Изобретение относится к области горного дела, а именно к горнопро- ходческому оборудованию для осуществления проходки и строительства вертикальных шахтных стволов.

Известен механизированный комплекс для проходки вертикальных стволов горных предприятий буровзрывным или механизированным спо- собом, включающий стволопроходческий агрегат и многоэтажный проход- ческий полок, на котором расположены средства пневмотранспорта раз- рушенной породы, при этом стволопроходческий агрегат перемещается в стволе отдельно (независимо) от проходческого полка при помощи собст- венных 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 колон- ной [Описание полезной модели к патенту РФ NW 137573 ОТ 08.07.2013, МПК E21D 1/03, E21D 5/ 12, опубл. 20.02.2014].

Реализуемый настоящим комплексом способ сооружения шахтного ствола не контролирует объемы извлекаемой породы, что связано со спе- цификой использования взрывной технологии. В итоге увеличивается объ- ем вынутой породы и, как следствие, объем и масса бетонной крепи со значительным превышением нормативных требований к ней. Это снижает скорость проходки и увеличивает капитальные затраты на строительство. При этом при реализации более производительной механизированной тех- нологии разработки забоя (т.к. отпадает необходимость прекращения работ при проведении взрывных мероприятий) становится невозможно устанав- ливать крепь до момента разработки комбайном породы на очередной шаг, равный высоте одного ряда тюбингов с поправкой на необходимый техно- логический зазор, необходимый для монтажа следующего тюбингового кольца. Таким образом, скорость проходки ствола ограничивается приня- той в данной технологии скоростью разработки забоя или скоростью мон- тажа крепи, а неизбежные технологические перерывы в работе соответст- вующего оборудования из-за невозможности одновременного выполнения

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) этих операций дополнительно приводят к увеличению срока строительства горного предприятия. Кроме этого, применение пневмотранспорта для уда- ления разрушенной породы в составе стволопроходческого агрегата требу- ет гарантированного гранулометрического состава породы, что в случае применения взрывной, так и механизированной технологии можно обеспе- чить использованием дополнительных устройств для разрушения получен- ных обломков, что усложняет конструкцию комплекса. При этом следует учесть, что все оборудование, независимо от перспективы его использова- ния, должно находиться на подвесном полке. В результате, производитель- ность комплекса увеличится незначительно, а затраты энергии на его об- служивание будут значительно выше необходимых.

Известен агрегат для проходки вертикального ствола горного пред- приятия и монтажа гидроизолирующей тюбинговой и/ или бетонной крепи, включающий опорную раму, состоящую из нескольких сегментов и пред- ставляюгцую собой монтажную и центрирующую площадку для установки тюбингов в вертикальном стволе горного предприятия и оборудованную средствами гидравлического привода, поворотное кольцо и, по меньшей мере, один фрезерующий орган шнекового типа, связанный с электриче- ским приводом и стволовую погрузочную машину [Описание полезной мо- дели к патенту РФ NW 1 19031 от 09.04.2012, МПК E21D 1/08, опубл. 10.08.2012].

Как и все известные одноуровневые (в части размещения рабочего оборудования) проходческие комплексы настоящий агрегат ограничен в производительности, которая определяется скоростью монтажа тюбинго- вой (или бетонной) крепи или скоростью разработки забоя, которые выпол- няются последовательно с поправкой на простои, связанные с плановой работой остального забойного оборудования, например, при проходке крепких пород увеличивается время на их разработку и др., а также необ- ходимостью обслуживания забойного оборудования, проходящего доста- точно часто за пределами времени монтажа крепи. Отсутствие задела по проходке забоя тормозит монтаж крепи, например, бетонной, и снижает общую скорость проходки. Известно устройство для проходки вертикальных горных выработок, преимущественно, шахтных колодцев при создании лучевых дренажей или водозаборов с использованием опускной крепи, которое содержит плат- форму, установленную с возможностью вращения на кольцевой опоре и погрузчик, размещенный на платформе с возможностью поворота в гори- зонтальной плоскости [Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР NW 1793057 ОТ 18.07. 1990, МКИ ³ E21D 1/03, опубл. 07.02. 1993]. После наполнения ковша производят поворот погрузчика на определенный угол. Ковш останавливается точно над подъемным сосудом, зафиксированным на платформе, фиксированное положение погрузчика и сосуда увеличивает скорость проходки выработок.

