Гидромониторный агрегат

 

Использование: для безлюдной выемки тонких пластов угля гидравлическим способом. Сущность изобретения: гидромониторный агрегат включает исполнительный орган, содержащий корпус и гидромониторный ствол с насадками и механизмом перемещения. Гидромониторный ствол выполнен дугообразным с закрепленными на нем продольными направляющими, причем выпуклость дуги ствола ориентирована на ваполненные в корпусе исполнительного органа пульпопропускные отверстия, а на концах ствола закреплены опоры. На корпусе исполнительного органа закреплены ролики с проточками, в которых подвижно установлены направляющие ствола. Кроме того, в нижней части ствола шарнирно закреплены скребки с упорами. 1 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для безлюдной выемки тонких пластов угля гидравлическим способом.

Известен гидромониторный агрегат, содержащий исполнительный орган, включающий корпус с основанием, трубопровод, гидромониторные стволы с насадками, механизмом подачи [1] Недостатком этого агрегата является большая трудоемкость подготовительных работ, так как на тонких пластах проходка акумулирующего и вентиляционного штреков ведется с присечкой породы, которая достигает 2/3 площади штрека, а это требует специального оборудования, буровзрывных работ, темпы проходки низкие. Следующим недостатком является низкая производительность гидроотбойки из-за того, что струя направлена к забою под углом и большая часть струи не разрушает уголь, а отражается.

Известен также гидромониторный агрегат для безлюдной выемки тонких пластов, содержащий исполнительный орган, выполненный в виде гидромониторных модулей с насадками, расположенными на опорах, трубопровод, механизм перемещения [2] Так как струи направлены перпендикулярно к забою, на оптимальном расстоянии агрегат имеет максимальную производительность.

Недостатками данного агрегата являются сложность конструкции и большая трудоемкость вспомогательных работ, которая заключается в проходке полнометражных штреков, вентиляционного и аккумулирующего, которые проходят в основном по породе, а это требует специального оборудования, буровзрывных работ, темпы проходки низкие.

Наиболее близким техническим решением является гидромониторный агрегат АГС, принятый за прототип, включающий исполнительный орган, содержащий корпус и гидромониторный ствол с механизмом перемещения и насадками, водоподводящие штанги, высоконапорные рукава, опорные фонари, станок подачи [3] Данный агрегат позволяет значительно снизить объемы и трудоемкость вспомогательных работ, увеличить темпы проходки за счет бурения скважин вместо проходки штреков.

Недостатками агрегата типа АГС являются низкая производительность гидроотбойки при очистных работах и низкий коэффициент извлечения угля. Так как производительность гидроотбойки очень сильно зависит от расстояния насадка до забоя, с увеличением этого расстояния производительность резко падает, и на расстоянии 10-15 м струя уже практически не разрушает уголь, так что часть угля остается в заходке, неразрушенная струей.

Изобретение направлено на увеличение производительности гидроотбойки и коэффициента извлечения полезного ископаемого.

Указанный эффект достигается тем, что в гидромониторном агрегате, включающем исполнительный орган, содержащий корпус и гидромониторный ствол с насадками и механизмом перемещения, водоподводящие штанги, высоконапорные рукава, опорные фонари, станок подачи, гидромониторный ствол выполнен дугообразным с закрепленными на нем продольными направляющими, причем выпуклость дуги ствола ориентирована на выполненные в корпусе исполнительного органа пульпопропускные отверстия, а на концах ствола закреплены опоры, при этом на корпусе исполнительного органа закреплены ролики с проточками, в которых подвижно установлены направляющие ствола, а в нижней части гидромониторного ствола шарнирно закреплены скребки с упорами.

Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с решениями, известными из уровня техники, показывает, что оно отличается наличием новых элементов: дугообразной формой гидромониторного ствола с ориентацией выпуклости дуги на пульпопропускные отверстия в корпусе; механизмом перемещения, включающим закрепленные на корпусе исполнительного органа ролики с проточками, в которых подвижно установлены направляющие ствола; снабжением гидромониторного ствола опорами и скребками с упорами, а также их связями с другими элементами агрегата. Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

Выполнение гидромониторного ствола дугообразным обеспечивает формирование забоя определенной формы, создающей необходимый уклон для безнапорного транспортирования угольной пульпы, осуществляемого через выполненные в корпусе исполнительного органа пульпопропускные отверстия. Кроме того, это позволяет обеспечить постоянный оптимальный режим работы насадков гидромониторного ствола, что увеличивает производительность гидроотбойки.

