CZ2001922A3

CZ2001922A3 - Těľební důlní stroj a způsob těľení minerálů

Info

Publication number: CZ2001922A3
Application number: CZ2001922A
Authority: CZ
Inventors: Merie R. Mullet; Rex A. Hummel
Original assignee: Holmes Limestone Co.
Priority date: 1998-09-14
Filing date: 1999-09-07
Publication date: 2002-05-15
Also published as: AU767573B2; CO5021177A1; EA002315B1; PL346583A1; CZ295042B6; UA67794C2; DE19983532T1; US6270163B1; CN1318129A; PL189926B1; CN1204331C; BR9913710A; ZA200101834B; AU5909699A; WO2000015947A9; EA200100242A1; CA2343912A1; WO2000015947A1; CA2343912C

Description

TĚŽEBNÍJStROJ ^MzEBNÚM-ETO&Af

OBLAST TECHNIKY

Předkládaný vynález se všeobecně vztahuje k metodě a strojům pro těžení minerálů, takových jako je uhlí z podzemních vrstev (slojí). Konkrétně se předkládaný vynález vztahuje k metodě a strojům pro provádění těžebních operací ve stěnách a těžbu v podzemí, vysoce účinným, bezpečným a levným způsobem. Ještě specifičtěji, předkládaný vynález se vztahuje k metodě a stroji pro prováděn) těžebních operací ve stěnách a v podzemí, jimiž může být podstatný celek minerální vrstvy při selektivním zhroucení dolované zeminy získán znovu zpět, přičemž stroj a metoda operace je relativně jednoduchá, a připouští vysoký objem těžby.

DOSAVADNÍ STAV TECHNIKY

Těžební důlní zařízení bylo dlouhý čas klíčem k ekonomicky úspěšným důlním operacím. Původně bylo podzemní těžení silných vrstev ohniskem zájmu podniků pro těžbu uhlí. Při podstatném vyčerpání silných vrstev a dodatečným soustředěním se na požadavky bezpečnosti práce a zdraví u takovéhoto způsobu dolování, soustřeďuje se v současných letech pozornost na těžení slabších vrstev uhlí a to jak v podzemním, tak i v povrchovém dolování. K dosažení lepší hospodárnosti, odkrývaly povrchové doly tolik skrývky co bylo pro danou tloušťku uhelné vrstvy ekonomicky schůdné a pak se s očekáváním pustily do dolování exponovaných vysokých stěn, získávajíce zpět dodatečné tuny bez nákladů na skrývání nadzemních vrstev. Až doposud byly zemní spirálové (křídlové) vrtáky omezovány krátkou vzdáleností průniku do podzemí. Nástup dolování vysokých stěn za použití kontinuálních podzemních dolovacích strojů (kombajnů) na čele dopravníkových systémů dovolil podstatné zlepšení v hloubkách průniku. Hlavní nevýhodou ve všech způsobech užívajících spirálových zemních vrtáků a rubání vysokých stěn byly místní závaly stropů chodeb a nutnost ponechávat dostatečný prostor mezi šachtami pro předcházení zhroucení kompletní důlní konstrukce. Ponechávání dostatku uhlí k předcházení zhroucení je extremně neekonomické, neboť ponechává podstatné uhelné kapsy po dolování a je zde možnost pozdějšího poklesu v důlních vrtech nekontrolovaným a neplánovaným způsobem. Výše uvedená neefektivnost konvenčního dolování ve stěnách je obzvláště významná tam, kde je povrch uhelné vrstvy křivočarý, takže může být při využívání povrchových vrtů získán zpět jen extremně malý zlomek vrstvy.

* ····«· ·· * ·· · · · . · · ··

Λ ·· · ·* *

*.·* ř»Qt/U^9/20409

Ke zlepšení výtěžnosti dosažitelné zařízením pro rubání ve stěnách bylo věnováno po řadu let velké úsilí. V tomto ohledu byla vyvinuta řada vrtných hlav, které dosahovaly většího těžebního výkonu. Byla rovněž dosažena řada zlepšení v pohonných systémech a spolehlivosti zařízení, která snižovala ztrátové časy zařízení pro těžbu ve stěnách.

Rovněž bylo vyvinuto velké úsilí pro použití těchto strojů za rámec jejich tradičního užití použitím vyššího a širšího vyrubání. V tomto ohledu byly vyvinuty frézovací (vrtné) hlavy většího průměru, spolu s většími motory, vyššími rychlostmi dopravníku a nezbytným mezizařízením. Dalším složitějším přístupem byl vývoj zařízení, které původně rubalo konvenční vrt a pak by pokračovalo v rozšiřování vrtu do trochu většího rozměru. V tomto posledním případě je vrt proveden horizontálně, typicky konvenčním vrtným zařízením. Ve většině případů rubala tato zařízení v průběhu vstupní fáze podstatně větší množství minerálů s vrtem jen slabě zvětšeným vrtákem na rozšiřováni vrtu. V tomto směru byla vyvinuta řada rozšiřovacích vrtáků, které jsou v průběhu konvenčního vrtání složeny a následně je při jejich zpětném pohybu průměr rubacího vrtáku zvětšován. Jindy může být hlavní vrták pivotován nebo jiným způsobem přesazen k provedení zpětného rozšíření vrtu z původní díry, provedené ve vstupní fázi.

Tyto kombinované vrtné a rozšiřovací stroje dosahovaly jen malého rozšíření produktivity ve vztahu ke komplexnosti a nevýhodám, s jejich použitím spojeným. Ve většině případů pracují rozšiřovací rubací vrtáky na rozdíl od vrtáků pro vstupní fázi vrtu při zpětné fázi vrtu při pohybu směrem k zadní části stroje. To ovšem představuje možnost zhroucení stropu, který může uvěznit důlní zařízení v podzemí. V důsledku toho jsou často používána omezení rozsahu vrtu prováděného rozšiřovacími vrtáky, taková, aby minimalizovaly zhroucení stropu. Tyto systémy mají rovněž nevýhodu, že i v případě vyvrtané díry kruhového průřezu zde často zůstávají potenciální problémy s propadem vrstvy zeminy i léta poté, co bylo dolování skončeno. Tudíž vývoj zařízení pro těžbu ve stěnách měl až do dnešních let většinou povahu pouhého zdokonalení stávajícího zařízení a metod jeho použití.

PODSTATA VYNÁLEZU

Předmětem předkládaného vynálezu je poskytnout těžební stroj a technologický postup, který je obzvláště užitečný pro těžbu ve stěnách a těžební operace v podzemí, ph celkovém sednutí poddolovaného systému. Dalším předmětem předkládaného vynálezu je poskytnout takové těžní stroje a technologické postupy tam, kde uhelná vrstva (sloj) je dobývána vrtáním relativně malé a úzké pravoúhlé díry, která není náchylná k náhodnému zhroucení v průběhu vstupní fáze těžení. Dalším předmětem předkládaného návrhu je dát k dispozici takový těžební stroj a technologický postup, v němž křídlové vrtáky (křídla) značné • · · · · · *RCT/LÍS99/20409 «

délky jsou při provádění zpětné operace rozpínány, takže převážná část těžní operace je dosahována při zpětném pohybu zařízení. Dalším předmětem předkládaného vynálezu je poskytnout důlní stroj, který má pár přivrácených, vertikálně montovaných vrtných hlav, které rubají v průběhu svého vstupu do minerální vrstvy relativně úzkou pravoúhlou nebo čtvercovou díru. Dalším předmětem předkládaného vynálezu je poskytnout těžební stroj, kde vrtné nástroje působící v průběhu vstupní fáze jsou umístěny pohyblivě na přední části páru vrtných křídel. Ještě dalším předmětem předkládaného vynálezu je poskytnout těžební stroj, kde v průběhu rozpínání křídel při vratné vrtné operaci se vrtné hlavy pohybují podél délky vrtných křídel. Dalším pak předmětem vynálezu je poskytnout takový těžní stroj, kde každé vrtné křídlo má šnek, který dopravuje natěžené minerály ke šnekovému dopravníku umístěnému v hlavním rámu stroje, takže ve spojení s vhodně prodloužitelným dopravním zařízením dopravuje vytěžené minerály na povrch.

