RU2801989C1 - Method for the development of mineral deposits by an underground method using tunnel-boring mechanized complexes - Google Patents

Method for the development of mineral deposits by an underground method using tunnel-boring mechanized complexes Download PDF

Info

Publication number
RU2801989C1
RU2801989C1 RU2022124034A RU2022124034A RU2801989C1 RU 2801989 C1 RU2801989 C1 RU 2801989C1 RU 2022124034 A RU2022124034 A RU 2022124034A RU 2022124034 A RU2022124034 A RU 2022124034A RU 2801989 C1 RU2801989 C1 RU 2801989C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tunnel
complex
boring
mechanized
rock
Prior art date
Application number
RU2022124034A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Владимирович Колонтаевский
Анатолий Анатольевич Мишедченко
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Горно-строительная компания - Шахтпроект"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Горно-строительная компания - Шахтпроект" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Горно-строительная компания - Шахтпроект"
Application granted granted Critical
Publication of RU2801989C1 publication Critical patent/RU2801989C1/en

Links

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: invention relates to the development of deposits of ores of ferrous, non-ferrous metals and mining and chemical raw materials, as well as kimberlite pipes by an underground method in predominantly hard rocks. The method for developing mineral deposits by underground method using a mechanized tunnel-boring complex includes the installation of a tunnel-boring complex in an installation chamber, mechanical destruction of the rock in the tunnel and its transportation to the surface in two stages. The second stage is carried out using the main conveyor. The passage of the tunnel-boring complex of a given route and subsequent filling of the mined-out space with backfill materials are monitored. As a tunnel-boring mechanized complex, a gripper tunnel-boring mechanized complex with a rotary actuator is used. Penetrations for the development of minerals are carried out along tunnels parallel to each other, originating at the exit from the installation chamber. The first stage of transporting the destroyed rock is carried out using a conveyor built into the tunnel boring complex. When the tunnel-boring complex reaches a predetermined point in the tunnel created by it, it is returned to the exit from the mounting chamber for further drilling in the next tunnel. When the tunnelling complex passes through the tunnel, the deviation of its angular position in the horizontal and vertical planes and the angular velocity of such deviations, as well as the linear deviations and the rate of their change from the given path of movement in the tunnel, are determined, a smooth curve is formed as a function of the obtained parameters of the angular and linear deviations and returned by trajectory formed by a smooth curve of the tunnel-boring complex to a given route. As a rotary actuator, a round-section rotor with rock-cutting elements in the form of conical cutters with hard-alloy inserts is used.
EFFECT: increasing the accuracy of the tunnel-boring mechanized complex following a given route, reducing the percentage of dilution of minerals, increasing the efficiency of the method both by developing areas of the ore body with a high content of mined minerals, and by ensuring the continuity of the mining process without dismantling the tunnel-boring mechanized complex.
2 cl, 5 dwg

Description

Область техники.The field of technology.

Изобретение относится к области горной промышленности, в частности к разработке месторождений руд черных, цветных металлов и горно-химического сырья, а также кимберлитовых трубок, подземным способом в преимущественно твердых породах, к ведению очистных работ механизированным способом с применением проходческих щитов (тоннелепроходческих механизированных комплексов «ТПМК») грипперного типа с роторным исполнительным органом.The invention relates to the field of mining, in particular to the development of deposits of ores of ferrous, non-ferrous metals and mining and chemical raw materials, as well as kimberlite pipes, by an underground method in predominantly hard rocks, to conduct clearing operations in a mechanized way using tunneling shields (tunnel-boring mechanized complexes " TPMK") gripper type with a rotary executive body.

Уровень техники.The level of technology.

Разработка месторождений ведется открытым и подземным способами, при этом во многих случаях неизбежен переход с открытого способа разработки на подземный. С ростом глубины работ ухудшаются горно-геологические условия разработки; возрастает температура вмещающих пород, усиливаются газопроявления; осложняются условия проветривания подземных выработок; часто снижается содержание полезных компонентов в руде. При получении требуемого количества металлов и горно-химического сырья из более бедных руд производят подземную разработку в сложных условиях и в отношении значительно большего объема горной массы, чем из месторождений, эксплуатируемых или уже давно отработанных.The development of deposits is carried out by open pit and underground methods, while in many cases the transition from open pit mining to underground is inevitable. With an increase in the depth of work, the mining and geological conditions of development worsen; the temperature of the host rocks increases, gas manifestations intensify; the conditions for ventilation of underground workings are complicated; the content of useful components in the ore often decreases. Upon receipt of the required amount of metals and mining and chemical raw materials from poorer ores, underground mining is carried out in difficult conditions and in relation to a much larger volume of rock mass than from deposits that have been exploited or have long been worked out.

Подземная разработка месторождений полезных ископаемых - это совокупность работ по вскрытию, подготовке и очистной выемке месторождения.Underground mining of mineral deposits is a set of works on the opening, preparation and mining of a deposit.

Вскрытие - это проведение горных выработок, открывающих доступ к рудным залежам для последующей подготовки и выемки запасов в шахтном поле (разработке). Вскрытие рудников в зависимости от типа месторождений и условий их залегания может производиться вертикальными рудоподъемными стволами или наклонными рудовыдачными стволами с вертикальными вентиляционными стволами и наклонными или вертикальными вспомогательными стволами, или штольнями в сочетании с капитальными рудоспусками и слепыми вспомогательно-вентиляционными стволами.Opening is the carrying out of mine workings that open access to ore deposits for subsequent preparation and excavation of reserves in a mine field (development). The opening of mines, depending on the type of deposits and the conditions of their occurrence, can be carried out by vertical ore-lifting shafts or inclined ore-extracting shafts with vertical ventilation shafts and inclined or vertical auxiliary shafts, or adits in combination with capital ore passes and blind auxiliary ventilation shafts.

Подготовка месторождения - это создание сети горных выработок, которыми вскрытая часть месторождения разделяется для разработки на самостоятельные выемочные участки- этажи, блоки, панели.Deposit preparation is the creation of a network of mine workings, by which the exposed part of the deposit is divided for development into independent excavation areas - floors, blocks, panels.

Подготовка крутопадающих и наклоннопадающих месторождений к очистной выемке сводится к разделению рудных залежей по вертикали на этажи выработками основного рудовыдачного и эксплуатационных горизонтов транспортными штреками и ортами, и последующего разделения этажей на выемочные участки. Подготовка горизонтальных и пологих месторождений заключается в разделении шахтного поля подготовительными выработками (главными и панельными штреками) на панели и столбы.The preparation of steeply dipping and obliquely dipping deposits for stoping excavation is reduced to the division of ore deposits vertically into floors by workings of the main ore-producing and exploitation horizons with transport drifts and orts, and the subsequent division of floors into excavation areas. The preparation of horizontal and flat deposits consists in dividing the mine field by development workings (main and panel drifts) into panels and pillars.

Выемку полезного ископаемого ведут в очистных забоях, применяя при этом различные способы его разрушения комбайнами, в частности такими как MR 360 и П 110-01, самоходными буровыми установками типа «Sandvik DD311», ручными перфораторами ПП-80. При подземной разработке рудных месторождений в твердых породах применяют буровзрывной способ разрушения тела руды.Mineral extraction is carried out in stopes, using various methods of its destruction by combines, in particular, such as MR 360 and P 110-01, self-propelled drilling rigs of the Sandvik DD311 type, and manual hammers PP-80. In the underground mining of ore deposits in hard rocks, a drilling and blasting method is used to destroy the ore body.

