БУРОВЗРЫВНАЯ ПРОХОДЧЕСКАЯ МАШИНА
DRILLING AND BLASTING TUNNELING MACHINE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к проходческой машине, в частности, к буровзрывной проходческой машине, применимой для бурения и проходки выработки по крепкой породе, имеющей крепость f больше 10, и относится к области техники проходческих машин.
Предпосылки создания изобретения
Проходческие машины представляют собой машины, используемые для бурения прямолинейных подземных выработок, и делятся на открытые проходческие машины и щитовые проходческие машины. Проходческая машина обычно содержит механизм перемещения, рабочий механизм, погрузочный и транспортировочный механизм и передающий механизм. При продвижении механизма перемещения режущая головка в рабочем механизме непрерывно дробит породу, при этом раздробленная порода отводится, так что проходческая машина обладает преимуществами высокого уровня безопасности, высокой эффективности, высокого качества формирования выработки и т. п. В частности, проходческая машина консольного типа объединяет функции резания, погрузки и транспортировки, перемещения, обработки и т. п. и главным образом используется для резания подземных выработок по породе, углю или смеси угля и породы, имеющих поперечные сечения любых форм.
В настоящее время в Китае еще очень долго буровзрывная породоразрушающая проходка по-прежнему будет основным способом проходки выработок по цельной крепкой породе, тяжелые проходческие машины консольного типа, используемые для проходки выработок по породе большого сечения, проходят испытания в Китае, и тяжелые проходческие машины консольного типа для выработки по цельной породе, имеющие высокую мощность резания, высокую эффективность резания и стабильность работы и имеющие хорошие системы обеспыливания, обозначат направление развития технологии проходки выработки по породе в будущем. Проходческие машины консольного типа были значительно развиты в отношении выработок по цельной породе и выработок по смеси угля и породы, имеющих относительно низкую крепость породы f<10, при этом комбинированные рабочие линии (также называемые комплексной механизированной проходкой выработки по углю) проходческих машин консольного типа и бурильных устройств с одной анкерной тягой постепенно стали основным средством среди средств эффективной проходки выработки по углю в Китае. Однако, крепость пластов породы обычно является неопределенной величиной, т. е. крепость породы в разных участках не обязательно является одинаковой, и условия эксплуатации являются достаточно жесткими; когда крепость f породы больше 10, проходческая машина консольного типа имеет чрезвычайно низкую эффективность, и ее потребление энергии увеличено, при этом режущие зубья сильно тупятся и даже не могут выполнять проходку; проходческую машину обычно отодвигают на безопасное расстояние, а затем осуществляют буровзрывное разрушение породы и проходку, так что эффективность проходки является относительно низкой, и взрывная операция представляет собой значительную угрозу безопасности; таким образом, проходка выработки по породе высокой крепости стала узким местом механизированного развития проходческих машин в Китае.
Сущность изобретения
В свете вышеупомянутых проблем настоящее изобретение предоставляет буровзрывную проходческую машину, которая имеет компактную конструкцию и выполнена с возможностью выполнения быстрых буровзрывных работ на пласте крепкой породы, имеющей крепость f породы больше 10, без увеличения потребления энергии, так что эффективность проходки увеличена, а потенциальные риски возникновения угрозы безопасности уменьшены.
Для достижения указанной выше цели буровзрывная проходческая машина содержит буровзрывное устройство, устройство регулирования угла, телескопическое устройство с возвратно-поступательным движением и проходческую машину консольного типа, причем буровзрывное устройство установлено на компоненте с возвратно-поступательным движением телескопического устройства с возвратно-поступательным движением посредством устройства регулирования угла, а телескопическое устройство с возвратно-поступательным движением установлено на проходческой машине консольного типа;
буровзрывное устройство содержит крепежную опору, бурильный компонент и взрывной компонент, причем бурильный компонент и взрывной компонент жестко установлены на крепежной опоре соответственно;
бурильный компонент содержит соединительное основание I, направляющий рельс I, позиционирующую и направляющую пластину I, телескопический приводной механизм, горный бур, буровую штангу и ползун I; направляющий рельс I расположен в направлении возвратно-поступательного движения посредством соединительного основания I и жестко установлен на крепежной опоре; позиционирующая и направляющая пластина I смонтирована на переднем конце направляющего рельса I и оснащена направляющим отверстием, соответствующим по размеру буровой штанге; буровая штанга проходит через направляющее отверстие позиционирующей и направляющей пластины I, и смонтирована на позиционирующей и направляющей пластине I, и установлена на горном буре обращенной вперед; горный бур смонтирован на направляющем рельсе I посредством ползуна I, жестко установленного и соединенного с горным буром, и соответствует направляющему рельсу I; телескопический приводной механизм установлен на направляющем рельсе I и соединен с горным буром;
взрывной компонент содержит соединительное основание II, направляющий рельс II, позиционирующую и направляющую пластину II, телескопический приводной механизм, ползун II и взрывное устройство; направляющий рельс II расположен в направлении возвратно-поступательного движения посредством соединительного основания II и жестко установлен на крепежной опоре; позиционирующая и направляющая пластина II смонтирована на переднем конце направляющего рельса II и оснащена направляющим отверстием, соответствующим наружному диаметру клинового распорного блока взрывного устройства; клиновой распорный блок взрывного устройства проходит через позиционирующее отверстие позиционирующей и направляющей пластины II, и смонтирован на позиционирующей и направляющей пластине II, и установлен на взрывном устройстве обращенным вперед; взрывное устройство смонтировано на направляющем рельсе II посредством ползуна II, жестко установленного и соединенного со взрывным устройством, и соответствует направляющему рельсу II; телескопический приводной механизм установлен на направляющем рельсе II и соединен со взрывным устройством;
устройство регулирования угла содержит установочное основание, вспомогательный роторный гидравлический двигатель, регулировочный гидравлический цилиндр и основной роторный гидравлический двигатель; верхний конец установочного основания соединен с нижней частью крепежной опоры, а нижний конец установочного основания жестко соединен с выходным валом вспомогательного роторного гидравлического двигателя; один конец корпуса вспомогательного роторного гидравлического двигателя шарнирно соединен с одним концом корпуса основного роторного гидравлического двигателя, а другой конец корпуса вспомогательного роторного гидравлического двигателя соединен с другим концом корпуса основного роторного гидравлического двигателя посредством регулировочного гидравлического цилиндра; выходной вал основного роторного гидравлического двигателя жестко соединен с компонентом с возвратно-поступательным движением телескопического устройства с возвратно-поступательным движением;
когда компонент с возвратно-поступательным движением телескопического устройства с возвратно-поступательным движением полностью выдвинут, расстояние от переднего конца буровзрывного устройства до рабочей плоскости меньше, чем расстояние от переднего конца режущей головки проходческой машины консольного типа до рабочей плоскости.
