УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАБУРИВАНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА ПРОХОДЧЕСКОГО КОМБАЙНА ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ

Предлагаемая полезная модель относится к горной промышленности, а именно к устройствам для забуривания исполнительного органа проходческих комбайнов избирательного действия с радиальными коронками при использовании телескопической раздвижности стрелы.
Известен способ проходки горной выработки и устройство для его осуществления (патент РФ № 2689455, МПК E 21 C 25/16, E 21 B 7/04, опубл. 28.05.2019, Бюл. № 16).
о.ш.с.
и.ш.с.
В устройстве для осуществления способа проходки горной выработки перед проходческим комбайном со стороны забоя соосно с его стрелой и параллельно с проектной осью проводимой горной выработки дистанционно размещен и закреплен проходной опорный центратор, в котором с возможностью опоры, центрации и свободного перемещения размещен шнекобуровой инструмент, содержащий две части, первая из которых длиной L, постоянно оставляемая в опережающей скважине, часть шнекобурового инструмента выполнена из жестко прикрепленных друг к другу забурника, буровой коронки и комплекта секционно-соединенных шнековых буровых штанг, каждая из которых содержит первую часть быстроразъемного байонетного бурового замка в виде квадратного буртика, а последняя от забоя, в свою очередь, прикреплена ко второй части бурового замка, который прикреплен к забойной штанге второй отделяемой части шнекобурового инструмента длиной L, выполненного в виде извлекаемой штанги-проставки, содержащей комплект шнековых буровых штанг, крайняя штанга которого обращена к реверсивной радиальной коронке проходческого комбайна избирательного действия и содержит первую часть быстросъемного байонетного бурового замка в виде квадратного буртика, которым может быть присоединена и отсоединена от второй части быстроразъемного бурового замка, размещенного в торце малого основания реверсивной радиальной коронки с дисковым инструментом на трехгранных призмах с возможностью изменения направления вращения.
Недостатки данного устройства заключаются в необходимости строгого выдерживания оси буримой опережающей скважины параллельно углу падения угольного пласта с непроизводительными затратами времени на технологию бурения с учетом реализации процессов наращивания, сборки, разборки и складирования отделяемой части шнекобурового инструмента, что требует передвижения проходческого комбайна от забоя к забою на значительных площадях обслуживания.
Наиболее близким по техническому решению к заявляемой полезной модели является исполнительный орган проходческого комбайна (патент РФ № 2455486, МПК E 21 C 25/18, E 21 C 27/24, опубл. 10.07.2012, Бюл. № 19), содержащий стрелу, раздаточный редуктор и две разрушающе-погрузочные коронки, оси которых параллельны продольной оси стрелы, направление их вращения взаимно противоположно, а корпус каждой из разрушающе-погрузочных коронок выполнен в виде усеченной конической поверхности, объединяющей меньшее основание со стороны забоя с большим основанием со стороны раздаточного редуктора, при этом на наружных поверхностях корпусов разрушающе-погрузочных коронок установлены трехгранные призмы с дисковыми инструментами с возможностью перекрытия траекторий движения и реверсирования направлений вращения.
Недостатками этого технического решения является низкая эффективность поворотно-телескопической зарубки двухкорончатого исполнительного органа с дисковым инструментом в забойный массив проходческой выработки на требуемую ширину захвата, вызванную высокой энергоемкостью процесса разрушения и невозможность реализации процесса прямого забуривания коронками, что значительно снижает темпы проходки выработок в угольных пластах.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении эффективности процесса забуривания и повышения темпов проведения проходки выработок.
р.к.
р.к.
б.к.
б.к.
з
з.
м.о.
б.з.
б.з.
б.к.
р.к.
о.х.т.р.с.
з
б.к.
б.з.
