RU2174599C2 - Проходческий комбайн для проведения подготовительных выработок по породе с ее предварительным разупрочнением - Google Patents
Проходческий комбайн для проведения подготовительных выработок по породе с ее предварительным разупрочнением Download PDFInfo
- Publication number
- RU2174599C2 RU2174599C2 RU99107360A RU99107360A RU2174599C2 RU 2174599 C2 RU2174599 C2 RU 2174599C2 RU 99107360 A RU99107360 A RU 99107360A RU 99107360 A RU99107360 A RU 99107360A RU 2174599 C2 RU2174599 C2 RU 2174599C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- face
- manipulators
- manipulator
- rock
- horizontal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
Abstract
Изобретение относится к горному делу и может использоваться при проходке выработок. Задачей изобретения является предварительное разупрочнение пород. Проходческий комбайн включает стреловидный исполнительный орган, два гидрофицированных манипулятора с излучателями СВЧ-энергии, установленных по обе стороны от продольной оси комбайна с возможностью перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, гусеничный ход, нагребающий грузчик горной массы, перегружатель, электрический и гидравлический приводы, систему управления. Для ослабления пород груди забоя перед разрушением путем нагрева и охлаждения он снабжен двумя гидрофицированными манипуляторами с соплами подачи газифицированного из жидкого состояния азота. Каждый из них установлен между стреловидным исполнительным органом и манипулятором с излучателем СВЧ-энергии с возможностью перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях независимо и одновременно с ним. 2 ил.
Description
Изобретение относится к горному делу, в частности к механическому способу разрушения массива в забое при проведении горных выработок по породе, и может найти применение в угольной и горнорудной промышленности.
Известны проходческие комбайны с исполнительным органом избирательного действия. Они состоят из стреловидного исполнительного органа с резцовой коронкой, нагребающего грузчика горной массы, перегружателя, гусеничного хода, электрического и гидравлического приводов и системы управления. Это изготовляемые и применяемые в настоящее время комбайны ПК-3Р, 4ПУ, ГПКС, 4ПП-2М, ЧПП-5, КП-25 с механическим воздействием на породы груди забоя.
А. И. Петров, Г.Г. Штумпф, П.В. Егоров, Г.П. Архипов. Механизация проведения подготовительных выработок.- М.: Недра, 1988. С. 38-46, Л.Г. Грабчак и др. Горнопроходческие машины и комплексы. - М.: Недра. 1990. С. 167-175, Б. Ф. Братченко, М.И. Устинов, Л.Н. Гапанович и др. Способы вскрытия, подготовки и систем разработки шахтных полей. - М.: Недра, 1985. С. 298-301. Оборудование для горно-подготовительных работ. Отраслевой каталог. - М.: Недра, 1994. C. 3-26.
Комбайны ПК-3Р и ЧПУ предназначены для проведения горизонтальных и наклонных (до 10o) выработок по углю или смешанному забою с присечкой до 50% пород с коэффициентом крепости f≤4, комбайн ГПКС - для проведения аналогичных выработок по углю и смешанному забою с присечкой пород с коэффициентом крепости f≤6 до 75o, комбайн 4ПП-2М для проведения таких же выработок по углепородному массиву с присечкой до 75% пород с коэффициентом крепости f≤7 и при f=7 не более 15%, комбайн 4ПП-5 предназначен для проведения горизонтальных и наклонных выработок (до 10o) по смешанному и породнему забою с присечкой пород с коэффициентом крепости f≤7 не более 75%, комбайн КП-25 - для проведения аналогичных выработок смешанным забоем с присечкой пород с коэффициентом крепости f<8 не более 75%.
Известен проходческий комбайн со стреловидным исполнительным органом избирательного действия, включающий оборудование гусеничного хода, нагребающий грузчик горной массы, перегружатель, электрический и гидравлический приводы, систему управления, который для ослабления пород груди забоя перед разрушением путем нагрева оснащен двумя излучателями СВЧ-энергии, имеющими механизмы для их перемещения (манипуляторы) - А.С. СССР N 335393, кл. E 21 D 9/04, опубл. 12.05.1972.
Известно устройство для электротермического разрушения диэлектрических и полупроводящих материалов, преимущественно горных пород, посредством их нагрева и создания разности температур по глубине массива при последующем охлаждении их с применением различных хладогентов (А.С. СССР N 188430, кл. E 21 C 37/18 опубл. 19.12.1966).