На большинстве рудников черной и цветной металлургии и фосфатного сырья транспортирование отбитой руды из очистных забоев и от капитальных рудоспусков по выработкам эксплуатационных и рудоподъемных горизонтов к подземным дробильно-перегрузочным комплексам и приемным бункерам рудовыдачных стволов производится электровозными составами. Используются, как правило, троллейные электровозы, либо самоходные вагоны и конвейерные установки.In most mines of ferrous and non-ferrous metallurgy and phosphate raw materials, transportation of broken ore from working faces and from capital ore passes through workings of operational and ore-lifting horizons to underground crushing and transfer complexes and receiving hoppers of ore-extracting shafts is carried out by electric locomotive trains. As a rule, trolley electric locomotives, or self-propelled cars and conveyor installations are used.

На поверхности руда дополнительно проходит процесс дробления.On the surface, the ore additionally undergoes a crushing process.

Таким образом при очистной выемке руды выполняются:Thus, during the cleaning extraction of ore, the following are performed:

- отбойка руды - процесс отделения руды от массива в блоке взрывным способом с одновременным дроблением ее на куски.- ore breaking - the process of separating the ore from the array in the block in an explosive way with its simultaneous crushing into pieces.

- вторичная дробление - для соответствия условиям технологического процесса, по которым отбитая руда должна иметь куски определенной крупности.- secondary crushing - to meet the conditions of the technological process, according to which the broken ore must have pieces of a certain size.

- выпуск и доставка руды - перемещение рудной массы от мест отбойки до транспортных выработок блока.- release and delivery of ore - the movement of the ore mass from the places of breaking to the transport workings of the block.

- управление горным давлением - естественное поддержание очистного пространства, обрушение вмещающих пород, искусственное поддержание очистного пространства.- rock pressure control - natural maintenance of the stope, collapse of host rocks, artificial maintenance of the stope.

На шахте «Южная» Гороблагодатского рудоуправления, транспортирование и доставку руды на эксплуатационных горизонтах осуществляющуюся самоходными погрузочно-доставочными машинами, на концентрационных - от капитальных рудоспусков к приемным бункерам дробильно-перегрузочных комплексов - электровозными составами глухих вагонов емкостью 8 м3.At the Yuzhnaya mine of the Goroblagodatsky Mining Administration, transportation and delivery of ore at operational levels is carried out by self-propelled loading and hauling machines, at concentration levels - from capital ore passes to receiving hoppers of crushing and transfer complexes - by electric trains of blind wagons with a capacity of 8 m 3 .

В Кривбассе, у стволов сооружают мощные дробильно-перегрузочные комплексы с аккумулирующими рудоемкостями-бункерами. К приемным бункерам этих комплексов примыкают подземные капитальные рудоспуски.In Kryvbas, powerful crushing and transfer complexes with accumulating ore-bunkers are being built near the shafts. Underground capital ore passes adjoin the receiving bunkers of these complexes.

Таким образом, в подземной разработке рудных месторождений, отсутствует условие одновременного и независимого ведения очистной выемки, транспортирования руды и производства подготовительных работ в эксплуатационном этаже, а также эффективности использования самоходного оборудования на подземных работах.Thus, in the underground mining of ore deposits, there is no condition for simultaneous and independent mining, transportation of ore and preparatory work in the production floor, as well as the efficiency of using self-propelled equipment in underground work.

До середины XX века наиболее эффективным способом разработки скальных и полускальных пород являлось их взрывание. Взрывной способ применим в породах различной крепости и обеспечивает высокие скорости проходки [1].Until the middle of the 20th century, the most effective way to develop hard and semi-rock rocks was their blasting. The explosive method is applicable in rocks of various strengths and provides high penetration rates [1].

Однако взрывной способ разработки обладает рядом существенных недостатков: прежде всего это использование ручного труда в условиях опасного производства, необходимость проветривания после взрыва, что затягивает процесс получения полезных ископаемых, пригодных для переработки, невозможность получать куски полезных ископаемых одинакового размера и др. недостатки.However, the explosive mining method has a number of significant drawbacks: first of all, it is the use of manual labor in hazardous production conditions, the need for ventilation after the explosion, which delays the process of obtaining minerals suitable for processing, the inability to obtain pieces of minerals of the same size, and other disadvantages.

В середине XIX века были созданы тоннелепроходческие механизированные комплексы (далее - ТПМК). В СССР разработка таких комплексов велась с конца 70-х гг. XX века.In the middle of the 19th century, mechanized tunnel-boring complexes (hereinafter - TPMK) were created. In the USSR, the development of such complexes has been carried out since the late 70s. XX century.

Так, из уровня техники, в частности, известны тоннелепроходческие комплексы:So, from the prior art, in particular, tunnel-boring complexes are known:

- Тоннелепроходческий комплекс, содержащий проходческий щит [2] с роторным исполнительным органом и распорный щит. Роторный исполнительный орган снабжен породоразрушающим инструментом (шарошками) и установлен на вращающемся кольце радиально-упорного подшипника большого диаметра, неподвижное кольцо которого закреплено в проходческом щите.- Tunnel-boring complex containing a tunneling shield [2] with a rotary executive body and a spacer shield. The rotary actuator is equipped with a rock cutting tool (cutters) and is mounted on a rotating ring of a large-diameter angular contact bearing, the fixed ring of which is fixed in the tunneling shield.

- Тоннелепроходческий комплекс [3], конструкция которого позволяет обеспечить свободный проход для обслуживания блокоукладчика во время монтажа элементов крепи, натяжение ленты в заданном режиме, движение ленты симметрично продольной оси конвейера, а также позволяет снизить вероятность возникновения колебаний ленты при работе щитового конвейера, благодаря чему сокращается время на монтаж обделки тоннеля, а также на регулировку и ремонт конвейерной ленты, увеличивается производительность комплекса.- Tunneling complex [3], the design of which allows to provide a free passage for maintenance of the block layer during the installation of the support elements, tension of the belt in a given mode, the movement of the belt symmetrically to the longitudinal axis of the conveyor, and also reduces the likelihood of vibrations of the belt during the operation of the shield conveyor, due to which the time for installation of the tunnel lining is reduced, as well as for the adjustment and repair of the conveyor belt, the productivity of the complex is increased.

Известен способ проведения горных выработок при подземной разработке полезных ископаемых при помощи проходческого комбайна с роторным исполнительным органом [4], состоящим из бура, забурника и крестовины при перемещении которого на забой при помощи ходовых тележек гусеничного хода забурник и бур отбивают руду от горного массива, которая сыплется на почву, во время вращения крестовины ковши перемещаются по диаметру исполнительного органа, поочередно касаясь почвы и внедряясь в лежащую на ней горную сыпучую массу, наполняются ею и двигаясь по траектории при достижении ее верхних точек высыпают горную массу на конвейер.There is a known method of carrying out mine workings in the underground mining of minerals using a tunneling machine with a rotary executive body [4], consisting of a drill, a bit and a cross, when moving it to the face with the help of caterpillar undercarriages, the bit and the drill beat off the ore from the rock mass, which pours onto the soil, during the rotation of the cross, the buckets move along the diameter of the executive body, alternately touching the soil and penetrating into the mountain loose mass lying on it, being filled with it and moving along the trajectory when reaching its upper points, they pour the rock mass onto the conveyor.

Исполнительные органы у ТПМК из приведенных аналогов преимущественно роторные, но общий недостаток у них такой: отсутствует система управления текущим угловым положением комплекса и его местоположением относительно проектной трассы, что не позволяет достичь эффективности разработки полезных ископаемых на уровне потенциально заложенном в конструкции механизированного комплекса. Кроме того, конструкция ТПМК ни в одном из аналогов не решает задачу его возвращения по завершении проходки первого (после выхода из монтажной камеры) туннеля для проходки последующих выработок. Конструкция ТПМК в приведенных аналогах обеспечивает их продвижение в тоннелях отталкиванием от крепи при помощи домкратной системы, при этом крепь из железобетонных блоков, возведенная тоннелепроходческим комплексом при проходке каждого из тоннелей, является препятствием для его возврата на исходную проектную точку.The executive bodies of the TPMK of the above analogues are predominantly rotary, but they have the following common drawback: there is no control system for the current angular position of the complex and its location relative to the design route, which does not allow achieving the efficiency of mining at the level potentially incorporated in the design of the mechanized complex. In addition, the design of the TPMK in none of the analogues solves the problem of its return after the completion of the first tunnel (after exiting the mounting chamber) for driving subsequent workings. The design of the TPMC in the given analogues ensures their advancement in the tunnels by repulsion from the lining using a jacking system, while the reinforced concrete block lining, erected by the tunnel boring complex during the drilling of each of the tunnels, is an obstacle to its return to the original design point.

