CS249514B2 - Method of materials' disintegration and/or breaking especially for coal seams and equipment for application of this method - Google Patents

Description

(54) Způsob rozpojování a/nebo rubání materiálů, zejména uhelných slojí a zařízení k provádění tohoto způsobu

Způsob rozpojování a/nebo rubání materiálů, zejména uhelných slojí rubacími hlavami poháněnými stlačeným vzduchem a zařízení k provedení způsobu.

Podstata způsobu spočívá v tom, že se rubací vzduch vypouští z jednotlivých úseků úložného vývrtu samočinně regulovaným zpožděním a soustřeďuje se v nich na místě ležícím proti dopřednému směru rubání.

Zařízení k provádění způsobu sestává z řady na sebe napojených rubacích jednotek obsahujících pneumaticky poháněné rubací hlavy, v nichž je posuvně uložen diferenciální píst, uvnitř něhož je umístěn zpětný ventil. V plášti rubacích hlav je provedena štěrbina pro výstup stlačeného vzduchu uzavíraná a uvolňovaná diferenciálním pístem a na konci rubací hlavy opačném vzhledem ke směru rubání je umístěna trubka sloužící jako zásobník stlačeného^ vzduchu dalších rubacích jednotek.

Vynález se týká způsobu rozpojování a rubání materiálů, zejména uhelných slojí, podle něhož se v sloji provede vývrt, v němž se umístí rubací zařízení poháněné vysokotlakým vzduchem a zařízení k provedení tohoto způsobu.

Mechanické rubání geologicky porušených slojí ohrožených důlními plyny, avšak o poměrně velké pevnosti, jejichž rozměry ve směru spádu i ve směru vrstvy jsou malé, je velmi obtížné. V takovýchto dolech se mimo ručního rubání používá většinou jednováicového rubacího, popřípadě rozpojovacího zařízení, v důsledku čehož se rubání provádí jedinou rubací hlavou, vloženou do krátkého vývrtu a poháněnou stlačeným vzduchem. Tradiční rubací hlava poháněná stlačeným vzduchem, má v podstatě tvar obvodu pravoúhlými otvory ve tvaru štěrbin pro vypouštění rubacího vzduchu a kuželovitými konci, na něž je napojeno· přes štěrbino vitý kotouč se stlačeným vzduchem.. V současné době se dosahuje jednoválcovými rubacími zařízeními napájenými ze sítě stlačeného vzduchu, vybudované speciálně pro důlní provoz s maximálním tlakem 100 MN/m², jedním krokem u plochých slojí rubací délky 1 až 2 m a u slojí se silným spádem hloubky nejvýše 6 m.

V plochých slojích se zvyšuje rubací hloubka u několika po· sobě následujících rulbacích kroků o délku 1 až 1,5 m. Tohoto způsobu však není možno použít u slojí se silným spádem bez výztuže technologie zalomeného stropu, jelikož strop by se nad vyrubaným místem ve většině případů zřítil. Kdyby se vývrty potřebné k rubání provedly jednoduše delší a na dně vývrtu by se uvedlo do provozu jednoválcové rubací zařízení, nemělo by to za následek rozpojovací a/nebo rubací účinek, nýbrž pouze účinek zhutňovací. Při rubání odstřelem by zase bylo třeba zdlouhavého odvzdušňování celého větracího oddělení.

Za podmínek uvedených v úvodě spočívají nevýhody známých rubacích metod v malé rubací hloubce, v malé produktivitě, jakož i ve skutečnosti, že u těchto metod rozpojování a/nebo rubání slojí se silným sklonem a s výskytem plynu by bylo možno použít technologie zalomení stropu bez výztuhy jen s malou efektivností a v důsledku častých zřícení stropu jen s velkými ztrátami uhelných zásob.

Další nevýhody známých jednoválcových rubacích zařízení se štěrbinovým kotoučem spočívá v tom, že z hlediska rozpojování pracují tato zařízení zčásti neproduktivně, jelikož stlačený vzduch působí na uhlí po celém obvodu rubací hlavy, čímž je rubání málo efektivní.

