Комплекс для проведения коротких выработок с тюбинговой крепью

Изобретение относится к горному делу и предназначено для проведения выработок в неустойчивых породах при строительстве метрополитенов с обеспечением сохранности поверхностных сооружений. Комплекс для проведения коротких выработок с тюбинговой крепью в слабоустойчивых породах содержит рабочий орган в виде съемной планшайбы с резцами по всей ее поверхности, выполненной с окнами для предварительного ослабления забоя, снабженной удерживающими ее выдвижными стопорами с гидроцилиндрами и закрепленной на поворотном рычаге, установленном на несущей раме тюбингоукладчика, причем на одном из концов поворотного рычага расположен захват для тюбинга, выполненный с возможностью замены его породоразрушающим инструментом, а также механизм перемещения тюбингоукдадчика. Планшайба снабжена механизмом подачи, выполненным в виде двух гидроцилиндров, соединенных с тележкой гидропривода вращения поворотного рычага, четырьмя удерживающими ее выдвижными стопорами, установленными в гидроцилиндрах, и четырьмя окнами-сегментами в средней части, закрытыми раздвижными крышками. При этом крепление планшайбы с поворотным рычагом выполнено в виде быстросъемного соединения «ласточкин хвост», в котором выступы на поворотном рычаге, жестко связанные с ним, заведены в пазы, расположенные на внутренней стороне планшайбы. Поворотный рычаг выполнен телескопическим, а на раме тюбингоукладчика установлены телескопические стрелы с закрепленными на них выдвижными козырьками с возможностью их возвратно-поступательного движения. С забойной стороны планшайба может быть дополнительно снабжена радиальными щелями, расположенными по ее окружности, в которых жестко закреплены пластинчатые резцы. Комплекс может быть дополнительно снабжен четырьмя ковшами, направляющей течкой, связанной с приемным лотком и ленточным конвейером, установленным на раме тюбингоукладчика, при этом ковши установлены диаметрально по окружности планшайбы, а их задняя стенка выполнена в виде отбойного листа, с отверстием в его верхней части, совмещенным с направляющей течкой. Планшайба может быть закреплена на поворотном рычаге с эксцентриситетом относительно оси его вращения. Техническим результатом изобретения является увеличение скорости проходки выработок, повышение безопасности ведения работ, снижение затрат времени на предварительное крепление, более точное профилирование выработки. 3 з.п. ф-лы, 13 ил.

 

Комплекс предназначен для проведения выработок в неустойчивых породах в подземном пространстве под городскими застройками большой интенсивности и представляющими архитектурные или исторические ценности.

Известно устройство для сооружения тоннеля (пат. RU №2209978, опубл. 2003.08.10), которое включает щит с ножеупорной секцией и гидроцилиндрами управления, домкратную станцию и установку для разработки и транспортирования грунта. Щит снабжен нажимным цилиндром, неподвижно прикрепленным одним торцом к переднему торцу ножеупорной секции. Его оболочка выполнена в поперечном сечении в виде арки, ширина основания которой превышает наружный диаметр нажимного цилиндра, а внешний контур последнего в его поперечном сечении вписан во внешний контур вершины оболочки. Установка для разработки и транспортирования грунта размещена за нажимным цилиндром в нижней части щита.

Недостатком является невозможность проходки тоннелей и камер, особенно вспомогательного назначения незначительной длины, так как стоимость и время проведения выработок увеличиваются из-за сложности проведения монтажно-демонтажных работ, также использование такой конструкции проходческого щита требует большого объема буровых работ и высокой трудоемкости обслуживания.

Известно устройство для проходки тоннеля (пат. RU №2167300, опубл. 2001.05.20) в слабоустойчивых грунтах. Устройство содержит проходческий щит, буровую машину для ослабления массива и защитные экраны из труб. Выемку породы производят под защитой этих экранов, трубы с нарезанными на торцах зубьями, вдавливают параллельно оси тоннеля из проходческого щита по периметру тоннеля с одновременными периодическими поворотами по часовой и против часовой стрелки или вращением вокруг оси.

Недостатком является то, что проходка тоннеля данным устройством требует чрезмерно большого объема буровых работ, возникают сложности при перемещении буровой машины в пределах проходческого комплекса, также данный способ проходки имеет низкую производительность.