Монтаж опускной крепи технологически увязан с работой устройства для проходки, поэтому любая остановка оборудования для проходки оста- навливает процесс монтажа очередного фрагмента бетонной крепи. Кроме этого, устройство работает лишь на мягких обводненных грунтах с прогно- зируемой геологической структурой и на выработках небольшого диаметра и глубины, например, до 50 метров, где процесс разрушения породы со- вмещен с процессом ее выемки, а монтаж бетонной крепи осуществляется на противоположном конце выработки - на поверхности земли. Таким об- разом, настоящее устройство не может быть использовано при капиталь- ном сооружении глубоких шахтных стволов.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является стволопроходче- ский комбайн, характеризующийся наличием корпуса с поворотным осно- ванием и приводом его поворота, при этом поворотное основание в своей нижней части содержит цапфу, расположенную со смещением к перифе- рии, на конце которой закреплена поворотная рукоять с породоразрушаю- щим органом, а со стороны, противоположной размещению цапфы с поро- доразрушающим органом, расположено сквозное окно, оснащенное пово- ротным кронштейном, на котором закреплен погрузочный орган с ломаю- щейся стрелой и ковшом, причем породоразрушающий и погрузочный ор- ганы выполнены с возможностью вести разработку забоя и уборку разру- шенной породы одновременно и раздельно в технологически самостоятель- ных зонах в течение всего процесса разработки [Описание изобретения к патенту РФ NW2600807 ОТ 29.09.2015, МПК E21D 1/03, опубл. 27. 10.2016, Бюл. NW30] .

Недостатки прототипа заключаются в том, что для обеспечения не- прерывной отгрузки разрушенной горной массы бадью необходимо перед началом каждого цикла отгрузки отсоединять от подъемного устройства с целью недопущения повреждения подъемного троса бадьи, а по заверше- нии каждого цикла отгрузки необходимо присоединять бадью к подъемно- му устройству. Это приводит к простоям, снижающим общую производи- тельность работ. Также бадья занимает пространство непосредственно в забое, что может мешать нормальному функционированию комбайна, осо- бенно в случае недостаточно высокой квалификации оператора комбайна, так как изменение пространственного положения бадьи, то есть зоны вре- менного складирования породы, в процессе разработки забоя практически невозможно, в то время как технологические зоны разрушения породы и уборки породы постоянно перемещаются вслед за перемещением комбай- на. Это снижает эффективность соблюдения комбайном принципа парал- лельности выполнения работ. Кроме того, частое выполнение ручных опе- раций с подъемным оборудованием в шахтных условиях (сниженная кон- центрация рабочих вследствие стрессовых условий труда, слабое освеще- ние, стесненное пространство и т.д.) существенно повышает риск возник- новения аварийных ситуаций, связанных, например, с недостаточно на- дежным креплением бадьи к тросу, способным привести к обрыву бадьи.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение - обеспечение временного складирования разрушенной горной массы, не препятствующего функционированию стволопроходческого комбайна, ра- ботающего с соблюдением принципов параллельности выполнения работ. Достигаемый эффект заключается в сокращении времени простоев ком- байна с целью увеличения технической производительности, а также в по- вышении удобства и безопасности ведения горных работ.