Dalším předmětem předkládaného vynálezu je poskytnout takový těžební stroj, jehož rubná šířka se v průběhu vratné fáze přibližuje délce obou (dvou) křídel. Dalším předmětem předkládaného vynálezu je poskytnout takový těžební stroj, kde v průběhu zpětné fáze vrtu je každý vrtný cyklus následován pohybem podle náběžné hrany křídla ve směru zpětného vrtu, což je přibližně průměrem vrtných hlav. Dalším předmětem předkládaného vynálezu je poskytnout takový stroj, kde dvě stejné vrtné hlavy jsou různým způsobem umísťovány a provozovány, což ovlivňuje vstupní i vratnou operaci stroje. Dalším předmětem předkládaného vynálezu je poskytnout takový důlní stroj, který dovolí podstatné opětné využití uhelné sloje, bez ohledu na terénní podmínky, které není možné použitím konvenčních těžebních strojů.

Jedním z dalších předmětů předkládaného vynálezu je poskytnout stroj pro těžbu ve stěně, který dovolí totální sednutí půdy, které není možné u jiných existujících způsobů těžby ve stěně. Dalším předmětem předkládaného vynálezu je poskytnout důlní stroj pro těžbu v podzemí, který nevyžaduje přítomnost dělníků v těžebním prostoru a dovoluje dodatečné vyrubáni o mnoho tenčích slojí, než je tomu u existujících způsobů úplného dotěžování. Dalším předmětem předkládaného vynálezu je poskytnout takový důlní stroj, kde vrtné soupravy a křídla pracují v těsné blízkosti dosud netěžených minerálů ve sloji a tvoří v průběhu vytahovací fáze vlečenou část stroje, čímž se minimalizuje možnost zhroucení nebo pádu stropů; to je umožněno zaštítěním prostoru v místě těžby minerálů, které předchází totálnímu sednutí, způsobovanému předmětným strojem.

Dalším předmětem předkládaného vynálezu je poskytnout důlní zařízení, které těží ve vstupní fázi minimum minerálů, při čemž používá senzorů, které sbírají informace o topografii těžené sloje. Tyto informace je pak možné použít ·· ·«··«· ·· * ·· · *í : ··:· ·: · ř>cř/ufe99/20409 ·«· · ·· · · ·· ··· k seřízení vratného modu zařízení k maximalizování pozice uvnitř těžené sloje a pro její plné vytěžení. To je umožněno zohledněním možných topografických změn v průběhu zpětného modu, kdy probíhá většina těžení. Dalším předmětem předkládaného návrhu je poskytnout takový těžební stroj, u něhož je možné kontrolované vytahování a expanze křídel v průběhu zpětného těžení, což umožňuje dále měnit těžní šířku a umístit do ní zakřivení stěny tak, že je kopírován obrys horniny, což není možné u strojů s fixní šířkou stroje. Tato expanze a retrakce (vytahování) je také vhodné proto, aby se stroj ve styku se stěnou dal vytáhnout z vrtu. Dalším předmětem předkládaného vynálezu je poskytnout takový těžební stroj, který může svou konstrukcí optimalizovat těžbu při různých výškách sloje s různými šířkami podle daných geologických podmínek.

Existuje ještě další předmět předkládaného vynálezu, kterým je poskytnutí takového těžebního stroje, který používá stranového upnutí na stěny pro umožnění pohybu horníků a dopravního zařízení do vrtu a z něj ven. Proto vyžaduje pouze zlomek velikosti nosného (opěrného) zařízení mimo vrt, v porovnání s konvenčními stroji pro těžbu ve stěně, jejichž váha musí být dostatečná, aby protlačila zařízení do vrtu a z něj. Stranové upnutí je při této aplikaci možné v důsledku blízkosti minerálů v předchozí vyvrtané díře, která nebude až do vytahovací fáze odtěžována, neboť je za upínáky, zatím co konvenční metody musí ponechávat mezi vrty dostatečně velký sloup pro podepření stropu. Předkládaný vynález navrhuje stroj, který potřebuje jen minimální obsluhu a je relativně levný v porovnání s konvenčními stroji pro těžbu ve stěnách, které mají srovnatelnou těžební charakteristiku.

Celkově předpokládá předkládaný vynález těžební stroj pro kombinovanou vstupní a vratnou těžbu materiálu uloženého v podzemních slojích, včetně pohyblivého hlavního rámu, křídla prodlužujícího se na přední část pohyblivého rámu, vrtné soupravy umístěné při vstupním vrtu na těsném předním konci křídla, když je křídlo vyrovnáno ve směru pohybu hlavního rámu, točné (čepové) spojení mezi hlavním rámem a křídlem sloužící pro orientaci křídla v úhlu ke směru pohybu hlavního rámu a mechanizmus vozíku, pohybujícího vrtnou soupravou pro těžení materiálu podél křídla v jeho blízkosti, v průběhu zpětného těžení materiálu.

Předkládaný vynález rovněž předpokládá metodu těžení minerálů, umístěných v podzemní sloji, včetně kroků vrtání vstupní díry v této sloji, umístění těžního stroje, majícího vrtné zařízení při vstupu do vrtu, namontované na křídle, vrtnou soupravu, pohybující se podélně po křídle, čímž provádí rozšiřování vstupní díry v prostoru přivráceném ke křídlu, zvětšuje úhlově rozpětí křídla pro rozšiřování prováděné vrtnou soupravou. Následně pak opakující se pohyb vrtné soupravy podél křídla způsobuje další rozšiřování vstupní díry a úhlové rozšiřování křídla rozšiřování vrtu, dokud není křídlo vymístěno požadovaným úhlem. Nastavené přírůstky zpětného pohybu těžního stroje a křídla a následný postup vrtné soupravy v podélném směru podle křídla • * · w » ^{w w} • V 4 4 4 4 e · · · ·

..‘•'.J ’ ^:RCWS99/20409 materiálu rozšiřuje šířku • · · · · 4· •· · · ·4 zajišťují rozšiřování, při čemž zpětné odtěžování vstupní díry.

STRUČNÝ POPIS VÝKRESŮ

Fig. 1 je částečný schematický půdorys pokusného těžebního stroje, dle koncepce předkládaného vynálezu, ukázaný ve vztahu k podzemní minerální vrstvě (sloji), zobrazující celkovou sestavu.

Fig. 2 je částečný schematický, bokorysný pohled na těžební stroj z Fig. 1, ukazující dodatečné rysy celkové sestavy.

Fig. 3 je zvětšený fragment nárysu sestavy těžebního stroje z Fig. 1, vzatý v podstatě podél osy (čáry) 3-3 z Fig. 1, ukazující křídlo, vozíky, opěrné rameno a vrtnou hlavu.

Fig. 4 je zvětšený nárys těžebního stroje z Fig. 1, vzatý v podstatě podél osy (čáry) 4-4 z Fig. 1, ukazující detaily spojení mezi křídly a vozíky.

Fig. 5 je zvětšený částečný nárys těžebního stroje z Fig. 1, vzatý v podstatě podél osy (čáry) 5-5 z Fig. 1 a ukazující detaily spojení mezi pohyblivým rámem a křídly.

Fig. 6 je vertikální řez těžebního zařízení z Fig. 1, braný v podstatě podél osy (čáry) 6-6 z Fig. 5, s odlomenou částí a ukazující detaily spojení mezi hlavním rámem a křídly.

Fig. 7 je vertikální nárys těžebního stroje z Fig. 1, braný v podstatě podél osy (čáry) 7-7 z Fig. 1, ukazující detaily ovládacího mechanizmu rozpínání křídel.

Fig. 8A až 8D jsou schematickými zobrazeními sledu operací ovládacího mechanizmu rozpínání křídel, v pohybujícím se křídle od zavřené do otevřené polohy.

Fig. 9 je zadní pohled na nárys těžebního stroje z Fig. 1, vzatý v podstatě podél čáry (osy) 9-9 z Fig. 2, ukazující detaily hlavního rámu a šneků.

Fig. 10 je bokorysný pohled ze strany alternativní formy konstrukce křídla navržený pro vertikální navádění těžebního stroje pro sledování zvlněné minerální vrstvy (sloje).

Fig. 11 je nárysný pohled podobný jako ve Fig. 4, ukazující měnící se formu konstrukce křídla z Fig. 10 a detail pohyblivé spodní desky pro navádění těžebního stroje.

Fig. 12 je nárysný pohled podobný jako je Fig. 7, ukazující měnící se formu konstrukce křídla z Fig. 10 a zvláště pak ovládací prvky pohyblivé spodní desky pro navádění těžebního stroje.

