УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПРОХОДКИ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА В ПОДЗЕМНОЙ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКЕ
DEVICE AND METHOD OF DRIVING MINED SPACE IN UNDERGROUND MINE WORKING

Изобретение относится к устройству для проходки выработанного пространства в подземной горной выработке согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения.
Изобретение относится также к способу проходки выработанного пространства в подземной горной выработке посредством подобного устройства.
Подобное устройство и способ проходки выработанного пространства в подземной горной выработке посредством подобного устройства известны из DE 2848349 В1. Это известное ранее устройство для проходки выработанного пространства в подземной горной выработке имеет поворотный привод и осевой вал, который с помощью поворотного привода выполнен с возможностью вращения вокруг продольной оси. Также имеется барабанный рабочий орган, который выполнен с возможностью вращения вокруг оси вращения барабана. Соединительное приспособление, которое соединено с осевым валом, служит для опоры барабанного рабочего органа, причем соединительное приспособление выполнено так, что ось вращения барабана и продольные оси во всех рабочих положениях во время проходки лежат в одной плоскости и ориентированы в направлении проходки под острым углом друг к другу. Помимо этого, устройство согласно родовому понятию, наряду с простирающимся по части рабочего радиуса устройства барабанным рабочим органом как средством для выемки горной массы, имеет на лбу забоя в качестве еще одного средства для выемки горной массы на лбу забоя ориентированную в осевом направлении центральную бурильную головку, вокруг которой вращается барабанный рабочий орган.
Из DE 2623135 А1 известно устройство для проходки выработанного пространства в подземной горной выработке, имеющее два ориентированных под острым углом к продольной оси барабанных рабочих органа, которые простираются соответственно по частичному отрезку рабочего радиуса устройства и для выемки горной массы снабжены направляющим сердечником.
Следующее устройство и следующий способ проходки выработанного пространства в подземной горной выработке известны из US-A-5 192 116. Это известное ранее устройство для проходки выработанного пространства в подземной горной выработке имеет узел поворотного привода и осевой вал, который посредством узла поворотного привода выполнен с возможностью вращения вокруг продольной оси. Также имеется барабанный рабочий орган, который выполнен с возможностью вращения вокруг оси вращения барабана. Соединенное с осевым валом соединительное приспособление служит для поддерживания барабанного рабочего органа и снабжено перемещающими узлами для перемещения барабанного рабочего органа, ось вращения барабана которого ориентирована перпендикулярно продольной оси, выполненного в вертикальном направлении. Барабанный рабочий орган в отношении максимально возможной гибкости при выполнении движений по нескольким осям в продольном направлении вращения барабана укомплектован только одним набором расположенных в направлении по окружности режущих цилиндров.
В основу изобретения положена задача создания устройства и способа указанных ранее типов, которые при механически сравнительно простой, компактной и прочной конструкции устройства отличаются высокой скоростью проходки.
Эта задача в устройстве указанного ранее типа согласно изобретению решена с помощью отличительных признаков п. 1 формулы изобретения.
Эта задача в способе указанного ранее типа согласно изобретению решена с помощью отличительных признаков п. 12 формулы изобретения.
Вследствие того, что в устройстве согласно изобретению и в способе согласно изобретению за счет соответствующего выполнения барабанного рабочего органа с его протяженностью, по меньшей мере, по рабочему радиусу устройства при проходке выработанного пространства, а также соединительного приспособления ось вращения барабана и продольная ось во всех рабочих положениях во время проходки лежат в одной плоскости и ориентированы под острым углом друг к другу, можно при сравнительно короткой габаритной длине устройства в направлении продольной оси с соответствующей гибкостью при использовании в стесненных условиях задать в направлении оси вращения барабана сравнительно большие размеры барабанного рабочего органа и механически просто и стабильно соединить с осевым валом. За счет прямого сопряжения барабанного рабочего органа с осевым валом без других механически уязвимых элементов достигнута относительно простая и механически стабильная конструкция, которая, к примеру, допускает высокие прижимные усилия барабанного рабочего органа ко лбу забоя и при относительно большой зоне воздействия барабанного рабочего органа во время отдельных циклов проходки на лбу забоя приводит к относительно высоким скоростям проходки.
Другие целесообразные варианты изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
Дальнейшие целесообразные варианты и преимущества изобретения следуют из нижеследующего описания целесообразных форм исполнения изобретения, которые подробнее пояснены со ссылкой на фигуры.