Поставленная задача решается за счет того, что на корпусе стволо- проходческого комбайна со стороны сквозного окна, противоположной технологической зоне уборки разрушенной породы (в зоне временного складирования разрушенной породы) смонтирован бункер, в нижней части которого выполнено устройство для осуществления разгрузки складиро- ванной в бункере разрушенной породы вниз. Кроме того:

- бункер закреплен на стенке поворотного основания, разграничи- вающей сквозное окно от остального основания;

- устройство для осуществления разгрузки складированной в бункере выполнено в виде шибера, оборудованного механизмом его горизонтально- го сдвига;

- бункер выполнен с возможностью вертикального осевого перемеще ния.

Изобретение иллюстрируется фигурами, схематично изображающими описанный стволопроходческий комбайн, его конструктивные элементы и принцип работы:

- на фиг. 1 показан вид комбайна сверху;

- на фиг. 2 показан вид бункера сзади;

- на фиг. 3 показан общий вид стволопроходческого комбайна в се- чении в исходном положении;

- на фиг. 4 показан общий вид стволопроходческого комбайна в се- чении в рабочем положении;

- на фиг. 5 показан общий вид стволопроходческого комбайна в се- чении в положении разгрузки породы из бункера в бадью.

Стволопроходческий комбайн включает корпус 1 с поворотным осно- ванием 2, в котором выполнено окно 3, закрепленный на поворотном осно- вании 2 породоразрушающий орган избирательного действия 4, который располагается преимущественно под частью поворотного основания 2, не занятой сквозным окном 3, закрепленный на поворотном основании 2 со стороны сквозного окна 3 поворотный кронштейн 5, на котором закреплен погрузочный орган б с ломающейся стрелой и ковшом, причем породораз- руттта тощий 4 и погрузочный б органы выполнены с возможностью вести разработку забоя и уборку разрушенной породы одновременно и раздельно в технологически самостоятельных зонах в течение всего процесса разра- ботки, размещенный на корпусе 1 со стороны сквозного окна 3, противо- положной технологической зоне уборке разрушенной породы, бункер 7, в нижней части которого выполнено устройство для осуществления разгруз- ки складированной в бункере разрушенной породы вниз. При этом бункер удобно располагать на стенке 8 поворотного основания 2, разграничиваю- щей сквозное окно 3 от остального поворотного основания 2. Стволопро- ходческий комбайн, как и всякая машина для ведения горных работ в под- земных условиях, должен выполнять различные операции, в том числе складирование и отгрузку горной породы, в условиях стесненного про- странства. Для наиболее эффективного использования пространства уст- ройство для осуществления разгрузки складированной в бункере 7 породы выполнено в виде шибера 9, оборудованного механизмом его горизонталь- ного сдвига, а сам бункер 7 выполнен с возможностью вертикального осе- вого перемещения.

Устройство для осуществления разгрузки складированной в бункере 7 породы может быть выполнено, например, следующим образом. Часть днища бункера 7 составляет шибер 9, соединенный с роликами 10, разме- щаемыми в горизонтально ориентированных направляющих 1 1. При этом ролики 10 кинематически связаны с гидроцилиндрами 12 сдвига шибера 9.

Устройство для вертикального осевого перемещения бункера 7 может быть выполнено, например, следующим образом. Бункер 7 оснащен рамой 13, в которой выполнены вертикально ориентированные направляющие 14 и поперечная перекладина 15, соединенная с бункером 7, роликами 16, размещаемыми в вертикально ориентированных направляющих 14, и гид- роцилиндрами вертикального перемещения бункера 17, связанными с по- перечной перекладиной 15.

Рассмотрим принцип работы комбайна на следующем примере.

В исходном положении, показанном на фиг. 3, комбайн опирается на забой при помощи, например, секций щитовой распорной оболочки 18, гидроцилиндры подачи 19 втянуты, на корпусе 1 закреплены ползуны 20 в виде роликов, выполненные с возможностью взаимодействия с секциями щитовой распорной оболочки 18. Породоразрушающий орган 4 выставлен в центральное положение для забуривания в забой. Бункер 7, закреплен- ный на стенке 8 поворотного основания комбайна 2 со стороны сквозного окна 3, находится в нижнем положении относительно рамы 13, то есть гидроцилиндры 17 втянуты. Гидроцилиндры 12 сдвига шибера 9 находятся во втянутом положении. Погрузочный орган б с ломающейся стрелой и ковшом закреплен на поворотном кронштейне 5, расположенном на пово- ротном основании 2 со стороны сквозного окна 3.