В качестве предпочтительного решения настоящего изобретения два комплекта буровзрывных устройств, устройств регулирования угла и телескопических устройств с возвратно-поступательным движением предусмотрены и симметрично расположены на двух сторонах задней части режущей части проходческой машины консольного типа и на опорной пластине над перемещающей частью проходческой машины консольного типа.
В качестве предпочтительного решения настоящего изобретения телескопическое устройство с возвратно-поступательным движением имеет конструкцию с реечной передачей, при этом шестерня расположена в компоненте с возвратно-поступательным движением и приводится в действие гидравлическим двигателем, а рейка установлена на проходческой машине консольного типа.
В качестве дополнительно улучшенного решения настоящего изобретения телескопическое устройство с возвратно-поступательным движением имеет трехуровневую телескопическую конструкцию и содержит нижнее телескопическое устройство с возвратно-поступательным движением, среднее телескопическое устройство с возвратно-поступательным движением и верхнее телескопическое устройство с возвратно-поступательным движением;
нижнее телескопическое устройство с возвратно-поступательным движением содержит нижний поддерживающий рельс, нижнюю направляющую рейку, нижний компонент с возвратно-поступательным движением, нижний гидравлический приводной двигатель и нижнюю приводную шестерню, причем нижний поддерживающий рельс расположен в направлении возвратно-поступательного движения и жестко установлен на опорной пластине, ограничительный механизм расположен на каждом из двух концов нижнего поддерживающего рельса, нижняя направляющая рейка жестко установлена на нижнем поддерживающем рельсе, нижняя приводная шестерня расположена в нижнем компоненте с возвратно-поступательным движением и соосно соединена с выходным валом нижнего гидравлического приводного двигателя, установленного на нижнем компоненте с возвратно-поступательным движением, нижний компонент с возвратно-поступательным движением смонтирован на нижнем поддерживающем рельсе с посадкой с зажимом, а нижняя приводная шестерня находится в сцеплении с нижней направляющей рейкой;
среднее телескопическое устройство с возвратно-поступательным движением содержит средний поддерживающий рельс, среднюю направляющую рейку, средний компонент с возвратно-поступательным движением, средний гидравлический приводной двигатель и среднюю приводную шестерню, причем средний поддерживающий рельс расположен в направлении возвратно-поступательного движения и имеет задний конец, установленный на переднем конце нижнего компонента с возвратно-поступательным движением, ограничительный механизм расположен на каждом из двух концов среднего поддерживающего рельса, средняя направляющая рейка жестко установлена на среднем поддерживающем рельсе, средняя приводная шестерня расположена в среднем компоненте с возвратно-поступательным движением и соосно соединена с выходным валом среднего гидравлического приводного двигателя, установленного на среднем компоненте с возвратно-поступательным движением, средний компонент с возвратно-поступательным движением смонтирован на среднем поддерживающем рельсе с посадкой с зажимом, а средняя приводная шестерня находится в сцеплении со средней направляющей рейкой; выходной вал основного роторного гидравлического двигателя жестко соединен с передней частью среднего компонента с возвратно-поступательным движением;
верхнее телескопическое устройство с возвратно-поступательным движением содержит верхний поддерживающий рельс, верхнюю направляющую рейку, верхний гидравлический приводной двигатель и верхнюю приводную шестерню, причем верхний поддерживающий рельс жестко установлен на нижней торцевой поверхности крепежной опоры, ограничительный механизм расположен на каждом из двух концов верхнего поддерживающего рельса, верхняя направляющая рейка жестко установлена на верхнем поддерживающем рельсе, верхняя приводная шестерня расположена в установочном основании и соосно соединена с выходным валом верхнего гидравлического приводного двигателя, установленного на установочном основании, установочное основание соединено с крепежной опорой посредством верхнего поддерживающего рельса, зажатого и соответствующего установочному основанию, а верхняя приводная шестерня находится в сцеплении с верхней направляющей рейкой.
