BR112018015466B1

BR112018015466B1 - Máquina de mineração

Info

Publication number: BR112018015466B1
Application number: BR112018015466-0A
Authority: BR
Inventors: Peter A. Lugg; Geoffrey W. Keech; Bradley M. Neilson; Nagy Daher; Ric Boyd
Original assignee: Joy Global Underground Mining Llc
Priority date: 2016-01-27
Filing date: 2017-01-27
Publication date: 2023-10-17
Also published as: US20200011173A1; EP4191019A1; CN113027448A; US10876399B2; CL2018002037A1; WO2017132602A1; EP3408499B1; CN109072695A; BR122023010362B1; US10415384B2; CA3012831A1; RU2021115957A; AU2022263532A1; ZA201805618B; RU2018130675A3; CN113027448B; PL3408499T3; US20170211383A1; AU2017211411B2; RU2018130675A

Abstract

?máquina de mineração com múltiplas cabeças de corte? uma máquina de mineração inclui uma estrutura, uma lança apoiada para o movimento pivotante em relação à estrutura, e uma cabeça de corte acoplada de maneira pivotante à lança. a cabeça de corte inclui um alojamento, um eixo de fresa acoplado ao alojamento, um disco de corte e um mecanismo de excitação. uma segunda porção do eixo geométrico de corte se estende paralelamente ao eixo de fresa. o disco de corte é acoplado à segunda porção do eixo de fresa e é suportado para rotação livre em relação ao eixo de fresa em torno do eixo geométrico de corte. o disco de corte inclui uma pluralidade de brocas de corte definindo uma aresta de corte. o mecanismo de excitação inclui um eixo de excitação e uma massa excentricamente acoplada ao eixo de fresa. o mecanismo de excitação é acoplado à primeira porção do eixo de fresa. a rotação do eixo de excitação induz o movimento de oscilação da segunda porção do eixo de fresa e do eixo de fresa.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[0001] Este pedido reivindica o benefício do pedido provisório, anteriormente depositado, co-pendente, US 62/287.682, depositado em 27 de janeiro de 2016, pedido de patente provisório US 62.377.150, depositado em 19 de agosto de 2016, pedido de patente provisório US 62/398.834, depositado em 23 de setembro de 2016, pedido de patente provisório US 62/398,744, depositado em 23 de setembro de 2016, e pedido de patente provisório US 62/398,717, depositado em 23 de setembro de 2016. Todo o conteúdo de cada um destes documentos é aqui incorporado por referência.

HISTÓRICO DA INVENÇÃO

[0002] A presente revelação refere-se a máquinas de mineração subterrânea, e em particular a uma máquina de mineração incluindo múltiplas cabeças de corte.

[0003] A escavação de rochas duras tipicamente requer a transmissão de grande energia em uma porção de uma superfície de rocha para induzir a fratura da rocha. Uma técnica convencional de mineração de rocha dura inclui a operação de uma cabeça de corte com múltiplas picaretas de mineração. Devido à dureza da rocha, este método é muitas vezes impraticável, porque as picaretas devem ser substituídas frequentemente, resultando em extenso tempo de inatividade da máquina. Outra técnica inclui a perfuração de vários furos em uma superfície de rocha e a inserção de um dispositivo explosivo nos furos. As forças explosivas fraturam a rocha e os restos rochosos são removidos, sendo a superfície de rocha preparada para outra operação de perfuração. Essa técnica é demorada e expõe os operadores a riscos significativos de ferimentos devido ao uso de explosivos e ao enfraquecimento da estrutura rochosa circundante. Ainda outra técnica utiliza elemento(s) de corte de rolos que rolam ou giram em torno de um eixo geométrico que é paralelo à superfície de rocha, mas esta técnica requer a aplicação de grandes forças na rocha para provocar a fratura.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

[0004] Em um aspecto, uma máquina de mineração inclui uma estrutura, uma lança apoiada para o movimento pivotante em relação à estrutura, e uma cabeça de corte acoplada de maneira pivotante à lança. A cabeça de corte inclui um alojamento, um eixo de fresa acoplado ao alojamento, um disco de corte e um mecanismo de excitação. O eixo de fresa inclui uma primeira extremidade, uma segunda extremidade, uma primeira porção posicionada adjacente à primeira extremidade e uma segunda porção posicionada adjacente à segunda extremidade. A segunda porção se estende paralelamente a um eixo geométrico de corte. O disco de corte é acoplado à segunda porção do eixo de fresa e é suportado em rotação livre em relação ao eixo de fresa em torno do eixo geométrico de corte. O disco de corte inclui uma pluralidade de brocas de corte definindo uma aresta de corte. O mecanismo de excitação inclui um eixo de excitação e uma massa excentricamente acoplada ao eixo de fresa. O eixo de excitação é acionado para rotação em relação ao eixo de fresa em torno de um eixo geométrico de excitação. O mecanismo de excitação é acoplado à primeira porção do eixo de fresa. A rotação do eixo de excitação induz o movimento de oscilação da segunda porção do eixo de fresa e do disco de corte.

