УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД
DEVICE FOR FRACTURING ROCKS

Устройство для разрушения горных пород относится к горной технике для открытой разработки месторождений полезных ископаемых и предназначено для непрерывного разрушения горных пород различной крепости и полезных ископаемых, например угля, минерального сырья, а также реконструкции старых и строительства новых бортов, преимущественно, в глубоких карьерах и высоких откосов без промежуточных рабочих площадок.
Известен бульдозер (патент РФ №2270299, E02F 3/76, опубл. в 2006), содержащий отвал и дополнительный рабочий орган, выполненный из двух жестко закрепленных на толкающих брусьях, поддерживающих брусьев, к которым прикреплен вал с дисковыми фрезами, вращающимися по направлению движения бульдозера, расположенными перпендикулярно плоскости резания, и гидромотор, жестко соединенный с валом. Вращающиеся фрезы разрезают грунт перед отвалом, уменьшая сопротивление резанию вследствие возникновения свободного резания грунта отвалом при двух открытых стенках реза. Так как фрезы вращаются по направлению движения бульдозера и режут грунт «сверху-вниз», то возникающая горизонтальная составляющая силы сопротивления резанию направлена вперед по ходу рабочего движения бульдозера и компенсирует часть затрат мощности на преодоление сопротивления перемещению бульдозера.
Недостатком описанного бульдозера - устройства для разрушения пород, является высокая энергоемкость разрушения слоя горной породы только за счет усилия лезвия отвала без предварительного подрезания, так как в забое сохраняются стенки между щелями, пройденными фрезами, что снижает производительность и надежность работы устройства при послойном разрушении массива горных пород.
За прототип принято устройство для разрушения горных пород (патент KG №1496, E21C 37/02, опубл. в 2012 г.), состоящее из размещенных на самоходной раме управляемых породоразрушающего и породоотделяющего механизмов с приводами. Породоразрушающий механизм выполнен в виде двух горизонтальных и двух вертикальных режущих дисков, а породоотделяющий механизм - в виде отвала. Сдвоенные горизонтальные режущие диски установлены с перекрытием в параллельных плоскостях и размещены в нижней плоскости отвала, что уменьшает размер непропиливаемых секторов между ними, которые затрудняют внедрение отвала в образованную щель для отделения горной породы от массива. Вертикальные режущие диски расположены в торцах отвала. Отвал выполнен полым, а его рабочая поверхность - клинообразной. Устройство позволяет вести послойную отработку и обрушение породы сверху вниз непрерывно при формировании откосов уступов в бортах глубоких карьеров и при разработке месторождений полезных ископаемых высокими уступами.
К недостаткам устройства для разрушения горных пород, выбранного за прототип, относятся возможность заклинивания горизонтальных дисков из-за попадания частиц крепкой породы в зону их перекрытия, а также образование ступенчатого забоя, что приводит к снижению надежности и производительности устройства.
Техническая задача изобретения - повышение надежности и производительности устройства.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для разрушения горных пород, состоящем из размещенных на самоходной раме управляемых породоразрушающего механизма, выполненного в виде горизонтальных и вертикальных режущих дисков (ГРД и ВРД), и породоотделяющего механизма в виде полого отвала с клиновидной рабочей поверхностью с лезвием, ГРД размещены в нижней плоскости отвала, а ВРД расположены в его торцах, породоразрушающий механизм снабжен дисковой платформой, выполненной полой и установленной в днище отвала с возможностью перемещения по направляющим, установленным параллельно лезвию отвала и между его боковыми гранями, при этом ГРД размещены под платформой, а их валы проходят через платформу и соединены с приводами через редукторы, которые размещены в полости дисковой платформы.
Расстояние между боковой гранью отвала и дисковой платформой не более радиуса ГРД.