В качестве дополнительно улучшенного решения настоящего изобретения задний конец среднего поддерживающего рельса шарнирно соединен с верхней частью переднего конца нижнего компонента с возвратно-поступательным движением, гидравлический цилиндр регулирования шага, шарнирно соединенный с нижним компонентом с возвратно-поступательным движением, расположен в нижней части переднего конца нижнего компонента с возвратно-поступательным движением, а другой конец гидравлического цилиндра регулирования шага шарнирно соединен с нижней частью среднего поддерживающего рельса.
В качестве дополнительно улучшенного решения настоящего изобретения один конец гидравлического цилиндра регулирования шага и задний конец среднего поддерживающего рельса шарнирно соединены соответственно с нижней частью и верхней частью переднего конца нижнего компонента с возвратно-поступательным движением посредством крестовинных соединителей, предусмотрены два гидравлических цилиндра регулирования шага, при этом два гидравлических цилиндра регулирования шага расположены бок о бок в одинаковом горизонтальном положении, передний конец крестовинного соединителя горизонтально шарнирно соединен с гидравлическим цилиндром регулирования шага или задним концом среднего поддерживающего рельса, а задний конец крестовинного соединителя вертикально шарнирно соединен с передним концом нижнего компонента с возвратно-поступательным движением; другие концы двух гидравлических цилиндров регулирования шага шарнирно соединены соответственно бок о бок с одинаковым горизонтальным положением нижней части среднего поддерживающего рельса посредством шаровых шарниров.
В качестве варианта осуществления настоящего изобретения телескопические приводные механизмы бурильного компонента и взрывного компонента буровзрывного устройства имеют конструкции с цепной передачей, при этом телескопический приводной механизм бурильного компонента содержит узел I цепной передачи и приводной гидравлический двигатель, перемещающий горный бур, а телескопический приводной механизм взрывного компонента содержит узел II цепной передачи и приводной гидравлический двигатель, перемещающий взрывное устройство; как узел I цепной передачи, так и узел II цепной передачи содержат замкнутую приводную цепь и цепное колесо, при этом замкнутая приводная цепь узла I цепной передачи смонтирована на направляющем рельсе I посредством цепного колеса и жестко соединена с ползуном I, приводной гидравлический двигатель, перемещающий горный бур, установлен на направляющем рельсе I, и выходной вал приводного гидравлического двигателя, перемещающего горный бур, соосно соединен с цепным колесом; замкнутая приводная цепь узла II цепной передачи смонтирована на направляющем рельсе II посредством цепного колеса и жестко соединена с направляющим рельсом II, приводной гидравлический двигатель, перемещающий взрывное устройство, установлен на направляющем рельсе II, и выходной вал приводного гидравлического двигателя, перемещающего взрывное устройство, соосно соединен с цепным колесом.
В качестве дополнительно улучшенного решения настоящего изобретения радиус инерции от центра буровой штанги бурильного компонента до центра выходного вала основного роторного гидравлического двигателя соответствует радиусу инерции от центра клинового распорного блока взрывного устройства до центра выходного вала основного роторного гидравлического двигателя.
В сравнении с известным уровнем техники, буровзрывная проходческая машина оснащена буровзрывным устройством, содержащим бурильный компонент и взрывной компонент, причем бурильный компонент с высокой эффективностью бурения согласованно объединен со взрывным компонентом, выполненным с возможностью эффективного взрывания породы, при этом устройство регулирования угла и телескопическое устройство с возвратно-поступательным движением установлены на проходческой машине консольного типа с низкой проходной способностью и высокой эффективностью резания, в случае наличия пласта крепкой породы, поперечное сечение выработки бурят бурильным компонентом под рабочей плоскостью с образованием свободной поверхности, затем среднюю часть и верхнюю часть рабочей плоскости бурят и взрывают с применением взрывного компонента для снижения трещиностойкости породы, при этом рабочую плоскость выработки разрабатывают и проходят режущей частью проходческой машины, так что на пласте крепкой породы осуществляется механизированная работа, при этом избегают проблем эксплуатационного отказа, низкой эффективности и серьезного повреждения режущих зубьев, когда проходческая машина обрабатывает крепкую породу; благодаря устройству регулирования угла, буровзрывное устройство может осуществлять движение с шестью степенями свободы и может удовлетворять требованиям осуществления буровзрывных работ под различными углами, в различных положениях и позициях; два комплекта буровзрывных устройств, симметрично расположенные на одной проходческой машине консольного типа, могут работать одновременно, тем самым значительно улучшая рабочий диапазон и эффективность проходки, осуществляя функции двух горных буров, двух взрывных устройств и одной проходческой машины консольного типа и значительно снижая затраты на разработку выработки; при этом буровзрывная проходческая машина имеет компактную конструкцию и высокие проходную способность и эффективность проходки, уменьшает потерю деталей, является гибкой в отношении регулирования позиции буровзрывного механизма, может в максимальной степени удовлетворять требованиям осуществления буровзрывных работ при проходке крепкой породы и особенно хорошо подходит для разработки и проходки выработок по породе, имеющей крепость f породы больше 10.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана трехмерная схема конструкции буровзрывного устройства согласно настоящему изобретению в полностью втянутом состоянии;
на фиг. 2 показана трехмерная схема конструкции буровзрывного устройства согласно настоящему изобретению в полностью развернутом состоянии;
на фиг. 3 показана трехмерная схема конструкции буровзрывного устройства, устройства регулирования угла и телескопического устройства с возвратно-поступательным движением согласно настоящему изобретению;
на фиг. 4 показана трехмерная схема конструкции буровзрывного устройства согласно настоящему изобретению.
