Способ сооружения шахтного ствола и стволопроходческий комбайн

Группа изобретений относится к технологии проходки вертикальных шахтных стволов и горнопроходческому оборудованию для ее осуществления. Способ сооружения шахтного ствола включает этапы разработки забоя в глубину и уборки разрушенной породы, причем разработку забоя и уборку разрушенной породы осуществляют одновременно и раздельно в технологически самостоятельных зонах в течение всего процесса разработки забоя, которую осуществляют последовательно по окружности слоями от центра забоя к периферии и/или от периферии к центру, при этом каждый последующий слой разрабатывают с углублением на шаг по отношению к предыдущему слою, а шаг углубления выбирают не превышающим отношения высоты породоразрушающего органа на количество слоев, приходящихся на всю площадь забоя. Стволопроходческий комбайн включает забойную раму, породоразрушающий орган и секционную щитовую оболочку. Со стороны боковой поверхности забойной рамы по периметру расположены элементы поступательных кинематических пар для взаимодействия с секциями щитовой оболочки посредством распорных домкратов и закрепленные по периметру забойной рамы домкраты ее подачи. Домкраты подачи взаимодействуют с верхними частями секций щитовой оболочки, при этом забойная рама выполнена с возможностью последовательного ступенчатого смещения относительно секций щитовой оболочки, а секции щитовой оболочки выполнены с возможностью индивидуального или группового относительного перемещения относительно забойной рамы с рабочим ходом не менее высоты захвата породоразрушающего органа. Технический результат заключается в повышении производительности процесса сооружения шахтного ствола и расширении технологических возможностей комбайна за счет обеспечения непрерывности и совмещения процессов выработки забоя, временного крепления стенок ствола и отгрузки разрушенной породы, а также за счет обеспечения возможностей его смещения на рабочий шаг с использованием опор, как на забой, так и на стенки ствола. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 14 ил., 3 пр.

 

Группа изобретений относится к горному делу, в частности, к технологии проходки вертикальных шахтных стволов и горнопроходческому оборудованию для ее осуществления.

Известен способ обработки проходческого забоя [Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1776802 от 21.05.1990, МКИ5 E21D 9/00, опубл. 23.11.1992], заключающийся в забуривании породоразрушающего органа в центре выработки и последующем разрушении забоя попутным фрезерованием при перемещении породоразрушающего органа по раскручивающейся спирали.

Недостатком указанного способа является необходимость забуривания на всю величину захвата породоразрушающего органа, являющегося тяжелым, энергоемким и продолжительным процессом, в течение которого привод горной машины испытывает повышенные динамические нагрузки, при этом операции, например, по отгрузке породы не выполняются.

Известен способ [Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1668680 от 10.08.1989, МКИ5 E21D 9/06, опубл. 07.08.1991] обработки забоя проходческим комбайном с породоразрушающим органом избирательного действия, позволяющий получать плоский забой путем его обработки плоско-планетарными движениями породоразрушающего органа.

Недостатком данного способа также является необходимость выполнения ресурсоемкой операции забуривания без возможности выполнения погрузки разрушенной горной массы.

Известен механизированный комплекс для проходки вертикальных стволов горных предприятий буровзрывным или механизированным способом, включающий стволопроходческий агрегат и многоэтажный проходческий полок, на котором расположены средства пневмотранспорта разрушенной породы, при этом стволопроходческий агрегат перемещается в стволе отдельно (независимо) от проходческого полка при помощи собственных опорных гидроцилиндров (домкратов), а полок перемещается по стволу при помощи тяговых лебедок, установленных на поверхности, при этом внешнее, опорное кольцо проходческого полка позволяет производить монтаж тюбингового кольца, его подъем и стыковку с тюбинговой колонной [Описание полезной модели к патенту РФ №137573 от 08.07.2013, МПК E21D 1/03, E21D 5/12, опубл. 20.02.2014].

При использовании буровзрывной технологии проходки стволов реализация технологических возможностей оборудования происходит в промежутках между взрывными работами и работами по вентиляции ствола, при этом существует четкая последовательность между выгрузкой породы и подготовкой буровзрывных работ, во время которых осуществляется монтаж бетонной крепи. Кроме этого, применение пневмотранспорта для удаления разрушенной породы в составе стволопроходческого агрегата требует гарантированного гранулометрического состава породы, что в случае применения взрывной, так и механизированной технологии можно обеспечить использованием дополнительных устройств для разрушения полученных обломков, что усложняет конструкцию комплекса. При этом следует учесть, что все оборудование, независимо от перспективы его использования, должно находиться на подвесном полке. В результате, производительность комплекса увеличится незначительно, а затраты энергии на его обслуживание будут значительно выше необходимых.

