ГОРНОПРОХОДЧЕСКИЙ ДОБЫЧНОЙ БЛОК (МОДУЛЬ)
SHAFT-SINKING AND TUNNELLING MINING UNIT (MODULE)

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для механизации проведения горных выработок и добычных работ.
Известны передвижные забойные устройства, базирующиеся на забойном конвейере: комбайн для отбойки горной массы (1), буровые каретки для анкерования кровли и груди забоя (2), станки для монтажно-демонтажных работ (3) с индивидуальными механизмами подачи, что увеличивает металлоемкость забойного оборудования с увеличением затрат на 1 т добываемого угля. Известны перегружатели скребковые передвижные с боковым (крестовым) пересыпом с лавного конвейера (4). Известны механизмы передвижения подземных горных машин (5).
Известен проходческо-очистной механизированный комплекс (блок), который включает секции крепи, связанные с общей рамой и домкратами передвижки - с базовой балкой, исполнительный орган комбайна с поворотным устройством, средства пылеподавления, транспортирующие устройства, энергостанцию, пульт управления. Базовая балка снабжена рейкой комбайнового движителя. Секции крепи, расположенные у кровли и почвы пласта, зеркально совмещены в вертикальной плоскости. Козырьки перекрытий могут быть снабжены кронштейнами для крепления бурильных станков для анкерного крепления кровли и для установки транспортирующих устройств, например, в виде загребающих лап (6).
Недостаток этого блока заключается в том, что его использование возможно только на пластах двойной вынимаемой мощности с зеркальным расположением двух секций в вертикальной плоскости, что ограничивает его область применения на пластах маломощных и средней мощности. Транспортирующие устройства выполнены в виде загребных лап при установке в ряд нескольких блоков вдоль очистного забоя недостаточной производительности, особенно на блоках к выходу грузового потока и суммарной производительности по отбойке всех блоков.
Отсутствует универсальность забойных транспортных средств с применением как при проходке, так и для очистной выемки.
Известен горный комбайн, который включает корпус с симметрично расположенными шнеками, редукторами, механизмами подачи и опорными лыжами с захватами к забойному конвейеру. Корпус снабжен углами связи со стороны завала с возможностью взаимного разворота обеих симметричных частей корпуса в горизонтальной плоскости относительно узла связи, при этом комбайн используется как для очистной выемки, так и для проходки горных выработок. При этом на мощных пластах с применением комбайна с увеличенным клиренсом элементы корпуса комбайна расположены на общей раме с опорными лыжами, процедура складывания и обратно происходит на общей раме с регулируемой вставкой (7) (прототип), но в таком исполнении общей рамы ее невозможно применять как универсальную базовую платформу как для установки горного комбайна, так и для другого забойного вышеуказанного оборудования, кроме этого, механизмы подачи с цевочным или цепным зацеплением при очистной выемке не сориентированны с сохранением зацепления при развороте половинок комбайна для проходки горных выработок. Конструктивно разворот на 90 градусов рассмотрен только опорных лыж за счет сферических опор, что снижает надежность опор, усложняется их конструкция. Также уменьшается надежность опор, шнековых редукторов в положении при отбойке горной массы в подготовительном забое, а также углового конвейера.
Целью предлагаемого изобретения является создание на базе существующей горнопроходческой техники (ГПТ) универсального горнопроходческого добычного блока в виде единого модуля для отработки пластов по системе «шахта-лава», «шахта-пласт», обеспечивающего высокую производительность и надежность с уменьшением затрат на 1 т разрабатываемых запасов.
Указанный технический результат достигается тем, что в горнопроходческом добычном блоке (модуле) (далее модуль) для механизации проведения горных выработок и добычных работ, содержащем раму с опорными лыжами и регулируемой вставкой (далее платформа), горный комбайн с симметрично расположенными шнеками на выходных валах редукторов, забойный конвейер с линейными рештаками, секции механизированной крепи с основаниями и перекрытиями с гидростойками распора и домкратами передвижки, скребковый перегружатель, пульт управления, платформа выполнена автономной, снабжена механизмом подачи в виде механизма подачи горного комбайна с возможностью жесткого размещения на ней корпуса горного комбайна или других забойных устройств.
