RU2209979C2

RU2209979C2 - Tunneling set

Info

Publication number: RU2209979C2
Application number: RU2001120643A
Authority: RU
Inventors: В.В. Егошин; А.В. Адамков
Original assignee: Егошин Воля Васильевич; Адамков Аркадий Викторович
Priority date: 2001-07-23
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2003-08-10

Abstract

FIELD: mining; applicable in driving of mine workings. SUBSTANCE: tunneling set includes crawler mounting, muck gathering loader, overloader, electric and hydraulic drives, control system. For realization of block cutting method of breakage of coal or mixed with impurities soft rocks of face mass, in driving of development workings with action on face simultaneously in three parts of breast, tunneling set is provided with two hydraulically operated manipulators with cutting bars installed on both sides of tunneling set longitudinal axis, and hydraulically operated manipulator with wedging device along tunneling set longitudinal axis. Each manipulator may move simultaneously with others or independently in horizontal and vertical planes. EFFECT: higher efficiency of mine working driving due to accelerated operation with reduced power consumption higher safety and comfort of operating conditions in breakage face. 9 cl

Description

Изобретение относится к горному делу, в частности к механическому способу разрушения массива в забое при проведении горных выработок полным сечением по углю, или по углю с небольшой присечкой пород, и может найти применение в угольной и горнорудной промышленности. The invention relates to mining, in particular, to a mechanical method for destroying an array in a face when mining openings with a full cross section for coal, or for coal with a small cut of rocks, and can find application in the coal and mining industry.

Известны устройства для разрушения массива в забоях подготовительных выработок механическим способом под общим названием - проходческие комбайны. По способу обработки забоя исполнительными органами различают комбайны избирательного действия с последовательной обработкой площади забоя и комбайны бурового действия, одновременно обрабатывающие всю поверхность забоя. Known devices for the destruction of the array in the faces of the preparatory workings by mechanical means under the general name - roadheaders. According to the method of processing the face, the executive bodies distinguish selective-action combines with sequential processing of the bottom-hole area and drilling-action combines that simultaneously process the entire surface of the face.

Проходческие комбайны с исполнительным органом избирательного действия состоят из стреловидного исполнительного органа с резцовой коронкой, нагребающего грузчика горной массы, перегружателя, гусеничного хода, электрического и гидравлического приводов и системы управления. Для проведения выработок по углю или по углю с присечкой слабых пород применяются в настоящее время комбайны этого типа: ПК-ЗР, 4ПУ и ГПКС. Roadheaders with a selective executive body consist of a swept executive body with a cutter crown, a rock mass loader, a reloader, a caterpillar track, electric and hydraulic drives and a control system. To conduct workings on coal or coal with a low-grade rock, currently used are combines of this type: PK-ZR, 4PU and GPKS.

А. И. Петров, Г.Г. Штумпф, П.В. Егоров, Г.П. Архипов. Механизация проведения подготовительных выработок. М.: Недра. 1988. -С.38-4б, Л.Г.Грабчак и др. Горно-проходческие 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. -С.3-26. A.I. Petrov, G.G. Stumpf, P.V. Egorov, G.P. Arkhipov. Mechanization of preparatory workings. M .: Subsoil. 1988. -P.38-4b, L.G. Grabchak and others. Mining and sinking machines and complexes.- M .: Nedra. 1990.- S. 167-175, B. F. Bratchenko, M.I. Ustinov, L.N. Gapanovich et al. Methods of opening, preparation and development systems for mine fields. -M .: Nedra, 1985.-S. 298-301. Equipment for mining and preparatory work. The industry catalog. - M.: Nedra, 1994. - S. 3-26.

Комбайны ПК-3Р и 4ПУ предназначены для проведения горизонтальных и наклонных (до 10^o) 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 75%.Combines PK-3P and 4PU are designed for horizontal and inclined (up to 10 ^o ) workings for coal or mixed slaughter with a notch of up to 50% of rocks with a coefficient of strength f <4, the GPKS combine for similar workings in coal and mixed slaughter with a notch rocks with a coefficient of strength f <6 to 75%.