Из уровня техники известна Система автоматического управления коллекторным проходческим щитом [5], содержащая оптический задатчик направления оси лазера, луч которого проходит через блок отклонения луча, диафрагму, и поступает на матрицы фотоэлектрического приемного устройства, связанного с блоком управления исполнительными устройствами проходческого щита, один из входов которого соединен с выходом блока измерения угла крена, вход блока отклонения луча связан с блоком задания угла поворота.Known from the prior art is an automatic control system for a collector tunneling shield [5], which contains an optical laser axis direction generator, the beam of which passes through a beam deflection unit, a diaphragm, and enters the matrices of a photoelectric receiving device associated with a control unit for the actuators of the tunneling shield, one of whose inputs are connected to the output of the block for measuring the angle of roll, the input of the beam deflection block is connected to the block for setting the angle of rotation.

Недостаток системы заключается в том, что в ней отсутствуют средства определения угловой скорости, линейного перемещения и линейной скорости, а блок управления не позволяет учитывать при формировании сигнала управления угловую скорость, линейное перемещение и линейную скорость. В итоге система обладает невысокой точностью определения местоположения ТПМК и управления им.The disadvantage of the system is that it lacks the means for determining the angular velocity, linear displacement and linear velocity, and the control unit does not allow to take into account the angular velocity, linear displacement and linear velocity when generating the control signal. As a result, the system has a low accuracy in determining the location of the TBM and managing it.

Известно устройство для определения пространственных координат проходческого щита [6], содержащее оптический задатчик направления (лазерный приемо-передатчик), устанавливаемый в стартовой шахте, фотоприемный блок (приемная фотомишень), закрепленный на проходческом щите блок управления оптическим задатчиком, блок согласования сигналов, микроконтроллер, дешифратор, модуль фонового опроса матрицы, шинные формирователи, блок формирования сигнала прерывания, коммутатор, электроприводы, блок управления оптическим передатчиком, оптический передатчик, фотоприемное устройство.A device is known for determining the spatial coordinates of the tunneling shield [6], containing an optical direction indicator (laser transceiver) installed in the starting shaft, a photodetector unit (receiving phototarget), an optical transmitter control unit fixed on the tunneling shield, a signal conditioning unit, a microcontroller, decoder, matrix background polling module, bus drivers, interrupt signal generation unit, commutator, electric drives, optical transmitter control unit, optical transmitter, photodetector.

Недостатком данного устройства является отсутствие возможности определения координат проходческого щита при криволинейной проходке методом продавливания крепи.The disadvantage of this device is the inability to determine the coordinates of the tunneling shield during curvilinear driving by punching the lining.

Известен способ управления щитом тоннелепроходческого комплекса [7], согласно которому управление щитом осуществляют в двух плоскостях посредством систем управления по вертикали и по горизонтали, при этом с помощью измерительной техники определяют углы наклона исполнительного органа относительно вертикальной и горизонтальной плоскостей, затем формируют сигналы по вышеуказанным углам наклона и подают их на блок управления, где их сравнивают с заданным, после чего на основании сигналов рассогласования формируют релейный закон управления исполнительным органом тоннелепроходческого комплекса, для формирования которого дополнительно определяют сигналы по скорости изменения угла наклона относительно вертикальной и горизонтальной плоскостей, линейные перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях, скорости изменения линейного перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях и подают их на блок управления, выполненный в виде блока управления по четырем координатам.There is a known method for controlling the shield of a tunneling complex [7], according to which the shield is controlled in two planes by means of vertical and horizontal control systems, while using measuring equipment, the angles of inclination of the executive body relative to the vertical and horizontal planes are determined, then signals are generated at the above angles slope and feed them to the control unit, where they are compared with the specified one, after which, based on the mismatch signals, a relay control law for the executive body of the tunneling complex is formed, for the formation of which the signals are additionally determined by the rate of change of the angle of inclination relative to the vertical and horizontal planes, linear displacements in the vertical and horizontal planes, the rate of change of linear displacement in the vertical and horizontal planes and feed them to the control unit, made in the form of a control unit for four coordinates.

Недостатком известного способа является невысокая точность вследствие использования релейного закона управления, отсутствие возможности определения координат проходческого щита при криволинейной проходке методом продавливания крепи ввиду отсутствия технической возможности обеспечить прямую видимость между оптическим задатчиком направления и фотоэлектрическим приемным устройством при неподвижной фиксации оптического задатчика направления.The disadvantage of the known method is the low accuracy due to the use of the relay control law, the inability to determine the coordinates of the tunneling shield during curvilinear driving by punching through the lining due to the lack of technical ability to provide direct visibility between the optical direction indicator and the photoelectric receiver when the optical direction indicator is fixed.

Сущность изобретения.The essence of the invention.

Следствием указанных недостатков аналогов является ограниченная область применения из-за невозможности использования в разработках, где окончание разработки каждого из тоннелей требует возврата ТПМК в исходную точку, невысокая точность следования проектной трассе, высокий процент разубоживания добытых полезных ископаемых, что снижает производительность ТПМК, а с учетом значительных затрат на создание ТПМК, снижает эффективность их использования.The consequence of these shortcomings of analogs is a limited scope due to the impossibility of using in development, where the completion of the development of each of the tunnels requires the return of the TBM to the starting point, the low accuracy of following the project route, the high percentage of dilution of the extracted minerals, which reduces the productivity of the TBM, and taking into account significant costs for the creation of TPMC, reduces the efficiency of their use.

Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в повышении точности следования ТПМК заданной трассе, снижении процента разубоживания полезных ископаемых, повышение эффективности способа как за счет разработки участков рудного тела с высоким содержанием добываемых полезных ископаемых, так и за счет обеспечения непрерывности процесса разработки полезных ископаемых без демонтажа ТПМК, а также снижения временных затрат на его осуществление.The technical result, to which the claimed invention is directed, is to increase the accuracy of the TPMC following a given route, to reduce the percentage of dilution of minerals, to increase the efficiency of the method both by developing areas of the ore body with a high content of mined minerals, and by ensuring the continuity of the development process minerals without dismantling the TPMK, as well as reducing the time spent on its implementation.

В заявленном способе недостатки, связанные с невысокой точностью следования заданной трассе и связанный с этим высокий процент разубоживания поднятых на поверхность полезных ископаемых и невысокой эффективностью использования ТПМК, преодолеваются за счет использования высокоточной навигационной системы и формирования управляющих сигналов, пропорциональных отклонениям текущего углового положения и линейного местоположения от расчетных, угловой и линейным скоростям таких отклонений, сформированных исходя из трассы каждой проходки по местам залегания руд с высоким процентом содержания разрабатываемых полезных ископаемых. Кроме того, каждое рудное тело ТПМК проходит параллельными тоннелями, расположенными на минимальном расстоянии друг от друга, за счет чего снижается вероятность пропустить участки разрабатываемого рудного тела, богатые полезными ископаемыми, за счет чего, в свою очередь, повышается эффективность способа добычи.In the claimed method, the disadvantages associated with the low accuracy of following a given route and the associated high percentage of dilution of minerals raised to the surface and the low efficiency of using TPMC are overcome by using a high-precision navigation system and generating control signals proportional to deviations of the current angular position and linear location from the calculated, angular and linear velocities of such deviations, formed on the basis of the route of each sinking through the places of occurrence of ores with a high percentage of the content of mined minerals. In addition, each TPMC orebody runs in parallel tunnels spaced at a minimum distance from each other, thereby reducing the chance of missing mineral-rich areas of the orebody being mined, which in turn increases the efficiency of the mining method.