Указанные проходческие комбайны с механическим воздействием на массив горных пород забоя могут применяться только в смешанных забоях и с присечкой пород с коэффициентом крепости менее 8, комбайн же с ослаблением пород груди забоя пред разрушением имеет только одно воздействие на массив - нагрев, что снижает эффективность его применения.
Отмеченные особенности не позволяют применить механический способ разрушения пород забоя при проведении выработок по породам, особенно при коэффициенте крепости более 6, а также повысить скорость проведения при меньшей крепости.
Целью предлагаемого изобретения является ликвидация указанного недостатка путем предварительного снижения прочности пород массива в забое.
Указанная цель достигается за счет образования в приповерхностном слое пород забоя микро- и макротрещин при воздействии на массив со стороны выработки знапопеременными нагрузками - нагреванием с помощью СВЧ и вслед за этим - охлаждением газифицируемым из жидкого состояния азотом. При нагреве происходят процессы накопления поврежденности в зернах породообразующих минералов вследствие дислокационных процессов, упругого и теплового несоответствия контактирующих зерен, приводящее к межзерновой деструкции.
Развитие микро- и макротрещин связано с возникновением термонапряжений, процессами испарения влаги, заключенной в трещинах и порах породы, релаксацией остаточных напряжений, структурными изменениями.
При охлаждении в поверхностном слое возникают растягивающие напряжения, значительно превосходящие максимально возможные механические, что способствует интенсивному трещинообразованию. Одним из основных факторов, определяющих процесс образования и развития трещин, является заключенная в порах и трещинах вода.
После выполнения комплекса указанных воздействий на забой в обработанную зону вводится исполнительный орган, зубцами резцовой коронки которого производится отбойка комков и частиц породы, отслоившихся от массива по образовавшимся трещинам.
Для температурного воздействия на породы груди забоя в верхней части корпуса комбайна устанавливаются по два с каждой стороны (от продольной оси комбайна) гидрофицированных манипулятора. Крайние манипуляторы несут на своих штоках излучатели СВЧ-энергии, внутренние - сопла выпуска газообразного азота. Что является существенным признаком предлагаемой конструкции. Существенным признаком конструкции является также независимое перемещение всех четырех манипуляторов, обеспечивающих температурное воздействие на породы груди забоя, в горизонтальной и вертикальной плоскостях с помощью гидродомкратов перемещения, что позволяет обеспечить обработку всей площади забоя: левой парой манипуляторов обрабатывается левая половина груди забоя, одновременно правая - правую. Одновременно с температурной обработкой груди забоя с некоторым отставанием вводится в работу исполнительный орган и далее процессы разупрочнения и разрушения производятся одновременно в разных частях груди забоя, что также является существенным признаком предлагаемой конструкции комбайна.
Для выполнения указанных действий манипуляторы выполняются в виде гидродомкратов, на конце выдвижных штоков которых устанавливаются излучатели СВЧ и сопла для выпуска газа. Газ и энергия СВЧ подаются к комбайну по металлорукаву и волноводу от блока резервуаров азота и генератора СВЧ, расположенных позади комбайна в сторону устья выработки. Гибкие силовые магистрали между генераторами и комбайном прокладываются на крючьях или баклушах, располагаемых на креплении борта выработки.
Отличительные признаки заявляемого объекта по сравнению с существующими конструкциями с механическим разрушением пород забоя и ранее предложенного с нагреванием пород груди забоя для ослабления перед разрушением, которые можно принять за прототипы, обеспечивают высокоэффективное разрушение ослабленного переднего массива забоя выработки при коэффициенте пород f≤9 по шкале проф. М.М. Протодъяконова при одинарном цикле температурного воздействия на породы, и до f≤11 при двухкратном цикле, что позволяет повысить скорость проведения выработок по породам указанных крепостей в 2-3 раза при значительном снижении трудоемкости работ вследствие замены многооперационного, цикличного буровзрывного способа разрушения пород механическим непрерывным способом со значительным повышением безопасности и комфортности ведения работ.
Управление комбайном предлагаемой конструкции предполагается выполнять дистанционно с расстояния не менее 20 м от забоя, используя телевизионное обозрение забоя и рабочих органов комбайна. Вывод людей из забоя обуславливается вредным воздействием на человека отраженной стоячей волны энергии СВЧ и уменьшением содержания кислорода в забойной части выработки.