Буровые комбайны предназначены для проведения выработок по породе с высокой скоростью, однако их стоимость в сравнении с комбайнами избирательного действия со стреловидным органом примерно в 8 раз выше. Drilling combines are designed to conduct workings on the breed at high speed, but their cost is about 8 times higher in comparison with selective action combines with a swept body.

Комбайны избирательного действия со стреловидным исполнительным органом имеют два существенных недостатка:
- разрушение массива в забое производится одновременно в одной точке с последовательной обработкой площади груди забоя;
- несмотря на наличие многочисленных решении по конструкциям режущих коронок, линиям резания, типам режущих зубков и повышению мощности привода режущего органа энергоемкость разрушения практически не снижается (ПК-3Р-0.85; 4ПУ-0.8; ПК-9Р-0,6; ГПКС-0,7 кВт □ ч/т), а содержание мелочи в раздробленной массе угля с величиной комков класса 0-25 мм достигает 85% при высокой запыленности воздуха в забое.Selective action harvesters with an arrow-shaped executive body have two significant drawbacks:
- destruction of the array in the face is carried out simultaneously at one point with the sequential processing of the area of the chest of the face;
- despite the existence of numerous solutions for the design of cutting crowns, cutting lines, types of cutting teeth and increasing the drive power of the cutting organ, the energy intensity of destruction practically does not decrease (PK-3R-0.85; 4PU-0.8; PK-9R-0.6; GPKS-0 , 7 kW □ h / t), and the fines content in the crushed mass of coal with the size of lumps of class 0-25 mm reaches 85% with high dust content in the face.

Имеющиеся недостатки в значительной степени снижают эффективность механического способа проведения выработок - не позволяют повысить скорость проведения при снижении энергозатрат и повысить безопасность и более комфортные условия труда в забое. The existing shortcomings significantly reduce the effectiveness of the mechanical method of mine workings - they do not allow increasing the speed of conducting while reducing energy consumption and improving safety and more comfortable working conditions in the face.

Целью предлагаемого изобретения является ликвидация указанных недостатков путем применения существенно нового врубоблочного способа разрушения угля (слабых пород) горного массива одновременно в трех частях груди забоя. The aim of the invention is the elimination of these shortcomings by applying a substantially new block-by-block method for the destruction of coal (weak rocks) of the massif simultaneously in three parts of the chest face.

Указанная цель достигается путем выполнения двух основных процессов при проведении выработки механическим способом - разрушения массива забоя и удаления разрушенной массы массива из забоя путем применения проходческого агрегата. Для выполнения врубоблочного разрушения массива забоя агрегат имеет два врубовых бара по обе стороны продольной его оси на гидрофицированных манипуляторах и гидрофицированное клиновое устройство на аналогичном манипуляторе, который располагается в районе продольной оси агрегата, что является существенным признаком предлагаемой конструкции. This goal is achieved by performing two main processes during the development of a mechanical method - the destruction of the face array and the removal of the destroyed mass of the array from the face by using a tunneling unit. To perform the block-by-block destruction of the face array, the unit has two cut bars on both sides of its longitudinal axis on hydroficated manipulators and a hydroficated wedge device on a similar manipulator, which is located in the region of the longitudinal axis of the unit, which is an essential sign of the proposed design.