[0005] Em outro aspecto, uma máquina de mineração inclui uma estrutura, uma primeira lança suportada para movimento pivotante em relação à estrutura, uma segunda lança apoiada para movimento pivotante em relação à estrutura, uma primeira cabeça de corte acoplada de maneira pivotante à primeira lança e uma segunda cabeça de corte acoplada de maneira pivotante à segunda lança. A segunda lança é móvel de maneira independente da primeira lança. A primeira cabeça de corte é móvel através de uma primeira amplitude de movimento e inclui um primeiro eixo de fresa, um primeiro disco de corte e um primeiro mecanismo de excitação. O primeiro disco de corte é suportado para rotação livre em relação ao primeiro eixo de fresa em torno de um primeiro eixo geométrico de corte. O primeiro disco de corte inclui uma pluralidade de primeiras brocas de corte definindo uma primeira aresta de corte. O primeiro mecanismo de excitação inclui um primeiro eixo de excitação e uma primeira massa excentricamente acoplada ao primeiro eixo de fresa. A rotação do primeiro eixo de excitação induz o movimento de oscilação do primeiro eixo de fresa e do primeiro disco de corte. A segunda cabeça de corte é móvel através de uma segunda amplitude de movimento que intersecta a primeira amplitude de movimento em uma região de sobreposição. A segunda cabeça de corte inclui um segundo eixo de fresa, um segundo disco de corte e um segundo mecanismo de excitação. O segundo disco de corte é suportado em rotação livre em relação ao segundo eixo de fresa em torno de um segundo eixo geométrico de corte. O segundo disco de corte inclui uma pluralidade de segundas brocas de corte definindo uma segunda aresta de corte. O segundo mecanismo de excitação inclui um segundo eixo de excitação e uma segunda massa excentricamente acoplada ao segundo eixo de fresa. A rotação do segundo eixo de excitação induz o movimento de oscilação do segundo eixo de fresa e do segundo disco de corte.

[0006] Outros aspectos serão evidenciados pela consideração da descrição detalhada e figuras.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0007] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma máquina de mineração com uma estrutura de escavação em uma posição retraída.

[0008] A Figura 1A é uma vista em perspectiva de uma máquina de mineração com uma estrutura de escavação em uma posição estendida.

[0009] A Figura 1B é uma vista em perspectiva da estrutura de escavação.

[0010] A Figura 1C é uma vista em perspectiva de uma extremidade traseira de um chassi.

[0011] A Figura 2 é uma vista lateral da máquina de mineração da Figura 1.

[0012] A Figura 3 é uma vista lateral de uma porção da máquina de mineração da Figura 1 com uma cabeça de corte em uma posição rebaixada.

[0013] A Figura 4 é uma vista lateral de uma porção da máquina de mineração da Figura 1 com a cabeça de corte na posição elevada.

[0014] A Figura 5 é uma vista em perspectiva de uma cabeça de corte.

[0015] A Figura 6 é uma vista explodida da cabeça de corte da Figura 5

[0016] A Figura 7 é uma vista em corte da cabeça de corte da Figura 5 vista ao longo da seção 7--7.

[0017] A Figura 8 é uma vista em perspectiva da máquina de mineração da Figura 1 com as cabeças de corte em uma primeira posição.

[0018] Figura 9 é uma vista em perspectiva da máquina de mineração da Figura 1 com as cabeças de corte em uma segunda posição.

[0019] A Figura 10 é uma vista de topo da máquina de mineração da Figura 9 com as cabeças de corte na segunda posição.

[0020] A Figura 11 é uma vista em perspectiva da máquina de mineração da Figura 1 com as cabeças de corte em uma terceira posição.

[0021] A Figura 12 é uma vista de topo da máquina de mineração da Figura 1 com as cabeças de corte na terceira posição.

[0022] A Figura 13 é uma vista em perspectiva de uma máquina de mineração de acordo com outra forma de concretização.

[0023] A Figura 14 é uma vista em perspectiva de uma máquina de mineração de acordo com outra forma de concretização, com um garfo em uma posição rebaixada.

[0024] A Figura 15 é uma vista em perspectiva da máquina de mineração da Figura 14 com um garfo em uma posição elevada.