Известен стволопроходческий комбайн [Описание к изобретению США №4494617 от 27.01.1983, МПК Е21С 1/00, Е21В 3/00, опубл. 22.01.1985], включающий кольцевую секционную опорную оболочку, диаметр которой примерно равен диаметру ствола, с возможностью взаимодействия со стенками ствола и исключения из указанного взаимодействия отдельных секций оболочки, породоразрушающий орган, выполненный с возможностью вращения вокруг геометрической оси выработки, устройство для уборки разрушенной породы с забоя, причем разрушение горного массива и уборка разрушенной горной породы осуществляются одновременно в разных технологических зонах.

Недостатками стволопроходческого комбайна являются сложность системы управления, требующей одновременной подачи для разработки забоя в глубину и вращения породоразрушающего органа вокруг геометрической оси выработки в заданном режиме обработки забоя. Кроме того, на данном комбайне подразумевается использование породоразрушающего органа неизбирательного действия по ширине равного радиусу шахтного ствола. Невозможность селективной обработки забоя может привести к непредвиденным остановкам в работе комбайна в случае, если в процессе обработки забоя на пути породоразрушающего органа встретится горная порода высокой крепости. К тому же значительный размер породоразрушающего органа обуславливает повышенные требования к энерговооруженности комбайна.

Известен способ сооружения шахтного ствола и стволопроходческий комбайн [Описание к изобретению РФ №2592580 от 30.01.2015, МПК E21D 1/03, E21D 5/12, опубл. 27.07.2016]. Указанный способ заключается в разработке забоя в глубину и уборке разрушенной породы одновременно в технологически самостоятельных зонах в течение всего процесса разработки. Стволопроходческий комбайн для реализации этого способа характеризуется наличием породоразрушающего органа, смонтированного на забойной раме, и устройства для погрузки разрушенной породы, работающего одновременно с породоразрушающим органом, но в технологически самостоятельной зоне, причем в нижней части забойной рамы по периметру расположены направленные вниз опорные домкраты с независимыми рабочими приводами, выполненные с возможностью взаимодействия с дном забоя, а со стороны боковой поверхности забойной рамы расположены направленные в стороны распорные домкраты, выполненные с возможностью взаимодействия со стенкой забоя.

В процессе реализации способа осуществляется сложная и ресурсоемкая операция забуривания, недостатки которой описаны выше. Недостатком комбайна является необходимость его опирания на забой, что приводит к усложнению системы управления комбайна, требующей отслеживания положения породоразрушающего органа относительно опор комбайна и подъема тех опор, для которых существует опасность повреждения породоразрушающим органом, с перераспределением нагрузки на оставшиеся опоры. При этом взаимодействие комбайна со стенками ствола регулируется отдельно. Следует также отметить, что операции разработки забоя и перемещения комбайна выполняются различными системами, что приводит к усложнению конструкции комбайна и системы его управления.

Наиболее близкими по совокупности существенных признаков заявляемым техническим решениям являются стволопроходческий комбайн и реализуемый им способ сооружения шахтного ствола [Описание к изобретению РФ №2600807 от 29.09.2015, МПК E21D 1/03, опубл. 27.10.2016, Бюл. №30].

Стволопроходческий комбайн включает смонтированные на забойной раме породоразрушающий орган для разработки забоя, при этом со стороны боковой поверхности забойной рамы по периметру расположены элементы поступательных кинематических пар для взаимодействия с секциями щитовой оболочки и закрепленные по периметру забойной рамы домкраты подачи и опорные домкраты с независимыми рабочими приводами, одни из которых выполнены с возможностью взаимодействия со специальной (отдельной) монтажной рамой, а другие с возможностью взаимодействия с дном ствола (забоем), а со стороны боковой поверхности монтажной рамы расположены распорные домкраты, выполненные с возможностью взаимодействия посредством поступательных кинематических пар со стенками шахтного ствола через опорные башмаки, выполненные в виде шандор (секционная щитовая оболочка).

Способ сооружения шахтного ствола, реализуемый настоящим комбайном включает этапы разработки забоя в глубину с помощью породоразрушающего органа размещенного на забойной раме, установленной на шандорах (секциях щитовой оболочки), и уборки разрушенной породы, причем разработку забоя и уборку разрушенной породы осуществляют одновременно и раздельно в технологически самостоятельных зонах в течение всего процесса разработки, при этом перемещение забойной рамы вдоль стенок ствола осуществляют посредством ряда размещенных по ее периметру гидроцилиндров подачи, опирающихся на (дно ствола).