Ссылочные позиции: 1 – буровзрывное устройство, 1-1 – нижний поддерживающий рельс, 1-2 – нижняя направляющая рейка, 1-3 – нижний компонент с возвратно-поступательным движением, 1-4 – нижний гидравлический приводной двигатель, 1-5 – нижняя приводная шестерня, 1-6 – крестовинный соединитель, 1-7 – гидравлический цилиндр регулирования шага, 1-8 – средний поддерживающий рельс, 1-9 – средний компонент с возвратно-поступательным движением, 1-10 – средний гидравлический приводной двигатель, 1-11 – средняя приводная шестерня, 1-12 – основной роторный гидравлический двигатель, 1-13 – регулировочный гидравлический цилиндр, 1-14 – вспомогательный роторный гидравлический двигатель, 1-15 – установочное основание, 1-16 – верхняя приводная шестерня, 1-17 – верхний гидравлический приводной двигатель, 1-18 – верхний поддерживающий рельс, 1-19 – верхняя направляющая рейка, 1-20 – крепежная опора, 1-21 – соединительное основание I, 1-22-1 – направляющий рельс I, 1-22-2 – позиционирующая и направляющая пластина I, 1-23 – узел I цепной передачи, 1-24-1 – горный бур, 1-24-2 – буровая штанга, 1-24-3 – ползун I, 1-25 – приводной гидравлический двигатель, перемещающий горный бур, 1-26 – соединительное основание II, 1-27-1 – направляющий рельс II, 1-27-2 – позиционирующая и направляющая пластина II, 1-28 – приводной гидравлический двигатель, перемещающий взрывное устройство, 1-29 – узел II цепной передачи, 1-30-1 – ползун II, 1-30-2 – взрывное устройство, 1-31 – средняя направляющая рейка, 2 – проходческая машина консольного типа, 2-1 – опорная пластина.
Подробное описание вариантов осуществления
Настоящее изобретение будет дополнительно описано ниже в сочетании с сопровождающими графическими материалами (направление проходки проходческой машины консольного типа используется в качестве прямого направления в следующем описании).
Как показано на фиг. 1, буровзрывная проходческая машина содержит буровзрывное устройство 1, устройство регулирования угла, телескопическое устройство с возвратно-поступательным движением и проходческую машину 2 консольного типа, причем буровзрывное устройство 1 установлено на компоненте с возвратно-поступательным движением телескопического устройства с возвратно-поступательным движением посредством устройства регулирования угла, а телескопическое устройство с возвратно-поступательным движением установлено на проходческой машине 2 консольного типа;
буровзрывное устройство 1 содержит крепежную опору 1-20, бурильный компонент и взрывной компонент, причем бурильный компонент и взрывной компонент жестко установлены на крепежной опоре 1-20 соответственно;
бурильный компонент содержит соединительное основание I 1-21, направляющий рельс I 1-22-1, позиционирующую и направляющую пластину I 1-22-2, телескопический приводной механизм, горный бур 1-24-1, буровую штангу 1-24-2 и ползун I 1-24-3; направляющий рельс I 1-22-1 расположен в направлении возвратно-поступательного движения посредством соединительного основания I 1-21 и жестко установлен на крепежной опоре 1-20; позиционирующая и направляющая пластина I 1-22-2 смонтирована на переднем конце направляющего рельса I 1-22-1 и оснащена направляющим отверстием, соответствующим по размеру буровой штанге 1-24-2; буровая штанга 1-24-2 проходит через направляющее отверстие позиционирующей и направляющей пластины I 1-22-2, и смонтирована на позиционирующей и направляющей пластине I 1-22-2, и установлена на горном буре 1-24-1 обращенной вперед; горный бур 1-24-1 смонтирован на направляющем рельсе I 1-22-1 посредством ползуна I 1-24-3, жестко установленного и соединенного с горным буром 1-24-1, и соответствует направляющему рельсу I 1-22-1; телескопический приводной механизм установлен на направляющем рельсе I 1-22-1 и соединен с горным буром 1-24-1, а горный бур 1-24-1, оснащенный буровой штангой 1-24-2, может осуществлять возвратно-поступательное движение на направляющем рельсе I 1-22-1 путем управления вытягиванием и втягиванием телескопического приводного механизма;
взрывной компонент содержит соединительное основание II 1-26, направляющий рельс II 1-27-1, позиционирующую и направляющую пластину II 1-27-2, телескопический приводной механизм, ползун II 1-30-1 и взрывное устройство 1-30-2; направляющий рельс II 1-27-1 расположен в направлении возвратно-поступательного движения посредством соединительного основания II 1-26 и жестко установлен на крепежной опоре 1-20; позиционирующая и направляющая пластина II 1-27-2 смонтирована на переднем конце направляющего рельса II 1-27-1 и оснащена направляющим отверстием, соответствующим наружному диаметру клинового распорного блока взрывного устройства 1-30-2; клиновой распорный блок взрывного устройства 1-30-2 проходит через позиционирующее отверстие позиционирующей и направляющей пластины II 1-27-2, и смонтирован на позиционирующей и направляющей пластине II 1-27-2, и установлен на взрывном устройстве 1-30-2 обращенным вперед; взрывное устройство 1-30-2 смонтировано на направляющем рельсе II 1-27-1 посредством ползуна II 1-30-1, жестко установленного и соединенного со взрывным устройством 1-30-2, и соответствует направляющему рельсу II 1-27-1; телескопический приводной механизм установлен на направляющем рельсе II 1-27-1 и соединен со взрывным устройством 1-30-2, а взрывное устройство 1-30-2, оснащенное клиновым распорным блоком, может осуществлять возвратно-поступательное движение на направляющем рельсе II 1-27-1 путем управления вытягиванием и втягиванием телескопического приводного механизма.