На фиг. 1а изображен вид комбайна сверху, на фиг. 1б - вид сбоку, на фиг. 2а - порядок обработки забоя в слое 1, на фиг. 2б - последовательность обработки забоя(вид на забой), на фиг. 2в - вид сзади комбайна.
Проходческий комбайн состоит из стреловидного исполнительного органа 1 с режущей головкой 2, нагребающего грузчика горной массы 3, электрического и гидравлического приводов 4, гусеничного хода 5, перегружателя 6, системы управления 7. На верхней части корпуса комбайна расположены четыре гидрофицированных манипулятора 8,9,10 и 11. Манипулятор нагрева 8 имеет выдвижную часть 12, несущую излучатель СВЧ-13, волновод подачи сверхвысоких частот 14. Перемещение выдвигающейся части осуществляется путем подачи жидкости в гидроцилиндр от гидросистемы комбайна по магистралям 15. Манипулятор 8 перемещается в вертикальной плоскости с помощью гидродомкрата 16, в горизонтальной плоскости - с помощью гидродомкрата 17. Манипулятор 9 служит для подачи на грудь забоя через сопло 18 хладагента - азота от блока резервуаров, расположенного в выработке сзади комбайна и генератора СВЧ, по металлорукаву 19 при перемещении штока 20. Манипулятор 9 также перемещается в пространстве с помощью гидродомкратов 21 в вертикальной плоскости и 22 - в горизонтальной. Крайний правый манипулятор 11 имеет выдвижную часть 23 и шток 24, несущий излучатель и волновод СВЧ 14, домкраты вертикального 25 и горизонтального 26 перемещения. Манипулятор 10 выполняет ту же задачу, что и манипулятор 9, - подает на правую часть забоя хладогент, для чего имеет выдвижную часть 27, держатель сопла 28, домкраты перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях 29 и 30, энергетические магистрали 14 и 19, корпус комбайна 31.
На фиг. 2 изображены:
- порядок обработки забоя выработки 1 в слое I с указанием положения стреловидного исполнительного органа 2 комбайна 3 и направлений его движений, положения манипуляторов 4 и 5, несущих излучатели 6 и 7, и манипуляторов 8 и 9, несущих сопла подачи хладогента - азота 10 и 11 с указаниями стрелками направления их перемещения;
- прямоугольный контур забоя 12 (может быть трапециевидный, арочный и круглый) с указанием слоев 13 и положений 14 органов обработки забоя и римскими цифрами очередности;
- левая 15 и правая 16 (по отношению к продольной оси комбайна) рамы крепления гидрофицированных манипуляторов 17 и 18 нагрева груди забоя с помощью СВЧ и гидрофицированных манипуляторов 19 и 20 подачи на грудь забоя хладагента - азота, домкраты перемещения 21, 22, 23 и 24, манипуляторы 17,18,19 и 20 в вертикальной плоскости и домкраты перемещения 25, 26, 27 и 28 манипуляторов 17,18,19 и 20 в горизонтальной плоскости.
- порядок обработки забоя выработки 1 в слое I с указанием положения стреловидного исполнительного органа 2 комбайна 3 и направлений его движений, положения манипуляторов 4 и 5, несущих излучатели 6 и 7, и манипуляторов 8 и 9, несущих сопла подачи хладогента - азота 10 и 11 с указаниями стрелками направления их перемещения;
- прямоугольный контур забоя 12 (может быть трапециевидный, арочный и круглый) с указанием слоев 13 и положений 14 органов обработки забоя и римскими цифрами очередности;
- левая 15 и правая 16 (по отношению к продольной оси комбайна) рамы крепления гидрофицированных манипуляторов 17 и 18 нагрева груди забоя с помощью СВЧ и гидрофицированных манипуляторов 19 и 20 подачи на грудь забоя хладагента - азота, домкраты перемещения 21, 22, 23 и 24, манипуляторы 17,18,19 и 20 в вертикальной плоскости и домкраты перемещения 25, 26, 27 и 28 манипуляторов 17,18,19 и 20 в горизонтальной плоскости.