р.к
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для забуривания исполнительного органа проходческого комбайна избирательного действия, содержащем стрелу, раздаточный редуктор и две разрушающе-погрузочные коронки, оси которых параллельны продольной оси стрелы, направление их вращения взаимно противоположно, а корпус каждой из разрушающе-погрузочных коронок выполнен в виде усеченной конической поверхности, объединяющей меньшее основание со стороны забоя с большим основанием со стороны раздаточного редуктора, при этом на наружных поверхностях корпусов разрушающе-погрузочных коронок установлены с возможностью перекрытия траекторий движения и реверсирования направлений вращения трехгранные призмы с дисковыми инструментами, согласно полезной модели, к параллельно-осевым радиальным коронкам левой и правой, каждая длиной L и максимальным диаметром D соосно прикреплены многолучевые параллельно-осевые буровые коронки, соответственно, левая и правая, каждая длиной L и диаметром D, оснащенные радиальными лучами левыми и правыми с резцами и забурниками левым и правым, каждый длиной L и диаметром d, кроме того, к меньшим основаниям диаметром d параллельно-осевых радиальных коронок левой и правой прикреплены, соответственно, левый и правый патроны, при этом левый патрон содержит левое внутреннее многогранное гнездо с левым байонетным замком глубиной L, а правый патрон содержит правое внутреннее многогранное гнездо с правым байонетным замком глубиной L, а внутренние многогранные гнезда левое и правое имеют, соответственно, радиальные углубления левое и правое с ориентирующе-фиксирующими поверхностями левого и правого байонетных замков, кроме того, оси левого и правого патронов размещены соосно с осями, соответственно, левой и правой параллельно-осевых радиальных коронок, и в них, с возможностью осевого перемещения до упора и ограниченных углов поворота в противоположных направлениях, размещены наружные поверхности валов многолучевых параллельно-осевых буровых коронок левой и правой для образования либо открытых, либо закрытых, соответственно, левого и правого байонетных замков через размещение в радиальных углублениях, соответственно, в левом и правом в закрепленном или раскрепленном состоянии многогранных буртиков на наружных поверхностях валов с ориентирующе-фиксирующими поверхностями, кроме того, левое и правое внутренние многогранные гнезда имеют направляющие и ориентирующие поверхности под соединение и разъединение, соответственно, левого и правого байонетных замков, радиальные оси симметрии которых на двух кинематически связанных параллельно-осевых радиальных коронках левой и правой смещены относительно друг друга на секторный угол ψ кинематической связи для бесконтактных положений радиальных лучей левых и правых с резцами, соответственно, на многолучевых параллельно-осевых буровых коронках левой и правой в зоне пересечения траекторий их движения с возможностью их вращения во взаимно противоположных направлениях, при этом в зоне бесконтактного пересечения траекторий движения один радиальный луч правый размещен с воздушными боковыми зазорами Δ во впадине между двумя соседними радиальными левыми лучами, а максимальный диаметр D многолучевых параллельно-осевых буровых коронок левой и правой не меньше максимального наружного диаметра D по дисковому инструменту на трехгранных призмах в зоне большего основания, соответственно, параллельно-осевых радиальных коронок левой и правой, кроме того длина осевого хода телескопической раздвижности стрелы L должна быть не меньше суммы слагаемых из: длины забурника L левого или правого, длины многолучевой параллельно-осевой буровой коронки L левой или правой, глубины байонетного замка L левого или правого, длины параллельно-осевой радиальной коронки L. левой или правой.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид устройства для забуривания спаренных опережающих скважин исполнительным органом проходческого комбайна избирательного действия; на фиг. 2. – вид по стрелке А на фиг. 1 с многолучевыми параллельно-осевыми буровыми коронками; на фиг. 3. – вид по стрелке А на фиг. 1 без многолучевых параллельно-осевых буровых коронок; на фиг. 4 – размещение многолучевых параллельно-осевых буровых коронок в патронах байонетных замков в малых основаниях параллельно-осевых радиальных коронок(в скобках указаны конструктивные элементы для правых коронок); на фиг. 5. – схема размещения параллельно-осевых радиальных коронок исполнительного органа в забоях спаренных опережающих скважин для последующего разрушения забоя проходческой выработки в вертикальной плоскости; на фиг. 6. – схема размещения параллельно-осевых радиальных коронок исполнительного органа в забоях спаренных опережающих скважин для последующего разрушения забоя проходческой выработки в горизонтальной плоскости; на фиг. 7. – вариант схемы разрушения забоя проходческой выработки исполнительным органом с параллельно-осевыми радиальными коронками.
о.х.т.р.с.