Все три манипулятора установлены в специальных станках на верхней части агрегата и с помощью гидродомкратов перемещаются в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Независимое и одновременное перемещение всех трех манипуляторов является существенным признаком конструкции. Несущие штоки манипуляторов могут вращаться вокруг своей оси, что позволяет располагать врубовые бары и клиновое устройство в любом положении в пространстве. С помощью червячных передач врубовые бары и клиновое устройство могут перемещаться также в вертикальной и горизонтальной плоскостях на концах несущих штоков манипуляторов независимо от их положения. Врубовые бары несут режущие цепи с кулаками, имеющими гнезда для установки режущих зубков. После разделения груди забоя с помощью врубов на ряд блоков, последние отделяются от массива путем силового введения во вруб клина, имеющего шаровое соединение со штоком устройства. Врубовая мелочь и обломленные блоки с помощью нагребающего грузчика удаляются из забоя на перегружатель. Левый манипулятор (по отношению к продольной оси агрегата) обеспечивает производство врубов в левой половине груди забоя, одновременно правый - в правой половине. Одновременно с производством врубов с некоторым отставанием вводится в работу клиновой орган и далее процессы образования и обламывания блоков производятся в разных трех частях груди забоя одновременно, что является существенным признаком предлагаемой конструкции агрегата. All three manipulators are installed in special machines on the upper part of the unit and with the help of hydraulic jacks move in horizontal and vertical planes. Independent and simultaneous movement of all three manipulators is an essential feature of the design. The bearing rods of the manipulators can rotate around its axis, which allows you to place the cut bars and the wedge device in any position in space. Using worm gears, the cutting bars and the wedge device can also be moved in vertical and horizontal planes at the ends of the bearing rods of the manipulators, regardless of their position. Cutting bars carry cutting chains with fists having sockets for installing cutting teeth. After dividing the face breast using the cuts into a number of blocks, the latter are separated from the array by forcefully introducing a wedge into the cut, having a ball connection with the device rod. Cutting trifles and broken blocks with the help of a chopping loader are removed from the bottom to the loader. The left manipulator (with respect to the longitudinal axis of the unit) provides the production of cuts in the left half of the face chest, while the right one in the right half. Simultaneously with the production of cuts, a wedge organ is put into operation with some lag, and then the processes of formation and breaking of blocks are carried out in different three parts of the face breast at the same time, which is an essential sign of the proposed design of the unit.

Глубина врубов и габариты блоков определяются в зависимости от физико-механических свойств угля и пород массива забоя. The depth of cuts and the dimensions of the blocks are determined depending on the physicomechanical properties of coal and rocks of the face massif.

Отличительные признаки заявляемого объекта по сравнению с существующими конструкциями проходческих комбайнов с механическим разрушением угля и пород забоя режущим органом избирательного действия, которые можно принять за прототипы, обеспечивают высокоэффективное разрушение угольного или смешанного массива забоя выработки при коэффициенте крепости присекаемых пород f<4, что позволяет повысить скорость проведения выработок по углю или с присечкой пород указанных крепостей минимум в два раза при снижении энергоемкости разрушения массива забоя вследствие замены способа разрушения режущими зубками на разрушение блоками со значительным повышением безопасности и комфортности ведения работ за счет снижения пылеобразования. Distinctive features of the claimed object in comparison with existing designs of roadheaders with mechanical destruction of coal and face rocks by a selective cutting authority that can be mistaken for prototypes provide highly efficient destruction of a coal or mixed production face face array with an attached rock factor of f <4, which allows to increase the speed of mine workings on coal or with a notch of rocks of the indicated fortresses is at least two times with a decrease in the energy intensity of fracture slaughter of slaughter due to the replacement of the destruction method with cutting teeth by destruction by blocks with a significant increase in safety and comfort of work by reducing dust formation.

Управление агрегатом предлагаемой конструкции предусматривается выполнять тремя машинистами. Management of the unit of the proposed design is envisaged to be performed by three drivers.

Таким образом, вышеизложенные отличительные признаки и преимущества заявленного объекта удовлетворяют критерию "существенные отличия". Thus, the above distinguishing features and advantages of the claimed object satisfy the criterion of "significant differences".