Jsou dále známa rubací zařízení, u nichž se stlačený vzduch vypouští bočními vypouštěcími štěrbinami provedenými na obvodu rubacích hlav několika za sebou uspořádaných rubacích jednotek, vzájemně spojených škrticím otvorem provedeným v diferenciálních pístech, přičemž stlačený vzduch přivedený na jeden konec rubacího zařízení se shromažďuje na konci každé rubací jednotky, odkud se zásobují další vzájemně spojené rubací jednotky. Diferenciální písty jsou tlačeny vratnou •pružinou do prstencovitého sedla, které je vytvořeno rovněž jako posuvný diferenciální píst. Když se uvede v činnost vypouštěcí ventil spouštěče ovládaný stlačeným vzduchem, poklesne na jedné straně diferenciálního pístu tlak v sousední rubací hlavě, takže diferenciální píst se posune proti síle vratné pružiny a uvolní odpovídající vypouštěcí ventil, čímž se trubka se stlačeným vzduchem vyprazdňuje a uvádí v činnost diferenciální píst následující rubací hlavy, přičemž stlačený vzduch, který je tam nashromážděn, se příslušným vypouštěcím otvorem vypouští. Tímto uspořádáním jsou na sebe vzájemně napojené rubací jednotky uváděny postupně v činnost. Zpoždění, k němuž dochází, závisí na poměru pracovních ploch diferenciálních pístů, na síle vratné pružiny a na velikosti škrticích otvorů, jimiž uniká v důsledku odvzdušnění předcházející rubací jednotky část vzduchu shromážděného v příslušné rubací jednotce, ještě před tím, než je diferenciálním pístem uvolněna vypouštěcí štěrbina v rubací hlavě následující · rubací jednotky. Tím se však tlak stlačeného vzduchu vypouštěného z bočních vypouštěcích štěrbin rubacích jednotek zmenšuje tím více, čím více rubacích jednotek je na sebe napojeno a čím více jsou rubací jednotky vzdáleny od trubkovitého spouštěče. Pracují proto rubací jednotky známého zařízení s klesající účinností způsobenou zvětšením vzdálenosti od spouštěče. Tím je omezen počet rubacích jednotek, z nichž sestává rubací zařízení a je proto možno uhlí, popřípadě jiný materiál rozpojovat a/nebo rubat postupně jen v krátkých vývrtech. Rubací jednotky sestávají z poměrně velkého počtu součástí, které musí být vzájemně seřízeny.

Účelem vynálezu je vypracovat způsob a zkonstruovat zařízení umožňující spojení většího počtu výkonných rubacích · jednotek, dosáhnout hlubšího úložného vývrtu s použitím co •nejmenšího počtu konstrukčních prvků a zvýšit produktivitu stejnoměrným výkonem značného počtu spojených rubacích jednotek, poháněných stlačeným vzduchem o stejně intenzívním tlaku.

Vynález vychází z poznatku, že když se rubací vzduch o vysokém tlaku vystupující z rubací hlavy soustřeďuje v každé rubací jednotce na jednom místě, dosahuje se soustředěnou energií účinného rozpojení.

Provede-li se v uhelné sloji dlouhý úložný vývrt, umístí se v něm a uvede do provczu rubací zařízení .sestávající z řady jednotek, složených od · kaje úložné i > vv/rtu

Podle známého· způsobu se ve sloji provede úložný vývrt, v němž se umístí rubací zařízení poháněné stlačeným vzduchem, jehož výstup se rozděluje podél úložného vývrtu na několik úseků, přičemž se stlačený vzduch zavádí postupně do jednotlivých úseků od okraje úložného vývntu až k jeho dnu.

Podstata vynálezu způsobu spočívá v tom, že se rubací vzduch vypouští z jednotlivých úseků úložného vývrtu samočinně regulovaným zpožděním a soustřeďuje se v nich na místě ležícím proti dopřednému směru rubání.