[0025] Antes de quaisquer formas de concretização serem explicados em detalhe, deve ser apreciado que a revelação não é limitada em sua aplicação nos detalhes construtivos e disposição dos componentes estabelecidos na descrição adiante ou ilustrados nas figuras. A revelação pode ter outras formas de concretização e ser praticada ou ser concretizada de várias maneiras. Além disso, deve ser apreciado que a fraseologia e terminologia aqui utilizadas são para o propósito de descrição e não devem ser consideradas como limitantes. O uso de “incluindo”, “compreendendo” ou “tendo” e suas variações é para abranger os itens listados a seguir e seus equivalentes, bem como itens adicionais. Os termos “montado”, “conectado” e “acoplado” são usados de forma ampla e abrangem montagem, conexão e acoplamento diretos e indiretos. Além disso, “conectados” e “acoplados” não estão restritos a conexões ou acoplamentos físicos ou mecânicos, e podem incluir conexões ou acoplamentos elétricos ou hidráulicos, sejam diretos ou indiretos. Além disso, comunicações eletrônicas e notificações podem ser realizadas usando qualquer meio conhecido, incluindo conexões diretas, conexões sem fio, etc.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0026] As Figuras 1 a 2 ilustram uma máquina de mineração 10 (por exemplo, uma máquina de desenvolvimento de entrada) incluindo um chassi 14, lanças 18, e cabeças de corte 22 para engajar em uma superfície de rocha 30 (Figura 7). Na forma de concretização ilustrada, a máquina 10 inclui ainda um sistema de manuseamento de material 34. O chassi 14 é suportado em um sistema de tração (por exemplo, mecanismo de lagarta 42) para movimento em relação a um piso (não mostrado). O chassi 14 inclui uma primeira extremidade ou extremidade dianteira e uma segunda extremidade ou extremidade traseira e um eixo geométrico longitudinal de chassi 50 estende-se entre a extremidade dianteira e traseira. As lanças 18 são suportadas no chassi 14 por um garfo 54.

[0027] Como mostrado na Figura 1A, em algumas formas de concretização, o garfo 54 é móvel em relação ao chassi 14 em uma direção paralela ao eixo geométrico de chassi 50 (por exemplo, na direção da superfície de rocha 30 - Figura 7) para permitir a escavação das cabeças de corte 22. Na forma de concretização ilustrada, o sistema de manuseamento de material 34 e o garfo 54 são móveis em conjunto em uma direção paralela ao eixo geométrico de chassi 50, permitindo assim que as cabeças de corte 22 serem avançadas (por exemplo, em uma direção dianteira 56) sem requerer reposicionamento do chassi 14. Em algumas formas de concretização, as cabeças de corte 22, o sistema de manuseamento de material 34 e o garfo 54 formam uma estrutura de escavação. Como mostrado nas Figuras 1B, a estrutura de escavação inclui pinos laterais 58 (Figura 1B) que se projetam para fora a partir de cada lado da estrutura de escavação em uma direção transversal ao eixo geométrico de chassi 50. A Figura 1C mostra uma vista em perspectiva de uma extremidade traseira do chassi 14, e o chassi 14 inclui ranhuras ou guias 60 orientadas paralelamente ao eixo geométrico de chassi 50 para receber os pinos 58. Um atuador (por exemplo, cilindros hidráulicos - não mostrados) move a estrutura de escavação de tal maneira que os pinos 58 deslizam nas guias 60.

[0028] Como mostrado na Figura 1, cada lança 18 inclui uma primeira porção ou porção de base 70 e uma segunda porção ou porção de punho 74 suportando uma respectiva cabeça de corte 22. A porção de base 70 inclui uma primeira extremidade 86 presa ao garfo 54 e uma segunda extremidade 90 suportando a porção de punho 74. Na forma de concretização ilustrada, a primeira extremidade 86 é presa ao garfo 54 por uma primeira junção de pino orientada em uma primeira direção (por exemplo, vertical) e a porção de punho 74 é acoplada de maneira pivotante à porção de base 70 por uma segunda junção de pinos orientada em uma segunda direção (por exemplo, transversal ao eixo geométrico de chassi 50). Os primeiros atuadores 102 (por exemplo, cilindros de fluido) podem ser acoplados entre a porção de base 70 e o garfo 54 para pivotar a porção de base 70 em torno da primeira junção de pino, em torno de um eixo geométrico de base 98. Na forma de concretização ilustrada, cada lança 18 inclui dois primeiros atuadores 102; em outras formas de concretização, cada lança 18 pode ter menos ou mais atuadores 102.

[0029] Cada porção de punho 74 é pivotante em relação à porção de base 70 em torno da segunda junção de pinos devido à operação de segundos atuadores de fluido (por exemplo, cilindros hidráulicos) ou atuadores de haste 162. Na concretização ilustrada, a extensão e retração dos atuadores de haste 162 faz com que a porção de punho 74 pivote em um eixo geométrico transversal 166 que é perpendicular ao eixo geométrico de base 98. A porção de punho 74 pode ser pivotada entre uma primeira posição ou posição rebaixada (Figura 3) e uma segunda posição ou posição elevada (Figura 4), ou uma posição intermediária entre a posição rebaixada e a elevada. Dito de outro modo, os atuadores de haste 162 acionam a porção de punho 74 para pivotar em um plano que é paralelo ao eixo geométrico de base 98 e o plano se estende geralmente entre uma extremidade superior da máquina 10 e uma extremidade inferior da máquina 10. Na concretização ilustrada, a máquina 10 inclui dois cilindros de haste 162; em outras modalidades, a máquina 10 pode incluir menos ou mais atuadores 162. Além disso, na concretização ilustrada, uma aresta inferior da cabeça de corte 22 é posicionada imediatamente à frente do sistema de manuseio de material quando a cabeça de corte 22 está na posição inferior (Figura 3). Em outras formas de concretização, a configuração e orientação dos eixos de movimento podem ser modificadas para satisfazer requisitos particulares. Por exemplo, em algumas formas de concretização, o eixo geométrico em torno do qual a porção de punho 74 pivota pode ser definido por um pino se estendendo em uma orientação substancialmente vertical, e o eixo geométrico em torno do qual a cabeça de corte 22 pode ser definida por um pino que se estende em uma orientação substancialmente horizontal. Em algumas formas de concretização, estes eixos podem interceptar um ao outro. Em algumas formas de concretização, estes eixos podem ser coincidentes.