При этом минимальное расстояние между параллельными тоннелями выбирается исходя из снижения вероятности повреждения стенок соседнего тоннеля.In this case, the minimum distance between parallel tunnels is selected based on the reduction in the probability of damage to the walls of the adjacent tunnel.

Поскольку добыча полезных ископаемых ведется в твердых породах, крепление тоннелей производится при помощи анкеров, соответственно расстояние между тоннелями существенно, особенно с учетом веса ТПМК и мощности его исполнительного органа.Since mining is carried out in hard rocks, the tunnels are fastened with anchors, respectively, the distance between the tunnels is significant, especially considering the weight of the TBM and the power of its executive body.

Обеспечение возможности выработки каждого последующего канала параллельно предыдущему с началом в одном и том же месте, достигается за счет использования грипперных ТПМК, способных к возвратному движению при помощи грипперных механизмов.Ensuring the possibility of developing each subsequent channel parallel to the previous one with the beginning in the same place is achieved through the use of grip TBMs capable of return movement using grip mechanisms.

Что же касается расширения функциональных возможностей способа на разработки полезных ископаемых рудного тела, при которых проходка каждого следующего тоннеля осуществляется из одной и той же проектной точки, а также обеспечения непрерывности процесса разработки полезных ископаемых без демонтажа ТПМК, то эти преимущества достигаются за счет разработки полезных ископаемых с помощью грипперных ТПМК с роторным исполнительным органом.As for the expansion of the functionality of the method for the development of minerals of the ore body, in which the sinking of each next tunnel is carried out from the same design point, as well as ensuring the continuity of the process of mining without dismantling the TBM, these advantages are achieved through the development of minerals with the help of gripper TPMK with a rotary executive body.

Осуществление изобретения.Implementation of the invention.

Заявленный способ реализуется при помощи грипперных ТПМК с роторными исполнительными органами.The claimed method is implemented using gripper TPMK with rotary actuators.

Использование при добыче полезных ископаемых ТПМК с роторными исполнительными органами позволяет обеспечить безопасность проходчиков, поскольку они работают под защитой его оболочки; позволяет проводить разработку полезных ископаемых с высокой скоростью, сокращая время проходки выработок большой протяженности; разрабатывать породы любой крепости по шкале проф. Протодьяконова; позволяет проводить разработку забоя на полное сечение ротора; дробильная камера ТПМК обеспечивает минимальные размеры фракции отбитой руды роторным исполнительным органом, что позволяет повысить скорость транспортировки ее на поверхность, отказавшись от дополнительных дробильных камер возле ствола.The use of TBMs with rotary executive bodies in the extraction of minerals makes it possible to ensure the safety of sinkers, since they work under the protection of its shell; allows for the development of minerals at a high speed, reducing the time of driving long workings; to develop breeds of any strength according to the scale of prof. Protodyakonova; allows to carry out the development of the bottom for the full section of the rotor; the crushing chamber TPMK provides the minimum size of the broken ore fraction with a rotary executive body, which makes it possible to increase the speed of its transportation to the surface, refusing additional crushing chambers near the shaft.

Рудные тела в твердых породах в основном не обводнены, соответственно нет необходимости использовать ТПМК закрытого типа (т.е. с грунтопригрузом, или гидропригрузом). Для разработок твердых пород оптимальной конструкцией является ТПМК с роторным исполнительным органом с множеством установленных на нем шарошек. Вращение ротора выполняется за счет привода по всей плоскости забоя. Каждая шарошка проходит именно по своей траектории, не повторяя линию резания других шарошек, а также благодаря высокой силе давления прижатия шарошек к породе, создаваемого домкратной системой при отталкивании (грипперной системы), происходит срез и раскол породы.Ore bodies in hard rocks are generally not flooded, so there is no need to use a closed-type TBM (ie with a soil load, or a hydraulic load). For the development of hard rocks, the optimal design is a TPMK with a rotary executive body with a plurality of cutters installed on it. The rotation of the rotor is carried out by the drive over the entire face plane. Each cone passes precisely along its own trajectory, without repeating the cutting line of other cones, and also due to the high pressure force of pressing the cones to the rock, created by the jacking system during repulsion (gripper system), the rock is cut and split.

При проходке в твердых устойчивых породах возводят временную крепь: анкерную с сеткой или набрызг-бетонную, поскольку основной задачей возведения крепи является соблюдение правил техники безопасности, и недопущение ослабления массива.When driving in hard stable rocks, temporary lining is erected: anchor with mesh or sprayed concrete, since the main task of lining construction is to comply with safety regulations and prevent weakening of the array.

Поскольку крепь необходимо возводить в выработке, то в конструкции шита эректор и буровая установка должны устанавливаться сразу после оболочки щита, а за ними монтируется набрызг-бетонная установка.Since the support must be erected in a working, the erector and the drilling rig should be installed in the shield structure immediately after the shield shell, and the sprayed concrete rig should be mounted behind them.

Для осуществления заявленного способа необходимо использовать ТПМК с роторным исполнительным органом, а также с грипперной системой.To implement the claimed method, it is necessary to use TPMK with a rotary executive body, as well as with a gripper system.

Грипперная система не только необходима для распора в породу, но и для регулирования направления движения щита, только грипперный ТПМК имеет возможность двигаться в обратном направлении. Кроме того, наличие грипперной системы позволяет взять больший радиус поворота ТПМК, чем у щитов с домкратной системой в головной части.The gripper system is not only necessary for spreading into the rock, but also for controlling the direction of the shield movement, only the gripper TPMK has the ability to move in the opposite direction. In addition, the presence of a gripper system allows you to take a larger turning radius of the TPMK than that of shields with a jacking system in the head.

В качестве примера грипперных ТПМК с роторными исполнительными органами, с помощью которых могут быть реализованы все действия заявленного способа с достижением декларируемого технического результата, ниже рассмотрены грипперные ТПМК производства компаний Robbins (США) [8], [9].As an example of grip TBMCs with rotary actuators, which can be used to implement all the actions of the claimed method with the achievement of the declared technical result, grip TBMCs manufactured by Robbins (USA) [8], [9] are considered below.

На фиг. 1 и фиг. 2 представлено изображение грипперного ТПМК с роторным исполнительным органом производства компании Robbins.In FIG. 1 and FIG. 2 shows an image of a gripper TPMK with a rotary executive body manufactured by Robbins.

Графические материалы, иллюстрирующие осуществление заявленного способа представлены на фигурах 1, 2, 3, 4 и 5.Graphic materials illustrating the implementation of the claimed method are presented in figures 1, 2, 3, 4 and 5.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения:In FIG. 1 adopted the following designations:

1 - роторный исполнительный орган с породоразрушающим инструментом (шарошки)1 - rotary executive body with a rock cutting tool (cutters)

2 - породоразрушающий инструмент (фронтальные и контурные шарошки)2 - rock cutting tool (frontal and contour cutters)

3 - ковши3 - buckets

4 - внешняя оболочка (обечайка) ТПМК для поддержания грунта;4 - outer shell (shell) TPMK to maintain the soil;

5 - эректор5 - erector

6 - буровой станок для установки анкеров6 - drilling machine for installing anchors

7 - главная балка7 - main beam

8 - гидравлические домкраты8 - hydraulic jacks

9 - грипперы (распорные башмаки)9 - grippers (spacers)

На фиг. 2 приняты следующие обозначения:In FIG. 2, the following designations are adopted:

10 - опорные ноги.10 - supporting legs.