На них показаны:
фиг. 1 - вариант осуществления устройства согласно изобретению в исходном положении в боковой проекции,
фиг. 2 - вариант осуществления согласно фиг. 1 в продольном направлении в боковой проекции,
фиг. 3 - вариант осуществления согласно фиг. 1 при взгляде на обращенную к проходке лба забоя сторону, вид в перспективе,
фиг. 4 - вариант осуществления согласно фиг. 1 при проходке, при взгляде на обращенную ото лба забоя сторону, вид в перспективе,
фиг. 5 - вариант осуществления согласно фиг. 1, вид спереди на обращенную к проходке лба забоя сторону, и
фиг. 6 - вариант осуществления согласно фиг. 1 в боковой проекции согласно фиг. 1, с барабанным рабочим органом в положении подачи.
На фиг. 1 показан в боковой проекции вариант осуществления устройства согласно изобретению для проходки выработанного пространства 103 в подземной горной выработке в окружающих выработанное пространство 103 коренных горных породах 106. В изображении на фиг. 1 выработанное пространство 103 выполнено в виде горизонтально проходящего штрека, ограниченным на одном конце лбом 109 забоя.
Вариант осуществления согласно фиг. 1 при использовании по назначению на обращенной ото лба 109 забоя стороне имеет проходческий щит 112, посредством которого забойные домкраты 113 могут устанавливаться радиально наружу в коренные горные породы 103. Проходческий щит 112 установлен с помощью балки 115 проходческого щита на машинной раме 118. Машинная рама 118 с противоположной резцовой головке 112 в направлении лба 109 забоя стороны несет несколько ориентированных в радиальном направлении распорных цилиндров 121, с помощью которых установленные с возможностью наклона прижимные плиты 124 могут быть прижаты к стене выработанного пространства 103. Распорные цилиндры 121 установлены на балке 125 распорных цилиндров.
Также машинная рама 118 показанного варианта осуществления устройства согласно изобретению имеет центральный узел 127 привода, с которым связан поворотный привод 130, посредством которого, в свою очередь, может приводиться в движение осевой вал 133 вокруг ориентированной в направлении проходки продольной оси для вращения в двух направлениях вращения. Осевой вал 133, в свою очередь, посредством соединительного приспособления 136 связан без возможности вращения с единственным, на изображении согласно фиг. 1 прилегающим ко лбу 109 забоя барабанным рабочим органом 139, который укомплектован с внешней стороны несколькими режущими цилиндрами 142 в качестве рабочих инструментов, и который предусмотрен как единственное средство выемки породы изо лба 109 забоя.
Вариант осуществления согласно фиг. 1 имеет несколько защитных плит 145, которые покрывают зону выработанного пространства 103 вблизи лба забоя на сравнительно небольшом расстоянии от стены выработанного пространства 103 и имеют окно 148 для выступающей в направлении продольной оси части барабанного рабочего органа 139. Между двумя парами соседствующих в направлении по окружности защитных плит 145 выполнен загрузочный вырез 151.
Для проходки выработанного пространства 103 с удалением горной массы из зоны лба 109 забоя для прижима именно одного барабанного рабочего органа 139 ко лбу 109 забоя имеется узел 154 подачи, обладающий несколькими соединенными с машинной рамой 118 цилиндрами 157 подающего устройства.
Также на изображении согласно фиг. 1 видно, что, прежде всего, для защиты обслуживающего персонала в показанном варианте осуществления имеется несколько защитных щитов 160, которые расположены на обращенной от барабанного рабочего органа 139 стороне защитных плит 145 и, целесообразным образом, доходят, по меньшей мере, почти до распорных цилиндров 121. Также, целесообразным образом, на машинной раме 118 расположен по меньшей мере один помост 163, который обслуживающий персонал может использовать для того, чтобы при соответствующем положении барабанного рабочего органа 139 в области шиберной заслонки 166, как примера варианта осуществления заслонки, в показанном на фиг. 1 положении разгрузки барабанного рабочего органа 139 достичь разгрузочный желоб 169, расположенный с противоположной шиберной заслонке 166 стороне барабанного рабочего органа 139.