[0030] Como mostrado nas Figuras 3 e 4, cada cabeça de corte 22 é acoplada a uma extremidade distal da respectiva lança 18, em uma extremidade da porção de punho 74 que está oposta à porção de base 70, e cada cabeça de corte 22 é suportada por uma conexão de pino. Na forma de concretização ilustrada, a conexão de pino define um eixo geométrico rotatória ou um eixo geométrico pivotante 170 em torno do qual a cabeça de corte 22 pivota. Um terceiro atuador ou cilindro de rotação 172 (Figura 4) é acoplado entre a cabeça de corte 22 e a porção de punho 74 para pivotar a cabeça de corte 22 em torno do eixo geométrico pivotante 170. O eixo geométrico pivotante 170 é orientado, de maneira geral, perpendicularmente ao eixo geométrico da haste ou eixo geométrico transversal 166.

[0031] Como discutido em mais detalhe abaixo, cada cabeça de corte 22 oscila em torno do eixo geométrico transversal 166 e eixo geométrico pivotante 170. Na forma de concretização ilustrada, cada cilindro de haste 162 é operacional para posicionar a cabeça de corte 22 em torno do eixo geométrico transversal 166 e também atua como uma mola ou membro de predisposição para permitir oscilações rotativas da cabeça de corte 22 a uma frequência de excitação causada pela operação do elemento de excitação 262 (descrito mais detalhadamente adiante). De um modo semelhante, cada cilindro de rotação 172 (Figura 4) é operável para posicionar a respectiva cabeça de corte 22 em torno do eixo geométrico pivotante 170 e também pode atuar como um membro de mola ou de pressão para permitir oscilações rotativas da cabeça de corte 22 na excitação frequência. Na forma de concretização ilustrada, os cilindros 162, 172 mantêm o alinhamento dos eixos 166, 170 da cabeça de corte 22 em relação à porção de punho 74; em outras formas de concretização, outras orientações da cabeça de corte 22 podem ser controladas.

[0032] Referindo às Figuras 5-7, a cabeça de corte 22 inclui um elemento de corte ou broca ou disco de corte 202 tendo uma aresta periférica 206 e uma pluralidade de brocas de corte 210 (Figura 6) posicionadas ao longo da borda periférica 206. A borda periférica 206 pode ter um perfil redondo (por exemplo, circular) e as brocas de corte 210 podem ser posicionadas em um plano comum que define um plano de corte 214 (Figura 7). O disco de corte 202 pode ser rotativo em torno de um eixo geométrico de corte 218 que é geralmente perpendicular ao plano de corte 214.

[0033] Como mostrado na Figura 5, a cabeça de corte 22 inclui um alojamento 226 que se prolonga geralmente ao longo de um eixo geométrico de alojamento 230. Uma superfície externa do alojamento 226 inclui orelhas 234 que são acopladas aos cilindros de rotação 172 (Figura 4). O alojamento 226 também inclui projeções 238 que se estendem radialmente para fora em relação ao eixo geométrico do alojamento 230. As projeções 238 são recebidas dentro dos encaixes (não mostrados) na porção de punho 74 e geralmente definem o eixo geométrico pivotante 170 sobre o qual a cabeça de corte pivota em relação à porção de punho 74.

[0034] Como mostrado nas Figuras 6 e 7, a cabeça de corte 22 inclui ainda um eixo 242 acoplado de modo removível (por exemplo, por fixadores) a uma extremidade do alojamento 226 que é a localização oposta das projeções 238 (Figura 7). O eixo 242 inclui uma primeira porção 246 posicionada adjacente ao alojamento 226 e uma segunda porção 250 que se estende para longe do alojamento 226. O disco de corte 202 é rigidamente acoplado a um transportador 254 que é suportado na segunda porção 250 para rotação (por exemplo rolamentos de rolos 258) em torno do eixo geométrico de corte 218. Na forma de concretização ilustrada, a segunda porção 250 formada como uma ponta ou eixo em cantilever geralmente se estendendo em uma direção paralela ao eixo geométrico de corte 218. Também, na forma de concretização ilustrada, a primeira porção 246 e a segunda porção 250 são componentes separáveis; em outras formas de concretização, a primeira porção e a segunda porção podem ser integralmente formadas. Ainda, em outras formas de concretização, o eixo pode ser formado como mais do que dois componentes separáveis.