Выполнение механизма перемещения гидромониторного ствола в виде закрепленных на нем продольных направляющих, подвижно установленных в проточках роликов, которые закреплены на корпусе исполнительного органа, обеспечивает возвратно-поступательное движение гидромониторного ствола вдоль забоя, ограничивая его перемещение в других направлениях. При этом сохраняется оптимальное расстояние от насадков до поверхности отрабатываемой пачки угля, что повышает производительность гидроотбойки.

Снабжение гидромониторного ствола скребками с упорами, шарнирно закрепленными в нижней части ствола, способствует увеличению коэффициента извлечения полезного ископаемого.

Конструкторская взаимосвязь указанных элементов обеспечивает надежную работу предлагаемого агрегата, сравнение которого с существующими аналогами позволяет сделать вывод о соответствии его критерию "изобретательский уровень".

На фиг.1 изображен гидромониторный агрегат в плане, размещенный в забое; на фиг. 2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 повернутый разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 вид по стрелке В на фиг.1; на фиг.5 вид по стрелке Г на фиг.1.

Гидромониторный агрегат содержит исполнительный орган 1 с корпусом 2 и гидромониторным стволом 3, водоподводящие штанги 4, станок 5 подачи.

Ствол 3 выполнен дугообразным, на нем закреплены направляющие 6 и 7. На концах ствола 3 по его длине закреплены насадки 8, прорезающие щель по почве выработки, и насадки 9, разрушающие верхнюю пачку угля. На концах ствола 3 также закреплены опоры 10, а по его длине с обеих сторон в нижней части шарнирно закреплены скребки 11 с упорами 12. На водоподводящей штанге 4 закреплен высоконапорный рукав 13, который через шарнир 14 закреплен в средней части ствола 3. На корпусе 2 исполнительного органа 1 закреплены, например, три ролика 15 с проточками 16, в которых подвижно установлены направляющие 6 и 7 ствола 3. По бокам корпуса 2 с противоположных сторон выполнены два пульпопропускные отверстия 17. По всей длине направляющей 6 выполнена зубчатая рейка, с которой входит в зацепление зубчатое колесо 18, закрепленное на валу двигателя 19 привода возвратно-поступательного перемещения гидромониторного ствола 3. Выпуклость дуги ствола 3 ориентирована на пульпопропускные отверстия 17, а насадки 8 и 9 закреплены перпендикулярно оси гидромониторного ствола 3. Водоподводящие штанги 4 удерживаются в скважине 20 с помощью опорных фонарей 21. Станок подачи 5 размещен в аккумулирующем штреке 22.

Гидромониторный агрегат работает следующим образом.

