачу тепла, так что теплообменник может передать тепловую энергию, принятую из внешнего блока (например, через охлаждающую жидкость, воду или масло), в проходящий воздух, чтобы переданное тепло отводилось воздухом. Желательно, чтобы теплообменник был размещен таким образом, чтобы тепло передавалось в воздух, из которого пыль (по крайней мере, частично) уже извлечена, что обеспечивает более высокую эффективность и препятствует воздействию пыли на теплообменник (например, предотвращает либо, по меньшей мере, уменьшает степень засорения труб, абразивный износ или другие потенциальные повреждения). Известные теплообменники, которые, например, используются в горном оборудовании в воздушном потоке, сформированном осевым вентилятором, могут быть использованы без необходимости внесения больших изменений, помимо размещения теплообменника в воздушном потоке системы извлечения пыли вместо воздушного потока вентилятора.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления, в системе извлечения пыли содержится блок вентилятора, блок фильтра и блок диффузора.
Блок вентилятора может всасывать воздух через блок фильтра и/или нагнетать воздух в блок фильтра, в то время как блок диффузора направляет воздух в требуемом направлении вместе с формированием требуемого профиля потока, например для замены воздуха свежим воздухом, подаваемым в шахту.
Предпочтительнее, чтобы блок диффузора находился на выпускной стороне установки, чтобы отводимый воздух не воздействовал на работу горного оборудования. Для увеличения срока службы блока вентилятора блок фильтра необходимо установить до него, чтобы блок вентилятора работал с чистым воздухом. Однако в случае использования блока вентилятора, устойчивого к пыли в запыленном воздухе, порядок установки блока вентилятора и блока фильтра может быть изменен. Кроме того, можно последовательно включить несколько блоков.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, блок вентилятора содержит по меньшей мере одно из следующего: радиальный вентилятор, осевой вентилятор и глушитель.
Параметры вентилятора можно выбрать в соответствии с конкретной информацией о среде, в которой используется передвижная установка, при этом глушитель подавляет шум, что позволяет уменьшить нежелательное воздействие на рабочий персонал, находящийся рядом с передвижной установкой.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, блок фильтра является блоком сухого фильтра.
В то время как в некотором стандартном движимом или передвижном горном оборудовании блоки влажных фильтров установлены "на борту" передвижного оборудования, это не применимо к сухим фильтрам, поскольку традиционно считается, что для сухого фильтра требуется много места, и поэтому сухие фильтры используются только в стационарном оборудовании.
Значительным преимуществом сухого фильтра является потенциально более высокая эффективность удаления пыли (почти 99,999%) и более высокая производительность по удалению пыли по сравнению с влажными фильтрами. Другим аспектом являются ограничения для влажных фильтров по уровню концентрации пыли и необходимость использования жидкости (обычно воды) для извлечения пыли, которая, тем не менее, не может быть полностью удалена из отводимого воздуха. Другими словами, существуют среды, в которых использование влажных фильтров вообще невозможно из-за условий процесса или окружающей среды.
В другом предпочтительном варианте осуществления первый и второй пылесборники содержат канал для по меньшей мере частичного охвата первой и второй зоны перевалки, соответственно.
Такой канал ограничивает область вокруг зоны перевалки, из которой соответствующий пылесборник, например с помощью отрицательного давления, собирает запыленный воздух, и эти каналы также обеспечивают доставку запыленного воздуха в пылесборник. Этот канал является частично закрытым проходом. Стенки канала могут быть жесткими или гибкими - например, коробчатый кожух из стали или занавес из резины, подвешенный на тросе.
Пылесборники (возможно с занавесами, коробчатыми кожухами из стали или подобными элементами) могут иметь форму перевернутой буквы U или форму в виде ворот.
Специалистам понятно, что разработка этих форм (первый и второй пылесборники могут разрабатываться по-разному), особенно с точки зрения увеличения скорости прохождения воздушного потока и хорошего поглощения пыли, может быть выполнена с использованием автоматизированных средств гидродинамического моделирования, то есть путем адаптации проекта к определенным требованиям каждого варианта реализации.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления система извлечения пыли подключается к вытяжному каналу для приема запыленного воздуха.