Необходимость опирания комбайна на забой приводит к усложнению системы управления комбайном, требующей отслеживания положения породоразрушающего органа относительно опор комбайна и подъема тех опор, для которых существует опасность повреждения породоразрушающим органом, с перераспределением нагрузки на оставшиеся опоры. При этом взаимодействие комбайна со стенками ствола регулируется отдельно. Следует отметить, что операции разработки забоя и перемещения комбайна выполняются различными системами, что приводит к усложнению конструкции комбайна и системы его управления. Также для надежного опирания поверхность забоя должна быть выровненной, что обуславливает необходимость разработки забоя равным захватом породоразрушающего органа по всей площади забоя. В таком случае для обеспечения высокой производительности обработку забоя ведут захватом примерно равным высоте породоразрушающего органа, что требует использования ресурсоемкой операции забуривания. При этом в процессе забуривания отгрузка разрушенной горной массы невозможна, то есть после завершения этой операции следует дополнительно произвести отгрузку породы без возможности ведения работ по разрушению пород, что снижает общую производительность комбайна. Кроме того, забуривание на почти полную высоту породоразрушающего органа обуславливает снижение технологической гибкости данного технического решения, что может привести к непредвиденным остановкам в работе, в случае если в процессе обработки забоя на пути порог доразрушающего органа встретится горная порода высокой крепости.

Задача, решаемая заявленной группой изобретений и достигаемый технический результат заключаются в повышении производительности процесса сооружения шахтного ствола и расширение технологических возможностей комбайна за счет обеспечения непрерывности и совмещения г процессов выработки забоя, временного крепления стенок ствола и отгрузки разрушенной породы, а также за счет обеспечения возможностей его смещения на рабочий шаг с использованием опор, как на забой, так и на стенки ствола.

Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата в способе сооружения шахтного ствола, включающем этапы разработки забоя в глубину с помощью породоразрушающего органа размещенного на забойной раме, установленной на секциях щитовой оболочки, и уборку разрушенной породы, причем разработку забоя и уборку разрушенной породы осуществляют одновременно и раздельно в технологически самостоятельных зонах в течение всего процесса разработки, разработку забоя осуществляют последовательно по окружности слоями от центра забоя к периферии и/или от периферии к центру, при этом каждый последующий слой разрабатывают с углублением на шаг по отношению к предыдущему слою, а шаг углубления выбирают не превышающим отношения высоты породоразрушающего органа на количество слоев, приходящихся на всю площадь забоя.

Кроме этого:

- в процессе обработки забоя в глубину на периферии выработки оставляют единичные необработанные участки или общий необработанный участок шириной не менее ширины основания щитовой секционной оболочки;

- периферию зоны разработки забоя калибруют породоразрушающим органом относительно геометрической оси ствола;

- калибровку периферии зоны разработки забоя осуществляют в направлении обратном направлению обработки забоя в глубину;

- по мере калибровки периферии зоны разработки забоя осуществляют перемещение секций щитовой оболочки на величину, не превышающую высоту породоразрушающего органа;

- периферию зоны разработки забоя калибруют породоразрушающим органом относительно геометрической оси ствола одновременно с разработкой каждого слоя.

Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата в стволопроходческом комбайне, включающем, смонтированные на забойной раме породоразрушающий орган для разработки забоя и секционную щитовую оболочку для взаимодействия со стенками шахтного ствола, при этом со стороны боковой поверхности забойной рамы по периметру расположены элементы поступательных кинематических пар для взаимодействия с секциями щитовой оболочки посредством распорных домкратов и закрепленные по периметру забойной рамы домкраты ее подачи, домкраты подачи забойной рамы взаимодействуют с верхними частями секций щитовой оболочки, причем на каждую секцию приходится, по меньшей мере, по одному домкрату, при этом забойная рама выполнена с возможностью последовательного ступенчатого смещения относительно секций щитовой оболочки, а секции щитовой оболочки выполнены с возможностью единовременного относительного перемещения относительно забойной рамы с рабочим ходом не менее высоты захвата породоразрушающего органа.

Кроме этого:

- основания секций щитовых оболочек выполнены с возможностью взаимодействия с забоем;

- элементы поступательных кинематических пар выполнены в виде, по меньшей мере, двух ползунов, выполненных, например, в виде роликов, расположенных вдоль оси ствола на забойной раме, и продольных пазов на секциях щитовых оболочек;

- элементы поступательных кинематических пар включают распорные силовые домкраты, расположенные в направлении от забойной рамы к секциям щитовых оболочек, выполненным с возможностью создания неподвижного соединения со стенками шахтного ствола.