[0035] Como mostrado na Figura 7, a cabeça de corte 22 também inclui um elemento de excitação 262. Na concretização ilustrada, o elemento de excitação 262 está posicionado na primeira porção 246 do eixo 242. O elemento de excitação 262 inclui um eixo de excitação 266 e uma massa excêntrica 270 segura ao eixo de excitação 266 para rotação com o eixo de excitação 266. O eixo de excitação 266 é acionado por um motor 274 e é suportado em rotação (por exemplo, por rolamentos autocompensadores de rolos 278) em relação à primeira porção 246 do eixo 242 sobre um eixo geométrico de excitação 282. Na forma de concretização ilustrada, o eixo geométrico de excitação 282 está alinhado ao eixo geométrico de corte 218; em outras formas de concretização, o eixo geométrico de corte 218 pode ser deslocado ou orientado em um ângulo diferente de zero em relação ao eixo geométrico de excitação 282. Na forma de concretização ilustrada, o motor 274 é posicionado adjacente à extremidade traseira da cabeça de corte 22, oposto às projeções 238 e está acoplado ao eixo 242 através de um eixo de saída 284. O motor 274 pode incluir um braço de torção para resistir à rotação do motor 274.

[0036] A rotação da massa excêntrica 270 induz uma oscilação excêntrica no eixo 242, induzindo assim a oscilação do disco de corte 202. Na concretização ilustrada, o elemento de excitação 262 é desviado da segunda porção 250 (isto é, a porção de suporte o disco de corte 202) em uma direção paralela ao eixo geométrico de corte 218. Em outras formas de concretização, o elemento de excitação 262 e a cabeça de corte 22 podem ser semelhantes ao membro excitador e ponta de corte descritos na publicação US 201477578, publicada em 20 de março, 2014, cujo conteúdo total é aqui incorporado por referência.

[0037] Na concretização ilustrada, o disco de corte 202 é suportado em rotação livre em relação ao eixo 242; isto é, o disco de corte 202 não é impedido de girar nem acionado positivamente para girar exceto pela oscilação induzida causada pelo elemento de excitação 262 e/ou pelas forças de reação exercidas no disco de corte 202 pela superfície de rocha 30.

[0038] Embora apenas uma das lanças 18 e uma das cabeças de corte 22 sejam descritas em detalhe acima, entende-se que a outra lança 18 e a outra cabeça de corte 22 incluem características substancialmente semelhantes. Na forma de concretização ilustrada, a máquina 10 inclui um par de lanças 18 e cabeças de corte 22 espaçadas lateralmente umas das outras e posicionadas substancialmente à mesma altura. Cada uma das lanças 18 e cabeças de corte 22 são móveis de maneira independente da outra lança 18 e da cabeça de corte 22. Em outras formas de concretização, a máquina 10 pode incluir menos ou mais lanças 18 e cabeças de corte 22 e/ou as lanças 18 e cabeças de corte podem ser posicionadas de uma maneira diferente.

[0039] Fazendo referência agora às Figuras 8-10, cada cabeça de corte 22 engaja com a superfície de rocha 30 ao rebaixar a superfície de rocha 30. O disco de corte 202 move-se em uma direção de corte desejada ao longo de um comprimento da superfície de rocha 30. Uma porção dianteira do disco de corte 202 engaja com a superfície de rocha 30 em um ponto de contato e orientada em um ângulo agudo relativamente a uma tangente da superfície de rocha 30 no ponto de contato, de tal modo que uma porção traseira do disco de corte 202 (isto é, uma porção do disco 202 que está posicionada atrás a porção dianteira em relação à direção de corte) está afastada da face 30. O ângulo proporciona uma folga entre a superfície de rocha 30 e uma porção traseira do disco de corte 202. Em algumas formas de concretização, o ângulo está entre aproximadamente 0 graus e aproximadamente 25 graus. Em algumas formas de concretização, o ângulo está entre aproximadamente 1 grau e aproximadamente 10 graus. Em algumas formas de concretização, o ângulo está entre aproximadamente 3 graus e aproximadamente 7 graus. Em algumas formas de concretização, o ângulo é de aproximadamente 5 graus.

[0040] Como mostrado nas Figuras 9-12, cada cabeça de corte 22 é móvel de maneira independente através de uma amplitude de movimento que se sobrepõe à amplitude de movimento da outra cabeça de corte 22. Contudo, a configuração das lanças 18 e das cabeças de corte 22 permite o movimento independente e sobreposto de cada cabeça de corte 22 sem ligar ou interferir com o movimento da outra cabeça de corte 22. A configuração de dupla cabeça de corte e lanças compactas 18 permitem à máquina 10 engajar em uma larga seção de superfície de rocha 30 sem requerer uma grande altura de operação. Em algumas formas de concretização, a máquina é capaz de engajar com a superfície de rocha 30 através de uma largura de aproximadamente 7 metros e ao longo de uma altura de aproximadamente 2,7 metros. Além disso, em algumas formas de concretização, as cabeças de corte 22 podem engajar com a superfície de rocha 30 ao longo de um perfil desejado. Além disso, a utilização de cabeças de corte 22 com excitação inercial pode melhorar as taxas de corte e aumentar a eficiência geral da mineração em comparação com as máquinas convencionais de desenvolvimento de entrada. A máquina 10 também pode reduzir ou eliminar a necessidade de operações de perfuração e explosão, pode reduzir a taxa de incidência de ferimentos e pode reduzir o custo operacional geral em comparação com as máquinas de desenvolvimento de entrada convencionais.

