RU2066762C1

RU2066762C1 - Shaft-sinking shield set

Info

Publication number: RU2066762C1
Application number: RU93027076A
Authority: RU
Inventors: А.Ф. Эллер; В.В. Аксенов; Н.Б. Пушкина
Original assignee: Российский научно-исследовательский институт горноспасательного дела
Priority date: 1993-05-11
Filing date: 1993-05-11
Publication date: 1996-09-20

Abstract

FIELD: mining. SUBSTANCE: shaft- sinking shield set has a train of head sections with impeller on outer surface, actuator and mechanism to unload broken rock, and tail section with lengthwise support members and mechanism to erect support. All of them are interconnected so to be moved lengthwise and head section should be rotated about its lengthwise axis. The ring shell of the mechanism for rotation head section is rigidly connected to the tail section. Jacks are installed on the ring shell. Cross feed mechanism is provided with jacks. The casings of them are connected to the tail section. Rods are provided with push rods that may interact to the support being erected. It is equipped with rock bearings installed between ring shell and head section and rigidly secured to the tail section with a platform. Apart of the platform is placed in the head section and has ring guide for rock bearings of the platform. The jacks of length feed mechanism are installed between lengthwise members. EFFECT: high capacity. 2 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности, а именно, к проходческим щитовым комплексам и агрегатам для проведения горных выработок. The invention relates to the mining industry, namely, to tunneling complexes and aggregates for mining.

Известен проходческий щитовой агрегат, содержащий три цилиндрические секции, соединенные последовательно (авторское свидетельство СССР N 1229354, кл. E 21 D 9/06, 1984 г.). Секции соединены между собой домкратами, а в передней части агрегата расположен исполнительный орган. Головная секция снабжена винтовой лопастью, а для предотвращения поворота остальных секций они снабжены выдвижными стабилизаторами. Для крепления выработки агрегат снабжен крепеукладчиком. Общим признаком известного и предлагаемого проходческих щитовых агрегатов является принцип работы, заключающийся в том, что разрушение массива происходит при винтовом движении головной секции, в которую встроен исполнительный орган. Недостатком известного агрегата является то, что стыковка секций осуществляется по пенальному принципу и силы трения скольжения, возникающие в таком узле, ухудшают энергетические характеристики. Кроме того, агрегат является весьма металлоемким. A well-known tunnel shield assembly containing three cylindrical sections connected in series (USSR author's certificate N 1229354, class E 21 D 9/06, 1984). The sections are interconnected by jacks, and an executive body is located in front of the unit. The head section is equipped with a screw blade, and to prevent the rotation of the remaining sections, they are equipped with retractable stabilizers. For fixing the workings, the unit is equipped with a crest paver. A common feature of the well-known and proposed tunneling shield units is the principle of operation, which consists in the fact that the destruction of the array occurs during the helical movement of the head section, in which the executive body is built-in. A disadvantage of the known unit is that the docking of the sections is carried out according to the penal principle and the sliding friction forces arising in such a node worsen the energy characteristics. In addition, the unit is very metal-intensive.

Частично указанные недостатки устранены в конструкции проходческого щитового агрегата, принятом в качестве прототипа (а.с. СССР N 1668678, кл. E 21 D 9/06, 1991). Щитовой агрегат содержит секционную цилиндрическую оболочку из кинематически связанных головной и хвостовой секций с винтовой лопастью (движитель) на внешней поверхности головной секции и с продольными опорными элементами на внешней поверхности хвостовой секции. Головная и хвостовая секции взаимосвязаны посредством гидроцилиндров надвига, расположенных по периметру хвостовой секции, продольные оси которых параллельны образующей хвостовой секции. Агрегат снабжен механизмом вращения головной секции погрузочным органом, механизмом возведения крепи, кольцевой обечайкой, соединенной с домкратами механизма вращения, и опорами качения, установленными между обечайкой и головной секцией, причем обечайка жестко соединена с хвостовой секцией, при этом домкраты механизма продольного перемещения установлены в продольных опорных элементах, и корпуса их соединены с хвостовой секцией, а штоки снабжены толкателями, установленными с возможностью взаимодействия с возводимой крепью, пультом управления. Разработка забоя осуществляется ввинчиванием головной секции в массив. Недостатками известного проходческого агрегата являются:
значительные затраты энергии на преодоление сил трения на стыке головной и хвостовой секций;
снижение свободного сечения агрегата из-за внутреннего расположения гидродомкратов;
отклонение головной секции от заданного направления.Partially indicated disadvantages are eliminated in the design of the tunneling shield assembly adopted as a prototype (as USSR AS N 1668678, class E 21 D 9/06, 1991). The panel assembly contains a sectional cylindrical shell of kinematically connected head and tail sections with a helical blade (mover) on the outer surface of the head section and with longitudinal support elements on the outer surface of the tail section. The head and tail sections are interconnected by thrust hydraulic cylinders located around the perimeter of the tail section, the longitudinal axes of which are parallel to the generatrix of the tail section. The unit is equipped with a head section rotation mechanism, a roof support mechanism, an annular shell connected to the jacks of the rotation mechanism, and rolling bearings installed between the shell and the head section, the shell being rigidly connected to the tail section, while the longitudinal movement jacks are installed in longitudinal supporting elements, and their bodies are connected to the tail section, and the rods are equipped with pushers installed with the possibility of interaction with the erected roof support, remote control a systematic way. The development of the face is carried out by screwing the head section into the array. The disadvantages of the known tunneling unit are:
significant energy costs to overcome the friction forces at the junction of the head and tail sections;
reduction of the free section of the unit due to the internal location of the hydraulic jacks;
deviation of the head section from a given direction.