Изобретения иллюстрируются чертежами, где:

- на фиг. 1 показан забой, обработанный с использованием заявленного способа сооружения шахтного ствола по лепестково-ступенчатой схеме с оставлением на периферии участка для опирания комбайна на забой посредством секций щитовой оболочки;

- на фиг. 2 - общий вид стволопроходческого комбайна - вид сверху;

- на фиг. 3 - стволопроходческий комбайн в шахтном стволе на видах сбоку с опорой секций щитовой оболочки на забой вначале обработки забоя;

- на фиг. 4 схематично показано сечение А-А фиг. 3, изображающее поступательную кинематическую пару, выполненную в виде ролика и вертикального продольного паза;

- на фиг. 5 показано увеличенное изображение с фиг. 3, иллюстрирующее распорный силовой гидроцилиндр, расположенный в направлении от забойной рамы к одной из секций щитовой оболочки, выполненный с возможностью создания неподвижного соединения со стенками шахтного ствола через поступательную кинематическую пару;

- на фиг. 6 - конечное положение комбайна после обработки забоя при работе по схеме с опиранием комбайна на забой посредством секций щитовой оболочки;

- на фиг. 7 показан подъем рабочего органа и, по меньшей мере, одной из секций щитовой оболочки для калибровки периферии забоя;

- на фиг. 8 - схематичное изображение (вид сверху) выработки при калибровке периферии забоя при работе комбайна по схеме с опиранием на забой;

- на фиг. 9 показан забой, обработанный с использованием заявленного способа сооружения шахтного ствола по лепестково-ступенчатой схеме без оставления на периферии участка для опирайия комбайна на забой посредством секций щитовой оболочки;

- на фиг. 10 - стволопроходческий комбайн в шахтном стволе на видах сбоку с опорой секций щитовой оболочки на забой вначале обработки забоя;

- на фиг. 11 - конечное положение комбайна после обработки забоя при работе по схеме с опиранием комбайна на стенки выработки через поступательные кинематические пары;

- на фиг. 12 показан подъем рабочего органа для калибровки периферии забоя;

- на фиг. 13 - схематичное изображение (вид сверху) выработки при калибровке периферии забоя при работе комбайна по схеме с опиранием комбайна на стенки забоя;

- на фиг. 14 - схематичное изображение (вид сверху) перехода на калибровку забоя фиг. 13 путем срезания необработанных участков на периферии выработки сразу же после обработки очередной секции забоя.

Стволопроходческий комбайн, реализующий способ сооружения шахтного ствола включает смонтированные на забойной раме 1 породоразрушающий орган 2 для разработки забоя 3 и секционную щитовую оболочку 4 для взаимодействия со стенками 5 шахтного ствола, при этом со стороны боковой поверхности 6 забойной рамы 1 по периметру расположены элементы 7 поступательных кинематических пар для взаимодействия с секциями щитовой оболочки 4 посредством распорных домкратов 8 и закрепленные по периметру забойной рамы 1 домкраты 9 ее подачи, которые взаимодействуют с верхними частями 10 секций щитовой оболочки 4, причем на каждую секцию приходится, по меньшей мере, по одному домкрату 9, при этом забойная рама 1 выполнена с возможностью последовательного ступенчатого смещения относительно секций щитовой оболочки 4, которые, в свою очередь, выполнены с возможностью индивидуального или группового относительного перемещения относительно забойной рамы 1 с рабочим ходом не менее высоты захвата породоразрушающего органа 2.

Основания 11 секций щитовых оболочек 4 выполнены с возможностью взаимодействия с забоем 3, а элементы 7 поступательных кинематических пар выполнены в виде, по меньшей мере, двух ползунов 12, выполненных, например, в виде роликов, расположенных вдоль оси ствола на забойной раме 1, и продольных пазов 13 на секциях щитовых оболочек 4, при этом силовые домкраты 8, взаимодействующие с элементами 7 поступательных кинематических пар расположены в направлении от забойной рамы 1 к секциям щитовых оболочек 4, выполненным с возможностью создания неподвижного соединения со стенками 5 шахтного ствола

Способ сооружения шахтного ствола, реализуемый стволопроходческим комбайном, включает этапы разработки забоя 3 в глубину с помощью породоразрушающего органа 2 размещенного на забойной раме 1, установленной на секциях щитовой оболочки 4, и уборки разрушенной породы, причем разработку забоя 3 и уборку разрушенной породы осуществляют одновременно и раздельно в технологически самостоятельных зонах (их надо выделить или описать в тексте) в течение всего процесса разработки забоя 3, которую осуществляют последовательно по окружности слоями 14 от центра забоя 3 к периферии (к стенкам 5) и/или от периферии к центру, при этом каждый последующий слой 14 разрабатывают с углублением на шаг по отношению к предыдущему слою 14, а шаг углубления выбирают не превышающим отношения высоты породоразрушающего органа 2 на количество слоев 14, приходящихся на всю площадь забоя 3.