Выходной вал шнекового редуктора комбайна выполнен проходным с возможностью установки с противоположного конца имеющемуся шнеку равнозначного симметрично расположенного дополнительного шнека.
Автономная платформа выполнена в универсальном исполнении из трех составных рам - двух концевых с опорными лыжами и механизмами подачи и регулируемой вставки, используемой при очистном положении комбайна, имеет источник питания и пульт управления, и может быть использована для установки другого забойного оборудования (буровой каретки, монтажно-демонтажного станка), при этом узлы взаимосвязи рамы платформы и рам другого оборудования выполнены по шаблону в виде болтовой, клиновой, ласточкин хвост и других известных связей при стягивающих продольных струбцинах (не показано).
Забойный конвейер выполнен с возможностью изменения места пересыпа в пределах ширины проходческого забоя с оборудованием окон пересыпа как с грузовой ветви, так и с холостой ветви рештачного става с погрузкой горной массы как на грузовую ветвь, так и на холостую ветвь при расставленных желобах грузовой и холостой ветви конвейера на два яруса с глухой задней стенкой с окном разгрузки.
Скребковый перегружатель выполнен с боковым (крестовым) пересыпом, во взаимосвязи с холостой ветвью забойного конвейера, с возможным расположением как по его концам, так и по его межконцевой части.
Призабойная часть перегружателя за пересыпом взаимосвязана с основанием секции крепи с возможным расположением как над основанием, так и под основанием без восприятия усилий распора гидростоек в кровлю через перекрытия секций крепи.
На одной из секций крепи под перекрытием расположено место оператора с пультом управления, а перекрытия секций крепи выполнены коробчатой формы с каналами пылеотсасывающих устройств (фиг.7).
Секции крепи с гидроцилиндрами передвижки и забойный конвейер с комбайном, платформой взаимосвязаны распорноскользящим - скользящим (РСС) механизмом передвижения как с распором, так и без распора секции крепи в кровлю выработки.
На фиг.1 изображен в общем виде модуль для проведения горных выработок - вид сверху без перекрытий секций секций крепи; на фиг.2 изображена платформа (комбайн показан условно) - вид сбоку; на фиг.3 - то же вид в плане; на фиг.4 - проекция фиг.2 и 3; на фиг.5 - буровая установка на платформе; на фиг.6 - монтажный станок на платформе; на фиг.7 - вид сбоку фиг.1; на фиг.8 - вид на пересып с холостой ветви по центру забойного конвейера в два яруса; на фиг.9 - забойный конвейер (лоток) в плане; на фиг.10 - разрез по А-А и Б-Б фиг.8.
Горнопроходческий добычной блок (модуль) содержит (фиг.1, 2, 4) раму (платформу) 1 с закрепленным на ней комбайном 2, подвижно установленную на забойном конвейере 3, взаимосвязанном с секциями крепи 4 и штрековым перегружателем 5.
Платформа (фиг.2, 3, 4) состоит из трех составных жестко взаимосвязанных элементов рам 6, 7, 8, из которых: 6, 7 концевые с опорными лыжами 9,10 и механизмами подачи 11, 12; 7 выполнена как регулируемая вставка, используется при размещении на платформе забойного оборудования за пределами габаритов элементов рам 6, 7, например, горного комбайна (показан пунктиром), при очистной выемке. Со стороны груди забоя платформа имеет опорные лыжи 13, 14. Механизм подачи платформы состоит из электродвигателя 15 с гидропарой 9 (не показано) и приводной звездочки 16, которая находится в цевочном зацеплении с рейкой 17, установленной на забойном конвейере. Узлы взаимосвязи элементов рам 18, 19 платформы (фиг.2) и рам другого оборудования,такого как горного комбайна 2, или буровой каретки 20 (фиг.5), или монтажно-демонтажного станка 21 (фиг. 6), изготовлены по определенному шаблону, выполнены болтовой связью, со стягивающими продольными струбцинами при необходимости (не показано).