Предложен проходческий щитовой агрегат, содержащий головную секцию с винтовой лопастью (движителем) на наружной поверхности, исполнительным органом и механизмом выгрузки отбитой массы в виде породоуборочного органа, хвостовую секцию с продольными опорными элементами и механизмом возведения крепи, соединенные между собой с возможностью их продольного перемещения и поворота головной секции относительно ее продольной оси, и механизм вращения. A tunneling shield assembly is proposed, comprising a head section with a helical blade (propulsor) on the outer surface, an executive body and a mechanism for unloading the broken mass in the form of a rock-harvesting organ, a tail section with longitudinal support elements and a roof support mechanism, interconnected with the possibility of their longitudinal movement and rotation of the head section relative to its longitudinal axis, and a rotation mechanism.

Новым в конструкции агрегата является то, что агрегат снабжен платформой, жестко закрепленной в хвостовой секции, при этом часть платформы, расположенная в головной секции, снабжена опорами качения, а на внутренней поверхности головной секции закреплена, соответственно, кольцевая направляющая. New in the design of the unit is that the unit is equipped with a platform rigidly fixed in the tail section, while the part of the platform located in the head section is equipped with rolling bearings, and an annular guide is fixed on the inner surface of the head section, respectively.

Связь между головной и хвостовой секциями через обечайку и опоры качения позволяет заменить трение скольжения на трение качения, что в несколько раз снижает затраты энергии на преодоление сил трения в узлах стыковки секций. Введение обечайки и платформы, жестко закрепленных в хвостовой секции и взаимодействующих с головной секцией через опоры по двум поясам, расположенным вблизи торцов секции, обеспечивает устойчивое движение головной секции в заданном направлении, т.к. в этом случае обечайка и платформа выполняют роль направляющих. Оснащение платформы опорами качения в головной секции и закрепление ее в хвостовой секции снижает затраты энергии на преодоление сил трения и позволяет отказаться от металлоемких и громоздких настилов. Размещение домкратов продольного перемещения в продольных опорных элементах на хвостовой секции обеспечивает беспрепятственную работу крепеукладчиков за счет увеличения свободного пространства в хвостовой секции. The connection between the head and tail sections through the shell and the rolling bearings allows you to replace sliding friction with rolling friction, which reduces the energy costs by several times to overcome the friction forces in the docking sections. The introduction of the shell and the platform, rigidly fixed in the tail section and interacting with the head section through supports along two belts located near the ends of the section, ensures stable movement of the head section in a given direction, because in this case, the shell and the platform act as guides. Equipping the platform with rolling bearings in the head section and securing it in the tail section reduces energy costs for overcoming friction forces and eliminates metal-consuming and bulky flooring. Placing the jacks of the longitudinal movement in the longitudinal support elements on the tail section ensures the unhindered work of the stackers by increasing the free space in the tail section.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведен общий вид проходческого щитового агрегата, а на фиг. 2 разрез по А-А на фиг. 1. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a General view of the tunneling shield unit, and in FIG. 2 is a section along AA in FIG. 1.