На фиг. 3 приняты следующие обозначения:In FIG. 3 adopted the following designations:

11 - первая выработка11 - first working out

12 - вторая выработка 12 - second working

13- бетонная перемычка13- concrete lintel

14 - область среза смежной выработки14 - cut area of adjacent working

15 - роторный исполнительный орган ТПМК с породоразрушающим инструментом (шарошки)15 - rotary executive body of the TPMK with a rock cutting tool (cutters)

На фиг. 4 приняты следующие обозначения:In FIG. 4 adopted the following designations:

16 - выработки, проходящие по рудному телу16 - workings passing through the ore body

17 - бетонные перемычки17 - concrete lintels

18 - рудное тело18 - ore body

19 - забалансовые запасы или пустая порода19 - off-balance reserves or waste rock

20 - роторный исполнительный орган ТПМК с породоразрушающим инструментом (шарошки)20 - rotary executive body of the TPMK with a rock cutting tool (cutters)

На фиг. 5 приняты следующие обозначения:In FIG. 5 adopted the following designations:

21 - монтажная камера21 - mounting chamber

22 - проектная точка22 - design point

23 - первая выработка23 - first working out

24 - последующие выработки по рудному телу24 - subsequent workings along the ore body

25 - рудное тело25 - ore body

26 - забалансовые запасы или пустая порода26 - off-balance reserves or waste rock

Разница в конструкциях грипперных ТПМК с роторными исполнительными органами, представленными на фиг. 1 и 2 состоит в том, что у ТПМК Robbins на фиг. 2 оболочка щита состоит из отдельных металлических элементов (обечаек), которые с помощью домкратной системы, производят расширение головной части ТПМК тем самым выполняя распирание в породу. Данная функция уменьшает вибрацию ТПМК во время работы ротора, а также уменьшает смещение породного массива. Однако с точки зрения возможности использования для осуществления заявленного способа любого из грипперных ТПМК фирмы Robbins, это отличие несущественно.The difference in designs of gripper TBMs with rotary actuators shown in Fig. 1 and 2 is that the Robbins TPMC in FIG. 2, the shield shell consists of individual metal elements (shells), which, using a jacking system, expand the head of the TPMK, thereby expanding into the rock. This function reduces the vibration of the TBM during rotor operation, and also reduces the displacement of the rock mass. However, from the point of view of the possibility of using any of the Robbins gripper TPMCs for the implementation of the claimed method, this difference is insignificant.

Принцип действия обоих грипперных ТПМК совпадает, в обоих случаях ТПМК имеют роторный исполнительный механизм с шарошками, ленточные транспортеры, грипперы для передвижения ТПМК в туннеле, а также необходимые для возведения крепи элементы.The principle of operation of both gripper TBMs is the same; in both cases, TBMs have a rotary actuator with cutters, belt conveyors, grippers for moving the TBM in the tunnel, as well as the elements necessary for the construction of the support.

Помимо разницы в конструкциях ТПМК, представленных на фиг. 1 и фиг. 2, о которой было сказано выше, изображения ТПМК на фигурах 1 и 2 различаются тем, что на фиг. 2 ТПМК представлен в положении с выдвинутыми опорными ногами 10, предназначенными для обеспечения возможности перемещения грипперов (позиция 9 на фиг. 1).In addition to the difference in TPMC designs shown in Figs. 1 and FIG. 2, which was mentioned above, the images of TPMC in figures 1 and 2 differ in that in Fig. 2, the TPMC is shown in a position with extended supporting legs 10, designed to allow movement of the grippers (item 9 in Fig. 1).

Внутренний ленточный транспортер на фиг. 1 и 2 отсутствует, но из описания однозначно следует, что конструкция Грипперного ТПМК с роторным исполнительным органом включает внутренний ленточный конвейер (текст «Buckets in the rotating cutterhead scoop up and deposit the muck onto a belt conveyor inside the main beam.», т.е. «Ковши во вращающейся режущей головке зачерпывают и помещают породу на ленточный конвейер внутри главной балки.»).The inner belt conveyor in Fig. 1 and 2 is missing, but it clearly follows from the description that the design of the Gripper TPMK with a rotary actuator includes an internal belt conveyor (the text "Buckets in the rotating cutterhead scoop up and deposit the muck onto a belt conveyor inside the main beam.", i.e. e. "The buckets in the rotating cutting head scoop up and place the rock on a conveyor belt inside the main beam.").

Работа Грипперного ТПМК Роббинс, изображенного на фиг. 1, осуществляется следующим образом.Operation of the Robbins Gripper TPMC shown in FIG. 1 is carried out as follows.

При проходке с использованием грипперного ТПМК его роторный исполнительный орган 1, оснащенный породоразрушающими инструментами (шарошками) 2, прижимается к забою тоннеля с давлением в десятки тонн на каждую шарошку. Благодаря вращению шарошек 2 от скального массива откалываются отдельные куски грунта. Форсунки для подачи воды помогают охладить режущий инструмент и уменьшить образование пыли (на фиг. 1 форсунки не показаны). Установленные на роторе ковши 3 забирают измельченный грунт и перегружают его за ротор 1, при вращении ротора грунт по специальным каналам проходит в центр проходческой машины и через воронку попадает на ленточный транспортер ТПМК (на фиг. 1 не показан), затем выдается из тоннеля с помощью тоннельного транспортера или специальных транспортных средств (средства выдачи грунта из тоннеля на фиг. 1 не показаны).When driving using a gripper TPMK, its rotary executive body 1, equipped with rock cutting tools (cutters) 2, is pressed against the bottom of the tunnel with a pressure of tens of tons per cutter. Due to the rotation of the cutters 2, separate pieces of soil break off from the rock mass. The water jets help to cool the cutting tool and reduce dust generation (nozzles not shown in FIG. 1). Buckets 3 mounted on the rotor take the crushed soil and reload it behind the rotor 1, when the rotor rotates, the soil passes through special channels to the center of the tunneling machine and through the funnel enters the TPMK belt conveyor (not shown in Fig. 1), then it is issued from the tunnel with the help of tunnel conveyor or special vehicles (the means of issuing soil from the tunnel in Fig. 1 are not shown).

Перед началом каждого цикла резания грипперные ТПМК фиксируются в тоннеле при помощи выдвигающихся в стороны гидравлических домкратов 8. К домкратам прикреплены упорные плиты - так называемые грипперы 9, которые являются основным отличительным элементом в этой технологии проходки, и они же дали название этому типу ТПМК. Затем проходческие домкраты, которые теперь могут упереться в грипперный узел, закрепленный враспор в тоннеле, прижимают вращающийся ротор 1 к забою. Лотковая (нижняя) часть щита также служит скользящей опорой для ТПМК. Защита ТПМК от возможного вывала грунта сверху обеспечивается верхней частью щита, часто дополнительно оснащаемой идущими в сторону хвоста щита пластинами, образующими подобие крыши (юбка щита). После завершении цикла резания, проходка прерывается, и грипперный узел перемещается вперед.Before the start of each cutting cycle, grip TBMs are fixed in the tunnel using hydraulic jacks 8 that extend to the sides. Thrust plates are attached to the jacks - the so-called grippers 9, which are the main distinguishing element in this tunneling technology, and they also gave the name to this type of TBM. Then the driving jacks, which can now rest against the gripper assembly, fixed by surprise in the tunnel, press the rotating rotor 1 to the bottom. The tray (lower) part of the shield also serves as a sliding support for the TPMK. Protection of the TPMK from a possible fall of soil from above is provided by the upper part of the shield, often additionally equipped with plates going towards the tail of the shield, forming a semblance of a roof (shield skirt). After the cutting cycle is completed, the penetration is interrupted and the gripper assembly moves forward.