Забойный конвейер 3, он же приемный стол (лоток), в проходческом забое является базовым узлом взаимосвязи с секциями крепи 4 через домкраты передвижки 22; с штрековым перегружателем 5 через пункт пересыпа 23 (фиг.1, 8, 9, 10) с возможным его расположением как по концам с грузовой или холостой ветви, так и в средней части с холостой ветви забойного конвейера в пределах ширины проходческого забоя. При использовании модуля на маломощных пластах желоба ветвей на рештаках 24 забойного конвейера расставлены на два яруса верхний 25 и нижний 26 (фиг.8, 9, 10), открыто взаимосвязаны со стороны забоя только опорными стойками 27, с завальной (штрековой) стороны стойки с ограждением с окном 28 для выхода горной массы на перегружатель. В таком исполнении приемным лотком является нижний ярус 26 с холостой ветвью конвейера, при этом просыпь горной массы, попавшая на верхний ярус, через окно 23' пересыпа поступает в нижний ярус (лоток) (фиг.9, 10).
Скребковый перегружатель 5 расположен над основанием центральной 4 секции с возможностью взаимного свободного перемещения на величину раздвижки домкратов передвижки 22. При этом распорные стойки 29 центральной секции могут быть расположены как над конвейером на опорной постели 30, так и сбоку перегружателя непосредственно на основание (не показано). На постели оборудовано место оператора 31 с пультом управления 32. Перегружатель снабжен боковым (крестовым) пересыпом с холостой ветви забойного конвейера (на малой мощности пласта с нижнего яруса). Как варианты, скребковый перегружатель с боковым (крестовым) пересыпом может быть и на концевых частях забойного конвейера и крайних секций крепи 4 с распором гидростоек 33, как и в центральной секции, в кровлю горной выработки через перекрытия 34. Перекрытия выполнены коробчатой формы с каналами и пылеотсасывающими устройствами в виде пневмоэжекторов для всасывания и подавления угольной пыли 34′ (фиг.7).
Выходной вал шнекового 35 редуктора горного комбайна 2 (фиг.1) выполнен с возможностью размещения дополнительного 36 шнека к имеющемуся шнеку 37 при использовании горного комбайна для проведения горных выработок, при этом на шнеки со стороны редуктора жестко устанавливаются отбойно-погрузочные съемные кольца 38.
Клиренс платформы переменный за счет регулируемых опорных 9, 10, 13, 14 лыж и условий ее применения от мощности пласта и устройств пересыпа.
Горнопроходческий добычной блок (модуль) работает следующим образом.
При использовании для проходки горных выработок работа производится следующим образом. Шнеки модуля, получив вращательное движение от электродвигателей, при подаче домкратами передвижки забойного конвейера на забой (комбайн расположен на конвейере), через платформу, самозарубаются до контакта груди забоя с корпусами поворотных редукторов, затем попеременно перемещаются вдоль и поперек забоя с помощью механизма подачи платформы и гидроцилиндров поворотных шнековых редукторов (не показаны), стенки выработки при этом гладкие, с прямым углом к основанию. В процессе перемещения комбайна и снятия полосы, например у кровли, шнеки перемещаются к почве пласта при одновременном смещении вдоль забоя и так до конца выемки всей полосы, по всей площади забоя, затем цикл повторяется.
Перемещение модуля на забой осуществляется домкратами передвижки секций крепи, выполняющих функции временной крепи и механизма передвижения модуля на забой. По окончании проведения, например, конвейерного штрека при системе разработки длинными столбами по простиранию обратным ходом модуль с секциями крепи разворачивают на 90 градусов для проведения монтажной камеры, ширина которой в 1,5-2 раза шире конвейерного штрека. Проходка монтажной камеры увеличенной ширины также осуществляется этим же модулем за счет добавления рештаков забойного конвейера забойной части на необходимую ширину. После проведения монтажной камеры рештаки конвейера, секции крепи разворачивают на 90 градусов, а комбайн раскладывают на платформе в положение для очистной выемки в лаве обратным ходом. С завальной стороны шнеков снимают кольца, препятствующие при очистной выемке выгрузке горной массы, и дополнительные шнеки 36.