В процессе обработки забоя 3 в глубину на периферии (возле стенок 5) выработки оставляют единичные необработанные участки 15 или общий необработанный участок 16 шириной не менее ширины основания 11 щитовой секционной оболочки 4, после чего периферию зоны разработки забоя 3 калибруют породоразрушающим органом 2 относительно геометрической оси ствола, при этом калибровку периферии зоны разработки забоя 3 осуществляют в направлении обратном направлению обработки забоя 3 в глубину. Также периферию зоны разработки забоя 3 можно калибровать породоразрушающим органом 2 относительно геометрической оси ствола одновременно с разработкой каждого слоя 14.

По мере калибровки периферии зоны разработки забоя 3 осуществляют перемещение секций щитовой оболочки 4 на величину, не превышающую высоту породоразрушающего органа 2.

Разработка забоя по предложенной лепестково-ступенчатой схеме осуществляется путем заглубления породоразрушающего органа на высоту ступеньки, обработки одного слоя, начиная с первого 17, поворотом породоразрушающего органа 2 относительно своего центра вращения 18 в плоскости забоя, перемещением породоразрушающего органа 2 к следующему (медианному) слою 14 путем поворота комбайна относительно оси выработки 19 и повторением описанных операций до достижения обработки последнего слоя 20 в рамках данного технологического цикла. Причем обработка слоев может производиться как от центра к периферии, так и от периферии к центру в любых удобных комбинациях, наиболее рациональными из которых являются обработка секции-лепестка (также применимо название «слой») 14 только движениями от центра к периферии или последовательное чередование обработки секций-лепестков движением породоразрушающего органа от центра к периферии и от периферии к центру. При этом на периферии выработки остаются необработанные участки 21. Следует отметить, что конструктивные особенности предлагаемого комбайна позволяют опираться на забой по периферии выработки посредством секций щитовой оболочки 4, как показано на фигурах 3, 6 и 7. Для этого, кроме необработанных участков 21 следует оставлять также участки 15 с шириной, достаточной для опирайия на них секций щитовой оболочки 4. Кроме того, возможно опирание комбайна на стенки выработки 5 за счет силы трения, как показано на фигурах 10, 11 и 12. Ниже обе схемы опирания комбайна рассмотрены подробнее вместе со связанными с ними схемами проходки ствола.

Пример 1.

