RU1768760C

RU1768760C - Device for making upright mine workings

Info

Publication number: RU1768760C
Application number: SU904863077A
Authority: RU
Inventors: Леонид Дмитриевич Шматовский; Владимир Иванович Нестеренко; Юрий Владимирович Нестеренко; Василий Андреевич Страшко; Михаил Иванович Шкрудь; Сергей Владимирович Гладуш
Original assignee: Институт Геотехнической Механики Ан Усср
Priority date: 1990-08-31
Filing date: 1990-08-31
Publication date: 1992-10-15

Abstract

Использование: в горном деле, конкретнее в способах проходки шахтных стволов бурением в породах различной крепости с их одновременным креплением. Сущность изобретени , пола приводна штанга соединена с подвеской через вертлюг. Пилотный рабочий орган выполнен в виде многолучевого ротора с опережающим долотом и порсдоразрушающими органами на лучах. Имеетс породоприемник, выполненный в виде стакана с наклонным днищем и установленный на приводной штанге с возможностью осевого перемещени На вертлюге установлена направл юща обойма, а на приводной штанге имеетс фланец, сое диненный с обоймой с возможностью вращени . 1 з.п ф-лы, 2 илUsage: in mining, and more specifically in the methods of sinking shaft shafts by drilling in rocks of various strengths with their simultaneous fastening. SUMMARY OF THE INVENTION A floor drive rod is connected to the suspension via a swivel. The pilot working body is made in the form of a multi-beam rotor with a leading bit and pore-breaking organs on the rays. There is a rock receiver made in the form of a cup with an inclined bottom and mounted on a drive rod with the possibility of axial movement. A guide clip is mounted on the swivel, and there is a flange connected to the clip on the drive rod. 1 s.p. f-ly, 2 silt

Description

Изобретение относитс к горному делу и предназначено дл осуществлени процессов проходки вертикальных горных выработок круглой формы в породах различной крепости.FIELD: mining. SUBSTANCE: invention is intended for implementation of processes of driving vertical round workings in rocks of various strengths.

Устройства дл проходки вертикальных горных выработок известны, например, устройство выполненное в виде гидродомкрата , корпус которого кинематически св зан с лапами, контактирующими со стенками проходимой выработки в период шагани с разрушением забо в две фазы короткими заходками. Недостаток таких установок (аналога)- возможность применени только в устойчивых породах, а также высока энергоемкость разрушени , больша продолжительность сооружени таких выработок .Devices for sinking vertical mine workings are known, for example, a device made in the form of a hydraulic jack, the casing of which is kinematically connected to the paws in contact with the walls of the passable mine during the walking period with the destruction of the face in two phases by short runs. The disadvantage of such installations (analog) is the possibility of use only in stable rocks, as well as the high energy intensity of the destruction, the long duration of the construction of such workings.

Наиболее близким по технической сущности решением (прототипом) вл етс устройство дл проходки вертикальных горных выработок путем их бурени на все сечениеThe closest solution in technical essence (prototype) is a device for sinking vertical mine workings by drilling them over the entire section

породоразрушаюшим планетарным рабочим органом с удалением разрушаемой породы пневмоэлеватором в скиповые подъемники и последующей ее выдачей на дневную поверхность Крепление такой вы работки осуществл ют монолитным бетоном при помощи скольз щей опалубки Таким устройством вл етс например стволопроходческий комбайн ПД-2 разра ботанный институтом ЦНИИподземмзшrock-destroying planetary working body with the removal of the rock being destroyed by pneumatic elevator in skip elevators and its subsequent delivery to the day surface. Mounting of such a work is carried out with monolithic concrete using sliding formwork.

Недостаток прототипа - высока энергоемкость процесса разрушени порол забо необходимость посто нного присутстви людей в забое конструктивна сложность и больша металлоемкость оборудовани The disadvantage of the prototype is the high energy intensity of the destruction process; the logging face; the need for a constant presence of people in the face; structural complexity and high metal consumption of the equipment

Целью изобретени вл етс снижение энергоемкости процесса проходки при одновременном повышении темпов проведени выработки и упрощение проходческого оборудовани .The aim of the invention is to reduce the energy consumption of the sinking process while increasing the rate of production and simplifying the sinking equipment.