Добыча руды, выполняется во время разработки забоя с последующим передвижением ТПМК по рудному телу (позиция 25 на фиг. 5). ТПМК распирается в породу грипперной системой, размещенной на главной балке 7 ТПМК, при этом параллельно в головной части щита, происходит вращение роторного исполнительного органа 1. Выдвижением в определенном порядке штоков гидроцилиндров (в зависимости от траектории движения) достигается требуемое прижатие породоразрушающего инструмента (шарошек), расположенных на роторе ТПМК, к руде для их внедрения в нее и разрушения. В забое уборка раздробленных кусков руды происходит при помощи ковшей 3 с последующей транспортировкой по внутреннему ленточному транспортеру.Ore mining is carried out during the development of the face, followed by the movement of the TBM along the ore body (position 25 in Fig. 5). The TPMK is bursting into the rock by a gripper system located on the main beam 7 of the TPMK, while in parallel in the head part of the shield, the rotary executive body 1 rotates. located on the TPMK rotor to the ore for their introduction into it and destruction. In the face, the crushed pieces of ore are harvested using buckets 3, followed by transportation along the internal belt conveyor.

После выполнения заходки, с помощью специальной домкратной системы производится расширение головной оболочки, т.е. боковыми выдвижными щитами происходит прижимание к грунту для стабилизации. В юбке ТПМК имеются специальные отверстия, позволяющие при необходимости устанавливать металлические стержни (кассеты) с помощью эректора 5. Буровым станком выполняется непосредственно бурение под анкерную крепь. Для безопасного передвижения и ведения добычи руды, выполняется разведочное бурение станком 6.After the entry is completed, with the help of a special jacking system, the head shell is expanded, i.e. side retractable shields are pressed to the ground for stabilization. There are special holes in the skirt of the TPMK that allow, if necessary, to install metal rods (cassettes) using an erector 5. The drilling rig performs direct drilling under the anchor lining. For safe movement and mining of ore, exploratory drilling is performed by machine 6.

Для выполнения последующей заходки, в задней части ТПМК выдвигаются опорные ноги 10 для перемещения грипперов. Опорные ноги позволяют ТПМК менять наклон выемки руды.To perform the subsequent entry, support legs 10 are extended in the back of the TPMK to move the grippers. The supporting legs allow the TPMC to change the slope of the ore excavation.

В сильно трещиноватых породах крепи возводятся кольцеобразной формы, так как при проходке тоннелей круглого сечения более технологичным является возведение жестких колец, собираемые посегментно с помощью крепеустановщика с соединением отдельных сегментов накладками, и распирая их у кровли.In highly fractured rocks, the supports are erected in an annular shape, since when driving tunnels of circular cross section, it is more technologically advanced to erect rigid rings, assembled segment by segment using a support installer with connecting individual segments with overlays, and bursting them at the roof.

Как сказано выше, для реализации заявленного способа может быть использован любой из указанных грипперных ТПМК с роторным исполнительным органом. Отмеченная разница в функционировании ТПМК, приведенных на фиг. 1, 2 для осуществления заявленного способа с достижением заявленного технического эффекта несущественна.As mentioned above, to implement the claimed method, any of the indicated gripper TBMCs with a rotary executive body can be used. The marked difference in the functioning of the TPMC shown in Figs. 1, 2 for the implementation of the claimed method with the achievement of the claimed technical effect is insignificant.

Добыча руды с помощью дорогостоящих ТПМК экономически целесообразна в случае, если разработка рудного тела/рудного месторождения производится с выносом на поверхность руды с максимальным процентом содержания целевого полезного ископаемого. Решить такую задачу можно проходкой трасс параллельных друг другу и для каждого рудного тела исходящих из одного и того же места.The extraction of ore with the help of expensive TBMs is economically feasible if the development of the ore body / ore deposit is carried out with the removal of ore with the maximum percentage of the content of the target mineral to the surface. This problem can be solved by driving routes parallel to each other and for each ore body emanating from the same place.

Необходимость проходки каждого следующего тоннеля из одной и той же исходной точки объясняется следующими соображениями.The need to drill each next tunnel from the same starting point is explained by the following considerations.

После того как ТПМК смонтирован он начинает добычу полезных ископаемых, продвигаясь вперед, тем самым образуя первый туннель и извлекая куски породы, содержащие полезные ископаемые. Когда достигается заданная длина первого туннеля, ТПМК возвращается в желаемое исходное положение для второго прохода через рудное тело полезных ископаемых. ТПМК располагается для создания второго туннеля, параллельного первому туннелю. Параллельная часть второго туннеля расположена на достаточном расстоянии от первого туннеля, так чтобы стена между первым туннелем и вторым туннелем сохраняла свою целостность. Эти этапы могут быть повторены для извлечения полезных ископаемых из множества туннелей рудного тела.After the TPMC is mounted, it starts mining, moving forward, thereby forming the first tunnel and extracting pieces of rock containing minerals. When the predetermined length of the first tunnel is reached, the TBM returns to the desired starting position for a second pass through the mineral ore body. The TBM is positioned to create a second tunnel parallel to the first tunnel. The parallel portion of the second tunnel is located at a sufficient distance from the first tunnel so that the wall between the first tunnel and the second tunnel maintains its integrity. These steps can be repeated to extract minerals from multiple tunnels in the ore body.

После проходки первой выработки 11 ТПМК с роторным исполнительным органом с породоразрушающим инструментом 15 возводится бетонная перемычка 13 на 2/3 или более сечения. После набора прочности смеси, позволяющей выполнять проходку последующей выработки 12, с помощью грипперной системы, обеспечивающей поворот (отклоняющей) комплекса ТПМК на необходимую величину, зарезаясь в смежную выработку (область среза смежной выработки - позиция 14 на фиг. 3).After driving the first generation 11 TPMK with a rotary executive body with a rock-cutting tool 15, a concrete jumper 13 is erected for 2/3 or more of the section. After gaining strength of the mixture, which allows to carry out the sinking of the subsequent development 12, using the gripper system, which ensures the rotation (deflecting) of the TPMK complex by the required value, cutting into the adjacent development (the area of the cut of the adjacent development - position 14 in Fig. 3).

Рецептура смеси для бетонных перемычек и закладки подбирается с учетом последовательности и графика работ, экономической целесообразности и других факторов.The mixture formula for concrete lintels and backfills is selected taking into account the sequence and schedule of work, economic feasibility and other factors.

При осуществлении заявленного способа при помощи ТПМК с роторным исполнительным органом с породоразрушающим инструментом (шарошки) 20, как это проиллюстрировано на фиг. 4, очистные заходки выполняются с засечкой в смежные выработки с последующей их закладкой бетонной смесью 17. Крепление очистных выработок учитывает малый срок их службы, поэтому при креплении применяются материалы, позволяющие выполнять проходку смежных выработок (полимерные анкера, арматурные стержни (кассеты) /сетка, набрызг-бетон с ускорителями твердения) с временной крепью не требующей длительного времени монтажных работ.When implementing the claimed method using a TPMK with a rotary executive body with a rock cutting tool (cone cutter) 20, as illustrated in Fig. 4, stopes are made with a notch in adjacent workings, followed by their laying with a concrete mixture sprayed concrete with hardening accelerators) with temporary support that does not require a long time of installation work.

Количество рядов смежных выработок 16 определяется исходя из формы и мощности рудного тела 18.The number of rows of adjacent workings 16 is determined based on the shape and thickness of the ore body 18.

После того, как ТПМК смонтирован в монтажной камере 21, он выдвигается в проектную точку 22, из которой он выполняет проходку первой выработки 23 по рудному телу 25, при этом происходит одновременная выемка руды. При достижении проектной величины выработки (конец рудного тела) ТПМК с помощью грипперной системы выполняет движение в обратном направлении до исходной проектной точки 22 для дальнейших проходок, в процессе которых осуществляются последующие выработки 24 по рудному телу 25. Процесс выработки ископаемых иллюстрируется фиг. 5, где показаны траектории проходок.After the TPMC is mounted in the mounting chamber 21, it extends to the design point 22, from which it performs the penetration of the first working 23 along the ore body 25, while the ore is being mined simultaneously. When the design value of the working (the end of the ore body) is reached, the TPMK with the help of a gripper system moves in the opposite direction to the initial design point 22 for further penetrations, during which subsequent workings 24 are carried out along the ore body 25. The mining process is illustrated in Fig. 5, which shows the trajectories of penetrations.