Устройство регулирования угла содержит установочное основание 1-15, вспомогательный роторный гидравлический двигатель 1-14, регулировочный гидравлический цилиндр 1-13 и основной роторный гидравлический двигатель 1-12; верхний конец установочного основания 1-15 соединен с нижней частью крепежной опоры 1-20, а нижний конец установочного основания 1-15 жестко соединен с выходным валом вспомогательного роторного гидравлического двигателя 1-14; один конец корпуса вспомогательного роторного гидравлического двигателя 1-14 шарнирно соединен с одним концом корпуса основного роторного гидравлического двигателя 1-12, а другой конец корпуса вспомогательного роторного гидравлического двигателя 1-14 соединен с другим концом корпуса основного роторного гидравлического двигателя 1-12 посредством регулировочного гидравлического цилиндра 1-13; выходной вал основного роторного гидравлического двигателя 1-12 жестко соединен с компонентом с возвратно-поступательным движением телескопического устройства с возвратно-поступательным движением; все буровзрывное устройство 1 и вспомогательный роторный гидравлический двигатель 1-14 могут поворачиваться по оси выходного вала основного роторного гидравлического двигателя 1-12 путем управления поворотом выходного вала основного роторного гидравлического двигателя 1-12, буровзрывное устройство 1 может поворачиваться по оси выходного вала вспомогательного роторного гидравлического двигателя 1-14 путем управления поворотом выходного вала вспомогательного роторного гидравлического двигателя 1-14, при этом внутренний угол между вспомогательным роторным гидравлическим двигателем 1-14 и основным роторным гидравлическим двигателем 1-12 может быть отрегулирован путем управления вытягиванием и втягиванием регулировочного гидравлического цилиндра 1-13.
Когда компонент с возвратно-поступательным движением телескопического устройства с возвратно-поступательным движением полностью выдвинут, расстояние от переднего конца буровзрывного устройства 1 до пласта крепкой породы в направлении проходки меньше, чем расстояние от переднего конца режущей головки проходческой машины 2 консольного типа до пласта крепкой породы в направлении проходки, т. е., когда телескопическое устройство с возвратно-поступательным движением полностью выдвинуто из буровзрывного устройства 1 для осуществления буровзрывных работ на рабочей плоскости пласта крепкой породы, режущая головка проходческой машины 2 консольного типа не вступает в контакт с рабочей плоскостью.
Буровзрывная проходческая машина может управлять телескопическим устройством с возвратно-поступательным движением для полного втягивания при нормальной проходке так, чтобы все буровзрывное устройство 1 и устройство регулирования угла располагались позади режущей части проходческой машины 2 консольного типа, а режущая часть могла удобным образом резать пласт породы; в случае наличия пласта крепкой породы, режущей части проходческой машины 2 консольного типа подают сигнал прекратить работу, затем телескопическому устройству с возвратно-поступательным движением подают сигнал полностью вытянуться так, чтобы буровзрывное устройство 1 приблизилось к рабочей плоскости, при этом основной роторный гидравлический двигатель 1-12, вспомогательный роторный гидравлический двигатель 1-14 и регулировочный гидравлический цилиндр 1-13 регулируют для осуществления движения с шестью степенями свободы буровзрывного устройства 1 для удовлетворения требованиям осуществления буровзрывных работ под различными углами, в различных положениях и позициях; положение и позицию буровзрывного устройства 1 надлежащим образом регулируют во время работы так, чтобы бурильный компонент и взрывной компонент были перпендикулярны определенной точке рабочей плоскости, а затем телескопическим приводным механизмам бурильного компонента и взрывного компонента подают сигнал последовательно осуществлять циклическую работу бурильного компонента и взрывного компонента согласно требованиям, а именно – бурение, а затем взрывание; поперечное сечение рабочей плоскости бурят бурильным компонентом под рабочей плоскостью с образованием свободной поверхности, затем среднюю часть и верхнюю часть рабочей плоскости последовательно бурят и взрывают с применением взрывного компонента для снижения трещиностойкости породы, телескопическому устройству с возвратно-поступательным движением подают сигнал полностью втянуться после осуществления буровзрывных работ на рабочей плоскости так, чтобы все буровзрывное устройство 1 и устройство регулирования угла располагались позади режущей части проходческой машины 2 консольного типа, и, наконец, рабочую плоскость разрабатывают и проходят режущей частью проходческой машины 2 консольного типа.