Fig. 13A až 13L znázorňují schematicky sled provozního cyklu vstupního a zpětného těžení v minerální sloji těžebního zařízení z Fig. 1.

^:··· · : · :pgt/Ús99/20409

PŘÍKLADY PROVEDENÍ VYNÁLEZU

Těžební stroj podle koncepce předkládaného vynálezu ve Fig. 1 a Fig. 2 je všeobecně indikován číslicí 20. Jak je ukázáno, je těžební stroj 20 zobrazen v operativním vztahu k vrtané díře H ve vstupní fázi při typickém těžení ve stěně. Pro účely orientace je těžební stroj 20 zobrazen jako postupující ve vrtané díře H zprava doleva, jak uvedeno ve Fig. 1 a Fig.2.

Primární komponentou těžebního stroje 20 je sestava hlavního rámu, zásadně označovaná číslicí 21, která má rozhraní s prodloužením dopravníku na povrch (země). Sestava hlavního rámu 21 má jako základní stavební prvek (člen) plošinu 22, která může být otočena prvkem tvaru U, jak je nejlépe vidět ve Fig. 9. Plošina 22 nese na svém horním povrchu připevněný stojan 23, který může být též otočen směrem dolů prvkem (členem) tvaru U. Stále se odkazujeme na Fig. 1, Fig. 2 a Fig. 9: stojan 23 nese sestavu pohonu hlavního rámu, všeobecně označovanou číslicí 25. Jak je ukázáno, má sestava pohonu hlavního rámu pár dopředných a vratných válců 26 a 27, které jsou obvykle umístěny paralelně jeden vedle druhého. Válce pro pohyb vpřed a vzad 26 a 27 mají zaslepený konec 28 připevněný k plošině 22 a konec pístní tyče 29 připevněný tak, jak je operativně popisováno dále.

Jak je vidět na Fig. 1, Fig. 2 a Fig. 9, má sestava hlavního rámu také upínací mechanizmy označované čísly 35 a 36. Jak je ukázáno, má upínací mechanizmus hlavního rámu 35 a 36 velké upínací desky 37, které rozšiřují na každé straně sestavu hlavního rámu 21. Upínací desky hlavního rámu 37 jsou připevněny k jednomu nebo více válcům 38, které jsou upevněny ke stojanu 23 šrouby s čepičkou 39. Jak je nejlépe vidět na Fig. 9, jsou upínací válce 38 uváděny v činnost volitelně a pohybují upínacími deskami 37 do záběru a ze záběru s pravoúhlým vrtacím otvorem H, produkovaným známým způsobem těžebním strojem 20 pohybem sestavy jeho hlavního rámu 21 přírůstkovými kroky dopředu a zpět ve vrtané díře H.

Odkazujeme vás nyní na Fig. 1, 2, 5 a Fig. 9: sestava hlavního rámu 21 má dopravníkový systém, všeobecně označovaný číslicí 40. Tento dopravníkový systém 40 má prodloužený žlab 41, který může být svým průřezem pravoúhlý. Jak je ukázáno, sedí žlab 41 uvnitř plošiny 22 tvaru U a pro svůj relativní pohyb vzhledem k plošině 22 a stojanu 23 je umístěn podélně podle sestavy hlavního rámu 21.

Uvnitř žlabu 41 dopravníkového systému 40 hlavního rámu je namontován pár šneků 42 a 43 hlavního rámu, který podstatně prodlužuje délku žlabu 41. Šneky 42 a 43 jsou přednostně namontovány na hřídeli 44 a 45 a jsou paralelně vyrovnány ve své délce se žlabem 41. Hřídele šneků 44 a 45 jsou podepřeny na konzolách 46, ve kterých jsou ložiska 47 (viz Fig. 5) střídavě umístěná po délce těchto hřídelí. Hřídele šneků 44 a 45 nesou spirálové lopatky ··«··*· · · · ♦ : PCT/UŠ99/20409

48, které mohou být různé běžné průmyslové konstrukce. Šnekové hřídele jsou poháněny jedním nebo více vhodnými elektromotory 49 a dopravují uhlí nebo jiné minerály podél a na zadní část sestavy hlavního rámu 21. Tento transport běží zleva doprava jak je zobrazeno na výkresech Fig. 1 a Fig. 2. Může se stát výhodným namontovat dodatečné jednotky dopravníku (na výkresech neukázané), které mohou být stejné nebo podobné konstrukce jako je dopravník 40 hlavního rámu. Tyto dodatečné jednotky by byly připevněny ke žlabu 41, a dopravovaly by minerály na povrch, zatím co by těžní stroj 20 vrtal díru H a postupoval v podzemí vpřed a sledoval vrstvu minerálů.

Vpředu, na sestavě hlavního rámu 21 těžebního stroje 20 ve vzorové díře H je pár vrtných křídel, všeobecně označovaný čísly 50 a 50'. V pohledu shora a tváří do vrtné díry H ve Fig. 1 je sestava levého vrtného křídla označena číslicí 50 a sestava pravého vrtného křídla číslicí 50'. Sestavy vrtných křídel 50 a 50' mohou mít identickou konfiguraci, s výjimkou toho, že každé z nich je konstruováno jako zrcadlový obraz druhého. Proto také následující diskuse pokrývá konstrukci obou vrtných křídel 50 a 50', s tím, že je specificky zaměřena na levé křídlo číslo 50. Nyní vás odkazujeme na výkresy Fig. 1 až Fig. 6: sestava vrtného křídla 50 má směrem ven otevřený rám tvaru L označený číslem 51. Jak je ukázáno, má rám 51 vertikální člen 52 a spodní horizontální člen 53.

Umístěn v dosahu spodní části (členu) rámu tvaru L č. 51, bezprostředně se stýkající s vertikálním členem 52 a horizontálním členem 53, je dopravníkový systém křídla, všeobecně značený číslicí 55. Dopravníkový systém křídla 55 má šnekový dopravník křídla 56, který podstatně prodlužuje plnou délku rámu tvaru L 51. Šnekový dopravník křídla 56 má hřídel šneku 57, prodlouženou za oba nejzazší konce šneku 56 a uloženou rotačně na přední sloup suportu 59 a zadní sloup suportu 60, které jsou připevněny na rámu 51.

Mělo by být řečeno, že rotace šneku 56 dopravníkového systému 55 ve směru ukázaném na výkresech Fig. 3 až Fig. 5 bude sloužit k dopravě rozvolněného materiálu ve vrtné díře H zepředu dozadu sestavy vrtného křídla 50, který překáží rámu tvaru L č. 51. Dále pak musí být uvedeno, že vytěžený materiál, vstupující z vnějšku v každé pozici podélně s dopravníkovým systémem křídla 55, bude uvnitř rámu tvaru L 51 dopravován směrem k zadní části křídla 50.

Dopravníkový systém křídla 55 je ve vzájemném vztahu a je poháněn spojovacím mechanizmem dopravníku, všeobecně označovaným číslicí 65. Spojovací mechanizmus dopravníku 65 sestává z krátkého prodloužení šneku 66, který je na svých koncích připojen k hřídeli šneku křídla 57 a ke šneku hřídele hlavního rámu 44 univerzálním kloubem 67, resp. 68.

Musíme si tudíž uvědomit, že motor šneku 49 pohání oba systémy, tj. dopravníkový systém hlavního rámu 40 a systém dopravníku křídla 55, a to pomocí spojovacího mechanizmu 65. Musí být tedy rozuměno tomu, že vhodné umístění univerzálních kloubů 67, 68 spojovacího systému 65, sestavy vrtného

9 ·· • · · ’PČT/dS99/20409 hlavního rámu 21.

křidla 50 může být úhlově vyoseno s ohledem na sestavu zatímco ještě poskytuje rotaci šnekům 42 a 66. Dále sekce šneku 66 na spojovacím mechanizmu 65 způsobuje dopravu narubaného materiálu z dopravníkového systému šneku 55 do dopravníkového systému hlavního rámu 40 a následně mezi žlabem 41, tak, aby pohybovala materiálem na zadní část těžního stroje 20.

