Спосіб проходки виробок у гірських породах

Реферат: Спосіб проходки виробок в гірських породах, що включає руйнування порід по фронтальній площі проходки виробки руйнуючими породу елементами, вибір відстані між руйнуючими породу елементами з урахуванням фізико-механічних властивостей порід. При цьому руйнування порід здійснюють ударно-сколювальним впливом елементів виконавчого органу прохідницького комбайна, за який використовують корпус виконавчого органу конусоподібної форми із закріпленими на зовнішній поверхні конуса руйнуючими породу елементами у вигляді оснащених ударниками молотків, при цьому руйнування порід ударно-сколювальним впливом здійснюють при заданих частоті ударів і куті нахилу ударників до поздовжньої осі конуса, а також силі ударно-сколювального впливу, які забезпечують з урахуванням фізико-механічних властивостей порід задані продуктивність і крупність руйнування породи, частоту ударів, кут нахилу ударників до поздовжньої осі конуса і силу ударно-сколювального впливу регулюють системою управління параметрами руйнування породи через регулятор частоти ударів, вузол зміни кута нахилу ударників і вузол регулювання силового впливу, руйнування порід ударносколювальним впливом виконавчого органу конусоподібної форми виконують при його коливальному неповному обертальному русі і при рівномірному розміщенні руйнуючих елементів на поверхні конічного корпусу, відповідному до різноспрямованості площини оголення забою. UA 104167 U (12) UA 104167 U UA 104167 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до гірничої справи й може бути використана для утворення в міцних гірських породах виробок значного перерізу. Найбільш близьким по технічній суті й по ефекту, що досягається, до способу, що заявляється, є спосіб проходки тунелю в гірських породах [див., наприклад, опис винаходу до патенту РФ № 2485319 С від 15.12.2011. МПК E21D9/00]. Даний спосіб проходки тунелю характеризується тим, що руйнування порід на вибої ведуть текучим робочим агентом під тиском, при цьому ведуть проходку виробок і свердловин по периметру і по фронтальній площі вибою; відстань між цими виробітками вибирають із урахуванням руйнуючого впливу на породи перегрітим газовим або парогазовим робочим агентом під тиском, який виробляють мультимодульною реактивною установкою і її робочими апаратами, а також використовують подовжені еластичні трубчасті елементи, заповнені енергетичним складом, виробляючим перегрітий агент під високим тиском, за допомогою якого здійснюють проходку зазначених виробок і окремих свердловин у масиві гірської породи; роблять руйнування масиву, його дроблення. Очистку забою здійснюють тиском з торця забою на зруйновані частини масиву породи робочим середовищем у вигляді перегрітих парогазових фаз під тиском. Недоліками даного способу є високі питомі енерговитрати на руйнування гірської породи, а також відсутність можливості руйнування міцних гірських порід, регулювання швидкості проходки виробок в гірських породах і крупності отриманої зруйнованої породи в залежності від її фізико-механічних характеристик. Суттєвими ознаками технічного рішення, що заявляється, які збігаються з відомим способом проходки тунелю в гірських породах, є: руйнування порід по площі проходки руйнують породу елементами, вибір відстані між руйнуючими породу елементами з урахуванням фізико-механічних властивостей порід. Суттєвими ознаками технічного рішення, що заявляється, які відрізняються від відомого способу проходки тунелю в гірських породах, є: здійснення руйнування міцних порід ударно-сколювальним впливом елементів виконавчого органу прохідницького комбайна, використання як виконавчого органу корпусу конусоподібної форми із закріпленими на зовнішній поверхні конуса руйнуючих породу елементами у вигляді забезпечених ударниками молотків, здійснення руйнування порід ударно-сколювальним впливом при заданих частоті ударів і куті нахилу ударників до поздовжньої осі конуса, а також силі ударно-сколювального впливу, забезпечення з урахуванням фізико-механічних властивостей міцних порід заданих продуктивності і крупності руйнування породи, регулювання частоти ударів, кута нахилу ударників до поздовжньої осі конуса і сили ударносколювального впливу системою управління параметрами руйнування породи через регулятор частоти ударів, вузол зміни кута нахилу ударників і вузол регулювання силового впливу, виконання руйнування міцних порід ударно-сколювальним впливом виконавчого органу конусоподібної форми при його коливальному неповному обертальному русі, виконання руйнування порід ударно-сколювальним впливом виконавчого органу конусоподібної форми рівномірним розміщенням руйнуючих елементів