[0041] Fazendo referência novamente à Figura 1, o sistema de manipulação de material 34 inclui uma cabeça de coleta 306 e um transportador 310. A cabeça de coleta 306 inclui um avental ou plataforma 314 e braços rotativos 318. À medida que a estrutura de escavação avança, o material de corte é demandado para a plataforma 314 e braços rotativos 318 movem o material cortado para o transportador 310 para transportar o material para uma extremidade traseira da máquina 10. O transportador 310 pode ser um transportador de corrente e pode ser articulado em relação ao chassi. Em outras formas de concretização, os braços podem deslizar ou passar através de uma porção da plataforma 314 (em vez de rotacionar) para conduzir material de corte para o transportador 310. Além disso, em outras formas de concretização, o sistema de manuseamento de material 34 pode incluir outro mecanismo para remover material de uma área na frente da máquina 10 e direcionar o material para a plataforma 314.

[0042] A estrutura de escavação e componentes associados (isto é, as lanças 18, cabeças de corte 22, sistema de manuseio de material 34 e garfo 54) podem ser avançados ou escavados em direção à superfície de rocha 30, permitindo avanço significativo da operação de corte sem exigir frequentes realocações e reajustes da máquina 10. Isso reduz o tempo que normalmente deve ser dispendido alinhando a máquina cada vez que a máquina é reposicionada para manter uma superfície de corte que é paralela ao corte anterior. Além disso, a função de escavação permite que as cabeças de corte 22 e o sistema de manuseamento de materiais 34 mantenham a sua relação uns com os outros à medida que a face é avançada. Além disso, como mostrado na Figura 3, as arestas inferiores das cabeças de corte 22 podem ser posicionadas perto da frente da plataforma 314 ao nível do piso, o que facilita o carregamento do material cortado para a plataforma 314.

[0043] Embora a cabeça de corte 22 tenha sido descrita acima em relação a uma máquina de mineração (por exemplo, uma máquina de desenvolvimento de entrada), entende-se que um ou mais aspectos independentes da lança 18, a cabeça de corte 22, o sistema de manuseio de material 34, e/ou outros componentes podem ser incorporados em outro tipo de máquina e/ou podem ser suportados em uma lança de outro tipo de máquina. Exemplos de outros tipos de máquinas podem incluir (mas não estão limitados a) furadeiras, road headers, máquinas de escavação ou perfuração, máquinas de mineração contínua, máquinas de mineração longwall e escavadeiras.

[0044] Além disso, como mostrado na Figura 13, em algumas formas de concretização, a máquina 10 inclui um sistema de estabilização incluindo uma pluralidade de estabilizadores ou macacos. Na concretização ilustrada, quatro macacos de piso 64 são acoplados ao chassi 14, com um par de macacos de piso 64 posicionados próximos à extremidade traseira do mecanismo de esteira 42 e um par de macacos de piso 64 posicionados próximos a uma extremidade dianteira do mecanismo de esteira 42. Além disso, um par de macacos de cobertura 66 está posicionado próximo à extremidade traseira do chassi 14. Os macacos de piso 64 são extensíveis para engajar com uma superfície de piso e apoiar a máquina 10 no chão durante o corte, enquanto os macacos de cobertura 66 podem ser estendidos para engajar uma superfície de cobertura e, portanto, aumentar a carga exercida sobre os macacos de piso 64. Em algumas formas de concretização, o sistema de estabilização é semelhante ao sistema de estabilização descrito na publicação US 2013/0033085, publicada em 7 de fevereiro de 2013, todo o conteúdo do qual é aqui incorporado por referência. Em outras formas de concretização, o sistema de estabilização pode incluir menos ou mais macacos de piso e/ou macacos de cobertura, e/ou os macacos podem ser posicionados de uma maneira diferente relativamente à máquina 10.

[0045] As Figuras 14 e 15 ilustram outra forma de concretização da máquina de mineração 410. A máquina de mineração 410 é semelhante à máquina de mineração 10 descrita acima, e apenas as diferenças são descritas por uma questão de brevidade. Recursos semelhantes são identificados com números de referência semelhantes, mais 400.

[0046] A máquina de mineração 410 inclui um garfo 454 incluindo uma primeira porção 448 e uma segunda porção 452. A primeira porção 448 se estende entre as lanças 418, e cada lança 418 é acoplada de maneira pivotante à primeira porção 448. A segunda porção 452 é um membro alongado incluindo uma extremidade presa à primeira porção 448 e outra extremidade acoplada de maneira pivotante à estrutura de escavação. A segunda porção 452 pode ser pivotante em relação à estrutura de escavação por um atuador (por exemplo, um cilindro de fluido - não mostrado). Como resultado, o garfo 454 pode ser verticalmente pivotante (por exemplo, em torno de um eixo geométrico transversal 456) entre uma posição rebaixada (Figura 14) e uma posição inferior (Figura 15). Em algumas formas de concretização, o garfo 454 pode ser pivotante de tal modo que as cabeças de corte 22 podem cortar uma altura de aproximadamente 3,5 metros.