Поставленна цель достигаетс техническим решением, при котором центрапьVJThe goal is achieved by a technical solution in which the center VJ

оabout

СПJoint venture

ЧH

ОABOUT

мую часть проходимой выработки выбуривают с опережением пилотным рабочим органом при сплошном поражении забо и удалением продуктов разрушени продувкой , а расширение выработки до требуемых размеров ведут щелеобразующим расширителем с разрушением пород кольцевого целика разламыванием и погрузкой обломков в пробуренную опережающую центральную часть выработки с последующей выдачей разрушенной породы на дневную поверхность подъемным сосудом - пилотным по- родоразрушающим органом, при этом кзк расширитель со своими приводами, так и скольз щую опалубку на период выдачи по- роды оставл ют в забое. Вращение пилотному рабочему органу от расширител при чзеимком их скреплении между собою после возврата пилотного рабочего органа е з йой.the majority of the passable mine is drilled ahead of the pilot working body with a complete defeat of the bottom and removal of the destruction products by blowing, and the output is expanded to the required dimensions by a slot-forming reamer with destruction of the annular pillar rocks by breaking and loading the fragments into the drilled leading central part of the mine with subsequent delivery of the destroyed rock the surface of the day with a lifting vessel - a pilot rock-breaking organ, while the KSK expander with its own drives, so sliding formwork for distribution period po- genera left in the bottom. Rotation of the pilot working body from the expanders when they are tightly sealed together after the return of the pilot working body with another.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что за вл емое устройство отличаетс от прототипа тем, ч го позвол ет осуществл ть бурение пилотной выработки по центру полного сечени будущей верти- кальной выработки комбинированным буром-сосудом и последующее расширение выработки до требуемых размеров щелеобразующим расширителем с разрушением гюрсд кольцевого целика и их погрузкой в емкость на пилотном буре-сосуце, самопе- редемхение расширител с оставлением проема дл перемещени по вертикальной выработке пилотного рабочего органа посредством подъемного каната, перемеще- ние расширител совместно со скольз щей опалубкой дл бетонировани выработки в процессе ее проходки, скрепление между собою пилотного рабочего органа и расширител при бурении, удаление продуктов разрушени от проводимой выработки.Comparative analysis with the prototype shows that the inventive device differs from the prototype in that it allows the pilot production to be drilled in the center of the full cross section of the future vertical development with a combined drill-vessel and the subsequent expansion of the production to the required size with a slot-forming expander with destruction of the gursd annular pillar and loading them into a container on a pilot sucker storm, self-propagation of the expander with the opening of the opening for movement along the vertical development of the pilot worker an organ by means of a hoisting rope, moving the expander together with sliding formwork for concreting the mine during its sinking, fastening the pilot working body and the extender together while drilling, removing the destruction products from the mine.

Предлагаемое устройство дл проходки и креплени вертикальных выработок в сравнении с прототипом обеспечивает выполнение породоразрушающих органов со ставными в виде размещаемых под скольз щей опалубкой распорнс-шагзюще- го расширител в телескопической сдвоенной оболочке по размеру проходимой л пилотной выработок с приводами распора и шагани и приводом щелеобраз/ющего рабочего органа с породоразрушающмми элементами на его пере-днем торце и расположенного перед расширителем пилотного рабочего органа Б виде многолуча- вого ротора с опережающим долотом и породоразрушающими органами на его лучах , выполненного в виде полого стакана с наклонным днищем и скольз щей, равной его диаметру обечайкой, закрепленных посредством вертлюга к подъемному канату и снабженных жесткоскрепленными с пилотным рабочим органом полым валом и фланцем - муфтой с кулаками, взаимодействующими в рабочем нижнем положении с впадинами на внутренней поверхности расширител .The proposed device for sinking and securing vertical workings, in comparison with the prototype, provides rock-cutting bodies with integral devices in the form of a spreader-stepping expander placed under the sliding formwork in a telescopic twin casing according to the size of the passable pilot workings with thrust and step drives and a slit drive / a working body with rock-cutting elements at its re-end face and located in front of the expander of the pilot working body B in the form of a multi-beam mouth ra with a leading bit and rock cutting bodies on its beams, made in the form of a hollow glass with an inclined bottom and a sliding shell equal to its diameter, secured by means of a swivel to the hoisting rope and equipped with a hollow shaft and a flange - coupling with fists, rigidly fastened with a pilot working body, interacting in the working lower position with troughs on the inner surface of the expander.