на поверхні конічного корпусу, - забезпечення відповідності рівномірного розміщення руйнуючих елементів на поверхні конічного корпусу різноспрямованості площини оголення забою. В основу технічного рішення, що заявляється, поставлено задачу удосконалення способу проходки виробок у гірських породах шляхом використання ударно-сколювального впливу за рахунок застосування вдосконаленого виконавчого органу прохідницького комбайна. Очікуваним технічним результатом способу проходки виробок у гірських породах, що заявляється, є зниження питомих енерговитрат на руйнування гірської породи, а також забезпечення можливості регулювання швидкості проходки виробок у гірських породах і крупності отриманої зруйнованої породи залежно від її фізико-механічних характеристик і технічних параметрів виконавчого органу. Зазначений технічний результат досягається за рахунок того, що в способі проходки виробок у гірських породах, що включає руйнування порід по площі проходки руйнуючими породу елементами, вибір відстані між руйнуючими породу елементами з урахуванням фізикомеханічних властивостей порід, відповідно до технічного рішення, що заявляється, руйнування порід здійснюють ударно-сколювальним впливом елементів виконавчого органу прохідницького комбайна, за який використовують корпус виконавчого органу конусоподібної 1 UA 104167 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 форми із закріпленими на зовнішній поверхні конуса руйнуючими породу елементами у вигляді оснащених ударниками молотків, руйнування порід ударно-сколювальним впливом здійснюють при заданих частоті ударів і куті нахилу ударників до поздовжньої осі конуса, а також силі ударно-сколювального впливу, які забезпечують з урахуванням фізико-механічних властивостей порід задані продуктивність і крупність руйнування породи, частоту ударів, кут нахилу ударників до поздовжньої осі конуса і силу ударно-сколювального впливу регулюють системою управління параметрами руйнування породи через регулятор частоти ударів, вузол зміни кута атаки ударників і вузол регулювання силового впливу, руйнування порід ударно-сколювальним впливом виконавчого органу конусоподібної форми виконують при його коливальному неповному обертальному русі і при рівномірному розміщенні руйнуючих елементів на поверхні конічного корпусу, відповідному до різноспрямованості площини оголення забою. Суть заявляемого технічного рішення (способу проходки виробок у гірських породах) пояснюється також принциповою схемою виконавчого органу прохідницького комбайна, за допомогою якого здійснюють реалізацію способу, що заявляється, представленою на фіг. 1 і 2. На фіг. 1 зображено вертикальний переріз проходки виробки з розрізом в ній виконавчого органу прохідницького комбайна. На фіг. 2 показаний приклад рівномірного розміщення руйнуючих елементів на поверхні конічного корпусу виконавчого органу. Для реалізації способу, що заявляється, використовують виконавчий орган прохідницького комбайна, до складу якого входять: 1 - корпус виконавчого органу роторного прохідницького комбайна, 2 - конічна частина корпусу виконавчого органу (1), 3 - циліндрична частина корпусу виконавчого органу (1), 4 - зовнішня поверхня конічної частини (2) корпусу виконавчого органу (1), 5 - елементи, що руйнують породу, 6 - молотки елементів (5), 7 - ударники елементів (5), 8 виконавчі поворотні механізми елементів (5), 9 - система управління параметрами руйнування породи, 10 - регулятор частоти коливань ударників, 11 - вузол зміни кута нахилу ударників, 12 вузол регулювання ударно-механічного впливу, 13 - випереджальне долото. При здійсненні руйнування порід ударно-сколювальним впливом елементів (5, а також 6…8) виконавчого органу (1, а також 2 і 3) прохідницького комбайна, при використанні як виконавчого органу корпусу конусоподібної форми (1) із закріпленими на зовнішній поверхні конуса руйнуючими породу елементами (5) у вигляді забезпечених ударниками (7) молотків (6), при здійсненні руйнування порід ударно-сколювальним впливом при заданих частоті ударів і куті нахилу ударників (7) до поздовжньої осі конуса (1), а також силі ударно-сколювального впливу, при забезпеченні з урахуванням фізико-механічних властивостей порід заданих продуктивності і крупності руйнування породи, при регулюванні частоти ударів, кута нахилу ударників до поздовжньої осі конуса і сили ударно-сколювального впливу системою (9) управління параметрами руйнування породи через регулятор (10) частоти ударів, вузол (11) зміни кута нахилу ударників і вузол (12) регулювання силового впливу, при виконанні руйнування порід ударно-сколювальним впливом виконавчого органу конусоподібної форми (1) при його коливальному