[0047] Embora vários aspectos foram descritos em detalhe com referência a certas formas de concretização, variações e modificações existem dentro do escopo e espírito de um ou mais aspectos independentes, como descrito.

Claims

1. MÁQUINA DE MINERAÇÃO (10) para melhorar a taxa de corte e a eficiência de mineração, a máquina de mineração compreendendo: uma estrutura; uma lança (18) suportada para pivotar em relação à estrutura; uma cabeça de corte (22) suportada na lança (18), a cabeça de corte (22) caracterizada pelo fato de que compreende um alojamento (226) acoplado de maneira pivotante à lança (18), um eixo (242) de fresa acoplado ao alojamento (226) e protegido contra rotação em relação ao alojamento (226), o eixo (242) incluindo uma primeira extremidade, uma segunda extremidade, uma primeira porção (246) posicionada adjacente à primeira extremidade e uma segunda porção (250) posicionada adjacente à segunda extremidade, a segunda porção (250) se estendendo de maneira paralela à um eixo geométrico de corte (218), um disco de corte (202) acoplado à segunda porção (250) do eixo (242) de fresa e suportado para rotação livre em relação ao eixo (242) de fresa em torno do eixo geométrico de corte (218), o disco de corte (202) incluindo uma pluralidade de brocas de corte (210) definindo uma aresta de corte (206), e um mecanismo de excitação que inclui um eixo de excitação (266) e uma massa excêntrica (270) acoplada ao eixo (242) de fresa, o eixo de excitação (266) acionado para rotação em relação ao eixo (242) de fresa em torno de um eixo geométrico de excitação (282), o mecanismo de excitação acoplado à primeira porção (246) do eixo (242) de fresa, a rotação do eixo de excitação (266) induz o movimento oscilante da segunda porção (250) do eixo (242) de fresa e do disco de corte (202).

2. MÁQUINA DE MINERAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo mecanismo de excitação inclui ainda um motor (274) para acionar o eixo de excitação (266) em relação ao eixo (242) de fresa.

3. MÁQUINA DE MINERAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender ainda um garfo (54, 454) suportado para movimento em relação à estrutura, a lança (18) pivotantemente acoplada ao garfo (54, 454), em que o movimento do garfo (54,454) avança a cabeça de corte (22) em direção a uma superfície de rocha.

4. MÁQUINA DE MINERAÇÃO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo garfo (54, 454) ser suportado para movimento de translação relativo à estrutura em uma direção paralela a um eixo geométrico longitudinal (50) da estrutura, e o garfo (54, 454) também é suportado por movimento pivotante relativo à estrutura em torno de um eixo geométrico transversal (456) para o eixo geométrico longitudinal (50) da estrutura.

5. MÁQUINA DE MINERAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo eixo geométrico de excitação (282) estar alinhado ao eixo geométrico de corte (218).

6. MÁQUINA DE MINERAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela estrutura incluir um chassi (14) e uma estrutura de escavação que é móvel em relação ao chassi (14), em que a lança (18) e a cabeça de corte (22) são suportadas na estrutura de escavação.

7. MÁQUINA DE MINERAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender ainda uma cabeça de coleta (306) acoplada a uma base da estrutura e incluindo uma plataforma (314) tendo uma aresta dianteira, em que quando a cabeça de corte (22) está em uma posição mais baixa, a aresta de corte (206) é posicionada adjacente à aresta dianteira da plataforma (314).

8. MÁQUINA DE MINERAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela lança ser uma primeira lança (18) e a cabeça de corte (22) ser uma primeira cabeça de corte, a máquina de mineração compreendendo ainda uma segunda lança (18) suportada para movimento pivotante em relação à estrutura, a segunda lança (18) móvel de maneira independente da primeira lança (18); e uma segunda cabeça de corte (22) acoplada de maneira pivotante à segunda lança (18), a segunda cabeça de corte (22) móvel através de uma amplitude de movimento que se sobrepõe a uma amplitude de movimento da primeira cabeça de corte (22).

9. MÁQUINA DE MINERAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela lança (18) incluir uma primeira porção (70) e uma segunda porção (74) acoplada de maneira pivotante à primeira porção (70), a cabeça de corte (22) acoplada à segunda porção (74) da lança (18), em que a primeira porção (70) é pivotante em torno de um primeiro eixo geométrico (98) e a segunda porção (74) é pivotante em torno de um segundo eixo geométrico (166) que é substancialmente perpendicular ao primeiro eixo geométrico (98).

10. MÁQUINA DE MINERAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda pelo menos um atuador de fluido (102, 162, 172) operável para posicionar a cabeça de corte (22) em uma orientação desejada em relação à lança (18) e também operável para exercer uma pressão ou força de desvio na cabeça de corte (22) para reagir às forças de corte exercidas no disco de corte (202).