На фиг,1 показан общий вид устройства дл проходки и креплени вертикальных горных выработок; на фиг.2 показаны его породоразрушающие рабочие органы и скольз ща опалубка в проходимой выработке .Fig. 1 shows a general view of a device for driving and securing vertical mine workings; Figure 2 shows its rock-cutting working bodies and sliding formwork in passable excavation.

Проходческий копер 1 оснащен опорами 2 и шкивами 3, через которые переброшены подъемные канаты 4, св занные с подъемной машиной 5. На копре расположена загрузочна эстакада 6 с размещенной на ней на ходовых колесах 7 тележкой 8 с приводом 9 ее перемещени вдоль эстакады . На вертикальных опорах 10 копра размещен бункер 11 дл бетона с бетоноводом 12 и вспомогательные лебедки с канатамиThe driving pile driver 1 is equipped with supports 2 and pulleys 3 through which hoisting ropes 4 are connected, connected with the lifting machine 5. On the pile driver there is a loading rack 6 with a trolley 8 mounted on it on the driving wheels 7 with a drive 9 for moving it along the overpass. On the vertical supports 10 copra placed a hopper 11 for concrete with concrete 12 and auxiliary winches with ropes

14дл перемещени скольз щей опалубки14 to move the sliding formwork

15в проходимом стволе 16 и щелеобразова- гел 17.15 in a passable barrel 16 and a slit-gel 17.

Тележка 8 снабжена рычагами 18 и захватами 19 и 20 со своими приводами 21 дл захвата при разгрузке пилотного подъемного бура-сосуда 22 на бункерующий конвейер 23 дл последующей перегрузки породы в транспортные сосуды 24.The trolley 8 is equipped with levers 18 and grippers 19 and 20 with its own drives 21 for gripping when unloading the pilot lifting drill-vessel 22 onto the hopper conveyor 23 for subsequent loading of the rock into the transport vessels 24.

Скольз ща опалубка 15 выполнена в виде цилиндрической обечайки 25 с днищем - фланцем 26, внутренней обечайкой 27, приемного раструба 28, направл ющей оболочки 29 и держателей канатов 30.The sliding formwork 15 is made in the form of a cylindrical shell 25 with a bottom - a flange 26, an inner shell 27, a receiving bell 28, a guide sheath 29 and rope holders 30.

В оболочку 29 телескопически входит оболочка 31 хвостовой секции 32 с фланцем 33. Скольз ща опалубка 15 и оболочка 31 скреплены между собою страховочными цел ми 34. Секци 32 снабжена внутренней цилиндрической оболочкой 35, в которой выполнены смотровые люки 36, и распорны- Е.Ш гидродомкратами 37 дл раскреплени секции в проходимой выработке. Посредством гидроцилиндров подачи 38 секци 32 скреплена телескопической частью 39 с передовой секцией 40, выполненной в виде цилиндрической разборной оболочки 41, оснащенной своими распорными домкратами 42 и приводом 43. К редуктору 44 привода подключены масг.останци и компрессор, а на валу 45 укреплена шестерн 46. Посредством укрепленных в секции 40 на кронштейнах опорных катков 47 усили подачи передают от гидроцилиндров 38 на зубчатый венец 48, скрепленный с трубчатым рабочим органом расширител 17. ВращениеThe shell 29 telescopically includes a shell 31 of the tail section 32 with a flange 33. The sliding formwork 15 and the shell 31 are fastened together by safety targets 34. Section 32 is provided with an inner cylindrical shell 35, in which inspection hatches 36 are made, and spacers E.Sh. hydraulic jacks 37 for securing a section in a passable mine. By means of hydraulic cylinders 38, section 32 is fastened with a telescopic part 39 with an advanced section 40 made in the form of a cylindrical collapsible shell 41, equipped with its spacer jacks 42 and drive 43. A power station and compressor are connected to the gearbox 44 of the drive, and a gear 46 is attached to the shaft 45 By means of supporting rollers 47 mounted on brackets on the brackets 47, the supply forces are transmitted from the hydraulic cylinders 38 to the ring gear 48 fastened to the expander 17. The rotation