Работа комбайна осуществляется следующим образом:
- обработка забоя производится слоями, начиная с верхнего (I-го);
- при опущенном вниз исполнительным органе 1 (фиг. 1) на уровень III-го слоя (фиг. 2) и опущенном манипуляторе охлаждения 9 манипулятор 8 (фиг. 1) или 4 (фиг. 2) обрабатывает верхний - I-ый слой со средины забоя в направлении к левому борту (фиг. 2), по мере его перемещения влево поднимается манипулятор охлаждения 8 (фиг. 2) и, начиная со средины, обрабатывает забой хладагентом в I-ом слое по направлению к левому борту (фиг. 2);
- закончив тепловую обработку I-го слоя, манипулятор 4, продолжая обработку, опускается у левого борта на уровень II-го слоя (фиг. 2);
- манипулятор 8, охлаждая грудь забоя, перемещается к левому борту I-го слоя (фиг. 2);
- исполнительный орган 2 (фиг. 2) поднимается вверх на уровень I-го слоя и со средины забоя (положение I) разрушает грудь забоя, перемещаясь влево к борту выработки вслед за соплом манипулятора охлаждения 8,10 (фиг. 2);
- в это время правый манипулятор охлаждения 9 опускается вниз, а манипулятором 5 производится нагрев груди забоя в I-ом слое от средины забоя в направлении к правому борту - положения III, IV (фиг. 2);
- после ухода манипулятора нагрева 5 к правому борту поднимается манипулятор охлаждения 9 и производит обработку груди забоя в I-ом слое по направлению к правому борту - положения III-IV (фиг. 2);
- манипулятор нагрева 5 опускается у правого борта выработки во II-слой в положение VIII, освобождая грудь забоя для манипулятора 9 (фиг. 2);
- закончив разрушение левой части забоя в I-ом слое, исполнительный орган со средины забоя разрушает его в направлении к правому борту, занимая последовательно III и IV положения (фиг. 2);
- манипуляторы нагрева и охлаждения 4 и 8, обработав левую часть забоя во II-слое (положения V и VI), опускаются последовательно в III-ий слой, а исполнительный орган, закончив разрушения в I-ом слое в положении IV, перемещается в положение V. Далее обработка забоя производится в вышеописанной последовательности до окончания цикла разрушения груди забоя по всей площади, комбайн подается на величину стружки вперед и работы по выемке повторяются.
- обработка забоя производится слоями, начиная с верхнего (I-го);
- при опущенном вниз исполнительным органе 1 (фиг. 1) на уровень III-го слоя (фиг. 2) и опущенном манипуляторе охлаждения 9 манипулятор 8 (фиг. 1) или 4 (фиг. 2) обрабатывает верхний - I-ый слой со средины забоя в направлении к левому борту (фиг. 2), по мере его перемещения влево поднимается манипулятор охлаждения 8 (фиг. 2) и, начиная со средины, обрабатывает забой хладагентом в I-ом слое по направлению к левому борту (фиг. 2);
- закончив тепловую обработку I-го слоя, манипулятор 4, продолжая обработку, опускается у левого борта на уровень II-го слоя (фиг. 2);
- манипулятор 8, охлаждая грудь забоя, перемещается к левому борту I-го слоя (фиг. 2);
- исполнительный орган 2 (фиг. 2) поднимается вверх на уровень I-го слоя и со средины забоя (положение I) разрушает грудь забоя, перемещаясь влево к борту выработки вслед за соплом манипулятора охлаждения 8,10 (фиг. 2);
- в это время правый манипулятор охлаждения 9 опускается вниз, а манипулятором 5 производится нагрев груди забоя в I-ом слое от средины забоя в направлении к правому борту - положения III, IV (фиг. 2);
- после ухода манипулятора нагрева 5 к правому борту поднимается манипулятор охлаждения 9 и производит обработку груди забоя в I-ом слое по направлению к правому борту - положения III-IV (фиг. 2);
- манипулятор нагрева 5 опускается у правого борта выработки во II-слой в положение VIII, освобождая грудь забоя для манипулятора 9 (фиг. 2);
- закончив разрушение левой части забоя в I-ом слое, исполнительный орган со средины забоя разрушает его в направлении к правому борту, занимая последовательно III и IV положения (фиг. 2);
- манипуляторы нагрева и охлаждения 4 и 8, обработав левую часть забоя во II-слое (положения V и VI), опускаются последовательно в III-ий слой, а исполнительный орган, закончив разрушения в I-ом слое в положении IV, перемещается в положение V. Далее обработка забоя производится в вышеописанной последовательности до окончания цикла разрушения груди забоя по всей площади, комбайн подается на величину стружки вперед и работы по выемке повторяются.