На обращенной от барабанного рабочего органа 139 стороне разгрузочного желоба 169 вариант осуществления согласно фиг. 1 имеет отводящий конвейер 172, как пример варианта осуществления отводящего устройства, для отгрузки в показанном на фиг. 1 положении разгрузки с размещением шиберной заслонки 166 в низшей точке, а после ее открытия с выгруженной по разгрузочному желобу 169 горной массой. Также на фиг. 1 показано, что вариант осуществления имеет жестко соединенный с машинной рамой 118 опорный узел 175, который при необходимости и, прежде всего, при первой наладке устройства для проходки покоится на грунте выработанного пространства 103.
На фиг. 2 показан в продольном разрезе вариант осуществления согласно фиг. 1, причем на фиг. 2 дополнительно к фиг. 1 видно, что осевой вал 133 посредством опорного участка 203 установлен с возможностью вращения на нескольких подшипниковых кольцах 206, 209 на машинной раме 118. На обращенной к барабанному рабочему органу 139 стороне опорного участка 203 осевой вал 133 снабжен проставкой 212 в виде полого цилиндра, которая своей обращенной к барабанному рабочему органу 139 стороной соединена с соединительным приспособлением 136.
Соединительное приспособление 136 в показанном варианте осуществления выполнено с соединительным кронштейном 215, который соединен с проставкой 212 и который простирается по диагонали с обеих сторон от показанной на фиг. 2 пунктиром продольной оси 218, вокруг которой осевой вал 133 выполнен с возможностью вращения в обоих направлениях вращения для компенсации перекатываний устройства вокруг продольной оси 218. На одном конце соединительного кронштейна 215 закреплен длинный держатель 221 барабана, который имеет ориентированную перпендикулярно соединительному кронштейну 215 поперечину 224, которая простирается параллельно продольной оси 218 от машинной рамы 118, и концевой элемент 227, который прикреплен к удаленному от соединительного кронштейна 215 концу поперечины 224 и ориентирован наклонно в направлении продольной оси 218.
Также соединительное приспособление 136 имеет выполненный цельным короткий держатель 230 барабана, который установлен на конце соединительного кронштейна 215, противоположном длинному держателю 221 барабана, и проходит от машинной рамы 118.
Держатели 221, 230 барабана на соединительном приспособлении 136 выполнены таким образом, что барабанный рабочий орган 139 с его показанной на фиг. 2 штрихпунктиром осью 233 ориентирован наклонно под острым углом к продольной оси 218 и за счет протяженности в радиальном направлении устройства, по меньшей мере, по рабочему радиусу устройства согласно изобретению пересекает продольную ось 218. За счет этого при вращении осевого вала 133 вокруг продольной оси 218 ось 233 вращения барабана описывает коническую поверхность, вершина которой удалена от машинной рамы 118.
На изображении согласно фиг. 2 видно, что барабанный рабочий орган 139 имеет корпус 236 барабана в виде полого цилиндра, протяженность которого вдоль оси 233 вращения барабана, предпочтительно, больше, чем рабочий радиус в проходке устройства согласно изобретению. За счет этого обеспечивается, что установленные на внешней стороне корпуса 236 барабана режущие цилиндры 142 являются эффективными, по меньшей мере, на половине диаметра лба 109 забоя в радиальном направлении к продольной оси 218.
Целесообразным образом, барабанный рабочий орган 139 в показанном варианте осуществления является приводным узлом вращения барабана с двумя приводными двигателями 239, 242 вращения барабана, причем приводной узел вращения барабана, целесообразным образом, соединен с центральным приводным узлом 127 и выполнен с возможностью автономного приведения во вращение вокруг оси 233 вращения барабана. При этом приводные двигатели 239, 242 вращения барабана опираются, с одной стороны, на длинный держатель 221 барабана, на короткий держатель 230 барабана и на выполненные в корпусе 236 барабана усиливающие пластины 245, 248, а также на лежащие на концах корпуса 236 барабана усиливающие закраины 251, 254.
На изображении согласно фиг. 2 также видно, что в держателях 221, 230 барабана, а также в соединительном кронштейне 215 выполнена приемная камера 257 горной массы, которая открыта к показанным на фиг. 1, однако не видным на фиг. 2 загрузочным отверстиям 151 и к обращенной от барабанного рабочего органа 139 стороне, а также может быть закрыта на этой стороне шиберной заслонкой 166. При вращении барабанного рабочего органа 139 вокруг продольной оси 218, а также вокруг оси 233 вращения барабана в приемную камеру 257 горной массы поступает вынутая изо лба 109 забоя горная масса, которая при размещении шиберной заслонки 166 в области разгрузочного желоба 169 после открытия шиберной заслонки 166 может быть выгружена по разгрузочному желобу 169 на отводящий конвейер 172. Для эффективного заполнения приемной камеры 257 горной массы, целесообразным образом, предусмотрены направляющие листы 260.