11. MÁQUINA DE MINERAÇÃO, para melhorar a taxa de corte e eficiência de mineração caracterizada por compreender: uma estrutura; uma primeira lança (18) suportada para movimento pivotante em relação à estrutura; uma segunda lança (18) suportada para movimento pivotante em relação à estrutura; uma primeira cabeça de corte (22) acoplada de maneira pivotante à primeira lança (18); e uma segunda cabeça de corte (22) acoplada de maneira pivotante à segunda lança (18), caracterizada pelo fato de que a segunda lança (18) é móvel de maneira independente da primeira lança (18), a primeira cabeça de corte (22) móvel através de uma primeira amplitude de movimento, a primeira cabeça de corte (22) incluindo um primeiro eixo (242) de fresa, um primeiro disco de corte (202) e um primeiro mecanismo de excitação, o primeiro disco de corte (202) suportado em rotação livre em relação ao primeiro eixo geométrico de corte (242) em torno de um primeiro eixo de fresa (218), o primeiro disco de corte (202) incluindo uma pluralidade de primeiras brocas de corte (210) definindo uma primeira aresta de corte (206), o primeiro mecanismo de excitação incluindo um primeiro eixo de excitação (266) e uma primeira massa (270) excentricamente acoplada ao primeiro eixo de fresa (242), rotação do primeiro eixo de excitação (266) induzindo movimento oscilante do primeiro eixo de fresa (242) e do primeiro disco de corte (202); e a segunda cabeça de corte (22) deslocada lateralmente da primeira cabeça de corte (22) em uma direção transversal a um eixo longitudinal da estrutura, a segunda cabeça de corte (22) se move através de uma segunda amplitude de movimento intersectando a primeira amplitude de movimento em uma região de sobreposição, a segunda cabeça de corte (22) sendo móvel lateralmente em uma posição que se sobrepões a uma primeira posição da primeira cabeça de corte (22) em uma direção de altura da estrutura, a segunda cabeça de corte (22) incluindo um segundo eixo de fresa (242), um segundo disco de corte (202) e segundo mecanismo de excitação, o segundo disco de corte (202) suportado em rotação livre em relação ao segundo eixo de fresa (242) em torno de um segundo eixo geométrico de corte (218), o segundo disco de corte (202) incluindo uma pluralidade de segundas brocas de corte (210) definindo uma segunda aresta de corte (206), o segundo mecanismo de excitação incluindo um segundo eixo de excitação (266) e uma segunda massa (270) excentricamente acoplada ao segundo eixo de fresa (242), rotação do segundo eixo de excitação (266), induzindo o movimento de oscilação do segundo eixo de fresa (242) e o segundo disco de corte (202).

12. MÁQUINA DE MINERAÇÃO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por compreender ainda um garfo (54, 454) suportado para movimento em relação à estrutura, a primeira lança (18) e a segunda lança (18) cada acoplada de maneira pivotante ao garfo (54, 454), em que o movimento do garfo (54, 454) avança a primeira cabeça de corte (22) e a segunda cabeça de corte (22) em uma direção de escavação.

13. MÁQUINA DE MINERAÇÃO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo garfo (454) ser suportado para movimento de translação em relação à estrutura em uma direção paralela a um eixo geométrico longitudinal (50) da estrutura, e o garfo (454) ser também suportado pelo movimento pivotante em relação à estrutura em torno de um eixo geométrico transversal (456) ao eixo geométrico longitudinal (50) da estrutura.

14. MÁQUINA DE MINERAÇÃO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada compreender ainda uma cabeça de coleta (306) acoplada a uma base da estrutura e incluir uma plataforma (314) com uma aresta dianteira, em que quando cada cabeça de corte (22) está em uma posição mais baixa, a aresta de corte (206) respectiva é posicionada adjacente à aresta dianteira da plataforma (314).

15. MÁQUINA DE MINERAÇÃO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por cada eixo de fresa (242) incluir uma primeira porção (246) e uma segunda porção (250), cada disco de corte (202) suportado para rotação na segunda porção (250) do respectivo eixo de fresa (242), cada mecanismo de excitação posicionado adjacente à primeira porção (246) do respectivo eixo de fresa (242).

16. MÁQUINA DE MINERAÇÃO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por cada cabeça de corte (22) incluir um motor (274) para acionar o respectivo eixo de excitação (266) em torno de um eixo geométrico de excitação (282).

17. MÁQUINA DE MINERAÇÃO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo eixo geométrico de excitação (282) estar alinhado ao eixo geométrico de corte (218).

18. MÁQUINA DE MINERAÇÃO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pela estrutura incluir um chassi (14) e uma estrutura de escavação que é móvel em relação ao chassi (14), em que a primeira lança (18) e a segunda lança (18) são acopladas a um garfo (54, 454) suportado na estrutura de escavação de tal forma que a primeira lança (18), a segunda lança (18), a primeira cabeça de corte (22) e a segunda cabeça de corte (22) são móveis em relação ao chassi (14).

19. MÁQUINA DE MINERAÇÃO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pela lança (18) incluir uma primeira porção (70) e uma segunda porção (74) acoplada de maneira pivotante à primeira porção (70), a cabeça de corte (22) acoplada à segunda porção (74) da lança (18), em que a primeira porção (70) é pivotante em torno de um primeiro eixo geométrico (98) a segunda porção (74) é pivotante em torno de um segundo eixo geométrico (166) que é substancialmente perpendicular ao primeiro eixo geométrico (98).