Теоретические и экспериментальные данные показывают, что при коэффициенте крепости пород f= 5-7 требуемое температурное воздействие осуществляется на глубину 100-120 мм при скорости перемещения силовых головок манипуляторов 1,2 м/мин, при коэффициенте крепости пород f=7-11 разрушительное температурное воздействие на эту же глубину происходит при скорости перемещения силовых головок 0,6 м/мин.
Таким образом, предлагается конструкция проходческого комбайна с устройством температурного разупрочнения пород груди забоя перед их разрушением, что позволяет повысить производительность комбайна по разрушению пород забоя в 2-3 раза (1,8-2,4 т/мин) при значительном повышении безопасности и комфортности работ против буровзрывного способа.
Claims (1)
- Проходческий комбайн, включающий стреловидный исполнительный орган, два гидрофицированных манипулятора с излучателями СВЧ-энергии, установленных по обе стороны от продольной оси комбайна с возможностью перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, гусеничный ход, нагребающий грузчик горной массы, перегружатель, электрический и гидравлический приводы, систему управления, отличающийся тем, что для ослабления пород груди забоя перед разрушением путем нагрева и охлаждения он снабжен двумя гидрофицированными манипуляторами с соплами подачи газифицированного из жидкого состояния азота, каждый из которых установлен между стреловидным исполнительным органом и манипулятором с излучателем СВЧ-энергии с возможностью перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях независимо и одновременно с ними.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99107360A RU2174599C2 (ru) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | Проходческий комбайн для проведения подготовительных выработок по породе с ее предварительным разупрочнением |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99107360A RU2174599C2 (ru) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | Проходческий комбайн для проведения подготовительных выработок по породе с ее предварительным разупрочнением |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU99107360A RU99107360A (ru) | 2001-01-27 |
RU2174599C2 true RU2174599C2 (ru) | 2001-10-10 |
Family
ID=20218348
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99107360A RU2174599C2 (ru) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | Проходческий комбайн для проведения подготовительных выработок по породе с ее предварительным разупрочнением |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2174599C2 (ru) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2528350C2 (ru) * | 2013-02-19 | 2014-09-10 | Черных Николай Георгиевич | Горнопроходческий добычной блок (модуль) |
-
1999
- 1999-04-07 RU RU99107360A patent/RU2174599C2/ru active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6672674B2 (en) | Longwall mining with blasting | |
CN103883329A (zh) | 矿山硬岩井巷掘进施工方法 | |
RU2174599C2 (ru) | Проходческий комбайн для проведения подготовительных выработок по породе с ее предварительным разупрочнением | |
RU2209979C2 (ru) | Проходческий агрегат | |
RU2355885C1 (ru) | Способ разработки крутонаклонных угольных пластов средней мощности между нарушениями | |
CN108252651B (zh) | 综采工作面多点分散平行式炮眼预裂顶板的方法 | |
CN102383795A (zh) | 综合机械化岩巷掘进工艺 | |
US3998493A (en) | Combined milling and impact apparatus for tunneling | |
CN113356847A (zh) | 一种涨压破岩设备和隧道涨压破岩施工方法 | |
CN113153291A (zh) | 一种缓倾斜硬岩液压致裂综合机械化连续采矿方法 | |
GB2027471A (en) | Mineral mining | |
CN114635707B (zh) | 一种基于水力压裂的硬岩巷道或隧道快速连续掘进方法 | |
RU2527445C1 (ru) | Способ подготовки к выемке скальных пород с использованием лазерного воздействия и автоматизированный комплекс для его осуществления | |
US3820847A (en) | Method of mining a deposit of rock salt or the like | |
SU1308761A1 (ru) | Способ разработки месторождений полезных ископаемых с твердыми породными включени ми и устройство дл его осуществлени | |
SU587250A1 (ru) | Горна машина дл разработки полезных ископаемых | |
RU2567576C1 (ru) | Способ разработки мощных пологих калийных пластов | |
RU2700388C1 (ru) | Проходческий взрывонавалочный комплекс | |
CN112504897A (zh) | 高压水射流+刀具顺序作业的联合破岩试验装置及应用 | |
CN111927450A (zh) | 基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备及其开采方法 | |
CN220621843U (zh) | 一种破碎硬岩连续采矿设备 | |
US4198098A (en) | Mineral winning installations | |
CN203716975U (zh) | 一种综合机械化岩巷冲击掘进机 | |
RU2136887C1 (ru) | Механизированный комплекс для добычи кимберлита | |
CN117605486A (zh) | 一种综掘机截割工艺优化方法 |