Sestava vrtného křídla 50 je pohyblivá v podélném směru a vzhledem k sestavě hlavního rámu 21, k němuž se může úhlově natáčet pomocí sestavy otočného čepu, který je všeobecně značen číslicí 70 a je nejlépe vidět na výkresech Fig. 2, 5 a 6. Sestava otočného čepu 70 má hnací desku (točnu) 71, která je připevněna na konec tyče 29 dopředného a vratného válce 26 sestavy pohonu hlavního rámu 25 a žlabu 41 dopravníkového systému hlavního rámu 40. Hnací točna 71 má připevněno mimoúrovňové rameno 72, které má namontováno pouzdro kuličkového ložiska 73. Sestava vrtného křídla 50 má postranní pomocný rám 74 s prostorově rovnoběžnými rameny 75 a 76, která nesou montážní celek kuličkového ložiska, který je v záběru s pouzdrem kuličkového ložiska 73 v mimoúrovňovém rameni 72 hnací točny 71. Musíme si uvědomit, že spojení mezi kuličkovým ložiskem 78 a pouzdrem kuličkového ložiska pouzdra 73 připouští malé prodloužení vertikálního úhlového pohybu sestavy vrtného křídla 50 vůči sestavě hlavního rámu 21.

Sestava vrtného křídla 50 má sestavu vrtného vozíku všeobecně označovanou číslicí 80, umístěnou na rámu tvaru L 51 a nad dopravníkovým systémem 55. Odkazujeme vás nyní na Fig. 1 až 6 včetně; sestava vrtného vozíku 80 má rám vozíku 81, který má horizontální nohu (páku) 82 a svislou (vertikální) nohu 83, které jsou všeobecně rovnoběžná s horizontálním členem 53 a vertikálním členem 52 rámu tvaru L 51 (Fig. 4). Rám vozíku 81 je v podstatě pohyblivý po celé podélné délce L rámu 51 sestavy vrtného křídla 50 na páru prostorově disponovaných kolejnic, jmenovitě na horní kolejnici 84 a dolní kolejnici 85. Jak je ukázáno, mají kolejnice v otočené kombinaci 84 a 85 profil V, která zabírá s korespondujícími horními drážkovými koly 86 a dolními drážkovými koly 87 rámu vozíku 81. Na výkresech Fig. 3 a 4 je nejlépe vidět, že rám vozíku 81 má pár prostorově horizontálně orientovaných horních kol 86 a pár dolních kol 87, všechna kola jsou volně otáčivá, namontovaná na rámu vozíku 81 šrouby 88. Rám vozíku 81 je tudíž montován pro horizontální posun a umístěn podél rámu tvaru L 51 sestavy vrtného křídla 50.

Rám vozíku 81 se dá volitelně umísťovat po kolejnicích 87 a 85 sestavou pohonu vozíku, všeobecně označovaném číslicí 90. Sestava pohonu vozíku 90 je složena z nespojitého hnacího řetězu 91, majícího jeden konec upevněný ke konci prvního řetězu, připevněného na konzole 92 a druhý konec připevněný v konzole 93; oba natuho připevněné na kolmou (vertikální) nohu 83 rámu vozíku 81. Hnací řetěz 91 je veden kolem volnoběžného řetězového kola v blízkosti předního konce rámu tvaru L 51 sestavy vrtného křídla 50. Hnací řetěz 91 je také veden na řetězové kolo 95, které je upevněno na L rámu 51 • ·

PCT/US99/20409 v blízkosti zadního nebo vlečeného konce sestavy vrtného křídla 50. Hnací řetěz 95 je montován na hřídeli 96 (viz Fig. 6) hnacího motoru vozíku 97. Hnací motor 97 je reverzibilním motorem, který může pohánět rám vozíku 81 zvolenou rychlostí a zvoleným směrem po kolejnicích 84 a 85 připevněných na rám tvaru L 51 sestavy vrtného křídla 50.

Sestava vrtného vozíku 80 má operativně namontovanou vrtnou soupravu označovanou všeobecně číslicí 100, kterou je nejlépe vidět na výkresech Fig. 1 až 4. Vrtná souprava 100 má vrtnou hlavu 101, která, jak je ukázáno, sestává z páru osově vyrovnaných, vertikálně orientovaných bubnů 102. Vnější povrch bubnů 102 nese množství osově a obvodově uložených řezných nožů 103, které jsou konstruovány tak, že rubají minerální vrstvu a hlušinu, jak je obvyklé při těžebních operacích. Bubny 102 jsou otáčeny hydraulickými motory 104 umístěnými uvnitř bubnů 102. Bubny 102 mají vně koncové kryty 105, které se neotáčí a jsou umístěny na hřídelích s drážkou 106 hydraulických motorů 104. Musíme si tudíž uvědomit, že se bubny 102 otáčejí volitelně pomocí hydraulických motorů 104, požadovanou optimální rychlostí, odpovídající operaci prováděné noži 103 na bubnech 102. Hydraulické motory 104 mohou být výhodně reverzovány, v závislosti na používané vrtné technice, takže připouštějí krátkou reverzaci otáčení bubnů 102 řezné hlavy 101 v případě, že by došlo dočasnému zaseknutí v důsledku množství nebo obsahu těženého materiálu.

Vložena mezi montážní celky bubnů 102 na každé řezné hlavě 101 je prodloužené vrtné rameno 110. Vrtné rameno 110 je montováno naproti prodlužovacím nákružkům (pouzdrům) 111, ke kterým jsou připevněny hydraulické motory 104 šrouby 112. Nákružky 111a také sedlo ložisek 113 na nichž se vně otáčejí bubny 102 uváděné v činnost hydraulickými motory 104. Vrtná souprava 100 a její vzájemný vztah s řezným ramenem 110 je pouze příkladem různých typů cylindrických vrtných hlav, známých v průmyslu. Může být použita jakákoliv konstrukce různých řezných hlav, pokud má vhodnou velikost a pohon.

Nejzazší konec vrtného ramene 110 naproti vrtné hlavě 101 je k rámu vozíku 81 připojen otočně na čepu. Jak je ukázáno, není vrtné rameno 110 upevněno k čepu 114 otočně (Fig. 3). Otočný čep 114 je prodloužen přes část rámu vozíku 81 a má na něm uloženo neotáčivé ozubené kolo 115. Musí být tudíž pochopeno, že rotace ozubeného kola 115 dává stejný úhel otáčení vrtného ramene 110 okolo otočného čepu 114. Ozubené kolo 115 je v záběru s pastorkem 116. Pastorek 116 je namontován na hřídeli 117 rotačního ovladače 118 připevněného k rámu vozíku 81. Z je toho tedy vidět, že aktivace ovladače otáčení 118 způsobuje úhlový pohyb vrtné hlavy 101 kolem otočného čepu 114 přes hřídel 117 a pastorek 116. Z tohoto důvodu se může řezná hlava 101 otáčet z polohy vyrovnané s rámem tvaru L 51 sestavy vrtného křídla 50, jak je vidět na výkrese Fig.1 a 2, do polohy v podstatě k ní kolmé, jak je zobrazeno např. na výkrese Fig. 13 D.

• · · *PGT/lřS99/20409

Odvoláváme se nyní na výkresy Fig. 4 a Fig. 7. Každá ze sestav křídel 50 a 50' má upínací sestavu křídla, všeobecně označovanou číselně jako 120. Sestava levého vrtného křídla 50 má upínací zařízení křídla 120 a sestava pravého křídla 50' upínací sestavu křídla 120'. Obě jsou umístěny na vnitřku nebo vnitřní straně desky sestav vrtného křídla 50 resp. 50'. Tak jako jiné komponenty těchto křídel jsou vzájemně v podstatě identické, s výjimkou toho, že jedno je zrcadlovým obrazem druhého a že jisté prvky jsou pro zabránění v interferenci mimoúrovňové. Upínací sestava křídla 120 poskytuje oporu sestavě vrtného křídla 50 v předem zvolené poloze, zatím co sestava vrtného vozíku 80 se pohybuje po kolejnicích 84 a 85 tak, aby zvětšovala vrtanou díru H v rozsahu dále detailně uváděném. Upínací sestava křídla 120 sestává ze zadního upínacího válce 121, který uvádí v činnost horní zadní upínací desku 122 a zadní spodní upínací desku 123. Musí být proto chápáno, že aktivace zadního upínacího válce 121 pohybuje horní zadní upínací deskou 122 do záběru s hořejškem vrtné díry H a zadní spodní deska 123 do záběru se spodním krajem vrtané díry H.

