Спосіб побудови комплексу ковальова для проходки гірничих виробок марганцевих шахт

Спосіб побудови комплексу для проходки гірничих виробок марганцевих ша хт, який включає елементи кільцевого кріплення виробки і самохідний буровий модуль, облаштований телескопним подавачем бурового робочого органа, розпірними пристроями, навантажувачем і транспортним кон 3 26296 [1, 2] або через його замороження [3]. Після чого, з приміненням звичайної прохідницької техніки, наприклад у складі бурильної установки [4] та навантажувальної машини [5] виробництва Новогорлівського машинобудівного заводу ЗАТ «НГМЗ БУР», виконують проходку виробок. Недоліками технічних засобів на основі способів [1, 2, 3] є висока енерговитратність, повільність реалізації в часі, обмеженість використання - для проходки окремих (разових) виробок, водоводів, метро, підземних переходів, тощо, та низька продуктивність. Також відомі засоби механізованої проходки та добування корисних копалин, при їх заляганні в породах міцністю близькою до міцності рудного марганцевого пласта, в яких закладено спосіб формування прохідницького комплексу шля хом умовного підвищення несучої властивості підстилаючих порід та протидії гірничому тиску. Останнє досягають суттєвим збільшенням площі контакту транспортного модуля прохідницького комплексу із підстилаючими породами та гідрокріпленням верхньої частини забою [6, 7, 8]. Наведені розробки на основі штучного збільшення контактуючої площі прохідницького комплексу для умов марганцевих шахт не можуть бути реалізовані на практиці в зв'язку обмеженням діаметра виробки із-за проявів гірничого тиску. Більш близьким до корисної моделі, що заявляється, є спосіб проходки виробок в умовах марганцевих ша хт, при якому використовують сформований комплекс (прохідницький щит) у вигляді самоходного гідравлічного кріплення циліндричної форми, яке створюють із 4-х рухомих секцій, з'єднаних відповідними замками та надають керовану повздовжню і поперечну рухомість, а у об'ємі, створеному секціями, розміщують телескопічну стрілу з буровим робочим органом та навантажувально-транспортний конвеєр, якими обурюють і очищують забій, а потім забезпечують можливість безпечного ведення кріплення виробки [9]. Аналогічний спосіб побудови прохідницького комплексу знайшов використання в технічних розробках згідно [10, 11, 12, 13]. Недоліками наведених засобів є їх значне переобтяження, складна машинобудівна реалізація, енерговитратність, складність збереження напрямку проходки в межах заданого маркшейдером проекту відповідно до природного нахилу рудного пласта. При цьому, як приклад, з причини значної маси (40000,0кг) комплексу щитового КПЩ-3,5, згідно [9], та низької міцності підстилаючих порід під час роботи в умовах Таврійського гірничозбагачувального комбінату м. Степногірськ відбулося некоординоване занурення комплексу в підстилаючі породи і фактична його втрата. Найближчим з відомих рішень, взятого за прототип по цільовому використанню, показникам призначення, складовим частинам, близькості використання, окремим фазам реалізації відповідає спосіб проходки гірничих виробок (безпосередньо як по рудному пласту так і по вміщуючим породам), при якому самохідний буровий модуль облаштовують телескопним подавачем та пневмозмінним рухомим кріпленням у вигляді кругової 4 сукупності м'яких пневмооболонок, момент опору яких змінюють в залежності від фази виконання прохідницького циклу «буріння-рух», а зусилля утримання бурового модуля в забої досягають шляхом розпору пневмооболонок об стінки виробки, при цьому стаціонарне кріплення виробки облаштовують, при його необхідності, за буровим модулем [14, 15]. Розробка за оригінальність руху на одному з етапів створення мала назву «Равлик» - природного створіння, рух якого циклічно з підтягуванням та використанням опорної поверхні покладено в основу даного прохідницького комплексу. Недоліками прототипу є обмеженість проходки технологічних виробок лише по схемі «знизувверх» включаючи оббурювання похилих і крутопадаючих пластів середньої і потужної міцності відповідно гірничим породам (вміщуючим) і вугіллю, також не відповідності фази облаштування виробки стаціонарним кріпленням і не можливості його використання при розробці марганцевого пласта з урахуванням наведених вище гірничогеологічних особливостей. (Згідно [14] «...