Система извлечения пыли, в принципе, может собирать запыленный воздух из общей области (например, перед передвижной установкой), что обеспечивает принудительную передачу запыленного воздуха из исходной точки (то есть, из действующего забоя или от рабочей головки горного оборудования) в систему извлечения пыли, но при этом средства для такой принудительной передачи уже могут быть предоставлены в стандартном горном оборудовании, если такое оборудование выполнено с возможностью подключения к вытяжной трубе для транспортировки запыленного воздуха в обычную известную стационарную систему извлечения пыли.
В другом предпочтительном варианте осуществления, вторая зона перевалки выполнена с возможностью выгрузки добытого материала в грузовой автомобиль.
Настоящее изобретение не ограничено выгрузкой материала в грузовой автомобиль; например, для последующей транспортировки добытого материала также может быть предусмотрена стандартная транспортерная система. Однако транспортировка грузовым автомобилем имеет свое преимущество, поскольку при этом нет или практически нет дополнительного оборудования, которое необходимо удалять, например, при необходимости удаления горного оборудования из действующего забоя.
В предпочтительном варианте осуществления передвижная установка также содержит шасси, допускающее перемещение передвижной установки.
Шасси может быть самоходным или пассивным (без собственного двигателя) и обеспечивает необходимую мобильность передвижной установки. В альтернативном варианте осуществления, передвижная установка может быть выполнена с возможностью перевозки (например, приподнимания подъемным устройством и перемещения), либо может содержать другие средства перемещения, например направляющие, салазки и т.п. Хотя с точки зрения удобства работы предпочтительной является самоходная передвижная установка, термин "передвижная установка" необходимо понимать как включающий установку без шасси, направляющих или салазок, если такую установку можно перемещать в пределах туннеля без необходимости значительного демонтажа.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления система извлечения пыли размещена параллельно транспортеру и выполнена с возможностью приема запыленного воздуха из зоны перед первой зоной перевалки и выпуска воздуха, из которого была удалена пыль, в зону за второй зоной перевалки.
Предпочтительно, чтобы общее направление потока воздуха через систему извлечения пыли и направление транспортировки добытого материала транспортером совпадали (т.е. чтобы эти направления были параллельными), чтобы транспортер и система извлечения пыли размещались рядом друг с другом в общем поперечном сечении доступного пространства.
В соответствии со следующим аспектом, цель изобретения достигается способом транспортировки материала с удалением пыли в горной выработке, как определено п. 12 формулы, а именно - способом с шагами перемещения передвижной установки, снабженной транспортером и системой извлечения пыли, в горной выработке, таким образом, что первая зона перевалки транспортера размещается для приема добытого материала из горного комбайна, приема транспортером добытого материала в первой зоне перевалки, транспортировки транспортером принятого добытого материала во вторую зону перевалки транспортера, выгрузки принятого и перемещенного добытого материала во второй зоне перевалки, приема системой извлечения пыли запыленного воздуха из области рядом с горным комбайном, извлечения пыли из запыленного воздуха и выпуска воздуха, из которого была извлечена пыль, при этом способ также включает забор запыленного воздуха из первой и/или второй зоны перевалки, соответственно, и подачу собранного запыленного воздуха в систему извлечения пыли для извлечения пыли.
Что касается преимуществ, предпочтительных вариантов осуществления и подробной информации о способе и его предпочтительных вариантах осуществления, можно сделать ссылку на соответствующие аспекты и варианты осуществления установки, описанные выше.
Краткое описание чертежей
Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения описываются ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг. 1 показан вид в перспективе передвижной установки в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 показан вид сбоку передвижной установки, показанной на фиг. 1;
на фиг. 3 показан вид в перспективе передвижной установки, показанной на фиг. 1 и 2, вместе с горным комбайном и грузовым автомобилем;
на фиг. 4 схематично показана передвижная установка в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения; и
на фиг. 5 показан алгоритм выполнения способа транспортировки материала с удалением пыли в горной выработке в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.
Описание изобретения
На фиг. 1 показан вид в перспективе передвижной установки 10 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
В состав передвижной установки 10 входит система 25 извлечения пыли, которая размещается параллельно транспортеру (не показан на виде в перспективе, см. фиг. 4). В состав системы 25 извлечения пыли входит соединитель 65 для присоединения вытяжного канала горного комбайна (см. фиг. 3), блок 40 вентилятора, блок 45 фильтра и блок 50 диффузора, размещенные в указанном порядке вдоль продольной оси передвижной установки 10.
