Агрегат фронтального виймання пластів (афшв)

1. Агрегат фронтального виймання пластів, що включає робочий орган для руйнування вугілля у вибої лави, транспортний пристрій для доставки вугілля на штрек, пристрій для створення зусиль напору і переміщення агрегату, який відрізняється тим, що робочий орган і транспортний пристрій виконані як єдине ціле у вигляді послідовно розташованих вздовж вибою лави шнекових секцій, на лопатях котрих встановлені шарошки, з зовнішнього боку кожної шнекової секції закріплена з до помогою стрижнів щитова огорожа з направляючими лемешами на кінцях. 2. Агрегат по п.1, який відрізняється тим, що пристрій для створення зусиль напору на вибій і переміщення агрегату виконаний у вигляді приєднаного до кожної шнекової секції привідного вала, на котрому розташовані напірні котки, оперті на підошву пласта і з'єднані з допомогою розпірних стрижнів з валом шнекових секцій, причому вали в суміжних секціях з'єднані півкарданним зчленуванням, яке допускає переміщення сусідніх валів на обмежений кут тільки у вертикальній площині. 3. Агрегат по п.1, який відрізняється тим, що перша шнекова секція з боку масиву (куткова) виконана як коронка буріння у вигляді оболонки обертання, на якій розміщені шарошки для вибурювання вугілля при осьовому переміщенні секцій вздовж лави. Корисна модель належить до гірничої галузі і її слід використовувати для безлюдного видобутку тонких і надтонких пластів корисних копалин (наприклад, вугілля). Відомий фронтальний агрегат бурошнекової виймання, який складається з робочого органа для руйнування вугілля у вибої лави і складається з бурових коронок, транспортного пристрою для доставки вугілля на штрек у вигляді шнеків і пристрою для створення зусиль напору і переміщення агрегату у вигляді гідродомкратів, встановлених на штреку [А.с. СССР № 648841, кл. Е21С27/00, Е21С1/14, 1977]. Недоліками цього агрегату є необхідність в великих витратах праці на постійні роботи по монтажу і демонтажу секцій шнеку при видобуванні вугілля. Відомий фронтальний гідромоніторний агрегат включає в себе робочий орган для руйнування вугілля у вибої лави з допомогою струменів води високого тиску, що дають гідромонітори, пристрій для створення зусиль напору і переміщення агрегату [А.с. СССР №1314044 кл. Е21С25/60]. Недоліками цього агрегату є недостатня ефективність руйнування вугілля в вибої лави, труднощі його транспортування по лаві при незначних кутах па діння пластів, обмежена область використання, труднощі переходу на поточну організацію робіт, висока собівартість вугілля. Найбільш близьким за технічною суттю та досягаємим ефектом є фронтальний агрегат, який складається з робочого органу у вигляді вугільної пилки на канаті вздовж вибою лави, гідродомкратів на штреці для переміщення робочого органу, та пнемобалонів для кріплення покрівлі лави [А.с. СССР №1490281 кл. Е21С41/04]. Головними недоліками найближчого аналога є вузький діапазон можливого використання лише на пластах крутого падіння при стійких породах покрівлі і малій міцності корисної копалини, неможливість видобутку вугілля при нестійких покрівлях у лаві, завжди вигнутий непрямолінійний вибій лави, що призводить до неконтрольованого обвалення покрівлі і необхідності постійного кріплення покрівлі біля штреків. В основу корисної моделі покладено завдання створити такий агрегат фронтальної виймання пластів, який, завдяки новим елементам і новому конструктивному виконанню їх взаємодії між собою і пластом вугілля, повинен прискорити введення нової лави у роботу за рахунок усунення СО 00 о 0> 9983 робіт по створенню розрізної печі і монтажу обладнання в ній, значно спростити видобуток вугілля, забезпечити безперервну роботу лави в поточному режимі, зняти необхідність присутності людей в лаві, дозволити відмовитись від вентиляції в лаві і у вентиляційного штреку, зменшити вартість видобутку вугілля і поліпшити умови і безпеку праці гірників. Ця технічна задача досягається тим, що агрегат фронтальної виймання пластів, що включає в себе робочий орган для руйнування вугілля у вибої лави, транспортний пристрій для доставки вугілля на штрек, пристрій для створення зусиль напору і переміщення агрегату, в якому, згідно з корисною моделлю, робочий орган і транспортний пристрій виконані як єдине ціле у вигляді послідовно розташованих вздовж вибою лави шнекових секцій, на