Výhoda způsobu podle vynálezu spočívá v samočinnosti regulace zpoždění přestupu stlačeného vzduchu z jedné rubací jednotky do druhé a v jeho soustředění na proti lehlé straně vzhledem k dopřednému směru rubání. Tímto uspořádáním se účinnost jednotlivých rubacích jednotek neustále obnovuje, čímž se dosahuje stejné účinné výkonnosti všech rubacích jednotek rubacího zařízení.

Zařízení -k provádění způsobu sestává z trubkového· spouštěče, v němž je uspořádán vypoustěcí - ventil poháněný stlačeným vzduchem a z několika stejných rubacích jednotek napojených na trubkový spouštěč. Rubací jednotky obsahují rubací hlavu, v níž je posuvně uložen v průchozím sstipňovitém vývrtu diferenciální píst. V plášti rubací hlavy je provedena štěrbina pro vypouštění stlačeného vzduchu uzavíraná a uvolňovaná diferenciálním pístem. Zdroj stlačeného vzduchu je napojen na vnější konec zařízení.

Podstata vynálezu spočívá v tom, ' že diferenciální píst každé rubací hlavy je na svém předním konci vzhledem k směru rubání opatřen těsnicí plochou ve tvaru komolého kužele dosedající na odpovídající kuželovitou část uzavíracího prstence, zajištěného ve své poloze trubkou, uvnitř diferenciálního pístu je uspořádán zpětný ventil obsahující na jednom konci vodicí šroub, kuličku obrácenou proti směru rubání, tlačenou do sedla pružinou a na opačném konci ssavěčí šroub zašroubovaný do diferenciálního pístu a zdroj stlačeného vzduchu je napojen na trubkový spouštěč.

Výhoda vynálezu způsobu a zařízení spočívá v tom, že se každá rubací hlava nejen uvádí do provozu již za příznivých okolnost', způsobených předcházejícím rozpojením kompaktní stěny sloje, 'nýbrž, že se dosahuje stejnoměrného výkonu po celé délce rubacího zařízení, čímž se zvyšuje jeho výkon.

U slojí se silným spádem je možno, aby se rubací délka kryla -s celou délkou obnažení sloje, takže sloj je možno rubat s vysokou produktivitou, -s 'minimální ztrátou uhelné zásoby a co neekonomičtěji bez výztuhy a ss použitím technologie zalomení stropu.

Vynález je podrobněji vysvětlen podle výkresů, na ‘níichž značí obr. 1 axiální řez rubací hlavou poháněnou stlačeným vzduchem, ‘t^lbr. 2 uspořádání -rubacího zařízení podle vynálezu v sloji se silným spádem a > 50°, obr. 3 uspořádání podle obr. 2 v pohledu ze strany, obr. 4 uspořádání rubacího zařízení podle vynálezu v ploché sloji (a < 50°) vpohledushora.

Jak je znázorněno na obr. 1, je v rubací hlavě 1 podle vynálezu proveden průchozí stupňovitý vývrt 2, v němž jo uložen diferenciální píst 3, jehož utěsnění je zajištěno těsnicí plochou 5 ve tvaru komolého kužele, dosedající na odpovídající kuželovitou část uzavíracího prstence 4 a těsnicím kroužkem 6.

V plášti rubací hlavy 1 je provedena štěrbina 7 pro vypouštění -rubacího. vzduchu, uzavíratelná diferenciálním pístem 3, zaujímajtcí oblouk 90° až 120° obvodu pláště rubací hlavy 1 a zkosená· pod úhlem 45° na rubací -straně směrem dOlů, popřípadě dozadu.

Uvnitř diferenciálního pístu 3 je · uspořádán zpětný ventil určující -směr proudění stlačeného vzduchu a obsahující na konci obráceném proti -směru rubání vodicí šroub 8, kuličky 10, stlačenou do sedla 9 pružinou a na opačném konci stavěči šroub 12, zašroubovaný do diferenciálního pístu 3.