Upínací sestava křídla 120 zahrnuje rovněž horní přední upínací válec 124, který pohání přední horní upínací desku 125 ze zatažené pevné pozice do záběrové polohy 125' s vrchem vrtané díry H. Přední spodní upínací válec 126 nese přední spodní upínací desku 127 ze zatažené pevné pozice z Fig. 7 do zvětšené pozice 127', při čemž se dotýká spodního okraje vrtané díry H. Přední horní upínací válec 124 a přední spodní upínací válec 126 jsou připevněny k vertikálnímu členu 52 rámu tvaru L 51 sestavy vrtného křídla 50. Zadní upínací válec je 121 je namontován způsobem dále popsaným.

Nyní vás odkazujeme na výkresy Fig. 4, 7 a Fig. 8A. Úhlové umísťování každé ze sestav vrtného křídla 50 a 50' ve vztahu k sestavě hlavního rámu 21 se dosahuje rozpínací sestavou, všeobecně označovanou jako 130, pracující ve spojení (konjunkci) s upínací sestavou křídla 120. Rozpínací sestava křídla 130 zahrnuje otočnou hřídel 131, která pohybuje řadou rozmístěných ložisek 132, připevněných k vertikálnímu členu 52 rámu tvaru L 51. Jak je vidět, je hřídel 131 vertikálně namontována na rámu 51 a může se volitelně otáčet v obou směrech pomocí ovladače otáčení 133, montovaného uprostřed délky hřídele 131. Hřídel 131 rozpínací sestavy křídla 130 je provozně ve vztahu s horním rozpínacím válcem 134 a spodním rozpínacím válcem 135, tak, že jak je znázorněno ve Fig. 7, že jsou orientovány v podstatě kolmo a horizontálně k hřídeli 131. Konec každé pístní tyče rozpínacích válců 134 a 135 je připevněn upínacím pouzdrem 136 k hřídeli 131, tak aby touto hřídelí otáčel, za pomocí ovladače rotace 133. Zaslepené konce válců 134 a 135 mají výložné (konzolové) oko 137, které získává pohyb přes hřídel 138 s volně se otáčejícími válečky 139 na jednu nebo na druhou stranu. Slepé konce válců 134 a 135 jsou volně opřeny v konzolách tvaru L 140, které jsou namontovány na vnitřním povrchu vertikálního členu 52 rámu tvaru L 51 sestavy vrtného křídla 50' (viz Fig. 7 a Fig. 8A). Tímto * PCT7ÓS99/20409

způsobem jsou rozpínací válce 134 a 135 vzájemně propojeny v průběhu části svého operačního sledu mezi dvěma sestavami vrtných křídel 50 a 50', jak bude dále podrobně vysvětleno. Horní rozpínací válec a 134 a dolní rozpínací válec 135 zůstávají v průběhu bočního horizontálního pohybu ve vertikální rovině, protože je zadní upínací válec 121 fixován sváry 141, jak k hornímu rozpínacímu válci 134 tak i spodnímu upínacímu válci 135. Synchronizaci válců 134 a 135 zajišťuje paralelnost spojení (spřažení) tvořené hřídelí 131 a zadním upínacím válcem 121.

Příklad provozní manipulační schopnosti sestav vrtných křídel 50, 50' se zvláštním ohledem sestavu vrtného křídla 50 je zobrazen ve formě schematického půdorysného pohledu na výkresech Fig. 8A - Fig. 8D. Ve Fig. 8 A jsou sestavy vrtných křídel 50 a 50' ukázány v paralelním vyrovnání vedle sebe (bok po boku) a ve vyrovnání se sestavou hlavního rámu 21. Při přípravě k počátečnímu rozevření (rozepnutí) sestavy vrtného křídla 50 jsou přední horní upínací válec 124 a přední spodní upínací válec 126 aktivovány do upínací polohy. V následující diskusi, týkající se Fig. 8A až Fig. 8D budeme ve všech případech předpokládat, že přední spodní upínací válec 126 je uveden v činnost do upínací pozice nebo zatažené pozice s ohledem jak na sestavu vrtného křídla 50, tak vrtného křídla 50'. Přední horní upínací válec 124 a zadní upínací válec 121 sestavy vrtného křídla 50 jsou aktivovány zatahováním polohy pístní tyče.

Nyní jsou uvedeny v činnost rozpínací válce 134 a 135, aby otáčely sestavou vrtného křídla 50 kolem sestavy otočného čepu 70. Jak zobrazeno ve Fig. 8B, produkuje tato aktivace válců 134 a 135 zvětšení vůle mezi sestavou vrtného křídla 50 a vrtného křídla 50', takže poskytuje dostatek prostoru pro následné provozní kroky. Jakmile jsou pístní tyče 134 a 135 plně vytaženy, jak je zobrazeno na výkrese Fig. 8B s válečky 139 v záběru s konzolou tvaru L 140 sestavy a řezného křídla 50, přední upínací válec 124 je upnut, ovladač rotace

133 uvede v činnost otáčení rozpínacích válců 134 a 135 proti směru hodinových ručiček vzhledem k hřídeli 131. To má za následek to, že válečky 139 na konci rozpínacích válců 134 a 135 opouštějí svou kontaktní polohu s konzolou L tvaru 140 a sledují oblouk úhlu, zobrazený ve Fig. 8C. Rozpínací válce 134 a 135 jsou uvedeny v činnost a zatahují pístní tyč současně s aktivací ovladače rotace 13 tak, aby předešly interferenci rámu 51 sestavy řezného křídla 50's válečky 139.

Operace k zatahování pístních tyčí válců 134 a 135 pokračuje, zatímco je otáčeno hřídelí 131 pomocí ovladače otáčení 133 pokud není dosaženo pozice komponent sestavy vrtného křídla 50, zobrazené ve Fig. 8D.V tomto bodě je pístní tyč rozpínacích válců 134 a 135 již podstatně zatažena a rozpínací válce

134 a 135 jsou orientovány v podstatě kolmo k rámu 51 sestavy vrtného křídla 50. Zatím co orientace ukázaná ve Fig. 8D se požaduje jenom za jistých okolností, může se stát vhodným orientovat rozpínací válce 134 a 135 jinak a umístit je v paralelním vyrovnání se sestavou hlavního rámu 121. Proto je • ·

*PČTrt3S99/20409 aktivován upínací válec 121 do své upínací polohy s předním horním upínacím válcem 124, který je rovněž aktivován do upínací polohy, což uvede v činnost vrtnou soupravu 100 podél sestavy vrtného křídla 50. Po skončení operace vrtání se upínací válec 124 stáhne do své zatažené polohy, takže rozpinací válce 134 a 135 jsou aktivovány k prodloužení svých pístních tyčí a pohnou sestavou vrtného křídla 50 do další úhlově roztažené polohy, čímž může být těžený materiál opětně rubán vrtnou soupravou 100. Následné opakování sledu vrtání a pohybu z Fig. 8D dovoluje jakýkoliv rozsah velikosti požadovaného úhlu pootočení sestavy vrtného křídla 50 vzhledem k ose sestavy hlavního pohyblivého rámu 21.

Abychom ovlivnili vertikální seřízení těžebního stroje 20 v průběhu vstupní fáze těžení, tak aby lépe sledoval minerální sloj a udržel centrovanou vrtnou díru H, mohou se s výhodou používat modifikovaná vrtná křídla 150 a 150' zobrazená na výkresech Fig. 10 až Fig. 12. Vedení vrtného křídla 150 a 150' nahoru a dolů se provádí modifikovaným rámem tvaru L 151. Protože, jako u sestav vrtného křídla 50 a 50', jsou zde konstrukční prvky identické, kromě toho, že jedna sestava je zrcadlovým obrazem druhé, bude v dalším popisována jen sestava vrtného křídla 150.

V podstatě je rám tvaru L 151 ze dvou konstrukčních kusů, majících vertikální člen 152 s nejspodnějším dolním koncem, který je rozdvojen připojenou opěrnou deskou 153, tak aby tvořil vertikální prodloužení drážky 154. Drážka 154 zachycuje spodní desku tvaru L 155, mající horizontální nohu 156 podobnou horizontálnímu členu 53 sestavy vrtného křídla 50. Vertikální noha prochází drážkou (mezerou) 154 vytvořenou mezi vertikálním členem 152 a zadržovací deskou 153. Spodní deska 155 je fixována uvnitř drážky 154 blízko zadního konce sestavy vrtného křídla 150, otočným čepem 160, takovým způsobem, že deska 155 je poněkud otočná, aby tak aby zvedala a snižovala svůj přední konec. Rozsah vertikálního pohybu předního konce spodní desky 155 může být kontrolován (omezen) jedním nebo více průchozími šrouby 162, které přesahují přes vertikální člen 152 rámu tvaru L 151, přes drážku 154 a skrz zádržnou (opěrnou) desku 153. Průchozí šrouby 162 procházejí též přes vertikální štěrbinu 163 ve vertikální noze (podpěře) 157 spodní desky 155, takže se tato deska 155 může vertikálně pohybovat délkou štěrbiny 163 kolem otočného čepu 160. Vertikální pozice předního konce spodní desky 155 může být volitelně ovládána válcem pro dolní vedení 165, který má slepý konec připevněn k hornímu kolíku 166, který je fixován k vertikálnímu členu 152 rámu tvaru L 151 a konec jeho pístní tyče k patnímu kolíku 167, který je fixován k vertikální podpěře 157 spodní (patní) desky 155.