Передвижная установка 10 также снабжена шасси 70, обеспечивающим независимое перемещение передвижной установки 10. Транспортер содержит первую зону 15 перевалки, размещенную в передней части передвижной установки 10 - то есть, рядом с горным комбайном (см. фиг. 3), и вторую зону 20 перевалки, размещенную с задней стороны передвижной установки 10. Первая и вторая зоны 15, 20 перевалки помещены в первый пылесборник 30 и второй пылесборник 35, соответственно, которые охватывают зоны 15, 20 посредством каналов 55, 60. Первый и второй пылесборники 30, 35 с помощью отрицательного давления собирают пыль соответственно в первой и второй зонах 15, 20 перевалки, при этом запыленный воздух направляется первым и вторым пылесборником 30, 35 в систему 25 извлечения пыли.
На фиг. 2 показан вид сбоку передвижной установки, показанной на фиг. 1.
Как видно, например на фиг. 2, передвижная установка 10 установлена на шасси 70, обеспечивающем перемещение передвижной установки 10 посредством колес шасси.
В системе, показанной на фиг. 2, горный комбайн (см. фиг. 3) находится с левой стороны и подает добытый материал в первую зону 15 перевалки, также подавая запыленный воздух в соединитель 65 системы 25 извлечения пыли. Не обязательно, чтобы каналы 55, 60 доходили до уровня земли, на котором находятся колеса шасси 70, если каналы 55, 60 или, в более общем случае, пылесборники 30, 35, в достаточной степени собирают пыль, образующуюся в первой и второй зонах 15, 20 перевалки.
Вторая зона 20 перевалки находится на правой стороне фиг. 2 и выполнена с возможностью приема любого вида контейнеров, например грузового автомобиля, в который из транспортера выгружается добытый материал (см. фиг. 3 или 4).
На фиг. 3 схематично показана передвижная установка 10, показанная на фиг. 1 и 2, вместе с горным комбайном 75 и грузовым автомобилем 80.
Как показано на фиг. 3, передвижная установка 25 находится между горным комбайном 75 и грузовым автомобилем 80.
Горный комбайн 75 доставляет добытый материал в первую зону 15 перевалки, в которой добытый материал принимается транспортером и передается во вторую зону 20 перевалки, в которой добытый материал загружается транспортером в грузовой автомобиль 80.
Одновременно с этим запыленный воздух собирается горным комбайном 75 стандартным способом и передается по вытяжному каналу 115 горного комбайна 75 и по соединителю 65 в систему 25 извлечения пыли.
В системе 25 извлечения пыли из воздуха извлекается или удаляется пыль, и воздух, из которого извлечена пыль, выпускается через блок 50 диффузора.
По трубе 85 и/или по каналам 90 свежий воздух подается в область рядом с передвижной установкой 10.
На фиг. 4 схематично показана передвижная установка 10 в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.
Как видно на фиг. 4, в передвижной установке 10 блок 40 вентилятора, блок 45 фильтра и блок 50 диффузора системы извлечения пыли установлены параллельно транспортеру 95, имеющему первую и вторую зоны 15, 20 перевалки.
Транспортер 95 принимает добытый материал в первой зоне перевалки и выгружает принятый добытый материал во второй зоне 20 перевалки, как показано на фиг. 4 пунктирными стрелками. На фиг. 4 только вторая зона 20 перевалки снабжена пылесборником 35, при этом канал 60 охватывает зону 20 перевалки.
Пылесборник 35 выполнен с возможностью передачи запыленного воздуха, собранного во второй зоне 20 перевалки, в систему извлечения пыли, точнее в соединитель 65 системы извлечения пыли.
Через соединитель 65 система извлечения пыли получает запыленный воздух не только из пылесборника 35, но также из горного комбайна (см. фиг. 3). Воздух проходит через блок 40 вентилятора, который содержит осевой вентилятор 105 и глушитель 110. Затем запыленный воздух поступает в блок 45 фильтра, в котором из воздуха удаляется и извлекается пыль. Блок 45 фильтра также снабжен теплообменником 100, который используется для охлаждения компонентов горного комбайна, как показано двунаправленной стрелкой на фиг. 4. После этого воздух, из которого была извлечена пыль, поступает в диффузор 50, через который воздух выводится из системы извлечения пыли, при этом комбинация из блока 50 диффузора и канала 60 задает направление выпуска воздуха, как показано на фиг. 4.