Uzavírací prstenec 4, uspořádaný v horní, popřípadě přední části rubací hlavy 1 je zajištěn ve své poloze napojenou trubkou 13. Na doln - , oppípaad · zaín í přítOkové straně rubací hmlavy 1 je připevněn závitem vzduchový tlumicí prstenec 14, který při otevření diferenciálního pístu 3 zabraňuje jeho nárazům, popřípadě příliš tuhému posuvu. Rubací hlava 1, popřípadě rubací hlavy 1 až n jsou spojeny závitem s napojenými trubkami 13 až 13_n jako samostatnými zásobníky stlačeného vzduchu ve tvaru trubky a potřebné utěsnění je mezi nimi zajištěno těsnicími kroužky 15.

Spojení rubací hlavy 1 a napojené trubky 13 je možno ulehčit vložkou.

Obr. 2 až 4 znázorňují sloj připravenou k -rubání, přičemž rubací zařízení podle vynálezu je vloženo do úložného vývrtu 16, provedeného -ve -sloji. Do úložného -vývrtu 16 jsou vloženy jednotlivé rubací hlavy li,

... ln, popřípadě -trubky 131, 132 až 13n, napojené na rubací -hlavy 1. Na okraji úložného vývrtu 16 je spouštěcí trubkový -spouštěč 17, v němž je uspořádán spouštěcí ventil 18. Celé rubací zařízení je -spojeno pružnou hadicí 19 s přívodním ventilem 20, zdroje stlačeného vzduchu (není znázorněn). Smontované rubací zařízení je připevněno řetězem 21 k výztuze 22 chodby nebo k výrobu 23. Vyrubané uhlí odvádí řetězový dopravntk 24.

Způsob rubání podle vynálezu -se provádí popsaným zařízením takto.

Ruční nebo stojanovou vrtačkou s prodlouženými vrtacími tyčemi, -které jsou- v slojích se ssiným -sklonem (obr. 2, 3) postaveny v chodbě ra u plochých slojí (obr. 4) v porube, popřípadě ve vlomech provedených za tímto účelem a sloužících jako mon. tovací místa před uhelnou stěnou, se vyvrtají do uhelné stěny úložné vývrty 16 odpovídající rubací délce, popřípadě délce obnažení sloje. Do úložného vývrtu 16 se vsune rovněž po úsecích předem smontovaná první rubací jednotka sestávající z napojené trubky 13, -a rubací hlavy 1, a další rubací jednotka sestávající z napojené trubky 132 a rubací hlavy 1? atd. Po zasunutí první jednotky se druhá a kterákoli další jednotka před svým zasunutím sešroubuje s dříve zasunutými jednotkami a posune se dále do úložného vývrtu 16. Tyto· pracovní kroky se opakují tak dlouho, až je úložný vývrt 16 zcela vyplněn. K poslední rubací hlavě ln -se pomocí závitu připevní trubkový -spouštěč 17 se spouštěcím ventilem 18 a takto smontované zařízení se řetězem 21 připevní k výztuze chodby 22, popřípadě výrubu 23. Poté -se celé rubací zařízení spojí pružnou hadicí 19 -s přívodním ventilem 20, který otvírá a zavírá přívod vysokotlakého vzduchu.

Když opustí obsluha bezprostřední okolí vývrtu 16 a uchýlí se zpět k přívodnímu ventilu 20, který je umístěn na chráněném místě, otevře se přívodní ventil 20 a stlačený vzduch proudí pružnou hadicí 19 do trubkového spouštěče 17, popřípadě do zadní nejspodnější rubací hlavy 1, a tlačí v této hlavě diferenciální píst 3, znázorněný na obr. 1, na uzavírací prstenec 4, přičemž diferenciální píst 3 uzavírá štěrbinu 7 pro vypouštění rubacího vzduchu. Když tlak tlakového vzduchu v trubkovém spouštěči 17 a v rubací hlavě 1 převýší předem optimální nastavenou hodnotu 0,3 až 0,5 MN/m², jíž je třeba k otevření zpětného ventilu, obsahujícího šroub 8, kuličku 10, sedlo 9, pružinu 11 a šroub 12, -se zpětný ventil otvírá a vysokotlaký vzduch proudí do sousední napojené trubky 13_n, popřípadě do nejbližší rubací hlavy 1_п._ a tento postup, to- jest postupné plnění napojené trubky 13 -a otevření zpětného ventilu v rubací hlavě 1 se opakuje až do naplnění poslední nejvyšší napojené trubky 13, popřípadě celého rubacího zařízení.