р.к.
р.к.
м.о.
б.о.
р.к.
р.к.
б.к.
б.к.
з
з.
м.о.
б.з.
б.з.
б.к.
р.к.
о.х.т.р.с.
з
б.к.
б.з.
р.к
Устройство для забуривания исполнительного органа проходческого комбайна избирательного действия (фиг. 1–6) содержит консольную телескопическую раздвижную стрелу 1 с приводами вращения и подачи по трем осевым направлениям, два из которых обеспечивают поперечные перемещения в горизонтальных и вертикальных плоскостях, а третье обеспечивает ее осевую телескопическую раздвижность (фиг. 1, 5, 6) на максимальную длину осевого хода телескопической раздвижности стрелы L. К консольной телескопической раздвижной стреле 1 через раздаточный редуктор 2 прикреплены две параллельно-осевые радиальные коронки левая 3 и правая 4 (фиг. 1–4), каждая длиной L и максимальным диаметром D(фиг. 1, 4), продольные оси которых параллельны продольной оси консольной телескопической раздвижной стрелы 1. Корпус каждой радиальной коронки выполнен в виде усеченной конической поверхности, объединяющей малое основание 5 диаметром d (фиг. 3, 4) со стороны забоя с большим основанием 6 диаметром d со стороны раздаточного редуктора 2 (фиг. 1, 4). При этом на наружных поверхностях корпусов параллельно-осевых радиальных коронок левой 3 и правой 4 установлены с возможностью перекрытия траекторий противоположно направленного движения и реверсирования направлений вращения трехгранные призмы 7 с дисковыми инструментами 8 (фиг. 1–4). К параллельно-осевым радиальным коронкам левой 3 и правой 4, каждая длиной L и максимальным диаметром D (фиг. 1, 2, 4) соосно прикреплены многолучевые параллельно-осевые буровые коронки, соответственно, левая 9 и правая 10, каждая длиной L и диаметром D. Многолучевые параллельно-осевые буровые коронки оснащены радиальными лучами левыми 11 и правым 12 с резцами 13 и забурниками левым 14 и правым 15, каждый длиной L и диаметром d. Кроме того, к меньшим основаниям 5 диаметром d (фиг. 3, 4) параллельно-осевых радиальных коронок левой 3 и правой 4 прикреплены, соответственно, левый 16 и правый 17 патроны. При этом левый патрон 16 (фиг. 1, 4) содержит левое внутреннее многогранное гнездо 18 (фиг. 3) с левым байонетным замком 19 глубиной L (фиг. 4), а правый патрон 17 (фиг. 4) содержит правое внутреннее многогранное гнездо 20 (фиг. 3) с правым байонетным замком 21 глубиной L (фиг. 4). Внутренние многогранные гнезда левое 18 и правое 20 (фиг. 3) имеют, соответственно,  радиальные углубления левое 22 и правое 23 (фиг. 4) с ориентирующе-фиксирующими поверхностями левого 19 и правого 21 байонетных замков. Кроме того, оси левого 16 и правого 17 патронов размещены соосно с осями, соответственно, левой 3 и правой 4 параллельно-осевых радиальных коронок. В них, с возможностью осевого перемещения до упора и ограниченных углов поворота в противоположных направлениях, размещены наружные поверхности валов 24 (фиг. 4) многолучевых параллельно-осевых буровых коронок левой 9 и правой 10. Для образования либо открытых, либо закрытых, соответственно, левого 19 и правого 21 байонетных замков в радиальных углублениях, соответственно, в левом 22 и правом 23 размещены в закрепленном или раскрепленном состоянии многогранные буртики 25 на наружных поверхностях валов 24 с ориентирующе-фиксирующими поверхностями. Кроме того, левое 18 и правое 20 внутренние многогранные гнезда (фиг. 3) имеют направляющие и ориентирующие поверхности, радиальные оси симметрии которых на двух кинематически связанных параллельно-осевых радиальных коронках левой 3 и правой 4 смещены относительно друг друга на секторный угол ψ кинематической связи (фиг. 2, 3). За счет этого обеспечено бесконтактное положение радиальных лучей левых 11 и правых 12 с резцами 13, соответственно, на многолучевых параллельно-осевых буровых коронках левой 9 и правой 10 (фиг. 2) в зоне пересечения траекторий их движения с возможностью вращения во взаимно противоположных направлениях. При этом в зоне бесконтактного пересечения траекторий движения один радиальный луч правый 12 размещен с воздушными боковыми зазорами Δ (фиг. 2) во впадине между двумя соседними радиальными левыми лучами 11. Многолучевые параллельно-осевые буровые коронки левая 9 и правая 10 выполнены с максимальным диаметром D (фиг. 4) не меньшим максимального наружного диаметра D по дисковому инструменту 8 на трехгранных призмах 7 в зоне большего основания 6 параллельно-осевых радиальных коронок левой 3 и правой 4. Кроме того, длина осевого хода телескопической раздвижности стрелы L (фиг. 1, 5, 6) должна быть не меньше суммы слагаемых, включающих: длину забурника L левого 14 или правого 15, длину многолучевой параллельно-осевой буровой коронки L левой 9 или правой 10, глубину байонетного замка L левого 19 или правого 21 и длину параллельно-осевой радиальной коронки L. левой 3 или правой 4.