На фиг. 5 показан алгоритм выполнения способа транспортировки материала с удалением пыли в горной выработке в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.
На первом шаге 200 способа транспортировки материала с удалением пыли, передвижная установка в соответствии с настоящим изобретением, содержащая транспортер и систему извлечения пыли, перемещается в горной выработке на необходимое место таким образом, что первая зона перегрузки транспортера может получать добытый материал от горного комбайна.
В первой "ветви" способа добытый материал принимается (шаг 205) транспортером в первой зоне перевалки, затем выполняется шаг 210 транспортировки принятого добытого материала во вторую зону перевалки, после чего выполняется шаг 215 выгрузки принятого и перемещенного добытого материала.
Одновременно с этим выполняется вторая "ветвь" способа, при этом система извлечения пыли на шаге 220 принимает запыленный воздух из области рядом с горным комбайном. На шаге 225 извлечения пыль извлекается из запыленного воздуха, при этом воздух, из которого извлечена пыль, отводится на шаге 230.
Также способ включает шаг забора (шаг 235) запыленного воздуха из первой и/или второй зоны перевалки, соответственно, и шаг подачи (шаг 240) собранного запыленного воздуха в систему извлечения пыли для извлечения пыли (шаг 225).
Необходимо отметить, что показанные здесь процессы обычно выполняются непрерывно, так что при фактической реализации все шаги 205-240 выполняются в основном одновременно.
При малых площадях поперечного сечения, когда горный комбайн не может переместиться в обратном направлении под стандартной жесткой вытяжной трубой, в одном из вариантов осуществления данного изобретения предлагается альтернативный подход, заключающийся, например, в том, что передвижной блок извлечения пыли размещается сразу за горным комбайном, который может переместить рабочую головку при необходимости изменения положения горного комбайна. Передвижная установка в этом примере содержит передвижной блок извлечения пыли, блок осевого или радиального вентилятора, диффузор для выпуска воздуха, встроенный транспортер для переноса добытого материала из установки в грузовой автомобиль, встроенные блоки сбора пыли для извлечения пыли при выгрузке материала в грузовой автомобиль и шасси для независимого перемещения, при этом обеспечивается интеграция блоков охлаждения горного комбайна в диффузор для отвода воздуха устройства извлечения пыли.
Также в этом примере устройство для извлечения пыли (включая вентилятор и диффузор для выпуска чистого воздух) укомплектован шасси для перемещения рабочей головки вместе с горным комбайном. Диффузор для выпуска чистого воздуха установлен на боковой стенке рабочей головки для обеспечения замены воздуха свежим воздухом, подаваемым на противоположную сторону рабочей головки по гибкой вентиляционной трубе или по воздушному каналу.
В эту передвижную установку встроен транспортер для переноса добытого материала из горного комбайна, находящегося перед блоком извлечения пыли, в грузовой автомобиль, который размещается за установкой.
В выгружающую часть этого транспортера встроен блок сбора пыли для извлечения пыли, возникающей при выгрузке добытого материала в грузовой автомобиль. Отсасывающие устройства создают в этой области пониженное давление для сбора пыли, которая напрямую подается в блок извлечения пыли.
Несмотря на то, что на чертежах описанные выше аспекты показаны совместно, разные описанные аспекты могут применяться по отдельности.
Перечень обозначений
10 передвижная установка
15 первая зона перевалки
20 вторая зона перевалки
25 система извлечения пыли
30 первый пылесборник
35 второй пылесборник
40 блок вентилятора
45 блок фильтра
50 блок диффузора
55 канал
60 канал
65 соединитель для вытяжного канала
70 шасси
75 внешний блок/горный комбайн
80 грузовой автомобиль
85 труба для свежего воздуха
90 канал для свежего воздуха
95 транспортер
100 теплообменник
105 осевой вентилятор
110 глушитель
115 вытяжной канал
200 перемещение
205 прием добытого материала
210 транспортировка добытого материала
215 выгрузка добытого материала
220 прием запыленного воздуха
225 извлечение пыли
230 выпуск воздуха
235 сбор запыленного воздуха
240 подача запыленного воздуха