Буровзрывное устройство 1 буровзрывной проходческой машины может соответствовать проходческим машинам 2 консольного типа различных моделей, т. е. путем изменения высоты соединительного основания I 1-21 радиус группы отверстий, пробуриваемых в рабочей плоскости бурильным компонентом только тогда, когда вращается основной роторный гидравлический двигатель 1-12, может быть приспособлен для проходческих машин 2 консольного типа различных видов; при этом путем настройки установочных углов соединительного основания I 1-21 и соединительного основания II 1-26 центральный угол переднего отверстия и заднего отверстия, пробуриваемых в рабочей плоскости бурильным компонентом только тогда, когда вращается основной роторный гидравлический двигатель 1-12, может быть изменен, при этом выполняются требования осуществления буровзрывных работ под различными углами, в различных положениях и позициях.
Все буровзрывное устройство 1, устройство регулирования угла и телескопическое устройство с возвратно-поступательным движением могут быть непосредственно расположены в задней верхней части режущей части проходческой машины 2 консольного типа, или два их комплекта симметрично расположены на двух сторонах задней части режущей части проходческой машины 2 консольного типа; в последнем случае диапазон осуществления буровзрывных работ больше, а пространство, занимаемое в диапазоне высоты, меньше, чем пространство, занимаемое в первом случае, при этом телескопическое устройство с возвратно-поступательным движением в полностью втянутом состоянии не препятствует работе режущей части проходческой машины 2 консольного типа, так что последний вариант предпочтителен, т. е. в качестве предпочтительного решения настоящего изобретения два комплекта буровзрывных устройств 1, устройств регулирования угла и телескопических устройств с возвратно-поступательным движением предусмотрены и симметрично расположены на двух сторонах задней части режущей части проходческой машины 2 консольного типа и на опорной пластине 2-1 над перемещающей частью проходческой машины 2 консольного типа.
Телескопическое устройство с возвратно-поступательным движением может непосредственно представлять собой гидравлический цилиндр, или приводимое в действие телескопическое устройство с реечной передачей, имеющее исключительно механическую конструкцию, или телескопическое устройство, имеющее конструкцию в виде винтового домкрата, причем в первом решении необходимо предусмотреть дополнительное крепежное положение и дополнительное пространство для длинного корпуса цилиндра, при этом жесткий опорный механизм телескопического конца необходим для снижения радиального напряжения и предотвращения повреждения, когда используется непосредственно гидравлический цилиндр, так что конструкция является относительно сложной; второе решение является относительно простым в отношении конструкции и управления, упрощает изготовление и обеспечивает более высокую скорость вытягивания и втягивания, чем третье решение, так что второе решение является предпочтительным, т. е. в качестве предпочтительного решения настоящего изобретения телескопическое устройство с возвратно-поступательным движением имеет конструкцию с реечной передачей, при этом шестерня расположена в компоненте с возвратно-поступательным движением и приводится в действие гидравлическим двигателем, а рейка установлена на проходческой машине 2 консольного типа.
Так как условия подземной работы являются жесткими, если выполнена одна рейка, то рейка должна быть достаточно длинной для обеспечения достаточной длины вытягивания телескопического устройства с возвратно-поступательным движением; слишком длинная рейка занимает много монтажного пространства, так что работа режущей части подвержена нарушению, если структура не компактна; таким образом, в качестве дополнительно улучшенного решения настоящего изобретения телескопическое устройство с возвратно-поступательным движением имеет трехуровневую телескопическую конструкцию и содержит нижнее телескопическое устройство с возвратно-поступательным движением, среднее телескопическое устройство с возвратно-поступательным движением и верхнее телескопическое устройство с возвратно-поступательным движением;
нижнее телескопическое устройство с возвратно-поступательным движением содержит нижний поддерживающий рельс 1-1, нижнюю направляющую рейку 1-2, нижний компонент 1-3 с возвратно-поступательным движением, нижний гидравлический приводной двигатель 1-4 и нижнюю приводную шестерню 1-5, причем нижний поддерживающий рельс 1-1 расположен в направлении возвратно-поступательного движения и жестко установлен на опорной пластине 2-1, ограничительный механизм расположен на каждом из двух концов нижнего поддерживающего рельса 1-1, нижняя направляющая рейка 1-2 жестко установлена на нижнем поддерживающем рельсе 1-1, нижняя приводная шестерня 1-5 расположена в нижнем компоненте 1-3 с возвратно-поступательным движением и соосно соединена с выходным валом нижнего гидравлического приводного двигателя 1-4, установленного на нижнем компоненте 1-3 с возвратно-поступательным движением, нижний компонент 1-3 с возвратно-поступательным движением смонтирован на нижнем поддерживающем рельсе 1-1 с посадкой с зажимом, а нижняя приводная шестерня 1-5 находится в сцеплении с нижней направляющей рейкой 1-2; путем приведения в прямой и обратный ход нижнего гидравлического приводного двигателя 1-4 нижний компонент 1-3 с возвратно-поступательным движением может осуществлять возвратно-поступательное движение на нижнем поддерживающем рельсе 1-1 для осуществления вытягивания и втягивания первого уровня;