Известен комплекс для проведения выработок в слабоустойчивых породах (пат. RU №2302529, опубл. 2007.07.10), принятый за прототип. Комплекс содержит рабочий орган в виде съемной планшайбы с резцами по всей ее поверхности, защитную оболочку, механизм передвижения рабочего органа и тюбингоукладчик. Защитная оболочка выполнена в виде консоли, жестко закрепленной с возможностью удержания кровли, боковых зон и самого забоя на планшайбе. Планшайба выполнена с окнами для предварительного ослабления забоя и уборки разрушенной породы, снабжена двумя удерживающими ее гидроцилиндрами с выдвижными стопорами и закреплена на поворотном рычаге, установленном на несущей раме тюбингоукладчика, связанного с механизмом передвижения. Причем на одном из концов поворотного рычага расположен захват для тюбинга, выполненный с возможностью замены его гидромолотом.

Недостатками являются - заклинивание консоли после установки тюбинговой обделки, выполняющей защитную функцию, большие потери времени на крепление планшайбы к поворотному рычагу болтовым соединением, механизм перемещения тюбингоукладчика не обеспечивает требуемого усилия подачи планшайбы.

Техническим результатом изобретения является увеличение скорости проходки выработок, повышение безопасности ведения работ, более точное профилирование выработки.

Технический результат достигается тем, что в комплексе для проведения коротких выработок с тюбинговой крепью, содержащем рабочий орган в виде съемной планшайбы с резцами по всей ее поверхности, выполненной с окнами для предварительного ослабления забоя, снабженной удерживающими ее выдвижными стопорами с гидроцилиндрами и закрепленной на поворотном рычаге, установленном на несущей раме тюбингоукладчика, причем на одном из концов поворотного рычага расположен захват для тюбинга, выполненный с возможностью замены его породоразрушающим инструментом, и механизм передвижения тюбингоукладчика, планшайба снабжена механизмом подачи, выполненным в виде двух гидроцилиндров, соединенных с тележкой гидропривода вращения поворотного рычага, четырьмя удерживающими ее выдвижными стопорами, установленными в гидроцилиндрах, и четырьмя окнами-сегментами в средней части, закрытыми раздвижными крышками, при этом крепление планшайбы с поворотным рычагом выполнено в виде быстросъемного соединения «ласточкин хвост», в котором выступы на поворотном рычаге, жестко связанные с ним, заведены в пазы, расположенные на внутренней стороне планшайбы, при этом поворотный рычаг выполнен телескопическим, а на раме тюбингоукладчика установлены телескопические стрелы с закрепленными на них выдвижными козырьками с возможностью их возвратно-поступательного движения.

С забойной стороны планшайба может быть дополнительно снабжена радиальными щелями, расположенными по ее окружности, в которых жестко закреплены пластинчатые резцы.

Комплекс может быть дополнительно снабжен четырьмя ковшами, направляющей течкой, связанной с приемным лотком и ленточным конвейером, установленным на раме тюбингоукладчика, при этом ковши установлены диаметрально по окружности планшайбы, а их задняя стенка выполнена в виде отбойного листа, с отверстием в его верхней части, совмещенным с направляющей течкой.

Планшайба может быть закреплена на поворотном рычаге с эксцентриситетом относительно оси его вращения.

Комплекс поясняется чертежами:

На фиг.1 - комплекс по п.1;

На фиг.2 - разрез комплекса по п.2 - планшайба выполнена с радиальными щелями, расположенными по ее окружности, в которых жестко закреплены пластинчатые резцы.

На фиг.3 - вид А на фиг.2 (вид со стороны забоя);

На фиг.4 - вид Б на фиг.1 (соединение поворотного рычага и планшайбы с помощью специального соединения в виде «ласточкиного хвоста»);

На фиг.5 - поперечный разрез В-В на фиг.2 (радиальные щели для выхода породы, оснащенные пластинчатыми резцами);

На фиг.6 показано ослабление массива ударами долота ударника комплекса;

На фиг.7, 8 показано разрушение забоя рабочим органом на ширину кольца обделки;

На фиг.9 - крепление выработанного пространства тюбингами;

На фиг.10 - разрез комплекса по п.3 с планшайбой и погрузочным органом в виде ковшей, а также транспортировкой породы при помощи конвейера;

На фиг.11 - вид А на фиг.10 (вид со стороны забоя);

На фиг.12 - показан комплекс по п.4 с планшайбой, закрепленной с эксцентриситетом относительно оси вращения поворотного рычага;

На фиг.13 - вид А на фиг.12 (вид со стороны забоя).