Также на изображении согласно фиг. 2 видно, что в соединительном кронштейне 215 выполнен пропускной канал 263, через который можно, например, пропустить не показанные на фиг. 2 гидролинии для приведения в движение гидравлических приводных двигателей 239, 242 вращения барабана.
На фиг. 2 видно, что с балкой 125 распорных цилиндров связаны подвигающие цилиндры 266, которые также соединены с машинной рамой 118 и посредством которых балка 125 распорных цилиндров может быть передвинута в осевом направлении относительно машинной рамы 118.
Также на фиг. 2 видны входящие в зацепление между собой шарнирные муфты 269, 272, которые ориентированы в радиальном направлении и расположены между машинной рамой 118 и защитным щитом 160 со стороны кровли, а для образования шарнирного соединения имеют возможность взаимного вращения. За счет этого в определенных границах машинную раму 118 можно вращать относительно расположенного со стороны кровли защитного щита 160 перпендикулярно продольной оси 218.
Защитные щиты 160, в свою очередь, посредством соответственно прижимного цилиндра 275 являются подвижными в радиальном направлении относительно машинной рамы 118, так что они вместе с распорными цилиндрами 121 служат для распирания показанного варианта осуществления устройства согласно изобретению.
На фиг. 3 в перспективе показан вариант осуществления согласно фиг. 1 со снятыми защитными плитами 145, при взгляде на барабанный рабочий орган 139 со стороны, обращенной в направлении проходки лба 109 забоя. На изображении согласно фиг. 3 видно, что на соединительном кронштейне 215 закреплены две консоли 303, 306, которые имеют соответственно проходящий перпендикулярно продольной оси 218 радиальный участок 309 и боковой участок 312, который простирается от радиального участка 309 от машинной рамы 118. Консоли 303, 306 дополнительно к держателям 221, 230 барабана служат для закрепления не показанных на фиг. 3 защитных плит 145.
Целесообразным образом, консоли 303, 306 укомплектованы радиально выступающими наружу лопатообразными очистными инструментами 315 и также радиально выступающими наружу дробильными инструментами 318, которые расположены по краям выполненных в консолях 303, 306 загрузочных вырезов 321, чтобы при хорошей силовой передаче вынутую горную массу измельчать и через радиально расположенные изнутри показанных на фиг. 1 загрузочных отверстий 151 загрузочные вырезы 321 передавать в приемную камеру 257 горной массы. Держатели 221, 230 барабана, наоборот, радиально наружу закрыты.
На фиг. 4 в перспективе показан вариант осуществления согласно фиг. 1, при взгляде на обращенную от барабанного рабочего органа 139 сторону, причем на изображении согласно фиг. 4 для лучшей наглядности ряд поясненных на фиг. 1-3 элементов не изображен. На изображении согласно фиг. 4 ясно видна крестообразная конструкция соединительного приспособления 136 с ориентированными перпендикулярно друг к другу держателями 221, 230 барабана и консолями 303, 306, которые ведут к высокой жесткости соединительного приспособления 136 в области барабанного рабочего органа 139.
Также на изображении согласно фиг. 4 видно, что в области разгрузочного желоба 169 расположены лежащие напротив друг друга дробильные щеки 403, 406, которые взаимно подвижны для измельчения выведенной горной массы.
Также на фиг. 4 показано, что защитные плиты 145 по существу полностью покрывают зону вокруг барабанного рабочего органа 139 в направлении по окружности до участка, на котором барабанный рабочий орган 139 выступает за окно 148, и до загрузочных вырезов 321. С торца в направлении лба 109 забоя имеются скребковые инструменты 409.
На фиг. 5 показан вид спереди, при взгляде на барабанный рабочий орган 139 варианта осуществления согласно фиг. 1. На фиг. 5 видно, что барабанный рабочий орган 139 в осевом направлении на одном участке выступает за образованную защитными плитами 145 цилиндрическую поверхность, чтобы осуществлять удаление горной массы в области лба 109 забоя путем воздействия режущих цилиндров 142. Также на изображении согласно фиг. 5 видно, что скребковые инструменты 409 рассчитаны с разными наклонами для эффективного использования в двух направлениях вращения на продольной оси 218 для загрузки при вращении в одном из обоих направлений вращения в соответственно одно загрузочное отверстие 151.