Предварительно от аккумулирующего штрека 22 до вентиляционного бурятся скважины одним из известных способов. Затем в вентиляционном штреке монтируется исполнительный орган 1 и со штрека устанавливается в скважину 20, при этом корпус плотно входит в скважину 20 и обеспечивает надежную фиксацию исполнительного органа по центру выработки. Для пуска агрегата к насадкам 8 и 9 подводится технологическая вода высокого давления через гидромониторный ствол 3, шарнир 14, рукав 13, штанги 4 от высоконапорного става, расположенного в аккумулирующем штреке 22. Затем включается двигатель 19 механизма перемещения гидромониторного ствола 3. При вращении вала двигателя 19 движение передается через зубчатое колесо 18 зубчатой рейке направляющей 6. А так как направляющая 6 неподвижно закреплена на гидромониторном стволе 3, последний начинает перемещаться по дуге окружности вдоль забоя с помощью роликов 15 с проточками 16, которые ограничивают движение ствола 3, например, крайнего правого положения (см. фиг.1) с помощью концевых упоров, одним из известных способов двигатель 19 переключается на обратное вращение, осуществляя обратное перемещение гидромониторного ствола 3 в крайнее левое положение, затем с помощью концевого упора двигатель 19 вновь переключается, и цикл повторяется. Так осуществляется автоматическое возвратно-поступательное дугообразное перемещение гидромониторного ствола 3 вдоль забоя. При этом высоконапорные струи воды, истекающие из насадков 8, обрабатывают нижнюю часть забоя, прорезая щель у почвы выработки, в которую входит исполнительный орган 1 с гидромониторным стволом 3, находясь, таким образом, под защитой верхней пачки угля. А тем временем струи из насадков 9, расположенных в задней части гидромониторного ствола 3, обрабатывают верхнюю пачку угля. Дугообразная форма гидромониторного ствола 3 выполнена для придания определенной формы забою с таким расчетом, чтобы обеспечить необходимый уклон для безнапорного транспортирования угольной пульпы к скважине 20, в которую пульпа попадает через пульпопропускные отверстия 17, выполненные в корпусе 2 исполнительного органа 1. По мере обработки забоя исполнительный орган постепенно опускается с помощью станка подачи 5, аналогично тому, как это осуществляется в прототипе. Для того, чтобы концы гидромониторного ствола 3 при своем выдвижении не свисали, на них закреплены опоры 10, которые, перемещаясь по почве выработки, поддерживают ствол 3 в заданном положении. Следует заметить, что опоры 10 могут быть выполнены и как опоры качения. Для улучшения транспортирования угольной массы и увеличения коэффициента извлечения полезного ископаемого на нижней части ствола 3 шарнирно установлены скребки 11. При движении скребков 11 к скважине, под собственным весом поворачиваясь в шарнире, скребки 11 захватывают куски угля и перемещают их в сторону скважины 20, при этом упор 12, упираясь в ствол 3, фиксирует скребок 11 в вертикальном положении. При обратном перемещении гидромониторного ствола 3 скребки 11, попадая на куски угля, свободно приподнимаются, поворачиваясь на шарнире (см. фиг.5). Следует заметить также, что скребки 11 на левой половине гидромониторного ствола 3 закреплены зеркально относительно правой половины с таким расчетом, чтобы с обеих сторон скважины они подгребали уголь к скважине. На чертеже скребки 11 установлены перпендикулярно забою и оси гидромониторного ствола 3. Однако, они могут быть расположены и под углом к забою, обеспечивая одновременное перемещение угля к скважине и к забою для лучшего пульпоформирования.

Технико-экономические преимущества предложенного гидромониторного агрегата по сравнению с прототипом (агрегатом АГС, ГВД и др.) заключаются в увеличении производительности гидроотбойки и увеличении коэффициента извлечения полезного ископаемого при скважинном способе обработки забоя. Это достигается тем, что насадки максимально приближены к забою, и струи разрушают уголь на определенном оптимальном расстоянии этим достигается максимальная производительность. В прототипе расстояние от насадка ствола гидромонитора увеличивается по мере отработки забоя и производительность гидроотбойки меняется от максимальной до минимальной.

Коэффициент извлечения полезного ископаемого предложенного агрегата увеличивается за счет более полной отработки у краев выработки, а также за счет механического транспортирования угля скребками. В прототипе у краев выработки длина струи максимальна, энергия струи небольшая; уголь не всегда равномерно отмывается. А также часть отбитых угольных кусков остается на почве выработки, не смытая водой. Поэтому коэффициент извлечения угля низок.

Формула изобретения

1. ГИДРОМОНИТОРНЫЙ АГРЕГАТ, включающий исполнительный орган, содержащий корпус и гидромониторный ствол с насадками и механизмом перемещения, отличающийся тем, что гидромониторный ствол выполнен дугообразным, с выпуклостью дуги, ориентированной на выполненные в корпусе исполнительного органа пульпопропускные отверстия, на стволе с противоположных сторон закреплены продольные направляющие, контактирующие с роликами, установленными в корпусе исполнительного органа, причем одна из направляющих выполнена в виде зубчатой рейки, входящей с зацепление с зубчатым колесом, связанным с двигателем привода возвратно-поступательного перемещения гидромониторного ствола, а на концах последнего закреплены опоры.

2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что в нижней части гидромониторного ствола шарнирно закреплены скребки с упорами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5