Таким образом достигнута унификация забойного оборудования как при проведении горных выработок по пласту, так и для отработки пласта. Уменьшаются на стыке двух технологий монтажные и демонтажные работы, обеспечивается проведение горных выработок с временной крепью в виде секций мехкрепи, обеспечиваются гладкие стенки (борта) выработки под прямым углом к почве выработки.
Складывание и раскладывание горного комбайна производится соответствующими переносными силовыми цилиндрами относительно секций крепи и борта выработки.
Для применения модуля на мощных пластах с увеличенным клиренсом, когда элементы корпуса комбайна расположены на платформе, процедура складывания и обратно половинок корпуса комбайна упрощается, так как происходят на раме платформы с последующим сокращением рамы или удлинением на величину вставки, длина которой обусловлена шириной двух половинок корпуса комбайна в сложенном виде.
Погрузка отбитой горной массы осуществляется как в проходческом забое, так и в очистном, непосредственно шнеками горного комбайна на забойный конвейер. Причем при использовании забойного конвейера в зоне подготовительной выработки (укороченный конвейер) погрузка может осуществляться с использованием холостой ветви конвейера с расположением крестового пересыпа как по концам конвейера, так и в его центральной части на штрековый перегружатель, в этом случае забойный конвейер выполняет функции погрузочного лотка проходческого комбайна.
В длинной лаве одновременно могут применяться несколько платформ, кроме горного комбайна, например, для установки на ней буровой каретки, так же как транспортное монтажно-демонтажное средство при монтаже и демонтаже забойного оборудования (монтажный станок).
Кроме того, в очистном забое может использоваться одновременно несколько модулей при фронтальной отработке очистных забоев, количество которых определяется технической производительностью транспортных средств как в очистном забое, так и конвейерной линией от забоя до разгрузки горной массы на поверхности. Обеспечиваются самомонтажные и демонтажные работы при перемонтажах модулей своим ходом при возвратно поступательной отработке шахтных полей.
При фронтальном использовании модулей обеспечивается полнота разработки запасов в пределах шахтного поля из-за мобильности горнопроходческого добычного блока (модуля).
Таким образом, оборудование при проходке горных выработок используется и для очистной выемки. Достигнута унификация забойного оборудования в плоскости пласта. Доставка забойного очистного оборудования осуществлена путем использования этого оборудования при проведении горных выработок. Обеспечивается непрерывность процесса отработки пласта одним и тем же забойным оборудованием (модулем). Уменьшается металлоемкость забойного оборудования, повышается надежность с уменьшением затрат. Достигаются максимальные нагрузки на очистной забой при укороченной длине лавы, что уменьшает газовыделение с уменьшением обнаженной площади забоя с повышением безопасности.
Конструкция платформы может быть рекомендована как универсальное транспортное средство в призабойном пространстве.
Источники информации
1. Машины и оборудование для угольных шахт. Справочник. М.: Недра, 1987, стр.123, рис.1.56 Комбайн РКУ 10.
2. Проспект Интернационал, путеводитель по угольному оборудованию ARO Longwall Face Bolter - 2003 г.
3. Г.Н.Сафонов, В.Ф.Кобзарь. Горно-монтажник подземный. М.: Недра, 1989, стр.154, рис.65 и стр.121, рис.61.
4. Анжеромаш. E-mail: mail@angera.ru. Перегружатели скребковые передвижные.
5. Черных Н.Г. Механизмы передвижения подземных горных машин. М.: Уголь, №12, 2012, стр.48.
6. Патент РФ №2172410. Проходческо-очистной механизированный комплекс (блок).
7. Патент РФ №2203415. Горный комбайн. Бюл. №12, 2003.