разработан мобильный буровой гидрофицированный комплекс ПКВУ-Г, предназначенный для проведения «снизу вверх»,.. выработок и скважин... по угольным пластам любой крепости и по горным породам с пределом прочности на одноосное сжатие до 80МПа (що відповідає 8 одиницям міцності по шкалі проф. Протодьяконова). На базе комплекса... могут быть осуществлены следующие технологи; - безлюдная высокопроизводительная отработка крутопадающих угольных пластов...; -подготовка к отработке наклонных и крутых угольных пластов с использованием гидротехнологии»). Задача корисної моделі: розширення області використання механізованих засобів при підземній розробці марганцевих руд океанічного походження з рішенням питань безпеки праці, підвищення продуктивності, протидії проявам гірничого тиску, зменшення маси та адаптація комплексу до слабких по міцності вологонасичених порід. Поставлена задача вирішується тим, що в способі побудови комплексу для проходки гірничих виробок марганцевих шахт, який включає металево-кільцеве кріплення виробки і самохідний буровий модуль, облаштований телескопним подавачем бурового органу, розпірними та навантажувальними пристроями і транспортним конвеєром, при цьому забезпечують нормативне обмеження глибини подачі телескопного подавача, - додатково на період оббурювання забою на вказану глибину із задією розпірних пристроїв створюють об'ємну конструкцію типу ферми у складі бурового модуля і металево-кільцевого кріплення, а після уходки забою на задану глибину процес проходки зупиняють, телескопний подавач бурового органу повертають у вихідне (початкове) положення, а новоутворену поверхню забою закріплюють металево-кільцевим кріпленням на яке переміщують буровий модуль, розкріплюють його на облаштованому кріпленні і виконують слідуючий цикл проходки. 5 26296 Завдяки наведеним операціям пропонованого способу досягнуто виконання поставленої задачі, в першу чергу одержано можливість добування корисної копалини з суттєво нетривких вмішуючи ґрунтів. Наведене досягнуто за рахунок дезінтеграції зусилля руйнування рудного пласта на площу, яку займає кільцеве кріплення виробки в межах регламентованих розмірів (площі) забою та несучої власти вості підстилаючих порід. Порівняльний аналіз запропонованого способу з відомим рівнем техніки, згідно наведених джерел інформації, не виявив їх впливу на досягнення позитивного результату згідно поставленої задачі. Таким чином, пропоноване технічне рішення відповідає вимогам корисності і новизни, призначене для використання у промисловості, а саме - у гірничодобувній галузі, здійснене за допомогою апробованих машинобудівних те хнологій і комплектуючи х з використанням інтегрального конструювання, має імпортозаміщуюче значення, побудоване з використанням науково обґрунтованих методів і при його реалізації в умовах Марганецького і Таврійського гірничо-збагачувальних комбінатів забезпечується досягнення практичного результату у вигляді обсягів механізованого добування марганцевої сировини з родовища океанічного походження та високого рівня корисного в породі - від 17 до 38% Мп, чим виконуються вимоги промислової придатності, які вбачав автор. Суть корисної моделі пояснюється кресленням (Фіг.) та описом взаємодії складових частин комплексу. До його складу входять металево-кільцеве кріплення 1 і самохідний буровий модуль 2, облаштований телескопним подавачем 3 бурового робочого органу 4, розпірними пристроями 5, навантажувачем 6 шнекового типу, транспортним конвеєром 7 вибуреної породи 8 із забою 9. Керування процесами буріння, переміщення, навантаження вибуреної породи, її транспортування в межах комплексу виконують із задією пульта 10. Елементи комплексу 3-7, 10 розміщені на транспортному модулі 11. Енергопостачання приводів транспортного модуля 11, робочого органу 4, розпірних пристроїв 5, телескопічного подавача 3, навантажувача 6, гідроциліндрів зміни кута нахилу пристроїв 5, конвеєра 7, подавача 3 органа 4 та зміни його положення щодо погруддя забою виконують з допомогою гідравлічної системи. Позиції гідросистеми і наведених вище гідроциліндрів зміни кута нахилу елементів 4, 5, 7 не позначено. В реальному комплексі знайшов місце інтегральний принцип конструювання при якому його (комплекс) насичують адаптованими вузлами і комплектуючими, що освоєні у виробництві і пройшли достатню апробацію в умовах гірничодобувни х підприємств (ходова частина навантажувальної машини МПП-З, бурові верстати типу НКР 100 МПВА або «Старт», руйнуючий орган комбайна типу КДР, кріплення з спецпрофіля СВП-27, клинові замки і замки ДОНВУГІ, тощо). Взаємодію складових частин корисної моделі реалізують наступним чином. В