Комплекс содержит тюбингоукладчик 1, несущую раму 2, раскосы 3. Перемещение тюбингоукладчика 1 обеспечивают гидроцилиндрами 15 - механизмом перемещения тюбингоукладчика. Тюбингоукладчик 1 снабжен поворотным рычагом 4, установленным на несущей раме 2 тюбингоукладчика 1 и выполненным телескопическим. На одном из концов поворотного рычага 4 расположен захват 17 для тюбинга 5, выполненный с возможностью замены его породоразрушающим инструментом, например ударником 13 (фиг.6). На поворотном рычаге 4 с помощью креплений 8 закреплен соосно с ним рабочий орган в виде съемной планшайбы 9, на которой со стороны забойной части по всей ее поверхности расположены резцы 11, так что весь набор резцов 11 осуществляет одновременное разрушение забоя. Крепление 8 планшайбы 9 с поворотным рычагом 4 выполнено в виде быстросъемного соединения «ласточкин хвост» (фиг.4), в котором выступы на поворотном рычаге 4, жестко связанные с ним, заведены в пазы, расположенные на внутренней стороне планшайбы 9. Планшайба 9 в средней части выполнена с четырьмя окнами-сегментами 18 для предварительного ослабления забоя, закрытыми раздвижными крышками в виде листов гофрированной стали 12 (фиг.1). Планшайба 9 снабжена удерживающими ее от опрокидывания четырьмя выдвижными стопорами 10, гидроцилиндры 26 (фиг.1) которых жестко закреплены на съемной планшайбе 9. Механизм подачи планшайбы 9 выполнен в виде двух гидроцилиндров 16, соединенных с тележкой гидропривода вращения 14 поворотного рычага 4. На несущей раме 2 тюбингоукладчика 1 установлены телескопические стрелы 6 с закрепленными на них выдвижными козырьками 7 с возможностью их возвратно-поступательного движения.

С забойной стороны планшайба 9 может быть дополнительно снабжена радиальными щелями, расположенными по ее окружности, в которых жестко закреплены пластинчатые резцы 19 (фиг.3). Разработанная порода попадает во внутреннее пространство комплекса через радиальные щели, образованные планшайбой 9 и пластинчатым резцом 19.

Комплекс может быть дополнительно снабжен четырьмя породопогрузочными ковшами 22, направляющей течкой 25, связанной с приемным лотком 21 и ленточным конвейером 20, установленным на раме 2 тюбингоукладчика 1. При этом ковши 22 установлены диаметрально по окружности планшайбы 9, а их задняя стенка выполнена в виде отбойного листа 22, с отверстием в его верхней части, совмещенным с направляющей течкой 25 (фиг.10-11). Ковши 22 и отбойный лист 23 связаны посредством роликов 24, позволяющих отбойному листу 23 оставаться неподвижным в процессе работы.

Планшайба 9 может быть закреплена на поворотном рычаге 4 с эксцентриситетом относительно оси его вращения (фиг.12-13).

Работа комплекса осуществляется следующим образом. Стопорами 10 (фиг.6) раскрепляем планшайбу 9 у забоя, тем самым осуществляем удержание от возникновения вывалов. На захват 17 поворотного рычага 4 тюбингоукладчика закрепляют породоразрушающий инструмент, например ударник 13. Ударами долота ударника 13 производят предварительное ослабление забоя через предусмотренные для этого окна 18, которые при разрушении забоя планшайбой 9 находятся в закрытом состоянии листами гофрированной стали 12 (фиг.3), при работе ударником 13 листы 12 можно сложить и тем самым обнажить часть забоя для его дальнейшего рыхления (фиг.6). Интенсивность и продолжительность рыхления зависит от состояния забоя и его фактической сопротивляемости резанию. Далее отсоединяют ударник 13 и производят крепление поворотного рычага 4 с планшайбой 9 (фиг.7). Крепеж планшайбы 9 и поворотного рычага 4 осуществляют при помощи пазов на нем, выполненных в виде «ласточкиного хвоста» и выемок под паз 8 на планшайбе 9 (фиг.4).