рабочему органу расширител сообщают от шестерни 46 через зубчатый венец 48.the working body of the expander is informed from the gear 46 through the ring gear 48.

Дл подачи продувочного воздуха к сосуду-буру 22 предусмотрен воздуховод 50 от компрессора. Дл фиксации скреплени меж- ду собою секции 40 и сосуда-бура 22 предусмотрены фиксирующие гидроцилиндры 51. Щелеобразователь расширител выполнен в виде трубчатого корпуса 52, скрепленного с зубчатым вен цом 48. Дл подачи сжатого воз- духа на продувку щелеобразовател предусмотрен подвод-воздуховод 53. Дл передачи вращени на сосуд-бур 22 в торцовой стенке 54 щелеобразовател предусмотрены кулачки 55. Передн часть щелеобразовател ос- нащена породоразрушающими элементами 56, а средн его часть - скалывател ми 57. В щелеобразователе предусмотрены каналы 53 дл подвода продувочного воздуха породоразрушающим элементам щелеоб- разовател . На сосуде-буре 22, с возможностью продольного перемещени вдоль его оси размещена емкость 59 дл разрушенной породы.An air duct 50 from the compressor is provided for supplying purge air to the drill vessel 22. For fixing the fastening between the sections 40 and the drill-vessel 22, fixing hydraulic cylinders 51 are provided. The slit-forming device of the expander is made in the form of a tubular body 52, which is fastened with the ring gear 48. An air supply duct 53 is provided for supplying compressed air to the blower of the slot-forming device. To transmit rotation to the vessel-drill 22, cams 55 are provided in the end wall 54 of the slotting device. The front part of the slotting device is equipped with rock cutting elements 56, and its middle part is equipped with cleavers 57. The slotting device provides The channels 53 for supplying purge air to rock-cutting elements of the slotting device are drained. On the vessel-drill 22, with the possibility of longitudinal movement along its axis, a container 59 for the destroyed rock is placed.

Посредством подвески 60 к канату 4 прикреплена направл юща обойма 61 с вертлюгом 62, внутренн полость которого через радиально установленную трубу 63 сообщаетс с воздуховодом 50. Посредством полого вала 64 с центральным отвер- стием 65 продувочный воздух подают в зону пилотной выработки бурени . Обойма 61 скреплена с муфтой-фланцем 66 с возможностью относительного вращени . 8 последней предусмотрены впадины 67 под кулачки торцовой стенки 54 и смотровой люк 58.By means of the suspension 60, a guide sleeve 61 is attached to the cable 4 with the swivel 62, the inner cavity of which is connected through the radially mounted pipe 63 to the air duct 50. By means of the hollow shaft 64 with a central opening 65, purge air is supplied to the pilot drilling zone. The sleeve 61 is rotationally coupled to the flange sleeve 66. 8 of the latter, cavities 67 are provided for the cams of the end wall 54 and the inspection hatch 58.