підготовчий період виконують організаційно-технічні заходи:на початку майбутньої виробки з допомогою допоміжних засобів виконують так званий забій-заходку, дов 6 жиною (глибиною) достатньою для розміщення комплексу; облаштовують заходку металевокільцевим кріпленням у складі чотирьох взаємозамінюючих сегментів у кожному, які в місцях поступливості з’єднують з фіксацією клиновими замками і затяжкою міжсегментних площ; виконують регламентні роботи по безпеці праці; підключають комплекс до енергомережі та створюють, в залежності від модифікації хода модуля 11, рейковий чи інший шлях. Далі у забій вводять буровий модуль 2, запускають гідравлічну систему і з задією пульта 10 розпірними пристроями 5 з участю кріплення 1 фіксують комплекс у вертикальній і горизонтальній площинах створюючи як єдине ціле об'ємну конструкцію. При формуванні зусилля розпору враховують наступні фактори: питому несучу характеристику вміщуючи х порід; площу кільцевої поверхні забою, в межах якої знаходиться буровий модуль; необхідний запас несучої можливості з урахуванням відхилень міцності породи рудного пласта; масу комплексу в межах дільниці розміщення комплексу. Наведене відповідає наступному виразу n K L pД Fp + å qi £ N K з ³ Fрп Kз i=1 де Fp - з усилля розпору від дії пристроїв 5; n å qi - вага елементів комплексу; i=1 KN - питома несуча здібність підстилаючих порід; LK - довжина дільниці забою, яку займає комплекс; pДз - довжина перетину забою діаметром Дз; Fpп - зусилля р уйнування породи рудного пласта; Kз - коефіцієнт запасу з урахуванням відхилень міцності породи. Далі, з використанням телескопного подавача 3, гідроциліндра зміни його нахилу щодо оббурюваної поверхні і бурового робочого органу 4 виконують оббурення забою; навантажувач 6 і конвеєр 7 введено при цьому в робочий режим. Вибурену породу 8 захоплює навантажувач 6 і подає на конвеєр 7; далі її транспортують по ша хтним виробкам згідно прийнятої на підприємстві технології. В процесі оббурювання поверхні забою величину подачі подавача 3 змінюють, забезпечуючи рівномірне по товщині зняття вибуреної породи. Сумарна величина уходки забою при цьому не перевищує нормативної. Після чого командами машиніста з задією пульта 10 і подавача 3 робочий орган 4 повертають у початкове положення, призупиняють роботу елементів 6 і 7 та на новоутвореній поверхні забою 9 монтують кріплення 1 і продовжують шлях для модуля 2 (11). Після демонтують первинно створену об'ємну конструкцію «буровий модуль 2 - кріплення 1», переміщують модуль 2 на ново змонтоване кріплення 1 і з задією пристроїв 5 знову створюють як єдине ціле наведену вище об'ємну конструкцію, а елементами 10, 3,4, 6, 7 та відповідних складових гідросистеми виконують наступний цикл проходки, досягаючи реалізації поставленої задачі з урахуванням особ 7 26296 ливостей розробки марганцевої руди океанічного походження. Джерела інформації: 1. SU 1543005 E02 Д 3/11, 15.02.1990. Бюл. №6. 2. SU 1543006 E02 Д 3/11, 15.02.1990. Бюл. №6. 3. SU 1543007 E02 Д 3/116, 15.02.1990. Бюл. №6. 4. UA 11605 Е21 В 17/00, А62 В 19/00, Е21 В 15/00, Е21 С 29/22 (2006.01), А62 В 7/08 (2006.01), 16.01.2006. Бюл. №1. 5. UA 13460 Е21 F 13/00, E02 F 3/42, 17.04.2006. Бюл. №4. 6. Power, Automation Boost Longwall Shearer Productivity. World Mining Equipment. Mai 2006. E&MJ 63, www.mining-media.com. 7. Proposed changes stir up dust. World Mining Equipment. Dezember2003, WME 45. 8. А.П. Стариков. ОАО «шахта «Заречная»: Создание предприятия нового технологического уровня - основа повышения эффективности угольного производства. Горная промышленность. Комп’ютерна в ерстка М. Ломалова 8 2005, №2, с.10-13, E-mail: gornprom@msmu.ru. 9. Комплекс проходческий щитовой КПЩ-3,5. Рекламний проспект інституту НДПІрудмаш, Кривий Ріг, 1990, E-mail: knipigm@optima.com.ua. 10. SU 1541389 Е21 Д 9/06, 07.02.1990. Бюл. №5. 11. SU 1543087 Е21 Д 23/00, Е21 С 27/32 15.02.1990. Бюл. №6. 12. SU 1693250 Е21 Д 9/06, 23.11.1991. Бюл. №43. 13. Комплекс туннелепроходческий КТ-2.6Б2. Рекламный проспект ОАО «Ясиноватский машиностроительный завод», 2006, E-mail: info@jscymz.com. 14. А.Н. Земсков. Пути улучшения ситуации в горно-машиностроительной промышленности России. Горная промышленность 2005, №3, с.5962, E-mail: gornprom@msmu.ru. 15. А.Д. Рубан, В.Г. Мерзляков, А.В. Балуин. Бесштанговый самоходный проходческий комплекс ПКВУ-Г для скоростного проведения восстающи х выработок. Горный журнал, 2003, №3, с.32-34. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601