Так как поворотный рычаг 4 выполнен телескопическим, то при его подаче на планшайбу 9 и дальнейшего сдвигания (складывания) обеспечивается «въезд» пазов поворотного рычага 4 во впадины 8 планшайбы 9, тем самым, обеспечивается надежное соединение. После закрепления планшайбы 9 на поворотном рычаге 4 выдвижные стопоры 10, удерживающие планшайбу 9 от опрокидывания, возвращают в исходное положение. Включают привод вращения рычага 14 и планшайба 9, с установленными на ней резцами 11, осуществляет разрушение забоя. По мере отработки забоя планшайбу 9 вдавливают в забой выработки усилием механизма подачи 16 (фиг.1). Уборку разработанной породы в комплексе осуществляют через окна-сегменты 18. Для уборки разработанной породы из забоя на планшайбе 9 могут быть выполнены радиальные щели для выхода грунта, образованные пластинчатыми резцами 19 и планшайбой 9 (фиг.5). Порода через радиальные щели перед пластинчатыми резцами 19, зачерпывающими ее, попадает во внутреннее пространство комплекса, откуда впоследствии убирается породопогрузочной машиной с погрузкой в вагонетки и электровозной откаткой до приемного пункта. В комплексе (фиг.10-11) для уборки разработанной породы могут быть установлены ковши 22, из которых разработанная порода через отверстие в отбойном листе 23 попадает в направляющую течку 25, а затем на конвейер 20 и в вагонетки. В результате установки планшайбы 9 на поворотном рычаге 4 с эксцентриситетом (фиг.12-13) относительно оси его вращения, в нижней части забоя образуется разгрузочная щель, через которую порода также проходит во внутреннее пространство комплекса. Защитную функцию в комплексе выполняют выдвижные козырьки 7, закрепленные на телескопической стреле 6, ограждающие боковые зоны от вывалов.

После прохождения забоя комплексом на ширину кольца обделки (ширину тюбинга) (фиг.8) планшайбу 9 отсоединяют от поворотного рычага 4 тюбингоукладчика, предварительно выдвинув стопоры 10 планшайбы 9, и на поворотный рычаг 4 при помощи установленного на нем захвата 17 крепят тюбинги 5 для крепления выработанного пространства (фиг.9). После установки тюбингов 5 по всему сечению выработки к захвату 17 рычага 4 крепят ударник 13. Затем цикл повторяется. По окончании каждого цикла временное удержание планшайбы 9 от опрокидывания осуществляется выдвижными стопорами 10.

Таким образом, комплекс позволяет увеличить скорость проходки выработок, повысить безопасность ведения работ и повысить точность профилирования выработки.

1. Комплекс для проведения коротких выработок с тюбинговой крепью, содержащий рабочий орган в виде съемной планшайбы с резцами по всей ее поверхности, выполненной с окнами для предварительного ослабления забоя, снабженной удерживающими ее выдвижными стопорами с гидроцилиндрами и закрепленной на поворотном рычаге, установленном на несущей раме тюбингоукладчика, причем на одном из концов поворотного рычага расположен захват для тюбинга, выполненный с возможностью замены его породоразрушающим инструментом, и механизм перемещения тюбингоукладчика, отличающийся тем, что планшайба снабжена механизмом подачи, выполненным в виде двух гидроцилиндров, соединенных с тележкой гидропривода вращения поворотного рычага, четырьмя удерживающими ее выдвижными стопорами, установленными в гидроцилиндрах, и четырьмя окнами-сегментами в средней части, закрытыми раздвижными крышками, при этом крепление планшайбы с поворотным рычагом выполнено в виде быстросъемного соединения «ласточкин хвост», в котором выступы на поворотном рычаге, жестко связанные с ним, заведены в пазы, расположенные на внутренней стороне планшайбы, при этом поворотный рычаг выполнен телескопическим, а на раме тюбингоукладчика установлены телескопические стрелы с закрепленными на них выдвижными козырьками с возможностью их возвратно-поступательного движения.

2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что с забойной стороны планшайба дополнительно имеет радиальные щели, расположенные по ее окружности, в которых жестко закреплены пластинчатые резцы.

3. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен четырьмя ковшами, направляющей течкой, связанной с приемным лотком и ленточным конвейером, установленным на раме тюбингоукладчика, при этом ковши установлены диаметрально по окружности планшайбы, а их задняя стенка выполнена в виде отбойного листа, с отверстием в его верхней части, совмещенным с направляющей течкой.

4. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что планшайба закреплена на поворотном рычаге с эксцентриситетом относительно оси его вращения.