среднее телескопическое устройство с возвратно-поступательным движением содержит средний поддерживающий рельс 1-8, среднюю направляющую рейку 1-31, средний компонент 1-9 с возвратно-поступательным движением, средний гидравлический приводной двигатель 1-10 и среднюю приводную шестерню 1-11, причем средний поддерживающий рельс 1-8 расположен в направлении возвратно-поступательного движения и имеет задний конец, установленный на переднем конце нижнего компонента 1-3 с возвратно-поступательным движением, ограничительный механизм расположен на каждом из двух концов среднего поддерживающего рельса 1-8, средняя направляющая рейка 1-31 жестко установлена на среднем поддерживающем рельсе 1-8, средняя приводная шестерня 1-11 расположена в среднем компоненте 1-9 с возвратно-поступательным движением и соосно соединена с выходным валом среднего гидравлического приводного двигателя 1-10, установленного на среднем компоненте 1-9 с возвратно-поступательным движением, средний компонент 1-9 с возвратно-поступательным движением смонтирован на среднем поддерживающем рельсе 1-8 с посадкой с зажимом, а средняя приводная шестерня 1-11 находится в сцеплении со средней направляющей рейкой 1-31; выходной вал основного роторного гидравлического двигателя 1-12 жестко соединен с передней частью среднего компонента 1-9 с возвратно-поступательным движением; путем приведения в прямой и обратный ход среднего гидравлического приводного двигателя 1-10 средний компонент 1-9 с возвратно-поступательным движением может осуществлять возвратно-поступательное движение на среднем поддерживающем рельсе 1-8 для осуществления вытягивания и втягивания второго уровня;
верхнее телескопическое устройство с возвратно-поступательным движением содержит верхний поддерживающий рельс 1-18, верхнюю направляющую рейку 1-19, верхний гидравлический приводной двигатель 1-17 и верхнюю приводную шестерню 1-16, причем верхний поддерживающий рельс 1-18 жестко установлен на нижней торцевой поверхности крепежной опоры 1-20, ограничительный механизм расположен на каждом из двух концов верхнего поддерживающего рельса 1-18, верхняя направляющая рейка 1-19 жестко установлена на верхнем поддерживающем рельсе 1-18, верхняя приводная шестерня 1-16 расположена в установочном основании 1-15 и соосно соединена с выходным валом верхнего гидравлического приводного двигателя 1-17, установленного на установочном основании 1-15, установочное основание 1-15 соединено с крепежной опорой 1-20 посредством верхнего поддерживающего рельса 1-18, зажатого и соответствующего установочному основанию 1-15, а верхняя приводная шестерня 1-16 находится в сцеплении с верхней направляющей рейкой 1-19; путем приведения в прямой и обратный ход верхнего гидравлического приводного двигателя 1-17 крепежная опора 1-20 может осуществлять возвратно-поступательное движение относительно установочного основания 1-15 для осуществления вытягивания и втягивания третьего уровня;
телескопическое устройство с возвратно-поступательным движением, имеющее компактную трехуровневую телескопическую конструкцию, может обеспечить уменьшенное монтажное пространство и вряд ли воспрепятствует работе режущей части.
Для увеличения рабочего диапазона буровзрывного устройства 1 в качестве дополнительно улучшенного решения настоящего изобретения задний конец среднего поддерживающего рельса 1-8 шарнирно соединен с верхней частью переднего конца нижнего компонента 1-3 с возвратно-поступательным движением, гидравлический цилиндр 1-7 регулирования шага, шарнирно соединенный с нижним компонентом 1-3 с возвратно-поступательным движением, расположен в нижней части переднего конца нижнего компонента 1-3 с возвратно-поступательным движением, другой конец гидравлического цилиндра 1-7 регулирования шага шарнирно соединен с нижней частью среднего поддерживающего рельса 1-8, при этом средний поддерживающий рельс 1-8 может поворачиваться с шарнирным валом гидравлического цилиндра 1-7 регулирования шага путем управления вытягиванием и втягиванием гидравлического цилиндра 1-7 регулирования шага, так что буровзрывное устройство 1, установленное на среднем поддерживающем рельсе 1-8, осуществляет изменение шага, и рабочий диапазон увеличивается.
Для дальнейшего увеличения рабочего диапазона буровзрывного устройства 1 в качестве дополнительно улучшенного решения настоящего изобретения один конец гидравлического цилиндра 1-7 регулирования шага и задний конец среднего поддерживающего рельса 1-8 соответственно шарнирно соединены с нижней частью и верхней частью переднего конца нижнего компонента 1-3 с возвратно-поступательным движением посредством крестовинных соединителей 1-6, предусмотрены два гидравлических цилиндра 1-7 регулирования шага, причем два гидравлических цилиндра 1-7 регулирования шага расположены бок о бок в одинаковом горизонтальном положении, передний конец крестовинного соединителя 1-6 горизонтально шарнирно соединен с гидравлическим цилиндром 1-7 регулирования шага или задним концом среднего поддерживающего рельса 1-8, а задний конец крестовинного соединителя 1-6 вертикально шарнирно соединен с передним концом нижнего компонента 1-3 с возвратно-поступательным движением; другие концы двух гидравлических цилиндров 1-7 регулирования шага соответственно шарнирно соединены бок о бок с одинаковым горизонтальным положением нижней части среднего поддерживающего рельса 1-8 посредством шаровых шарниров; путем управления синхронными вытягиванием и втягиванием на одинаковую величину вытягивания и втягивания двух гидравлических цилиндров 1-7 регулирования шага буровзрывное устройство 1, установленное на среднем поддерживающем рельсе 1-8, может осуществлять изменение шага; при этом путем управления различными величинами вытягивания и втягивания двух гидравлических цилиндров 1-7 регулирования шага буровзрывное устройство 1, установленное на среднем поддерживающем рельсе 1-8, может раскачиваться влево и вправо, так что рабочий диапазон дополнительно увеличивается.