Наличие в породоразрушающем механизме дисковой платформы, выполненной полой и установленной в днище отвала с возможностью перемещения по направляющим, установленным параллельно лезвию отвала между его боковыми гранями, размещение ГРД под платформой, а их валов, проходящих через платформу и соединенных с приводами, через редукторы, которые размещены в полости дисковой платформы, позволяют разнести и установить ГРД в одной плоскости, что исключает их заклинивание и образование ступенчатого забоя. Кроме того, это создает условия для дискретного поперечного возвратно-поступательного движения ГРД для выравнивания линии забоя в центральном и боковых секторах между ними, что значительно облегчает внедрение лезвия отвала в образованную щель и отделение подрезанного слоя горной породы от массива, что значительно повышает надежность конструкции и производительность устройства.
Устройство для разрушения горных пород иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - то же, крайнее правое положение дисковой платформы, вид по А-А на фиг. 1; фиг. 4 - то же, крайнее левое положение дисковой платформы, вид сверху по А-А на фиг. 1; фиг. 5 - вид по В-В на фиг. 2.
Устройство для разрушения горных пород состоит из несущей рамы 1, на которой с возможностью перемещения установлены породоразрушающий и породоотделяющий механизмы. Несущая рама 1 тросами 2 соединена с тяговыми лебедками, установленными на трейлере на верхней площадке уступа (на фиг. не показано). Породоразрушающий механизм выполнен в виде горизонтальных режущих дисков (ГРД) 3 и подрезных вертикальных режущих дисков (ВРД) 4. Породоотделяющий механизм выполнен в виде полого отвала 5 с выступающим лезвием 6. В днище отвала 5 между его боковыми гранями закреплен направляющий полоз 7, а на несущей раме 1 параллельно ему и лезвию 6 установлены направляющие 8 с шиповым соединением «ласточкин хвост». В направляющих 8 и полозе 7, с возможностью поперечного возвратно-поступательного перемещения, установлена полая дисковая платформа 9. ГРД 3 закреплены на валах 10 и размещены под дисковой платформой 9. Валы 10 проходят через дисковую платформу 9 и соединены с приводами 11 через редукторы 12. Редукторы 12 размещены в полости 13 дисковой платформы 9. На несущей раме 1 установлен гидроцилиндр 14, соединенный с дисковой платформой 9. В торцах направляющих 8 на несущей раме 1 закреплены планки 15. ВРД 4 установлены на балках 16, которые закреплены по торцам отвала 5 в верхней его части. ВРД 4 соединены с приводами 17. Приводы 11 и 17, а также гидроцилиндр 14 соединены с маслонасосной станцией 18, установленной на несущей раме 1 и запитанной через кабель на барабане 19 от источника питания, расположенного на трейлере верхней площадки уступа (на фиг. не показано).
Устройство для разрушения горных пород работает следующим образом. С установочной платформы, расположенной на верхней площадке уступа (на фиг. не показано), рама 1 устанавливается по углу откоса на расстоянии, равном мощности разрушаемого слоя породы. Далее включаются приводы 11 и 17, ГРД 3 и ВРД 4 врезаются в массив уступа на глубину до упора лезвия 6 отвала 5 в целик центрального и боковых внешних секторов между ГРД 3. Движение троса 2 затормаживается и гидроцилиндром 14 включается поперечная подача дисковой платформы 7 поочередно в обе стороны по бортам забоя на глубину не более половины диаметра ГРД 3 (см. фиг. 3-4), срезая внешние сектора непропиленной породы между ними и образуя ровную линию забоя (фиг. 4). Далее трос 2 растормаживается, ГРД 3 устанавливаются в исходное положение и продолжают подрезание массива горной породы. Под действием веса отвал 5 лезвием 6 входит в образованную щель и при перемещении вдоль уступа, подрезанный слой породы взламывается и скатывается вниз на нижнюю рабочую площадку. Забой очищается от подрезанного слоя горной породы. Далее цикл продольного и поперечно-поступательного перемещения ГРД 3 повторяется до полной отработки полосы породы на откосе уступа.
Использование устройства для разрушения горных пород предлагаемой конструкции позволит существенно снизить энергоемкость разрушения подрезанного слоя горной породы при повышении производительности и надежности работы устройства с дисковым породоразрушающим механизмом.