лопатях котрих встановлені шарошки, з зовнішнього боку кожної шнекової секції закріплена з допомогою стрижнів щитова огорожа з направляючими лемешами на кінцях. Крім того, пристрій для створення зусиль напору на вибій і переміщення агрегату виконано у вигляді приєднаного до кожної шнекової секції привідного валу, на котрому розташовані напірні котки, оперті на підошву пласту і з'єднані з допомогою розпірних стрижнів з валом шнекових секцій, причому вали в суміжних секціях з'єднані півкарданним зчленуванням, яке допускає переміщення сусідніх валів на обмежений кут тільки у вертикальній площині. Додатково доцільно першу шнекову секцію з боку масиву (куткову) виконати як коронку буріння у вигляді оболонки обертання, на якій розміщені шарошки для вибурювання вугілля при осьовому переміщенні секцій вздовж лави. На Фіг.1 показано вигляд агрегату фронтального виймання пластів в перерізі, на Фіг.2 - вигляд на першу (куткову) шнекову секцію агрегату зверху. Агрегат фронтальної виймання пластів має робочий орган і транспортний пристрій виконаний як єдине ціле у вигляді багатофункціонального органу з послідовно розташованих вздовж вибою лави 1 шнекових секцій 2 з валом 3, на лопатях 4 котрих встановлені шарошки 5, з зовнішньої сторони кожної шнекової секції 2 закріплено з допомогою стрижнів 6 щитова огорожа 7, яка закінчується направляючими лемешами 8 і 9. Крім того, пристрій для створення зусиль напору на вибій і переміщення агрегату виконано у вигляді приєднаного до кожної шнекової секції 2 привідного валу 10, на котрому розташовані напірні котки 11, які спираються на підошву пласту 12 і з'єднані з допомогою розпірних стрижнів 6 з валом 3 шнекових секцій , причому секції шнекового 3 і привідного 10 валів з'єднані один з одним з допомогою полукарданного зчленування 13, яке передає обертання і допускає кутове переміщення сусідніх валів тільки у вертикальній площині. Перша (куткова) шнекова секція 2 з боку масиву виконана як коронка для буріння у вигляді оболонки обертання 14, на якій розміщені шарошки 5 для вибурювання вугілля вздовж лави. Завдяки тому, що робочий орган і транспортний пристрій агрегату виконані як єдине ціле у ви гляді багатофункціонального органу з послідовно розташованих вздовж вибою лави 1 шнекових секцій 2 з валом 3, досягнуто суттєве спрощення конструкції і значне зменшення її ваги та вартості. Встановлені шарошки 5 на лопатях 4 дозволяють забезпечити ефективне фронтальне руйнування вугілля в пласті, одночасно забезпечують малий опір обертанню шнеків 2 за рахунок кочення всього рухомого обладнання у пласті (ефект підшипника кочення). Це значно знижує рівень потрібної потужності приводу для видобування вугілля. Наявність щитової огорожі 7 забезпечує замкнутість транспортного простору у шнекових секціях 2, що збільшує ефективність транспортування вугілля і ліквідує його втрати по лаві. Направляючі лемеші 8 і 9 стабілізують просування агрегату по пласту вугілля і створюють розпір у покрівлю 15 і підошву 12 вугільного пласту. Напірні котки 11, які спираються на підошву пласту 12, забезпечують при своєму обертанні необхідний напір на вибій лави, що змушує агрегат пересуватись вперед, а шарошки 5 ефективно руйнувати вугілля в вибої лави. Півкарданне зчленування валів 3 і 10 дає змогу агрегату пристосуватися (адаптуватись) до зміни кута падіння пласту вугілля в межах довжини лави за рахунок кутового переміщення валів у вертикальній площині. Крім того, таке зчленування валів дозволяє забезпечити прямолінійність лави, що дуже важливо для безаварійного просування лави, особливо в гірничо-геологічних умовах слабких покрівель 15. Розміщення на кутковій шнековій секції 2 коронки для буріння у вигляді оболонки обертання 14, на якій розміщені шарошки 5, дозволяє швидко і просто пробурити початкову свердловину для розміщення агрегату в пласті перед початком видобувних робіт. Агрегат фронтальної виймання пластів (АФШВ) працює наступним чином. Перед початком видобутку вугілля з належного місця відкотного штреку вибурюють розрізну піч за допомогою просування вперед і обертання куткової (першої) шнекової секції 2 з коронкою для буріння у вигляді оболонки обертання 14, поступово у міру просування свердловини нарощуючи шнекові секції 2 одна за одною, поки свердловина не досягне необхідної глибини. Після повного монтажу агрегату вмикають двигуни шнекових