В качестве варианта осуществления настоящего изобретения телескопические приводные механизмы бурильного компонента и взрывного компонента буровзрывного устройства 1 имеют конструкции с цепной передачей, телескопический приводной механизм бурильного компонента содержит узел I 1-23 цепной передачи и приводной гидравлический двигатель 1-25, перемещающий горный бур, а телескопический приводной механизм взрывного компонента содержит узел II 1-29 цепной передачи и приводной гидравлический двигатель 1-28, перемещающий взрывное устройство; как узел I 1-23 цепной передачи, так и узел II 1-29 цепной передачи содержат замкнутую приводную цепь и цепное колесо, замкнутая приводная цепь узла I 1-23 цепной передачи смонтирована на направляющем рельсе I 1-22-1 посредством цепного колеса и жестко соединена с ползуном I 1-24-3, приводной гидравлический двигатель 1-25, перемещающий горный бур, установлен на направляющем рельсе I 1-22-1, а выходной вал приводного гидравлического двигателя 1-25, перемещающего горный бур, соосно соединен с цепным колесом; замкнутая приводная цепь узла II 1-29 цепной передачи смонтирована на направляющем рельсе II 1-27-1 посредством цепного колеса и жестко соединена с направляющим рельсом II 1-27-1, приводной гидравлический двигатель 1-28, перемещающий взрывное устройство, установлен на направляющем рельсе II 1-27-1, а выходной вал приводного гидравлического двигателя 1-28, перемещающего взрывное устройство, соосно соединен с цепным колесом; при этом путем управления вращением приводного гидравлического двигателя 1-25, перемещающего горный бур, и приводного гидравлического двигателя 1-28, перемещающего взрывное устройство, цепные колеса могут быть приведены в действие для приведения в действие замкнутых приводных цепей для приведения горного бура 1-24-1 и взрывного устройства 1-30-2 в возвратно-поступательное движение.
Чтобы точно расположить взрывной компонент для взрывания пробуренных отверстий после того, как бурильный компонент закончит бурение, в качестве дополнительно улучшенного решения настоящего изобретения радиус инерции от центра буровой штанги 1-24-2 бурильного компонента до центра выходного вала основного роторного гидравлического двигателя 1-12 соответствует радиусу инерции от центра клинового распорного блока взрывного устройства 1-30-2 до центра выходного вала основного роторного гидравлического двигателя 1-12, отверстие, пробуренное бурильным компонентом, может быть точно концентрически расположено относительно взрывного отверстия взрывного компонента путем управления поворотом выходного вала основного роторного гидравлического двигателя 1-12, т. е., после того как буровая штанга 1-24-2 бурильного компонента закончит бурение и втянется, клиновой распорный блок взрывного устройства 1-30-2 взрывного компонента будет находиться напротив пробуренного отверстия только путем управления поворотом выходного вала основного роторного гидравлического двигателя 1-12 на подходящий угол, при этом клиновой распорный блок взрывного устройства 1-30-2 проникает в пробуренное отверстие для взрывания путем управления телескопическим приводным механизмом взрывного компонента.
Буровзрывная проходческая машина оснащена буровзрывным устройством 1, содержащим бурильный компонент и взрывной компонент, причем бурильный компонент с высокой эффективностью бурения согласованно объединен со взрывным компонентом, выполненным с возможностью эффективного взрывания породы, при этом устройство регулирования угла и телескопическое устройство с возвратно-поступательным движением установлены на проходческой машине 2 консольного типа с низкой проходной способностью и высокой эффективностью резания, в случае наличия пласта крепкой породы, поперечное сечение выработки бурят бурильным компонентом под рабочей плоскостью с образованием свободной поверхности, затем среднюю часть и верхнюю часть рабочей плоскости бурят и взрывают с применением взрывного компонента для снижения трещиностойкости породы, при этом рабочую плоскость выработки разрабатывают и проходят режущей частью проходческой машины, так что на пласте крепкой породы осуществляется механизированная работа, при этом избегают проблем эксплуатационного отказа, низкой эффективности и серьезного повреждения режущих зубьев, когда проходческая машина обрабатывает крепкую породу; благодаря устройству регулирования угла буровзрывное устройство 1 может осуществлять движение с шестью степенями свободы и может удовлетворять требованиям осуществления буровзрывных работ под различными углами, в различных положениях и позициях; два комплекта буровзрывных устройств 1, симметрично расположенные на одной проходческой машине 2 консольного типа, могут работать одновременно, тем самым значительно улучшая рабочий диапазон и эффективность проходки, осуществляя функции двух горных буров, двух взрывных устройств и проходческой машины консольного типа и значительно снижая затраты на разработку выработки; при этом буровзрывная проходческая машина имеет компактную конструкцию и высокие проходную способность и эффективность проходки, уменьшает потерю деталей, является гибкой в отношении регулирования позиции буровзрывного механизма, может в максимальной степени удовлетворять требованиям осуществления буровзрывных работ при проходке крепкой породы и особенно хорошо подходит для разработки и проходки выработок по породе, имеющей крепость f породы больше 10.