На фиг.1а изображен вид агрегата сверху, на фиг.1б - вид сбоку, на фиг. 2а - вид сбоку левого станка врубового бара, на фиг.2б - вид сверху левого станка врубового бара, на фиг.2в - вид сзади левого станка врубового бара, на фиг.2г - редукторы приводов левого врубового бара, на фиг.3а - вид сбоку клинового устройства, на фиг.3б - вид сверху клинового устройства, на фиг.3в - схема расположения врубов при образовании блоков высотой h и шириной b - при трапециевидном сечении выработки. On figa shows a top view of the unit, on figb is a side view, on fig. 2a is a side view of the left cutting machine of the bar, in Fig.2b is a top view of the left cutting machine of the bar, in Fig.2c is a rear view of the left cutting machine of the bar, in Fig.2g is the gear drives of the left cutting bar, in Fig.3a is a view on the side of the wedge device, in Fig.3b is a top view of the wedge device, in Fig.3c is a diagram of the location of the cuts in the formation of blocks of height h and width b - with a trapezoidal cross-section of the mine.

Проходческий агрегат состоит из двух врубовых баров 1,2, клинового устройства 3, нагребающего грузчика горной массы 4, электрического и гидравлического приводов 5, гусеничного хода 6, перегружателя 7, системы управления 8. На верхней части корпуса агрегата расположены три станка 9 манипуляторов рабочих органов агрегата. На крайних левом (по отношению к продольной оси агрегата) и правом станках смонтированы силовые приводы манипуляторов 10 и 11, несущих врубовые бары, состоящие из гидроприводов перемещения манипуляторов в вертикальной плоскости 12 и 13 и гидродомкратов 14 и 15 перемещения их в горизонтальной плоскости и соответственно гидромагистралей их 16, 17 и 18, 19. Домкраты манипуляторов врубовых баров для вращения штоков 20. 21 имеют шлицевое соединение с сердечниками, вращаемыми червячными гидроприводами 22, 23. Продольное перемещение штоков осуществляется при подаче жидкости через магистрали 24 и 25. На концах штоки манипуляторов несут привода врубовых баров 26 и 27, приводимых в действие через магистрали 28, 29, 30 и 31, Привода врубовых баров состоят из приводов горизонтального перемещения 32, 33 и приводов вертикального перемещения 34, 35. На центральном станке 36 расположены приводы манипулятора клинового устройства 37 в горизонтальной и 38 в вертикальной плоскостях с соответствующими гидромагистралями 39. Манипулятор клинового устройства имеет аналогичное с манипуляторами врубовых баров устройство, Клиновое устройство имеет привод вращения в горизонтальной плоскости 40 и вертикальной 41 с соответствующими силовыми магистралями. Клин 42, образуемый четырьмя взаимно перпендикулярными плоскостями, свободно закреплен на шаровой опоре штока манипулятора 43. The driving unit consists of two cutting bars 1,2, a wedge device 3, a load-bearing loader of rock mass 4, electric and hydraulic drives 5, a caterpillar track 6, a reloader 7, a control system 8. On the upper part of the unit body there are three machines 9 of manipulators of working bodies unit. On the left-most (with respect to the longitudinal axis of the unit) and right-hand machines, the actuators of the manipulators 10 and 11 are mounted, carrying the cut bars, consisting of hydraulic actuators for moving the manipulators in the vertical plane 12 and 13 and hydraulic jacks 14 and 15 for moving them in the horizontal plane and, accordingly, hydraulic lines there are 16, 17 and 18, 19. The jacks of the manipulators of the cutting bars for rotation of the rods 20. 21 have a spline connection with cores rotated by worm hydraulic actuators 22, 23. The longitudinal movement of the rods is carried out at fluid supply through lines 24 and 25. At the ends, the rods of the manipulators carry the drives of the cut bars 26 and 27, driven through the lines 28, 29, 30 and 31, The drives of the cut bars consist of horizontal drives 32, 33 and vertical drives 34, 35. On the central machine 36, the drives of the manipulator of the wedge device 37 are located in the horizontal and 38 in the vertical planes with the corresponding hydraulic lines 39. The manipulator of the wedge device has a device similar to the manipulators of the cutting bars, Kli the new device has a rotation drive in the horizontal plane 40 and vertical 41 with the corresponding power lines. The wedge 42, formed by four mutually perpendicular planes, is freely fixed on the ball bearing of the manipulator rod 43.