Грипперная система, как уже было сказано, необходима не только для распора в породу, но и для регулирования направления движения щита, только грипперный ТПМК имеет возможность двигаться в обратном направлении. Кроме того, наличие грипперной системы позволяет взять больший радиус поворота ТПМК, чем у щитов, отталкивающихся от возведенной за собой крепи.The gripper system, as already mentioned, is necessary not only for spreading into the rock, but also for regulating the direction of movement of the shield, only the gripper TPMK has the ability to move in the opposite direction. In addition, the presence of a gripper system allows you to take a larger turning radius of the TPMK than that of shields repelled from the support erected behind them.

Поскольку порода подвергается механическому дроблению, вторичное дробление не требуется, а разбитая порода хорошо подходит для конвейерной транспортировки.Since the rock is mechanically crushed, secondary crushing is not required and the broken rock is well suited for conveying.

Сигналы управления Грипперными ТПМК с роторным исполнительным органом формируются следующим образом.The control signals for gripper TPMK with a rotary executive body are formed as follows.

Для постоянной и непрерывной коррекции нежелательных смещений ТПМК, предотвращая тем самым его отклонения от запроектированной оси тоннеля, можно только путем постоянного контроля его положения.For constant and continuous correction of unwanted displacements of the TBM, thereby preventing its deviation from the designed axis of the tunnel, it is possible only by constantly monitoring its position.

На отклонения от заданной трассы влияют много различных факторов: структуры грунта (в нашем случае грунт скальный) радиусы трассы. На ТПМК на повороте действует центробежная сила, величина которой пропорциональна массе ТПМК. Соответственно на трассах с малыми радиусами корректировки курса движения должны проводиться чаще, чем на прямолинейных участках.Deviations from a given path are influenced by many different factors: soil structures (in our case, rocky soil) path radii. A centrifugal force acts on the TPMC at the turn, the magnitude of which is proportional to the mass of the TPMC. Accordingly, on routes with small radii, course corrections should be carried out more often than on straight sections.

В качестве системы координат, в которой определяется положение ТПМК, предпочтительно выбирать инерциальную систему координат, поскольку в ней проводятся все измерения, все основные геодезические работы, координаты трассы тоннеля, лазерных консолей в начальной шахте и др.As a coordinate system in which the position of the TPMC is determined, it is preferable to choose an inertial coordinate system, since all measurements, all basic geodetic work, the coordinates of the tunnel route, laser consoles in the initial shaft, etc. are carried out in it.

Исходными пунктами для определения положения ТПМК являются две известные точки в глобальной системе координат (Y, X, Z). На одной точке находится теодолит с лазером. Между этой точкой и Электронной лазерной мишенью (далее-ЭЛС) должна быть прямая видимость.The starting points for determining the position of the TBM are two known points in the global coordinate system (Y, X, Z). At one point there is a theodolite with a laser. There must be a direct line of sight between this point and the Electronic Laser Target (hereinafter referred to as the ELS).

По второй известной точке (точке привязки) ориентируется теодолит. Благодаря этому известен дирекционный угол. Лазерный луч направляется на ЭЛС. ЭЛС может определить угол падения луча лазера к плоскости ЭЛС. По измеренному углу преломления между точкой привязки ЭЛС и углом падения можно рассчитать угол рыскания ТПМК по отношению к заданной оси. Крен и тангаж измеряются непосредственно инклинометром, встроенным в ЭЛС. Эти данные передаются с заданной частотой в блок формирования сигнала управления, который формирует для каждого текущего набора угловых и линейных координат и их производных (соответственно угловых и линейных скоростей) плавную кривую, выполняющую функцию переходной траектории, по которой ТПМК должен вернуться на заданную трассу.According to the second known point (anchor point), the theodolite is oriented. Due to this, the directional angle is known. The laser beam is directed to the EBW. EBW can determine the angle of incidence of the laser beam to the EBW plane. Based on the measured angle of refraction between the EBW reference point and the angle of incidence, the TPMC yaw angle with respect to the given axis can be calculated. Roll and pitch are measured directly by the inclinometer built into the ELS. These data are transmitted at a given frequency to the control signal generation unit, which generates for each current set of angular and linear coordinates and their derivatives (angular and linear velocities, respectively) a smooth curve that performs the function of a transition trajectory along which the TPMC must return to a given track.

Расстояние между теодолитом и ЭЛС определяется либо непосредственно теодолитом, либо посредством среднего выдвижения домкратов и суммирования длины возведенной крепи. Из этого расстояния получается положение (пикетаж) ТПМК на заданной трассе. По взаимодействию собранных данных можно путем расчетов определить точное положение ТПМК.The distance between the theodolite and the ELS is determined either directly by the theodolite, or by means of the average extension of the jacks and the summation of the length of the erected support. From this distance, the position (picketage) of the TPMK on a given track is obtained. By the interaction of the collected data, it is possible to determine the exact position of the TBMC by calculations.

Использование при разработке месторождений руд черных, цветных металлов и горно-химического сырья, а также кимберлитовых трубок, подземным способом в преимущественно твердых породах, и ведению очистных работ механизированным способом в качестве средств для разработки месторождений грипперных тоннелепроходческих механизированных комплексов с роторными исполнительными органами, снабженных системой навигации и устройством формирования сигнала управления на отработку отклонений углового и линейного положения тоннелепроходческого комплекса, позволяет достичь декларируемый технический результат. Заявленное изобретение соответствует условиям патентоспособности, установленным законом: промышленная применимость, новизна, изобретательский уровень.The use in the development of deposits of ores of ferrous, non-ferrous metals and mining and chemical raw materials, as well as kimberlite pipes, by an underground method in predominantly hard rocks, and in the conduct of clearing operations in a mechanized way as a means for developing deposits of gripper tunnel-boring mechanized complexes with rotary executive bodies, equipped with a system navigation and a device for generating a control signal for working out deviations in the angular and linear position of the tunneling complex, allows you to achieve the declared technical result. The claimed invention meets the conditions of patentability established by law: industrial applicability, novelty, inventive step.

Список источниковList of sources

1. С.Г. Оника и др. «Разрушение горных пород взрывом. Электронный учебно-методический комплекс». Минск БИТУ 2016. Размещена в интернете на странице с адресом www.geokniga.org.1. S.G. Onika et al. “Destruction of rocks by explosion. Electronic educational and methodical complex. Minsk BITU 2016. Placed on the Internet on the page with the address www.geokniga.org.

2. SU 1817815, МПК E21D 9/06, опубл. 23.05.1993.2. SU 1817815, IPC E21D 9/06, publ. 05/23/1993.

3. патент РФ №2043503 МПК E21D 9/06 опубл 10.09.1995.3. RF patent No. 2043503 IPC E21D 9/06 publ 10.09.1995.

4. Патент РФ №2324052 МПК Е21С 21/24 опубл 10.05.2008.4. RF patent No. 2324052 IPC E21C 21/24 publ 05/10/2008.

5. SU 1599537 МПК E21D 9/06, опубл 04.05.1988.5. SU 1599537 IPC E21D 9/06, publ. 05/04/1988.

6. Патент РФ №2405937 МПК E21D 9/093 опубл 10.12.2010.6. RF patent No. 2405937 IPC E21D 9/093 publ 10.12.2010.

7. Патент РФ №2509892 E21D 9/093 опубл 20.03.2014.7. RF patent No. 2509892 E21D 9/093 published on 03/20/2014.