Když -po -naplnění celého zařízení dosáhne tlak, jehož je třeba k otevření -spouštěcího ventilu 18 v rubací hlavě 1, potřebné výše, -spouštěcí ventil 18 -se otevře -a vysokotlaký vzduch proudí z trubkového- spouštěče 17 do uhelné -stěny nebo do· atmosféry. Během rychlého vypouštění trubkového spouštěče 17 se diferenciální -píst 3 rubací hlavy 1,„ uspořádané mezi trubkovým spouštěčem 17 -a napojenou trubkou 13_n, stlačeným vzduchem posune dozadu, popřípadě dolů, čímž se štěrbina 7 pro vypouštění rubacího vzduchu uvolňuje a touto štěrbinou 7 může -stlačený vzduchu proudit velkou rychlostí do vývrtu 16 provedeného v uhelné stěně, přičemž vykonává rozpojovací -a rubací práci. Každá v řadě zapojená rubací hlava li .. . ln, pracuje -stejně jak -bylo popsáno. Tímto způsobem se vyrubané uhlí odvádí řetězovými dopravníky 24 nebo jinými dopravními prostředky.

Způsob -podle vynálezu a zařízení k provedení tohoto způsobu je možno použít nejen pro -rubání uhlí, nýbrž i jiných hornin, jakož i -rozmanitých zrnitých nebo kusových materiálů nebo odpadových hmot.

Claims (2)

PŘEDMĚT

1. Způsob rozpojování a/nebo rubání materiálů, zejména uhelných slojí rubacími hlavami, podle něhož se ve -sloji provede úložný vývrt, v němž -se umístí rubací zařízení poháněné stlačeným vzduchem, jehož výstup se rozděluje podél úložného vývrtu na několik úseků, přičemž se -stlačený vzduch zavádí -postupně -do jednotlivých úseků od okraje úložného vývrtu až к jeho dnu, vyznačující se tím, že -se -rubací vzduch vypouští se samočinně regulovaným zpožděním a soustřeďuje -se v jednotlivých úsecích -na místech ležících proti dopřednému směru -rubání.

2. Zařízení pro rozpojování a/nebo rubání materiálů, zejména uhelných -slojí rubacími hlavami poháněnými stlačeným vzduchem k provedení způsobu podle bodu 1, sestávající z trubkového spouštěče, z několika stejných rubacích jednotek, napojených na trubkový -spouštěč a obsahující rubací

VYNALEZU hlavu, v níž je posuvně uložen diferenciální píst, přičemž v plášti -rubací hlavy je provedena štěrbina pro vypouštění -stlačeného vzduchu, uzavíraná a uvolňovaná diferenciálním pístem, a ze zdroje stlačeného vzduchu napojeného na vnější konec zařízení, vyznačující se tím, že diferenciální píst (3) každé - rubací hlavy (1) je na svém předním konci vzhledem ke směru rubání opatřen těsnicí plochou (5) ve tvaru komolého kuželu, dosedající na -odpovídající kuželovitou část uzavíracího -prstence (4), zajištěného ve své poloze trubkou [13], uvnitř diferenciálního pístu (3) je uspořádán zpětný ventil, obsahu jmi na konci obráceném proti směru rubání vodicí šroub (8), -kuličku (10) tlačenou do -sedla (9) pružinou (11) a na opačném konci stavěči šroub (12) zašroubovaný - do diferenciálního pístu (3), a zdroj stlačeného vzduchu je -napojen -na trubkový spouštěč (17).