При реализации схемы с опиранием комбайна на забой в ходе обработки первого слоя 17 домкраты подачи 9 втянуты. Секции щитовой оболочки 4 опираются на необработанные участки забоя 15 (16). При этом, как видно, например, по фигуре 3, ширина необработанных участков 15 или единого по всей периферии необработанного участка 16 равна ширине секций щитовой оболочки 4, что, очевидно, является достаточным для обеспечения устойчивости комбайна. Кроме того, устойчивости комбайна способствует также конструктивное исполнение поступательной кинематической пары 7, выполненной в виде, по меньшей мере, двух ползунов 12, расположенных вдоль оси ствола 19 на забойной раме 1, и продольных пазов 13 на секциях щитовых оболочек 4. При этом ползуны 12, выполненные, например, в виде роликов, поджимаются к пазам 13 секций щитовой оболочки 4 посредством силовых распорных домкратов 8, обеспечивая плотное соединение поступательной кинематической пары. Наличие как минимум двух ползунов 12, подпертых при помощи силовых распорных домкратов 8, в одной линии на каждой секции щитовой оболочки 4 исключает возможность перекоса забойной рамы 1 и способствует устойчивости комбайна и точности выполнения технологических операций. По мере разработки забоя домкраты подачи 9 выдвигаются на величину шага заглубления, не превышающего отношения высоты породоразрушающего органа 2 на количество слоев, приходящихся на всю площадь забоя, для опускания породоразрушающего органа 2 с целью обработки очередного слоя забоя 14. При этом выдвигаются одновременно все домкраты подачи 9, а в силовых распорных домкратах 8 усилие прижатия сохраняется. В это время отгрузочное устройство 22 осуществляет уборку породу в технологически самостоятельной зоне, то есть независимо от породоразрушающего органа 2 и не пересекаясь с ним, благодаря чему операции по обработке забоя и отгрузке разрушенной горной массы осуществляются параллельно, что способствует повышению производительности. Описанные операции повторяются в рамках текущего технологического цикла вплоть до достижения последнего слоя 20 в рамках данного технологического цикла, что показано на фиг. 6. Далее породоразрушающий орган 2 поднимается за счет обратного втягивания домкратов подачи 9 с сохранением усилия прижатия в силовых распорных домкратах 8, для осуществления калибровки забоя, то есть срезания необработанных участков 15 (16) и 21 на периферии выработки. При этом во избежание повреждения секций щитовой оболочки 4 породоразрушающим органом 2 те секции, щитовой оболочки 4, которые находятся в зоне действия породоразрушающего органа 2 в процессе калибровки забоя, приподнимаются за счет индивидуального (для одной секции) или группового (для нескольких, но не всех секций) выдвижения домкратов подачи 9 вверх, для чего в силовых распорных домкратах 8, относящихся к этим секциям щитовой оболочки, снижают усилие прижатия поступательной кинематической пары 7 к стенкам выработки 5 до величины, достаточной для осуществления перемещения этих секций. После перемещения секции или секций щитовой оболочки на требуемую величину усилие прижатия в соответствующих силовых распорных домкратах 8 восстанавливают. На фиг. 7 показано, что домкрат подачи 9' слева (где находится породоразрушающий орган 2 и происходит калибровка забоя) выше, чем домкрат подачи 9 справа (где секция щитовой оболочки опирается на необработанный участок 15 (16)). Для калибровки породоразрушающий орган 2 путем поворота относительно центра его вращения 18 располагают на самой периферии выработки, соответствующей ее требуемому размеру, после чего осуществляют относительное вращения породоразрушающего органа относительно геометрической оси ствола 19 на полный оборот. Причем калибровку забоя желательно вести в направлении, обратном направлению обработки забоя с целью недопущения скручивания различного рода кабелей (силовых, гидравлических и пр.). На фиг. 8 видно, что калибровка ведется по часовой стрелке, в то время как обработка забоя велась против часовой стрелки, что понятно по фиг. 1. Это проиллюстрировано следующим образом. Положение породоразрушающего органа 2 в начале калибровки забоя схематично показано штрихпунктирными линиями. Простыми тонкими линиями показано текущее положение породоразрушающего органа 2, а между этими положениями по периферии изображены обработанные участки выработки 15' и 21', а необработанные участки выработки на периферии обозначены 15 и 21 без штрихов. По мере осуществления калибровки секции щитовой оболочки опускаются на уровень следующего технологического цикла (на уровень слоя 20) вслед за движением породоразрушающего органа 2 путем выдвижения домкратов подачи 9 в индивидуальном или групповом порядке вниз. Для этого в соответствующих перемещающимся секциям щитовой оболочки силовых распорных домкратах 8 снижают усилие прижатия до величины, достаточной для обеспечения возможности перемещения секций щитовой оболочки. После достижения требуемого положения секций щитовой оболочки усилие прижатия в соответствующих силовых распорных домкратах 8 восстанавливают.

Пример 2.

При реализации схемы с опиранием комбайна на стенки выработки 5 в ходе обработки первого слоя 17 домкраты подачи 9 втянуты. Секции щитовой оболочки 4 опираются на стенки ствола путем прижатия ползунов 12 через пазы 13 к секциям щитовой оболочки 4 силовыми распорными домкратами 8 с усилием, не меньшим, чем вес комбайна, отнесенный к коэффициенту трения между секциями щитовой оболочки 4 и стенками выработки 5. По мере разработки забоя 3 домкраты подачи 9 выдвигаются на величину шага заглубления, не превышающего отношения высоты породоразрушающего органа 2 на количество слоев 14, приходящихся на всю площадь забоя, для опускания породоразрушающего органа 2 с целью обработки очередного слоя забоя 14. При этом выдвигаются одновременно все домкраты подачи 9, а в силовых распорных домкратах 8 усилие прижатия сохраняется. В это время отгрузочное устройство 22 осуществляет уборку породу в технологически самостоятельной зоне, то есть независимо от породоразрушающего органа 2 и не пересекаясь с ним, благодаря чему операции по обработке забоя и отгрузке разрушенной горной массы осуществляются параллельно, что способствует повышению производительности. Описанные операции повторяются в рамках текущего технологического цикла вплоть до достижения последнего слоя 20 в рамках данного технологического цикла, что показано на фиг. 11. Далее породоразрушающий орган 2 поднимается за счет обратного втягивания домкратов подачи 9 с сохранением усилия прижатия в силовых распорных домкратах 8, для осуществления калибровки забоя, то есть срезания необработанных участков 21 на периферии выработки. Для калибровки породоразрушающий орган 2 путем поворота относительно центра его вращения 18 располагают на самой периферии выработки, соответствующей ее требуемому размеру, после чего осуществляют относительное вращения породоразрушающего органа 2 относительно геометрической оси ствола 19 на полный оборот. На фиг. 13 положение породоразрушающего органа 2 в начале калибровки забоя схематично показано штрихпунктирными линиями, а простыми тонкими линиями показано текущее положение породоразрушающего органа 2, где между этими положениями по периферии изображены обработанные участки выработки 21', а необработанные участки выработки на периферии обозначены цифрой 21 без штрихов. По мере осуществления калибровки секции щитовой оболочки 4 опускаются на уровень следующего технологического цикла (на уровень слоя 20) вслед за движением породоразрушающего органа 2 путем выдвижения домкратов подачи 9 в индивидуальном или групповом порядке вниз. Для этого в соответствующих перемещающимся секциям щитовой оболочки 4 силовых распорных домкратах 8 снижают усилие прижатия до величины, достаточной для обеспечения возможности перемещения секций щитовой оболочки. После достижения требуемого положения секций щитовой оболочки 4 усилие прижатия в соответствующих силовых распорных домкратах 8 восстанавливают.