Работа устройства осуществляется следующим образом (фиг. 1–3, 5–7).
о.х.т.р.с..
о.х.т.р.с.
з
б.к.
б.з.
р.к.
о.х.т.р.с.
о.х.т.р.с.
скв
Первоначально выбирают место для забуривания с минимальной энергоемкостью на разрушение целика угольного пласта. Затем производят прикрепление многолучевых параллельно-осевых буровых коронок левой 9 и правой 10 (фиг. 4), оснащенных радиальными лучами левым 11 и правым 12 с резцами 13 и забурниками левым 14 и правым 15, соответственно, к патронам левому 16 и правому 17 параллельно-осевых радиальных коронок левой 3 и правой 4 посредством валов 24. Кроме того, поверхности меньших оснований 5 с патронами левым 16 и правым 17 должны быть удалены от поверхности забоя на расстояние не меньшее максимальной длины осевого хода телескопической раздвижности стрелы L При этом величина максимальной длины L должна удовлетворять условию, включающему суммы длин слагаемых: длину забурника L левого 14 или правого 15, длину многолучевой параллельно-осевой буровой коронки L левой 9 или правой 10, глубину байонетного замка L левого 19 или правого 21 и длину параллельно-осевой радиальной коронки L левой 3 или правой 4. После окончания сборки устройства для забуривания исполнительного органа, в начальный момент забуривания длина L сокращена до минимума, то есть L = 0. Для обеспечения режима забуривания включают приводы вращения и подачи на осевую раздвижность консольной телескопической раздвижной стрелы 1 (фиг. 1, 5, 6). При этом корпус проходческого комбайна остается неподвижным, а как только забурники левый 14 и правый 15 входят в силовой контакт с забойным массивом (фиг. 1), происходит закрытие левого 19 и правого 21 байонетных замков (фиг. 4) за счет закрепления многогранных буртиков 25 на наружных поверхностях валов 24 с ориентирующе-фиксирующими поверхностями в радиальных углублениях, соответственно, левом 22 и правом 23. Далее происходит заглубление многолучевых параллельно-осевых буровых коронок левой 9 и правой 10 (фиг. 1, 2) с забурниками левым 14 и правым 15 с формированием спаренных опережающих скважин глубиной L.
скв.
б.к.
о.х.т.р.с..
скв
з
з
з.и.о.
р.к
скв
о.х.т.р.с.
р.к.