8. Сайт компании Robbins (https://www.robbinstbm.com/ru/наша-продукция/tunnel-boring-machines/).8. Robbins website (https://www.robbinstbm.com/ru/our-products/tunnel-boring-machines/).

9. Сайт Проходческий щит с открытым забоем - About Tunnelling - ITA-AITES (https://tunnel.ita-aites.org/ru/how-to-go-undergound/construction-methods/mechanized-tunnelling/main-beam-tbms).9. Website Open Face Tunneling - About Tunnelling - ITA-AITES (https://tunnel.ita-aites.org/en/how-to-go-undergound/construction-methods/mechanized-tunnelling/main-beam- tbms).

10. Каплунов Р.П., Прокопьев Е.П., Стариков H.A., Бричкин А.В. Подземная разработка рудных и россыпных месторождений. М.: Металлургиздат, 1955, с. 551-561.10. Kaplunov R.P., Prokopiev E.P., Starikov H.A., Brichkin A.V. Underground development of ore and alluvial deposits. M.: Metallurgizdat, 1955, p. 551-561.

11. Рыльникова М.В. и др. Решение геотехнологических задач на отдельных этапах освоения кимберлитовых месторождений Якутии. Горный журнал, 2011, №1. С. 55-58.11. Rylnikova M.V. Solving geotechnological problems at separate stages of development of kimberlite deposits in Yakutia. Mining Journal, 2011, No. 1. pp. 55-58.

Claims (2)

1. Способ разработки месторождений полезных ископаемых подземным способом с использованием тоннелепроходческого механизированного комплекса, включающий монтаж тоннелепроходческого комплекса в камере для монтажа, механическое разрушение породы в тоннеле и ее транспортировку на поверхность в два этапа, второй из которых производится при помощи магистрального конвейера, контроль прохождения тоннелепроходческого комплекса заданной трассы, последующее заполнение выработанного пространства закладочными материалами, отличающийся тем, что в качестве тоннелепроходческого механизированного комплекса используют грипперный тоннелепроходческий механизированный комплекс с роторным исполнительным органом, проходки для разработки полезных ископаемых проводят по параллельным друг другу тоннелям, берущим начало у выхода из монтажной камеры, первый этап транспортировки разрушенной породы осуществляют при помощи встроенного в тоннелепроходческий комплекс конвейера, по достижении тоннелепроходческим комплексом заданной точки в созданном им тоннеле осуществляют его возврат к выходу из монтажной камеры для осуществления дальнейшей проходки в следующем тоннеле, при прохождении тоннелепроходческим комплексом тоннеля определяют отклонение его углового положения в горизонтальной и вертикальных плоскостях и угловой скорости таких отклонений, а также линейные отклонения и скорость их изменения от заданной трассы движения в тоннеле, формируют гладкую кривую в функции полученных параметров углового и линейного отклонений и возвращают по траектории сформированной гладкой кривой тоннелепроходческий комплекс на заданную трассу.1. A method for the development of mineral deposits by an underground method using a mechanized tunnel-boring complex, including the installation of a tunnel-boring complex in an installation chamber, mechanical destruction of the rock in the tunnel and its transportation to the surface in two stages, the second of which is carried out using a main conveyor, control of the passage of the tunnel-boring complex complex of a given route, subsequent filling of the worked-out space with stowing materials, characterized in that a gripper tunnel-boring mechanized complex with a rotary executive body is used as a tunnel-boring mechanized complex; the first stage of transporting the destroyed rock is carried out using a conveyor built into the tunneling complex, when the tunneling complex reaches a given point in the tunnel created by it, it is returned to the exit from the installation chamber for further drilling in the next tunnel, when the tunneling complex passes the tunnel, the deviation of its angular position is determined in the horizontal and vertical planes and the angular velocity of such deviations, as well as linear deviations and the rate of their change from the given route in the tunnel, form a smooth curve as a function of the obtained parameters of the angular and linear deviations and return the tunneling complex along the trajectory of the formed smooth curve to the given route. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве роторного исполнительного органа используют ротор круглого сечения с породоразрушающими элементами в виде шарошек конических с твёрдосплавными вставками.2. The method according to claim 1, characterized in that a rotor of circular cross section with rock-cutting elements in the form of conical cutters with hard-alloy inserts is used as a rotary executive body.
RU2022124034A 2022-09-11 Method for the development of mineral deposits by an underground method using tunnel-boring mechanized complexes RU2801989C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2801989C1 true RU2801989C1 (en) 2023-08-22

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2062325C1 (en) * 1991-08-08 1996-06-20 Компани Женераль де Матьер Нюклеэр Method for exploitation of underground ore deposit and device for implementing the same
RU2123600C1 (en) * 1990-12-10 1998-12-20 Майнинг Текнолоджиз, Инк. Method and device for continuous mining of aggregate material from seam
RU2328598C1 (en) * 2005-12-01 2008-07-10 Закрытое Акционерное Общество "Солигорский Институт Проблем Ресурсосбережения С Опытным Производством" Heading machine
RU2405937C1 (en) * 2009-08-03 2010-12-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ВНИКО" System for monitoring position and controlling movement of mini-shield for building mini-tunnels
RU2761230C2 (en) * 2017-04-18 2021-12-06 Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб Cutting machine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2123600C1 (en) * 1990-12-10 1998-12-20 Майнинг Текнолоджиз, Инк. Method and device for continuous mining of aggregate material from seam
RU2062325C1 (en) * 1991-08-08 1996-06-20 Компани Женераль де Матьер Нюклеэр Method for exploitation of underground ore deposit and device for implementing the same
RU2328598C1 (en) * 2005-12-01 2008-07-10 Закрытое Акционерное Общество "Солигорский Институт Проблем Ресурсосбережения С Опытным Производством" Heading machine
RU2405937C1 (en) * 2009-08-03 2010-12-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ВНИКО" System for monitoring position and controlling movement of mini-shield for building mini-tunnels
RU2761230C2 (en) * 2017-04-18 2021-12-06 Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб Cutting machine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГРИППЕРНЫЙ ТПМК. опубл. 28.04.2021, найдено 31.07.2023 в интернет: https://web.archive.org/web/20210428035235/https://www.herrenknecht.com/en/. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6857706B2 (en) Mining method for steeply dipping ore bodies
EP2539542B1 (en) Underground mining
ES2902703T3 (en) underground mining
CN111878080B (en) Method for equipment withdrawal and self-lane-forming of withdrawal channel of fully mechanized coal mining face of coal mine
KR101889961B1 (en) Excavation method for rock blasting having no-vibration
CA3175086A1 (en) Mining method
US11976556B2 (en) Tunneling and mining method using pre-conditioned hole pattern
Bullock Comparison of underground mining methods
CN103233739A (en) Mining method for thick and large ore pillar under filling body package
RU2801989C1 (en) Method for the development of mineral deposits by an underground method using tunnel-boring mechanized complexes
CN1458390A (en) Roof bolt protection and sectioned empty field method for phosphorate rock mining
CN103982184A (en) Falling ore directional slip control method adopting underground mine bottom-pillar-free caving mining method
Okubo et al. Underground mining methods and equipment
CN114000882A (en) Caving method and filling method collaborative mining method for same mining area
RU2030581C1 (en) Method for combined mining of thick ore bodies
Grasso et al. Construction methods
US2896929A (en) Method of driving rock excavations
RU2777214C1 (en) Method for mining coal seams from the sides of coal mines using underground coal mining technologies
CN109403972A (en) Sublevel open stoping afterwards filling mining method
Meyer Tunnel Boring in highly fractured ground
Khakimov et al. Current trends in the development of automation surveying support in the construction of subways
SU976070A1 (en) Method of mining thick ore deposits
RU2090757C1 (en) Method of prevention of sudden outbursts of salt and gas
Olson et al. Mechanized longwall mining: a review emphasizing foreign technology
SU1751328A1 (en) Method of mining steep mineral seams of irregular bedding