секцій 2 і напірного пристрою, які одночасно обертають шнекові секції 2 і за допомогою катків 11 напірного пристрою і притискають шарошки 5 на лопатях 4 шнеків до вугільного вибою 1. Шарошки 5, входячи в контакт 3 вугільним вибоєм 1, починають його руйнувати. Процес відокремлення вугілля від вибою 1 пласта значно полегшується тим, що кромка пласту на глибину 30-50мм буде завжди розчавлена опорним стисканням порід перед вибоєм 1 лави і вугілля майже без зусиль буде зсипатись усередину шнекових секцій 2. Останні, обертаючись в межах потужності пласту (частота обертання 1 -2 герц), спираються при цьому на шарошки 5, які одночасно відіграють роль підшипників кочення, що значно знижує опір обертанню і полегшує в декілька разів роботу двигунів агрегату. 9983 Закріплена з допомогою стрижнів 6 щитова огорожа 7 втримує відбите від масиву вугілля в межах шнекових секцій 2, а направляючі лемеші 8 і 9 підчищають вугілля в підошві 12 і покрівлі 15 пласту, одночасно придаючи агрегату стійкість руху в пласті. У мірі посування вибою 1 напірний пристрій завдяки обертанню свого вала 10 і насаджених на нього катків 11 (з частотою 0,002...0,001 герц) притискує шнекові секції 2 до вибою 1, поступово просуваючи його вперед по пласту. Сам агрегат завдяки своєму конструктивному виконанню майже повністю розміщується у пласті вугілля і тому гірське тиснення передається головним чи ном на передню кромку вугільного пласту, що сприяє її руйнуванню і допомагає видобутку вугілля. Відбите шарошками 5 від масиву вугілля з розміром кусків 20-40мм транспортується вздовж лави на штрек, де перевантажується на пересипному пункті на конвеєр чи вагонетки. Швидкість фронтального переміщення агрегату вздовж штреку коливається в межах 0,5...2мм/с, кількість видобутого вугілля в залежності від потужності пласту і швидкості обертання шнекових секцій може коливатись в широких межах. Так, для потужності пласту 0,5м потік вугілля з агрегату можна довести до 50...100кг/с і більше (або 180...360т/ч). Висока швидкість просування лави (3-4м/ч або 60-80м/добу) заставляє деформуватись покрівлю пласту по новому, бо вона не встигає руйнуватись і деформується у виробленому просторі поступово, що переводить управління гірським тисненням в лаві від традиційного повного обвалення до більш безпечного та прогнозованого плавного опускання. Оскільки присутність людей в лаві не передбачається ні в якому випадку, провітрювання такої лави можна не виконувати, а перейти до роботи по найбільш ефективному варіанту технології, яка передбачує роботу в лаві в нейтральному газово му середовищі, тобто при близько 100% утриманню метану. При наявності метану більше 14-16% він не може вибухати і становиться безпечним газом. Таким чином вирішується складна проблема безпеки праці і подолання „метанового бар'єру", що стає на перешкоді роботи більшості вугільних підприємств. Таким чином, запропонована корисна модель вирішує поставлену технічну задачу і дозволяє: 1. забезпечити безлюдну технологію виймання тонких і надтонких пластів вугілля; 2. задовольнити принцип багатофункціональності конструкції, де шарошки виконують функцію руйнування і підшипників кочення, шнекові секції транспортного засобу і пристрою, на лопатях котрого закріплені шарошки і щитове огородження, напірний пристрій з валом 10 і катками 11 суміщає функції пересування агрегату і напору шарошок на вибій; 3. вирішити проблему безпеки праці гірників очисного вибою, знявши загрозу вибуху метану і необхідності бути гірникам у вибої лави; ліквідувати „метановий бар'єр", що значно стримує видобуток вугілля на газових шахтах, перейти на найбільш прогресивну систему організації робіт, коли видобуток вугілля виконується безперервно по поточній технології, значно знизити вартість агрегату і собівартість видобутку вугілля з його допомогою; 4. усунути з технології непродуктивні витрати часу на проведення розрізної печі спеціальним обладнанням і на монтаж облаштування у новій лаві; прискорити і спростити введення нової лави вдію; 5. здійснити перехід на більш безпечний і надійний принцип управління гірничим тиском в лаві плавним опусканням, використати гірничий тиск для руйнування кромки вугільного пласті за рахунок збільшення консолі основної покрівлі в лаві. Фіг. 2 Комп'ютерна верстка Д. Шеверун Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. К и ї в - 4 2 , 01601