1'
1'–10'
1'–9'
10'
При этом глубина L должна соответствовать длине многолучевых параллельно-осевых буровых коронок L левой 9 или правой 10. В процессе забуривания многолучевых параллельно-осевых буровых коронок левой 9 и правой 10 (фиг. 1, 2) происходит бесконтактное пересечение траекторий движения радиальных лучей левых 11 и правых 12 с резцами 13 (фиг. 2) при вращении во взаимно противоположных направлениях. Это достигается размещением одного радиального луча правого 12 во впадине между двумя соседними радиальными левыми лучами 11 с образованием воздушных боковых зазоров Δ (фиг. 2) при наличии секторного угла ψ кинематической связи (фиг. 2, 3). Затем обратным ходом задвигают консольную телескопическую раздвижную стрелу 1 на максимальную длину L с последующим раскрытием левого 19 и правого 21 байонетных замков (фиг. 4) за счет раскрепления многогранных буртиков 25 на наружных поверхностях валов 24 с ориентирующе-фиксирующими поверхностями в радиальных углублениях, соответственно, левом 22 и правом 23 при использовании реверсивного вращения параллельно-осевых радиальных коронок левой 3 или правой 4. После этого производится демонтаж многолучевых параллельно-осевых буровых коронок левой 9 и правой 10 с забурниками левым 14 и правым 15 с последующим их складированием в призабойном пространстве. В дальнейшем параллельно-осевые радиальные коронки левая 3 и правая 4 размещаются с помощью консольной телескопической раздвижной стрелы 1 в пространствах спаренных опережающих скважин на глубину L (фиг. 5, 6), например, по одному из вариантов в виде следов на поверхности забоя проходческой выработки: Б, В, Г, Д, Е, Ж. Затем включается привод вращения параллельно-осевых радиальных коронок левой 3, правой 4 и подачи в осевом направлении консольной телескопической раздвижной стрелы 1. При этом поперечные перемещения последней с последующим разрушением забоя проходческой выработки осуществляются как в вертикальной плоскости по стрелке К (фиг. 5), так и в горизонтальной плоскости по стрелке Л (фиг. 6). Если выбран вариант по следу Б (фиг. 5), то консольная телескопическая раздвижная стрела 1 с параллельно-осевыми радиальными коронками левой 3 и правой 4 перемещается по стрелке К (фиг. 5) c направлением движения  (фиг. 7) от кровли выработки к почве, формируя ширину захвата B вынимаемого слоя. На уровне почвы консольная телескопическая раздвижная стрела 1 перемещается в горизонтальной плоскости влево по стрелке Л (фиг. 6) под выемку новой вертикальной полосы шириной захвата B вынимаемого слоя (фиг. 7)от почвы выработки к кровле, повторяя многоцикловые перемещения по направлениям движения ,пока не будет обработана вся площадь поперечного сечения выработки шириной B и высотой H. При этом ширина захвата исполнительного органа B (фиг. 1, 5, 6) равна длине параллельно-осевой радиальной коронки L. левой 3 или правой 4 и одновременно, глубине спаренных опережающих скважин L. Кроме того, на направлениях перемещения преобладают процессы разрушения и дробления негабаритов, а, на направлении перемещения  преобладают процессы дробления негабаритов с разрушением выступов-гребешков на поверхности почвы выработки и погрузки. После этого раздвижность консольной телескопической раздвижной стрелы 1 сокращается до длины L = 0. Затем вновь производят прикрепление многолучевых параллельно-осевых буровых коронок левой 9 и правой 10 (фиг. 4), оснащенных радиальными лучами левым 11 и правым 12 с резцами 13 и забурниками левым 14 и правым 15, соответственно, к патронам левому 16 и правому 17 параллельно-осевых радиальных коронок левой 3 и правой 4 посредством валов 24. Далее проходческий комбайн перемещается до момента входа забурников левого 14 и правого 15 в оставшиеся части следов спаренных опережающих скважин. Тем самым обеспечивается передвижка проходческого комбайна на величину шага проходки выработки равную длине L каждой из параллельно-осевых радиальных коронок левой 3 или правой 4 (фиг. 4). Затем следующий рабочий цикл обработки забоя повторяется.
Таким образом, конструктивное исполнение полезной модели позволяет повысить эффективность процесса забуривания и повышения темпов проведения проходки выработок за счет того, что параллельно-осевые радиальные коронки размещаются под любым углом наклона к горизонту в пространстве поперечного сечения забоя проходческой выработки с возможностью выбора места забуривания с минимальной энергоемкостью на разрушение целика угольного пласта многолучевыми параллельно-осевыми буровыми коронками, значительного снижения времени на процессы снятия и установки многолучевых параллельно-осевых буровых коронок из-за минимальных габаритов по длине и, соответственно, по площади для их складирования в призабойном пространстве.