неповному обертальному русі, при виконанні руйнування порід ударносколювальним впливом виконавчого органу конусоподібної форми (1) рівномірним розміщенням (фіг. 2, відстань "а") руйнуючих елементів (5, а також 6…8) на поверхні (4) конічного корпусу (1), а також при забезпеченні відповідності рівномірного розміщення руйнуючих елементів (5, а також 6…8) на поверхні (4) конічного корпусу (1) різноспрямованості площини оголення забою знижуються питомі енерговитрати на руйнування гірської породи, а також забезпечується можливість регулювання швидкості проходки виробок в гірських породах і крупності отриманої зруйнованої породи в залежності від її фізико-механічних характеристик. Таким чином, сукупність відмінних ознак способу проходки виробок в гірських породах, що заявляється, веде до досягнення зазначеного вище технічного результату. Застосування способу, що заявляється, пояснюється наступним прикладом конкретного здійснення. Приклад. Попередньо змонтований на базі прохідницького комбайна конусоподібний роторний виконавчий орган ударної дії розташовують в безпосередній близькості до поверхні забою. Це забезпечує контакт випереджаючого долота (13) з поверхнею забою. Після цього виконують ударно-обертальний рух випереджаючого долота (13) і поступальний рух корпусу (1) виконавчого органу комбайна. В міру руйнування породи випереджаючим долотом (13) і просування вперед корпусу (1) формують випереджальну свердловину. За рахунок формування випереджальної свердловини створюють умови для послідовного вступу в роботу ударників (7) шляхом зіткнення їх з поверхнею забою. При цьому корпусом (1) виконавчого органу 2 UA 104167 U 5 10 15 20 25 30 35 здійснюють коливальний неповний обертальний рух навколо поздовжньої осі. Оптимальна величина неповного обороту корпусу визначається з умови мінімальних енергетичних витрат на обертання і досягнення необхідних параметрів крупності руйнованої породи. При цьому виконують чергову послідовність передачі механічної енергії від молотків (6) до ударників (7). Ударники (7) розміщують під кутом нахилу α. Цим забезпечують вільну відстань між циліндричною частиною (3) корпусу (1) виконавчого органу (1) і зовнішньою поверхнею виробленого простору. Ударниками (7), розміщеними під кутом нахилу α, запобігають їх ковзанню по площині оголення породи при виконанні процесу руйнування порід. При цьому частоту ударів, кут нахилу ударників до поздовжньої осі конуса і силу ударно-сколюючого впливу регулюють системою 9 управління параметрами руйнування породи через регулятор частоти ударів 10, вузол зміни кута нахилу 11 ударників і вузол регулювання силового впливу 12. Механічний процес руйнування міцних порід виконують за рахунок формування системи різноспрямованих площин оголення в забої. Цим забезпечують ефективну реалізацію ударносколюючого впливу на породу, що руйнується, основану на використанні механічних властивостей міцних порід, відповідних до найменшого опору силам деформації. При цьому параметри товщини с і кроку b відколу реалізують, виходячи з фізико-механічних властивостей порід і технологічних вимог до крупності породи, що руйнується. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб проходки виробок в гірських породах, що включає руйнування порід по фронтальній площі проходки виробки руйнуючими породу елементами, вибір відстані між руйнуючими породу елементами з урахуванням фізико-механічних властивостей порід, який відрізняється тим, що руйнування порід здійснюють ударно-сколювальним впливом елементів виконавчого органу прохідницького комбайна, за який використовують корпус виконавчого органу конусоподібної форми із закріпленими на зовнішній поверхні конуса руйнуючими породу елементами у вигляді оснащених ударниками молотків, при цьому руйнування порід ударносколювальним впливом здійснюють при заданих частоті ударів і куті нахилу ударників до поздовжньої осі конуса, а також силі ударно-сколювального впливу, які забезпечують з урахуванням фізико-механічних властивостей порід задані продуктивність і крупність руйнування породи, частоту ударів, кут нахилу ударників до поздовжньої осі конуса і силу ударно-сколювального впливу регулюють системою управління параметрами руйнування породи через регулятор частоти ударів, вузол зміни кута нахилу ударників і вузол регулювання силового впливу, руйнування порід ударно-сколювальним впливом виконавчого органу конусоподібної форми виконують при його коливальному неповному обертальному русі і при рівномірному розміщенні руйнуючих елементів на поверхні конічного корпусу, відповідному до різноспрямованості площини оголення забою. 3 UA 104167 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4