Пример 3.

При реализации схемы с опиранием комбайна на стенки выработки 5 целесообразна также калибровка забоя сразу после обработки слоя 14. Этот вид калибровки схематично показан на фиг. 14. Он заключается в том, что после обработки очередного слоя 14 породоразрушающий орган 2 доводят до периферии выработки путем поворота относительно центра его вращения 18 располагают на самой периферии выработки, соответствующей ее требуемому размеру. После этого осуществляют относительное вращения породоразрушающего органа 2 относительно геометрической оси ствола 19 на угол, соответствующий углу поворота породоразрушающего органа 2 относительно геометрической оси выработки 19 при переходе на текущий слой обработки забоя с предыдущего, но в обратном направлении. Срезанный участок на периферии обозначен цифрой 23. После этого породоразрушающий орган 2 возвращается на последний обработанный слой, и обработка забоя продолжается. При реализации схемы с опиранием комбайна на забой 3 описанный вид калибровки тоже возможен, но нецелесообразен ввиду необходимости постоянного поднимания-опускания секций щитовой оболочки 4 в зоне работы породоразрушающего органа 2 во избежание повреждений секций щитовой оболочки 4.

В результате использования изобретений повысилась производительность процесса сооружения шахтного ствола и расширились технологические возможности комбайна за счет обеспечения непрерывности и совмещения процессов выработки забоя, временного крепления стенок ствола и отгрузки разрушенной породы, а также за счет обеспечения возможностей смещения комбайна на рабочий шаг с использованием опор, как на забой, так и на стенки ствола.

1. Способ сооружения шахтного ствола, включающий этапы разработки забоя в глубину с помощью породоразрушающего органа размещенного на забойной раме, установленной на секциях щитовой оболочки, и уборки разрушенной породы, причем разработку забоя и уборку разрушенной породы осуществляют одновременно и раздельно в технологически самостоятельных зонах в течение всего процесса разработки, отличающийся тем, что разработку забоя осуществляют последовательно по окружности слоями от центра забоя к периферии и/или от периферии к центру, при этом каждый последующий слой разрабатывают с углублением на шаг по отношению к предыдущему слою, а шаг углубления выбирают не превышающим отношения высоты породоразрушающего органа на количество слоев, приходящихся на всю площадь забоя.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в процессе обработки забоя в глубину на периферии выработки оставляют единичные необработанные участки или общий необработанный участок шириной не менее ширины основания щитовой секционной оболочки.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что периферию зоны разработки забоя калибруют породоразрушающим органом относительно геометрической оси ствола.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что калибровку периферии зоны разработки забоя осуществляют в направлении, обратном направлению обработки забоя в глубину.

5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что по мере калибровки периферии зоны разработки забоя осуществляют перемещение секций щитовой оболочки на величину, не превышающую высоту породоразрушающего органа.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что периферию зоны разработки забоя калибруют породоразрушающим органом относительно геометрической оси ствола одновременно с разработкой каждого слоя.