Проходческий щитовой агрегат содержит последовательно установленные головную 1 и хвостовую 2 цилиндрические секции. На внешней поверхности головной секции закреплена винтовая лопасть (движитель) 3, а на хвостовой секции закреплены продольные опорные элементы 4. Секции соединены между собой с возможностью поворота головной секции вокруг своей продольной оси. Механизм вращения головной секции состоит из двух кольцевых зубчатых реек 5, закрепленных на внутренней поверхности оболочки секции 1 и гидродомкратов 6. Перемещение хвостовой секции 2 вслед за головной осуществляется с помощью гидродомкратов 7 продольного перемещения, размещенных в продольных опорных секциях 4 хвостовой секции и соединенных с ними. Перемещение осуществляется за счет отталкивания от установленной крепи, для чего штоки гидродомкратов 7 снабжены толкателями 8. Для связи агрегат имеет кольцевую обечайку 9, жестко соединенную с хвостовой секцией 2, и через фланцы и опоры качения 10 взаимодействующую с внутренней поверхностью головной секции. Со стороны забоя головная секция 1 снабжена породоразрушающим исполнительным органом 11, вмонтированным в диафрагму 12. Внутри секции размещена перекатная платформа 13, жестко закрепленная в хвостовой секции. Со стороны забоя платформа выполнена с опорами качения 14, а на внутренней поверхности головной секции закреплена кольцевая направляющая 15 для указанной опоры качения. Внутри головной секции размещен породоуборочный орган 16, выполненный в виде коаксиального ротора с лопастями 17, имеющего отдельный привод. The tunnel shield assembly contains sequentially mounted head 1 and tail 2 cylindrical sections. A screw blade (propeller) 3 is fixed on the outer surface of the head section, and longitudinal support elements 4 are fixed on the tail section. The sections are interconnected with the possibility of rotation of the head section around its longitudinal axis. The rotation mechanism of the head section consists of two ring gear racks 5, mounted on the inner surface of the shell of the section 1 and hydraulic jacks 6. The movement of the tail section 2 after the head is carried out with the help of hydraulic jacks 7 of longitudinal movement located in the longitudinal support sections 4 of the tail section and connected to them . The movement is carried out due to repulsion from the installed lining, for which the rods of the hydraulic jacks 7 are equipped with pushers 8. For communication, the unit has an annular shell 9, rigidly connected to the tail section 2, and through flanges and rolling bearings 10 interacting with the inner surface of the head section. On the bottom side, the head section 1 is equipped with a rock-cutting executive body 11 mounted in the diaphragm 12. Inside the section there is a rolling platform 13 rigidly fixed in the tail section. On the bottom side, the platform is made with rolling bearings 14, and an annular guide 15 is fixed on the inner surface of the head section for said rolling bearings. Inside the head section is placed the harvesting organ 16, made in the form of a coaxial rotor with blades 17, having a separate drive.

Устройство работает следующим образом. При подаче рабочей жидкости в механизм вращения включаются в работу гидродомкраты 6, корпуса которых закреплены на обечайке 9, а штоки соединены с зубчатыми рейками 7. При выдвижении штоков происходит поворот головной секции 1 вокруг продольной оси при неподвижной хвостовой секции 2, удерживаемой от поворота продольными опорными элементами 4. За счет наличия винтовой лопасти 3 головная секция 1 начинает ввинчиваться в массив. Породоразрушающий орган 11 осуществляет отбойку породы, а породоуборочный орган 16 перегружает ее в транспортное средство, находящееся на перекатной платформе 13. Повторяемость вращения секции 1 обеспечивается перецепкой штоков гидродомкратов 6 вдоль зубчатых реек 5. При вращении и перемещении головной секции контакт ее с обечайкой и платформой происходит только через опоры качения. Гидродомкраты 7 осуществляют постоянное перемещение хвостовой секции за головной и через толкатели 8 производят прижим колец возводимой тюбинговой крепи. Платформа 13 и обечайка 9, выступающие внутрь головной секции, ограничивают возможность отклонения головной секции 1 от заданного направления. Размещение между оболочкой головной секции и указанными элементами опор качения значительно снижает затраты энергии на преодоление сил трения между секциями при их движении. The device operates as follows. When the working fluid is supplied to the rotation mechanism, hydraulic jacks 6 are turned on, the housings of which are fixed on the shell 9, and the rods are connected to the gear racks 7. When the rods are extended, the head section 1 rotates around the longitudinal axis with the tail section 2 being fixed from rotation by the longitudinal support elements 4. Due to the presence of a helical blade 3, the head section 1 begins to be screwed into the array. The rock-breaking organ 11 breaks the rock, and the rock-collecting organ 16 loads it into a vehicle located on the roll platform 13. The repeatability of the rotation of section 1 is ensured by the transfer of the hydraulic jack rods 6 along the gear racks 5. When the head section is rotated and moved, its contact with the shell and platform occurs only through the rolling bearings. Hydrojacks 7 carry out constant movement of the tail section beyond the head and, through the pushers 8, clamp the rings of the tubing lining being erected. The platform 13 and the shell 9, protruding inside the head section, limit the possibility of deviation of the head section 1 from a given direction. The placement between the shell of the head section and the indicated elements of the rolling bearings significantly reduces the energy cost of overcoming the friction forces between the sections during their movement.

Claims

A tunneling unit containing a head section in series with a helical blade on the outer surface, an actuator and an unloaded mass unloading mechanism, and a tail section with longitudinal support elements and a lining erection mechanism, interconnected with the possibility of their longitudinal movement and rotation of the head section relative to it a longitudinal axis, an annular shell rigidly connected to the tail section, a head section rotation mechanism with a house mounted on the annular shell the ratchet, and the mechanism for the longitudinal movement of sections with jacks, the housings of which are connected to the tail section, and the rods have pushers installed that can interact with the erected support, characterized in that it is equipped with rolling bearings mounted between the annular shell and the head section, and rigidly fixed on the tail section, a platform, part of which is located in the head section and is made with rolling bearings, while the inner surface of the head section is made with an annular guide for rolling supports platform, and the longitudinal displacement mechanism jacks mounted between the longitudinal elements.