Режущая цепь баров 44, несущая кулаки 45 с зубками 46, приводится в движение гидродвигателем 47. Шток 48 клинового манипулятора перемещается гидродомкратом 49. The cutting chain of bars 44, carrying fists 45 with teeth 46, is driven by a hydraulic motor 47. The rod 48 of the wedge manipulator is moved by a hydraulic jack 49.

Работа агрегата (на примере трапециевидной формы забоя по углю - шириной по кровле 3800 мм и высотой 3000 мм) осуществляется следующим образом:
левым баром производится первый вертикальный вруб 50 и далее второй, третий и другие в направлении к левому борту груди забоя выработки. При производстве второго вертикального вруба левым баром правый бар производит от вертикального вруба 1 вправо горизонтальный верхний вруб по контуру выработки до правого борта, далее второй вертикальный вруб правее левого и далее третий, четвертый и другие вправо до крайнего по боковому контуру выработки. После проведения обоими барами всех вертикальных врубов ими производится выемка горизонтальных врубов, начиная с нижнего по почве выработки. При переходе на выемку четвертого снизу горизонтального обоими барами, начинается клиновым устройством обламывание блоков между вторым и третьим горизонтальными врубами, далее между первым и вторым, третьим и четвертым и далее очередных в направлении снизу вверх. После начала работ по отделению блоков от массива клиновым устройством работы по разрушению массива забоя выполняются с помощью трех органов в трех частях груди забоя. После завершения выемки барами горизонтальных врубов в верхней части груди забоя начинается ими выемка вертикальных врубов в новой заходке в нижней части.The operation of the unit (for example, the trapezoidal shape of the face for coal - with a roof width of 3800 mm and a height of 3000 mm) is carried out as follows:
the left bar produces the first vertical cut 50 and then the second, third and others in the direction of the left side of the chest face of the mine working. In the production of the second vertical cut by the left bar, the right bar produces from the vertical cut 1 to the right the horizontal upper cut along the output contour to the starboard side, then the second vertical cut to the right of the left and then the third, fourth and others to the right to the extreme along the lateral output contour. After both bars cut all vertical cuts, they cut horizontal cuts, starting from the bottom of the excavation. When switching to the notch of the fourth horizontal horizontal by both bars, the wedging device starts breaking off the blocks between the second and third horizontal cuts, then between the first and second, third and fourth and further successive in the direction from the bottom up. After the start of work on the separation of blocks from the array with a wedge device, work to destroy the face array is performed using three organs in three parts of the face chest. After the excavation of horizontal cuts by the bars in the upper part of the bottom of the face begins with their extraction of vertical cuts in a new setting at the bottom.

Таким образом, предлагаемая конструкция проходческого агрегата позволяет повысить скорость проведения выработок по угля или с присечкой пород крепостью f<4 до 50% более чем в два раза, при снижении энергоемкости разрушения массива забоя со значительным повышением безопасности и комфортности работ против способа проходческими комбайнами с органами избирательного действия. Thus, the proposed design of the tunneling unit allows you to increase the speed of mine workings on coal or with rock cuttings with a strength f <4 up to 50% by more than two times, while reducing the energy consumption of the destruction of the face array with a significant increase in safety and comfort of work against the method of roadheaders with bodies selective action.

Claims

A tunneling unit, including a crawler track, loading a loader of rock mass, a reloader, electric and hydraulic drives, a control system, characterized in that for performing a block-by-block method for destroying a coal face or mixed with a weak rock notch during preparatory workings with impact on the face at the same time three parts of the chest, it is equipped with two hydroficated manipulators with cutting bars mounted on both sides of the longitudinal axis of the unit, and hydroficated m manipulator with a wedge device along the longitudinal axis of the unit, each of which has the ability to simultaneously and independently move in horizontal and vertical planes.