Sestava vrtného křídla 150 v jeho normální provozní pozici je ukázána plnými čarami na výkresech Fig. 10 -12. Jak je ukázáno, má válec pro dolní vedení 165 svou prodlouženou tyč u patní (spodní) desky 155 prodlouženou směrem dolů, tak, že průchozí šrouby 162 jsou v záběru s vrchem štěrbin 163. V této pozici je horizontální noha (rameno) 156 dolní (patní) desky 155 ’ 1>ČT/ÍrS99/20409

A · A *

v podstatě kolmá ke koncům vertikálního členu 152 rámu 151. Uváděním v činnost válce 165 pro dolní vedení se zatahuje jeho tyč a zvedá na předním konci dolní (patní) desku 155 a zvedá tedy i horizontální nohu (rameno) 156 po pozice osy řetězu 156', jak je nejlépe vidět na výkrese Fig. 11.To způsobuje že sestava vrtného křídla 150' je vedena směrem dolů tak, aby udržela zvolené umístění vrtné soupravy 100 uvnitř minerální sloje, která se sklání směrem dolů.

Aby se dosáhlo vedení vrtného křídla 150 směrem nahoru, musí být uveden v činnost válec 126, aby prodlouží přední spodní upínací desku 127 ze zatažené polohy 127, vyznačené na Fig. 12 plnou čarou, do prodloužené pozice 127', která je pod horizontální nohou 156 spodní desky 155. V tomto případě přední upínací deska 125 obsluhovaná předním horním upínacím válcem 124 není uváděna v činnost a tím připouští vedení vrtného křídla 150 směrem nahoru nebo dolů, zatím co přední dolní upínací deska 127 je ve své prodloužené pozici 127' (viz Fig. 12). Když je přední dolní upínací deska 127 v průběhu vedení vrtného křídla 150 směrem nahoru udržována v prodloužení, upínací deska 127 může mít svůj přední konec 128 a zadní konec 129 otočen směrem nahoru tak, aby chránil dolní upínací desku 127 před zakopáním nebo zachycením na spodním povrchu vrtné díry H. Tudíž, křídlové vrtné sestavy 150 a 150' mohou být vedeny směrem nahoru nebo dolů, tak aby sledovaly optimálně minerální sloj, na základě informací shromážděných před vrtáním děr H; tj. např. z vrtání díry H prováděným nyní nebo ze zpětného těžení na základě informací shromážděných ve vstupní fázi těžení a udržuje vrtnou sestavu 100 ve zvolené poloze uvnitř minerální sloje, která je nakloněna směrem dolů.

Příklad sledu operací metodou těžení s použitím těžebního stroje 20 je zobrazen schematicky na výkresech Fig. 13A - Fig. 13L. Těžební stroj 20 je zobrazován a popisován při tvorbě vrtné díry H, definované jako stěna W u zemského povrchu.

Jak je vidět z půdorysu, je těžební stroj 20 ve Fig. 13 A zobrazen při počátečním vstupu do stěny W. Vrtné soupravy 100 na každé křídlové vrtné sestavě se otáčejí, jak je na půdorysu vidět, buď ve směru nebo v protisměru pohybu hodinových ručiček. Dopravníkový systém 55 křídel 50 a 50', který je z počátku neomezený, vykládá minerály směrem ven od stěny W, jak vidno z Fig. 13A.

Těžební stroj 20 je posunován vpřed k vrtání díry H při sledování minerální sloje postupem křídlových vrtných souprav 50 a 50' s upínacími mechanizmy 35 a 36, které zabírají do stran vrtané díry H, jak zobrazeno na Fig. 13B. Když je dokončen dopředný posuv a zatažení válců 26 a 27 sestavy hlavního rámu 25, je upínací mechanizmus 35 a 36 vytažen ze záběru s vrtnou dírou H a sestava hlavního rámu 21, těžebního stroje 20 je posunována dopředným a zpětným pohybem válců 26 a 27, které táhnou sestavu hlavního rámu 21 do blízkosti křídlových vrtných souprav 50 a 50', jak je vidět ve Fig. 13C. Upínací mechanizmus 35 a 36 je potom přitlačován do záběru se stěnami W a připravuje další dopředný posun křídlových vrtných souprav do minerální • · · · · · •PCT7US99/20409 sloje. Jak je vidět z Fig. 13 B u sestavy hlavního rámu 21 ve vrtané díře H, jsou vytěžené minerály dopravovány dopravníkovým systémem křídla 55 a dopravníkovým systémem hlavního rámu 40 směrem vzad od těžené stěny. Když těžní stroj 20 postoupí dále do minerální sloje od stěny W, jak je zřejmé z Fig. 13 C, mohou být přidány další délky dopravníků, způsobem, který je při těžbě ze stěny běžně znám.

Jakmile vrtná díra H dosáhla v minerální sloji požadované hloubky, roztáhne se upínací mechanizmus 35 a 36 do záběru s vrtanou dírou H, aby podržel, jak ukázáno ve Fig. 13D, dočasně těžní stroj 20 v pozici. Nyní pokračují vrtné soupravy 100 v těžení, ovladače rotace 118 vrtných ramen 110 jsou uváděny v činnost k natáčení vrtných souprav 100 do polohy vyrovnané se sestavami křídlových vrtných souprav 50 a 50', jak je vidět ve Fig. 13 C, do pozice kolmé ke křídlům 50 a 50', jak je vidět na Fig. 13 D.

Poté jsou uváděny v činnost sestavy pohonu vozíků 90 těžebních vozíků 80 a pohybují vrtnými soupravami 100 v podélném směru nebo zepředu dozadu podle křídlových vrtných souprav 50 a 50', tak, aby dosáhly pozice zobrazené na výkrese Fig. 13 E. V průběhu rozšiřování vrtu původní vstupní vrtné díry H, pokračují vrtné soupravy 100 v nakládání natěženého materiálu přes dopravníkový systém křídel 55 a dopravníkový systém hlavního rámu 40 směrem od stěny, jak bylo už popsáno dříve.

Jakmile je dosaženo rozšíření, vrací se za pomoci vrtných vozíků 80 a otočných ramen 110 vrtné soupravy 100 do své pozice vyrovnané se sestavami křídlových vrtáků 50, 50'. Nyní započíná rozpínání sestav vrtných křídel 50 a 50', které ovlivňuje úhlové vymístění křídlových vrtných souprav 50 a 50' ve vztahu k hlavním rámu 21 působením sestav otočného čepu. Počáteční úhlové rozpětí mezi křídlovými soupravami 50 a 50' je způsobeno rozpínacími válci 134 a 135 rozpínací soustavy 130 přidružené ke každé sestavě křídla 50 a 50', s komponentami upínacích sestav 120 umístěných jak popsáno shora ve spojitosti s Fig. 8 A a 8 B. Vrtná souprava 100 pokračuje v těžbě, jak zobrazeno ve Fig. 13 F, sestava vrtného křídla 50 je úhlově vymístěna s ohledem na druhou soupravu vrtného křídla 50'.