На конце вала 64 закреплен ротор-бур 69 посредством шпонки 70. На лучах 71 ротора-бура закреплены породоразрушаю- щие органы 72 и по центру пилотное долото 73. Над ротором-буром посредством шпонки 74 закреплена составна емкость 59 дл приема бурового шлама и обломков выбуриваемого расширителем кольцевого керна. Емкость включает полое основание 75 с наклонным днищем 76, подвижную вдоль вала 64 втулку 77, ребра 78 и обечайку 79. Кольцевой зазор обозначен поз.80. Дл скрелле- ни с валом 64 как муфты 66, так и емкости предусмотрены шпонки 81 и 82. Бетонна крепь обозначена поз.83, пилотна часть ствола - поз.84.At the end of the shaft 64, a rotor drill 69 is fixed by means of a key 70. On the beams 71 of the rotor drill, rock cutting bodies 72 and a pilot bit 73 are fixed in the center. A composite tank 59 is fixed above the rotor drill with a key 74 for receiving drill cuttings and debris ring core expander. The container includes a hollow base 75 with an inclined bottom 76, a sleeve 77 movable along the shaft 64, ribs 78, and a shell 79. An annular gap is indicated at 80. Dowels 81 and 82 are provided for scrolling with the shaft 64 of both the clutch 66 and the container. The concrete support is indicated by pos. 83, the pilot part of the barrel by pos. 84.

Подготовительные работы при проходке ствола заключаютс в сооружении в зоне проходки ствола копра 1 с опорами 2 и 10, шкивом 3, эстакадой 6 с тележкой 3, бункером 11, бетоноводом 12, лебедками 13, бункерующим конвейером 23 и подъемной машины 5. Перед проходкой навешиваютPreparatory work during the penetration of the trunk consists in the construction of a copra 1 with supports 2 and 10, a pulley 3, an overpass 6 with a trolley 3, a hopper 11, a concrete bore 12, winches 13, a bunker conveyor 23 and a lifting machine 5.

канаты на шкивы и к последним прикрепл ют пилотный подъемный сосуд-бур 22 со всеми его элементами, скольз щую опалубку 15 и расширитель 17, размещаемые в предварительно пройденной устьевой части ствола, включа пилотную выработку 84.the ropes are attached to the pulleys and to the latter, a pilot lifting vessel-drill 22 with all its elements, a sliding formwork 15 and an expander 17, placed in the previously passed wellhead part of the barrel, including pilot production 84.

Все механизмы установок, размещаемые в проходимом стволе, управл ютс дистанционно с поверхности. В забой ствола обслуживающий персонал опускаетс на пилотном буре-сосуде 22 только при необходимости выполнени ремонтных работ в расширителе 17 или дл замены на нем по- родоразрушающих органов 56. При этом доступ к механизмам и породоразрушающим органам производитс через открываемые люки 36 и 68. Смену породоразрушающих органов 72 и пилотного долота 73 производ т на поверхности при отведенном в сторону от оси ствола положении пилотного бура-сосуда 22 (см. фиг.1).All plant mechanisms housed in the borehole are remotely controlled from the surface. The personnel are lowered into the borehole on the pilot drill vessel 22 only if it is necessary to carry out repairs in the expander 17 or to replace the destructive organs 56 on it. In this case, access to the mechanisms and the destructive organs is provided through the opening hatches 36 and 68. The change of the destructive bodies 72 and the pilot bit 73 are produced on the surface with the pilot drill vessel 22 positioned away from the axis of the barrel (see Fig. 1).

Работа устройства дл проходки стволов заключаетс в следующем.The operation of the barrel sinking apparatus is as follows.

При скрепленных между собою посредством кулачков 55 и 67 пилотного бура-сосуда 22 и трубчатого корпуса 54 щелеобразовател -расширител 17, включенных дистанционно в работу привода 43 с редуктором 44 и подсоединенных к редуктору маслостанции и компрессоре осуществл ют , при распоре гидродомкратов 37 секции 32 о стенки ствола, вращение корпуса 52, щелеобразовател с породоразрушающими органами 56 и керноломател ми 57 и через кулачки 55 и впадины 67 корпуса муфты-фланца 66, На вал 64 бура-сосуда 22 с его породоразрушающими органами, подают продувочный воздух в нижнюю часть забо пилотной выработки.When fastened together by means of cams 55 and 67 of the pilot drill-vessel 22 and the tubular body 54 of the slotting device-expander 17, which are connected remotely to the operation of the actuator 43 with the gearbox 44 and connected to the gearbox of the oil station and compressor, the hydraulic jacks 37 of section 32 are connected with the wall the barrel, rotation of the housing 52, a slotting device with rock cutting bodies 56 and core sumps 57 and through cams 55 and depressions 67 of the coupling-flange housing 66. A purge water is supplied to the shaft 64 of the drill-vessel 22 with its rock-breaking bodies. air in the lower part of the face of the pilot development.