7. Стволопроходческий комбайн, предназначенный для осуществления способа по п. 1, включающий смонтированные на забойной раме породоразрушающий орган для разработки забоя и секционную щитовую оболочку для взаимодействия со стенками шахтного ствола, при этом со стороны боковой поверхности забойной рамы по периметру расположены элементы поступательных кинематических пар для взаимодействия с секциями щитовой оболочки посредством распорных домкратов и закрепленные по периметру забойной рамы домкраты ее подачи, отличающийся тем, что домкраты подачи забойной рамы взаимодействуют с верхними частями секций щитовой оболочки, причем на каждую секцию приходится по меньшей мере по одному домкрату, при этом забойная рама выполнена с возможностью последовательного ступенчатого смещения относительно секций щитовой оболочки, а секции щитовой оболочки выполнены с возможностью индивидуального или группового относительного перемещения относительно забойной рамы с рабочим ходом не менее высоты захвата породоразрушающего органа.

8. Комбайн по п. 7, отличающийся тем, что основания секций щитовых оболочек выполнены с возможностью взаимодействия с забоем.

9. Комбайн по п. 7, отличающийся тем, что элементы поступательных кинематических пар выполнены в виде по меньшей мере двух ползунов, выполненных, например, в виде роликов, расположенных вдоль оси ствола на забойной раме, и продольных пазов на секциях щитовых оболочек.

10. Комбайн по п. 7, отличающийся тем, что элементы поступательных кинематических пар включают распорные силовые домкраты, расположенные в направлении от забойной рамы к секциям щитовых оболочек, выполненным с возможностью создания неподвижного соединения со стенками шахтного ствола.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к способу и устройству для проходки шахтного ствола. Устройство содержит расположенный в направлении проходки сзади несущий узел, который соединен с имеющим лишь аксиальное, указывающее в направлении бурильного узла направление действия подвесным узлом, с помощью которого несущий узел является позиционируемым в аксиальном направлении против силы тяжести в различных аксиальных положениях начала цикла.

Изобретение относится к устройству для проходки шахтного ствола. Технический результат заключается в обеспечении возможности обеспечения при периодическом отводе вынутого материала из единственной емкости для промежуточного хранения непрерывной очистной выемки.

Группа изобретений относится к горной технике, а именно к проходческим механизмам, может быть использована для прокладки вертикальных стволов шахт. Технический результат направлен на повышение скорости проходки ствола при сохранении прочностных характеристик приконтурного массива.

Изобретение относится к горному делу. .

Изобретение относится к горному делу. .

Изобретение относится к буровой технике, а именно к оборудованию для бурения глубоких скважин большого диаметра планетарно-долотным способом. .

Изобретение относится к бурению скважин планетарно-долотным способом и может быть использовано при сооружении скважин на нефть, газ, воду и другие цели. .

Изобретение относится к горному делу, а именно, к технике бурения скважин большого диаметра для различного целевого назначения, а также может применяться для уширения взрывных скважин.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к оборудованию для бурения глубоких скважин большого диаметра. .

Группа изобретений относится к технологии проходки вертикальных шахтных стволов и горнопроходческому оборудованию для ее осуществления. Способ сооружения шахтного ствола включает этапы разработки забоя в глубину и уборки разрушенной породы, причем разработку забоя и уборку разрушенной породы осуществляют одновременно и раздельно в технологически самостоятельных зонах в течение всего процесса разработки забоя, которую осуществляют последовательно по окружности слоями от центра забоя к периферии иили от периферии к центру, при этом каждый последующий слой разрабатывают с углублением на шаг по отношению к предыдущему слою, а шаг углубления выбирают не превышающим отношения высоты породоразрушающего органа на количество слоев, приходящихся на всю площадь забоя. Стволопроходческий комбайн включает забойную раму, породоразрушающий орган и секционную щитовую оболочку. Со стороны боковой поверхности забойной рамы по периметру расположены элементы поступательных кинематических пар для взаимодействия с секциями щитовой оболочки посредством распорных домкратов и закрепленные по периметру забойной рамы домкраты ее подачи. Домкраты подачи взаимодействуют с верхними частями секций щитовой оболочки, при этом забойная рама выполнена с возможностью последовательного ступенчатого смещения относительно секций щитовой оболочки, а секции щитовой оболочки выполнены с возможностью индивидуального или группового относительного перемещения относительно забойной рамы с рабочим ходом не менее высоты захвата породоразрушающего органа. Технический результат заключается в повышении производительности процесса сооружения шахтного ствола и расширении технологических возможностей комбайна за счет обеспечения непрерывности и совмещения процессов выработки забоя, временного крепления стенок ствола и отгрузки разрушенной породы, а также за счет обеспечения возможностей его смещения на рабочий шаг с использованием опор, как на забой, так и на стенки ствола. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 14 ил., 3 пр.

Наверх