Jak je vidět z Fig. 13G, sestava rozpínání křídel sestavy 130 vrtného křídla 50 je v době, kdy se vrtná souprava 100 pohybuje z vyřízení se sestavou vrtného křídla 50' od sestavy křídla 50, odpojena do pozice k ní kolmé a pak vedena podél délky sestavy vrtného křídla 50, aby tak dále rozšiřovala vstupní vrt díry H, jak je zobrazeno ve Fig. 13G. Vhodné opakování tohoto pohybu se může provádět, pokud sestava rozpínání křídla 130, přidružená k sestavě vrtného křídla 50, může být přemístěna do polohy k ní kolmé, jak zobrazeno ve Fig 13H, a to řízením ovladače rotace 133 do pozice zobrazené ve Fig. 13H. Detaily pozičních kroků a ovládání upínání sestavy křídla 120 byly diskutovány shora, ve spojitosti s Fig. 8C a 8D. Opakovaný sled upínací sestavy křídla 120 a sestavy jejich rozpínání 130 s přerušovaným pohybem vrtné soupravy 100 « · '••PCT/US99/20409 podél sestavy křídlového vrtáku 50 může být použit k dosažení jakéhokoliv stupně vzájemného úhlového natočení vrtných křídel 50 a 50'.

Poté postupný úhlový pohyb sestavy křídla 50' může fungovat způsobem právě popsaným pro vrtné křídlo 50, se sledem vrtných kroků vrtné soupravy 100, předcházejících každou akci změny úhlu sestavy vrtného křídla 50', do té doby, až sestavy vrtných křídel 50 a 50' budou zaujímat stejný úhel k podélné ose sestavy hlavního rámu 21 těžebního stroje 20. Jakmile je dosaženo pozice zobrazené na Fig.131, započne zpětná těžební operace v její nejproduktivnější formě, kde je rubán krokovým vratným způsobem plně rozšířený prostor vstupní díry H ohraničený sestavami křídlových vrtáků 50 a 50' Při operaci zpětné těžby jsou upínací mechanizmy 35 a 36, jakož i upínací desky 122 upínací sestavy 120 sestavy hlavního rámu 21 v záběru. V této chvíli se pohybují sestavy křídlových vrtáků 50 a 50' vpřed ke stěně W. Tento pohyb je prováděn dopředným a zpětným pohybem válců 26 a 27 hnací sestavy hlavního rámu 25, válce synchronně zatahují a prodlužují pístní tyče horních a spodních rozpínacích válců 134 a 135 vrtných křídlových sestav 50 a 50' do prostoru předtím vyčištěného vrtnými soupravami 100. Uvolnění a pohyb upínacího mechanizmu 35 a 36 hlavního rámu 21 a upínacích sestav upínacího mechanizmu křídel 120 je prováděn zatahováním pístních tyčí zadních upínacích válců 121 , prodlužováním a zatahováním pístních tyčí válců 26 a 27 sestavy hnacího mechanizmu 25 hlavního rámu. Poté jsou aktivovány do přípravné upínací pozice pro pohyb vrtných souprav 100 podél délky sestav křídlových vrtáků upínací sestavy křídla 120 a u upínací sestavy 35 a 36 a posléze navráceny do pozice zobrazené ve Fig. 13 I. Tento vrtný a dopředný sled pohybu sestavy vrtných křídel 50 a 50' úhlově vymístěných, jak zřejmo z Fig. 13 1, se opakuje v průběhu celé zpětné operace rubání nebo podstatné její části od stěny W, prováděné těžebním strojem 20.

V případech, kdy se požaduje ponechat stěnu W v podstatě nedotčenou, může být provedeno zastavení nebo redukce přírůstků úpravou rozpětí úhlu vrtných křídel 50 a 50' ve vztahu k hlavnímu rámu 21. V takovém případě může být použit postup zobrazený ve Fig. 13 J až 13 L. Řezné soupravy 100 se vrací jen na část délky vrtných křídel 50 a 50'a následně ovlivňují vrt jen v části délky vrtných křídel, jak je zřejmé z Fig. 13J.

Následně může být sestava hlavního rámu 21 postupně z vrtné díry H vytažena, takovým způsobem, že jsou prováděny stále užší a užší vrty. V tomto případě bude vhodné, aby zůstaly zadní upínací desky 122 a 123 v záběru svrchem a spodkem vrtané díry H, zatímco hnací sestava hlavního rámu 25 bude zatahovat pístní tyče dopředných a vratných válců 26 a 27, tudíž vytahovat sestavy vrtných křídel 50 a 50', které mají dovnitř stažený úhel, jak je vidno z výkresů Fig. 13J a 13K. Následně je třeba k dosažení pozice z Fig. 13« přerušit rotaci vrtné soupravy 100 a odpojit pohon vozíků 90, takže vrtná souprava 100 může být podél sestavy vrtných křídel 50 a 50' vymístěna. Zadní horní upínací desky jsou vytaženy z dotyku s vrtnou dírou H a rovněž přerušen **PCTAJS99/20409

záběr vrtných souprav 100 s uhlím, který způsobí další uzavření sestav vrtných křídel 50 a 50'. Jsou uvedeny v činnost ovladače rotace 133 sestav rozpínání křídel 130 a vrací se do své původní polohy, když vrátily sestavy vrtných křídel 50 a 50'do jejich původní rovnoběžné polohy, jak je zobrazeno ve Fig. 13 L.

Po popsání příkladu sledu vstupních a vratných těžních operací, uvedeném shora, bude jistě odborníky, zkušenými v této profesi, oceněno, kolik změn a alternativ by bylo možno při flexibilitě těžebního stroje 20 v jeho provozním sledu provést bez odbočení z rozsahu předkládaného vynálezu. Například může být změněn směr rotace vrtných souprav 100 v průběhu všech operací, popsaných ve Fig. 12A až 12L. Mohl by být použit další odlišný sled operací různých prvků sestav vrtných křídel 50 a 50', a to v závislosti na složení minerální sloje a přivrácených podzemních vrstev a jiných provozních faktorech. Také vstupní díra by mohla být vrtána strojem odlišným od těžebního stroje 20 za předpokladu akceptování rozpínací a vratné vrtné operace.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Těžební důlní stroj (dále jen „těžební stroj“) pro kombinované vstupní a vratné těžení materiálů uložených v podzemních slojích, obsahující pohyblivý základní rám, křídlo prodloužené dopředu z řečeného pohyblivého hlavního rámu s prvním a druhým koncem, vrtnou soupravu umístitelnou blízko zmíněného prvního konce řečeného křídla pro vstupní těžení díry v těženém materiálu, když je řečené křídlo vyrovnáno ve směru pohybu řečeného hlavního rámu, otočné čepové spojení mezi řečeným rámem a řečeným druhým křídlem pro orientaci řečeného křídla v úhlu ke směru pohybu řečeného hlavního rámu a vozíkový mechanizmus pro pohyb řečené vrtné soupravy podél řečeného křídla pro těžbu materiálu v blízkosti řečeného křídla v průběhu zpětného těženi materiálu.
2. Těžební stroj dle nároku č. 1, kde řečená vrtná souprava obsahuje bubnovou vrtnou soupravu.
3. Těžební stroj dle nároku č. 2, kde řečená bubnová vrtná souprava má vertikální osu rotace.
4. Těžební stroj podle nároku č. 2, kde řečená bubnová vrtná souprava produkuje čtvercový vstupní vrt.
5. Těžební stroj podle nároku č. 1, kde řečená vrtná souprava je namontována na vozík pro pohyb řečené vrtné soupravy ve směru podél řečeného křídla.
6. Těžební stroj dle nároku č. 5, včetně vrtného ramene, nesoucího řečenou vrtnou soupravu, namontovanou pro zajištění pohybu na kolejnicích a prodlouženou podélně na řečeném křídle.
7. Těžební stroj dle nároku č. 6, přičemž řečený vozík je volitelně poháněn hnacím motorem namontovaným na řečeném křídle.
8. Těžební důlní stroj dle nároku č. 1, kde řečené křídlo má svůj dopravník narubaného materiálu řečenou vrtnou soupravou k řečenému hlavnímu rámu.
9. Těžební důlní stroj dle nároku č. 8, kde řečený hlavní rám má svůj vlastní dopravník pro příjem a dopravu materiálu přijatého z řečeného dopravníku křídla.
10. Těžební důlní stroj dle nároku č. 9, včetně spojovacího mechanizmu, připojeného k řečenému dopravníku křídla a řečenému dopravníku hlavního . . ·· · ·· · : : - · -^01711599/20409 ··· · · · · · · ···· ·· ·· ··· ·· ···· rámu univerzálními klouby, připouštějícími tudíž rozpínání úhlu řečeného křídla ve vztahu k řečenému hlavnímu rámu.
11. Těžební důlní stroj dle nároku č. 1, kde má řečené křídlo upínací sestavu křídla pro volitelné zakotvení a uvolňování řečeného křídla vzhledem k materiálu.
12. Těžní důlní stroj dle nároku č. 11, kde řečená upínací sestava křídla obsahuje přední a zadní upínací válce, z nichž každý pohybuje horními a spodními upínacími deskami.
13. Těžební důlní stroj dle nároku č. 1, kde řečené křídlo má sestavu pro rozpínání křídla a pro jeho orientaci ve zvolených úhlech s ohledem na řečený hlavní rám.
14. Těžební důlní stroj dle nároku č. 13, kde řečená rozpínací sestava křídla zahrnuje přinejmenším jeden rozpínací válec, otočný kolem čepu řečeného křídla, sloužící pro umísťování volitelného úhlového pohybu řečeného křídla.
15. Těžební stroj dle nároku č. 14, kde jeden konec řečeného rozpínacího válce je fixován k otočné hřídeli namontované na řečeném křídle a upínací válec volitelně zakotvující řečený rozpínací válec.
16. Těžební důlní stroj podle nároku č. 1, obsahující další křídlo paralelní se řečeným křídlem, při čemž obě křídla jsou vyrovnána podél řečeného hlavního rámu.
17. Těžební stroj podle nároku č. 16, kde řečené další křídlo je připojeno otočným čepem k řečenému hlavnímu rámu, a orientuje toto další křídlo v úhlu ke směru pohybu řečeného hlavního rámu.
18. Těžební důlní stroj podle nároku č. 16, včetně prostředků pro udržení řečeného křídla a řečeného dalšího křídla, rozmístěných v průběhu zpětného (vratného) těžení, ve stejném úhlu .
19. Těžební důlní stroj podle nároku č. 16, kde řečené křídlo a řečené další křídlo jsou odděleně individuálně umístěna a ovládána.
20. Těžební stroj podle nároku č. 1, kde řečená vrtná souprava zahrnuje vrtný buben, mající uvnitř namontovaný motor, otáčející řečeným vrtným bubnem.
21. Metoda těžení minerálů umístěných v podzemních slojích obsahující následující kroky:

- vrtání vstupní díry řeznou soupravou, montovanou na křídle předcházející sestavu hlavního rámu, /·>< . : : . : : .pct/us99/20409 ······ ··· ···· ·· ·· ·♦♦ ·· ····

- pohyb řečené vrtné soupravy podélně řečeného křídla, jehož účinkem je rozšíření vstupní díry v prostoru přivráceném k řečenému křídlu,

- rozšíření řečeného úhlu křídla do rozšiřujícího vrtu provedené řečenou řeznou soupravou,

- opakování pohybu ve sledu řečené vrtné soupravy a to podél délky křídla, což způsobuje další rozšíření vstupní díry a rozepnutí řečeného úhlového rozpětí v rozšiřovaném řezu, pokud není řečené křídlo vymístěno z požadovaného úhlu,

- zavedení (získávání) přírůstků zpětného pohybu řečené sestavy hlavního rámu a sled postupu vrtů řečenou vrtnou soupravou podél řečených křídel, čímž je dosahováno při zpětném pohybu rozšiřování šířky vstupní díry.
22. Metoda podle nároku č. 21 obsahující krok k orientaci řečené vrtné soupravy podélně vyrovnané s řečeným křídlem v průběhu provádění vrtání vstupní díry.
23. Metoda podle nároku č. 21 obsahující dále krok vytváření pravoúhlé vstupní díry při použití válcovité vrtné soupravy rotující ve vertikální ose.
24. Metoda podle nároku č. 21 obsahující dále krok vytahování řečeného křídla pod úhlem vzhledem k vyrovnání (ose) řečeného hlavního rámu před dokončením zpětného vrtu, přičemž vstupní prostor je udržován v podstatě nedotčený.
25. Metoda podle nároku č. 21, obsahující dále krok otočení řečené vrtné soupravy kolem čepu do vychýlení se vůči řečenému křídlu před posunem řečené vrtné soupravy podél řečeného křídla.
26. Metoda podle nároku č. 21, obsahující dále krok, používající páru křídel, s vrtnou soupravou namontovanou na každém z nich.
27. Metoda podle nároku č. 26, obsahující v průběhu vrtání vstupní díry krok k orientování každé z vrtných souprav v podélném vyrovnání s odpovídajícím křídlem.
28. Metoda dle nároku č. 26, obsahující další krok rozepnutí řečených křídel v opačném směru úhlu před ustavením řečeného přírůstku zpětného (vytahovacího) pohybu.
29. Metoda podle nároku č. 28, obsahující další krok pákového převodu rozpínacího mechanizmu jednoho z řečených křídel proti druhému, nutný k započetí oddělení úhlu mezi řečenými křídly.

.: : . : ^ct/us99/20409 ··· ··· ··· ···· · · ·· ··· ·· ····
30. Metoda podle nároku č. 26, obsahující dále krok plného rozepnutí řečeného páru křídel před ustavením řečených přírůstků zpětného (vytahovacího) pohybu.

--VYPUŠTĚNO—

Metoda těžení minerálů, umístěných v podzemních slojích, obsahující kroky: - vrtání vstupní díry v podzemní sloji, - umístění těžního stroje, majícího ve vstupní díře na křídle namontovanou vrtnou soupravu, - pohybující řečenou vrtnou soupravou podél řečeného křídla tak, aby provedla rozšíření vrtu vstupní díry v přivráceném prostoru řečeného křídla, - rozpínání úhlu řečených křídel do rozšiřujícího vrtu, prováděného řečenou vrtnou soupravou, - následně opakující se pohyb řečené vrtné soupravy podél řečeného křídla, provádějící další rozšíření vstupní díry a rozpínání úhlu řečeného křídla do rozšíření, pokud není řečené křídlo z požadovaného úhlu vymístěno, - ustaveni přírůstku zpětného pohybu řečeného těžního stroje a řečeného křídla sledující postupně vrty řečené vrtné soupravy podélně podél řečených křídel, - kde je dosahováno zpětným vrtáním rozšiřování šířky vstupní díry. >5. Metoda těžení minerálů z ložiska (žíly), obsahující kroky: - vrtání vstupního otvoru v podzemní sloji, - polohování těžního stroje s namontovanou řezací sestavou na křídle ve vstupním otvoru, - provedení rozšiřovacího řezu vstupního otvoru v místě přilehlém křídlu posouváním řezacího zařízení po křídle, - úhlové přemístění křídla do rozšiřujícího řezu vstupního otvoru, - následně opakující se pohyb řečené vrtné soupravy podél řečeného křídla, provádějící další rozšíření vstupní díry a rozpínání úhlu řečeného křídla do rozšíření, pokud není řečené křídlo z požadovaného úhlu vymístěno, - přírůstkové vysunování křídla pro rubání z pole pohybem řezací sestavy podél křídla se současným udržováním požadovaného úhlu křídla, čímž se dosahuje zpětného řezu o šířce větší než je šířka vstupního otvoru. Dobývací stroj pro dobývání materiálu ze žil rubáním z pole se skládá z pohyblivého rámu, prvního a druhého křídla nesených uvedeným rámem, řezacími sestavami namontovanými na uvedeném prvním a druhém křídle, vozíky na prvním i druhém křídle pro volitelné přesouvání uvedených řezacích sestav podél prvního a druhého křídla pro rubání materiálu v blízkosti prvního a druhého křídla, a otočných spojek mezi uvedeným rámem a uvedeným prvním

• i’ PCT/US99/20409 • · · a druhým křídlem pro polohování uvedeného prvního a druhého křídla v protilehlých úhlových směrech vůči směru pohybu uvedeného rámu.

Dobývací stroj pro dobývání materiálu ze žil rubáním z pole se skládá z pohyblivého rámu, křídla neseného uvedeným rámem, řezací sestavy namontované na uvedeném křídle pro volitelný pohyb podél uvedeného křídla pro rubání materiálu v blízkosti křídla, otočné spojky mezi rámem a uvedeným křídlem umožňující polohování uvedeného křídla pod určitým )hlem ve směru pohybu uvedeného rámu, a rozpinací sestavy pro zajištění úhlového posuvu uvedeného křídla vůči uvedenému rámu.

Dobývací stroj podle nároku č. 35 dále obsahující upínací mechanismus propojený s uvedenou sestavou pro rozpínání, určený k selektivnímu uvolnění a ukotvení uvedené rozpinací sestavy v materiálu pro zajištění přírůstkového posuvu uvedeného křídla.