При включении подачи гидроцилиндров 38 в направлении проходки производ т одновременное бурение пилотной выработки 84, выбуривание кольцевого кернз с последующим его разрушением и выгрузкой обломков в верхнюю часть бура-сосуда. При этом выбуренную буром-сосудом породу в виде мелких Фракций с вход щими патока- ми сжатого воздуха поднимают до верхней кромки емкости бура-сосуда, где его осаждают за счет резкого падени скорости воздуха , с последующей выдачей заполненного бура-сосуда из ствола и его разгрузкой.When the supply of hydraulic cylinders 38 in the direction of penetration is turned on, the pilot production 84 is drilled simultaneously, the annular cores are drilled, followed by its destruction and the debris is unloaded into the upper part of the drill-vessel. At the same time, the rock drilled by the brown vessel, in the form of small fractions with incoming molasses of compressed air, is raised to the upper edge of the container of the drill vessel, where it is precipitated by a sharp drop in air velocity, with the subsequent delivery of the filled drill vessel from the barrel and its unloading .

Проходку осуществл ют при многократном бурении и выдаче породы с одновременной подачей за скольз щую опалубку бетона при перемещении в направлении проходки хвостовой секции и самой опалубки .Sinking is carried out during repeated drilling and rock delivery with the simultaneous supply of concrete for sliding formwork while moving the tail section and the formwork itself in the direction of sinking.

После завершени проходки ствола, использу бур-сосуд как полок, осуществл ютAfter completion of the sinking, using the drill vessel as shelves,

разработку секций расширител и опалубки на составные элементы, с выдачей их из ствола буром-сосудом. На этом проходка ствола завершаетс , после чего приступают к оборудованию ствола дл его посто нной эксплуатации.the development of sections of the expander and formwork on the constituent elements, with their issuance from the barrel by a brown vessel. This completes the penetration of the barrel, and then proceed to equip the barrel for its constant operation.

Преимуществами предполагаемого устройства дл проходки в сравнении с прототипами вл ютс :The advantages of the proposed device for sinking in comparison with the prototypes are:

снижение энергоемкости процесса проходки за счет разрушени кольцевого керна раскалыванием;reducing the energy intensity of the sinking process due to the destruction of the annular core by splitting;

возможность выполнени работ как по проходке столов, так и их углубке в породах различной крепости без посто нного присутстви людей в забое;the ability to perform work on both driving the tables and their recess in the rocks of various strengths without the constant presence of people in the face;

высока степень механизации проходческих работ;high degree of mechanization of tunneling;

значительна экономическа эффективность ,Significant cost-effectiveness

Claims

1. A device for driving vertical mine workings, comprising a hollow drive rod connected via a suspension to a rope of a lifting machine, a pilot working body fastened to a drive rod, and an expander kinematically connected to the drive rod,

0

5

0

a drive and a mechanism for spreading and pacing, characterized in that, in order to reduce the energy consumption of the installation, the drive rod is connected to the suspension via a swivel, and the pilot working body is made in the form of a multi-beam rotor with a leading bit and rock cutting bodies on its rays, and is equipped with a rock receiver . made of a cup mounted on a drive rod with axial movement and from an inclined bottom placed on the beams of the rotor, the swivel has a guide clip mounted on it, and the drive rod is equipped with a flange mounted on it, connected to the clip with rotation, and the kinematic connection of the rod with the expander is made in the form of cams placed around the perimeter of the flange, and troughs in which cams are placed on the expander body.

2. Device pop. 1, characterized in that the expander is equipped with a shell, inside which there is a guide cage, in which there are radial channels connected with the cavity of the drive rod and the air duct.

9

fti / g. 1