Разработка забоя осуществляется следующим образом. Закрепленная на породоразрушающем органе б фреза 21 приводится во вращение, по- средством соответствующего привода 22, гидроцилиндры 19 выдвигаются, за счет чего корпус 1 с закрепленными на нем конструктивными элемен- тами опускается относительно секционной щитовой оболочки 18, поддер- живая вертикально-направленное движение за счет расположенных на корпусе 1 ползунов 20, взаимодействующих с секционной щитовой оболоч- кой 18. В процессе разработки забоя во избежание повреждения секцион- ной щитовой оболочки 18 и/ или фрезы 21 отдельные секции секционной щитовой оболочки 18 имеют возможность перемещаться вверх относитель- но корпуса 1 за счет изменения величины выдвижения отдельных гидро- цилиндров 19, как показано на фиг. 4. Разработка забоя ведется последо- вательными секциями; причем зона работы породоразрушающего органа 4 является технологической зоной разработки забоя. После завершения раз- работки секции забоя поворотное основание 2 поворачивается относитель- но корпуса 1 посредством привода 23, смещая зону разработки забоя в об- ласть с неразрушенным горным массивом, а технологическую зону отгруз- ки в разработанную только что секцию забоя. Таким образом, по мере раз- работки забоя образуется горная масса 24, которая убирается с забоя по- средством погрузочного органа б (на фиг. 4 рабочее положение погрузочно- го органа б в момент уборки горной массы 24 с забоя показано пунктир- ными линиями), работающего в технологической зоне отгрузки, и перегру- жается для временного складирования в бункер 7. При этом разрушение и уборка породы ведутся непрерывно и последовательно в технологически самостоятельных зонах, а наличие бункера 7 позволяет организовать еще одну технологическую зону - зону временного хранения горной массы.

После наполнения бункера 7 поворотное основание комбайна 2 раз- ворачивается в позицию для приема бадьи 25 и разгрузки содержимого бункера 7 в нее. При этом для облегчения процесса разгрузки и/или обес- печения возможности размещения бадьи 25 бункер 7 перемещается в верхнее положение относительно рамы 13, как показано на фиг. 5. Для это- го выдвигаются гидроцилиндры вертикального перемещения бункера 17, поднимая поперечную перекладину 15, а следовательно и связанный с по- перечной перекладиной 15 бункер 7. При этом вертикально- ориентированное перемещение бункера 7 поддерживается за счет роликов 16, движущихся по направляющим 14. Для разгрузки содержимого бунке- ра 7 в бадью 25 гидроцилиндры 12 сдвига шибера 9 выдвигаются, приводя в движение шибер 9. При этом горизонтально-ориентированное движение поддерживается за счет перемещения кинематически связанных с гидро- цилиндрами 12 сдвига шибера 9 роликов 10, перемещающихся по направ- ляющим 1 1. По мере смещения шибера 9 относительно исходного положе- ния содержимое бункера 7 разгружается в бадью 25. После полной раз- грузки бункера 7 в бадью 25 гидроцилиндры 12 сдвига шибера 9 втягива- ются, закрывая бункер 7, наполненная бадья 25 удаляется из забоя, гидро- цилиндры вертикального перемещения бункера 17 также втягиваются, и продолжается работа комбайна.

В результате использования изобретения решена задача обеспечения временного складирования разрушенной горной массы, не препятствую- щего функционированию стволопроходческого комбайна, работающего с соблюдением принципов параллельности выполнения работ, что позволило сократить время простоев комбайна с целью увеличения технической про- изводительности, а также повысить удобство и безопасность ведения гор- ных работ.