На фиг. 6 показан в боковой проекции согласно фиг. 1 вариант осуществления согласно фиг. 1 с узлом 154 подачи в передвинутом по сравнению с исходным положением согласно фиг. 1 положении подачи. Положение подачи согласно фиг. 6, исходя из исходного положения согласно фиг. 1, достигается тем, что в показанном варианте осуществления цилиндры 157 подающего устройства по сравнению с исходным положением согласно фиг. 1 укорочены, так что барабанный рабочий орган 139 передвинулся от машинной рамы 118 в направлении лба 109 забоя.
Предпочтительный способ эксплуатации устройства согласно изобретению, прежде всего на основании поясненного на фиг. 1-6 варианта осуществления, следующий.
В исходном положении согласно фиг. 1 в начале цикла проходки при машинной раме 118, распертой посредством прижатых прижимных плит 124, барабанный рабочий орган 139 прилегает ко лбу 109 забоя. Исходя из исходного положения согласно фиг. 1, барабанный рабочий орган 139 приводится во вращение вокруг оси 233 вращения барабана, в то время как после начала этого вращения узел 154 подачи из исходного положения согласно фиг. 1 передвигается в положение частичной подачи с частичным осевым шагом как осевым шагом в направлении продольной оси 218. За счет этого лоб 109 забоя углубляется в направлении продольной оси 218 на участке окружности на частичный осевой шаг узла 154 подачи, который, целесообразным образом, соответствует рабочей осевой глубине воздействия режущих цилиндров 142. Затем барабанный рабочий орган 139 с помощью узла 154 подачи в положении подачи посредством поворотного привода 130 и осевого вала 133 вращается вокруг продольной оси 218 по меньшей мере один раз на угол в 360 градусов при непрерывном вращении барабанного рабочего органа 139 вокруг оси 233 вращения барабана, пока до конца цикла проходки вся площадь лба 109 забоя не будет углублена на частичный осевой шаг узла 154 подачи.
При вращении барабанного рабочего органа 139 вокруг продольной оси 218 в одном из обоих направлений вращения вынутая изо лба 109 забоя горная масса загружается преимущественно через загрузочное отверстие 151 в приемную камеру 257 горной массы, причем в конце цикла проходки загруженная горная масса открывается при размещении шиберной заслонки 166 в области разгрузочного желоба 169 с остановкой вращения вокруг продольной оси 218 для опорожнения приемной камеры 257 горной массы и отгрузки вынутой горной массы посредством отводящего конвейера 172.
Целесообразным образом, объем приемной камеры 257 горной массы выполнен так, что в этом варианте осуществления открытая радиально наружу как в направлении барабанного рабочего органа 139, так и через загрузочные отверстия 151, а также загрузочные вырезы 321 приемная камера 257 горной массы при вращении барабанного рабочего органа 139 вокруг продольной оси 218 во время частичного осевого шага заполнена вынутой горной массой так, что соответствующий вынутой горной массе объем может быть опорожнен.
По окончании цикла проходки при выемке лба 109 забоя на соответствующую частичному осевому шагу длину начинается, как описано выше, новый цикл проходки с вращением барабанного рабочего органа 139 только вокруг оси 233 вращения барабана и выполнением частичного осевого шага до, как описано выше, конца нового цикла проходки.
После выполнения нескольких циклов проходки, как описано выше, до достижения состоящего из отдельных частичных осевых шагов и, целесообразным образом, соответствующего рабочей длине узла 154 подачи суммарного осевого шага в конце последнего цикла проходки снова происходит занятие исходного положения согласно фиг. 1, тогда как вследствие укорочения цилиндров 157 подающего устройства и выдвижения не показанных на фиг. 6 подвигающих цилиндров 266 машинная рама 118 передвигается в направлении лба 109 забоя, прижимные плиты 124 отделяются от стены выработанного пространства 103, балка 125 распорных цилиндров вследствие укорочения подвигающих цилиндров 266 подъезжает к машинной раме 118 и распорные цилиндры 121 снова выдвигаются.