[1]Полезная модель относится к горному делу. Разработано для проведения горных выработок комбайновым способом с избирательным разрушением горных пород.
[2]Проходческие комбайны с избирательными (стреловидными) исполнительными органами получили широкое распространение при проведении горных работ. Это обстоятельство объясняется тем, что проходческие комбайны этого типа обладают высокой маневренностью, приспособлены для проведения выработок различных форм и сечений. На таких проходческих комбайнах возможна установка одного или двух анкероустановщика с помощью которых осуществляется крепление выработки анкерной крепью, при этом операции по разрушению забоя и установки анкерной крепи из-за особенности конструкции стреловидного исполнительного органа (расположен вдоль почвы горной выработки) не могут быть совмещены с соблюдением правил безопасности (анкерования в призабойной зоне с отставанием от забоя не более 3м, удержание кровли на расстоянии не более 0,8 м от груди забоя) и выполняются последовательно, что приводит к увеличению времени цикла обработки забоя и соответственно к снижению скорости проходки.
[3]На основании вышеизложенного следует, что имеется необходимость в разработке проходческого комбайна с избирательным исполнительным органом, где будет возможно совместить описанные выше операции.
[4]Известен проходческий комбайн Joy 12ED25 (типа Bolter Miner см. http://www.ioyglobal.com/ru/product-details/jov-12ed25#!specifications), который предназначен для проведения подготовительных выработок по углю и смешанному забою, с совмещением операций по разрушению горной породы и установкой анкерной крепи.
[5]Комбайн JOY 12ED25 состоит из исполнительного органа барабанного типа, размещенных сразу за ним шести анкероустановщиков (четырех впереди и двух сзади), рамы комбайна, гусеничного механизма передвижения, погрузочного механизма, скребкового перегружателя, гидро- и электросистем и др.
[6]Исполнительный орган, состоящий из электродвигателя, редуктора резания, стрелы и резцовой коронки в виде барабана обеспечивает непрерывную обработку забоя сверху вниз. Одновременно с этим, с помощью расположенных за ним анкероустановщиков производят закрепление приконтурного массива горной выработки анкерами.
[7]К основным недостаткам комбайна JOY 12ED25 следует отнести ограниченность области применения по выбору профиля сечения горной выработки, таковыми могут быть лишь трапецеидальная и прямоугольная форма, исключая арочную форму, что для шахт вынужденных использовать из-за горного давления в качестве крепления выработки арочные крепи - недостаточно, а так же ограничения по степени крепости вмещающих пород.
[8]Наиболее близким по конструкции и компоновочной схеме проходческого комбайна и его исполнительного органа избирательного действия является проходческий комбайн AVSA ф.«Sandvik» (см. журнал «Глюкауф» 2(3) август 2002 г. ISSN 0130 1233 стр. 7-13). Комбайн имеет аналогичную компоновочную схему основных узлов, за исключением используемого типа исполнительного органа, отсутствия дополнительной передней опоры, дополнительных распорных в боковые породы механизмов и поддерживающей оградительной крепи для удержания незакрепленного пространства выработки, а также иную конструкцию и расположение воздушного канала системы пылеотсоса.
[9]Исполнительный орган этого комбайна состоит из электродвигателя, редуктора, режущей коронки, двух стрел, одними концами консольно соединенных между собой и также консольно прикрепленных другим концом одной из стрел к корпусу подающей рамы комбайна. Такая компоновка исполнительного органа комбайна позволяет всему механизму (обоим стрелам с режущей коронкой) совершать повороты в одну и другую сторону - качаться, относительно общей оси корпус подающей рамы-стрела на 180° и относительно общей оси стрела-стрела на 270° соответственно.
[10]Комбайн оснащен анкероустановщиками, расположенными сразу за описанным выше исполнительным органом комбайна.
[11]Погрузочное устройство комбайна представляет собой наклонный стол с загребающими звездами и центрально расположенным скребковым конвейером.
[12]Передвигается комбайн с помощью двух гусеничных движителей с индивидуальным приводом.
[13]По центру комбайна проходит воздушный канал системы пылеотсоса, шарнирно соединенный с рамой распорной крепи комбайна.
[14]Основными недостатками проходческого комбайна AVSA ф. «Sandvik» являются:
[15]- конструкция исполнительного органа комбайна, являющейся сложным механизмом с консольно расположенными стрелами имеющими ограниченный сектор качания, как относительно комбайна, так и друг друга. Это снижает надежность конструкции, ограничивает выбор профилей сечения штрека (особенно под арочную крепь) и не обеспечивает оптимальную траекторию движения зубчатой коронки при обработке забоя, приводит к ухудшению качества поверхности и точности контура выработки (большой процент перебора от требуемого), а также создает мощный разворачивающий момент относительно оси качания исполнительного органа комбайна, для компенсации которого при сложных горно-геологических условиях (крепких породах) данному комбайну не хватает средств;
[16]- отсутствует поддерживающая оградительная крепь незакрепленного пространства свода горной выработки;
[17]Целью настоящей полезной модели является разработка компоновочной схемы проходческого комбайна, имеющего в своем составе исполнительный орган такой конструкции, которая исключает перечисленные выше недостатки прототипа, сокращает время обработки забоя за счет оптимизации траектории, циклов нагружения и скорости движения разрушающей коронки вдоль забоя в зависимости от конкретных горно-геологических условий в выработке, также имеющего в своем составе оградительную крепь и дополнительные средства (опорные и распорные устройства) фиксирующие комбайн в горной выработке.
[18]Согласно полезной модели поставленная цель достигается тем, что в качестве исполнительного органа проходческого комбайна используется полноповоротный телескопирующийся стреловидный исполнительный орган избирательного действия, роторного, продольно вращательного, относительно забоя типа, а также на комбайне установлена поддерживающая оградительная крепь и дополнительные распорные и опорные устройства.
[19]Предлагаемое компоновочное решение проходческого комбайна с использованием полноповоротного телескопирующегося стреловидного исполнительного органа избирательного действия, роторного, продольно вращательного, относительно забоя типа, позволяет формировать любой профиль сечения горной выработки (прямоугольный, трапециидальный, круглый, арочный и т.д.), при этом траектория движения коронки наиболее оптимальная - по спирали (наиболее короткая) или по кругу с плавными переходами, при которой вектор скорости подачи зубчатой коронки и вектор ее скорости резания совпадают по направлению. Кроме того, именно применение указанного типа исполнительного органа, имеющего малые габариты (вдоль комбайна), позволяет установить поддерживающую оградительную крепь для удерживания незакрепленного пространства над комбайном до установки анкерной крепи двумя парами анкероустановщиков, расположенных сразу за исполнительным органом друг за другом, тем самым осуществляется, согласно правилам безопасности и на требуемом расстоянии, поддержание кровли и боков выработки в незакрепленном пространстве над горной машиной, что исключает образование вывалов в этой зоне, а наличие распоров в корме комбайна и дополнительных опор впереди комбайна способствует его фиксации относительно боковых пород горной выработки для компенсации возникающих разворачивающих моментов от работы исполнительного органа комбайна. При этом передняя пара анкероустановщиков осуществляет крепление выработки в верхнюю часть выработки, а стоящая на некотором удалении за ними вторая пара анкероустановщиков осуществляет крепление выработки в боковые части выработки.
[20]Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 - общая конструктивная схема проходческого комбайна, вид сбоку; на фиг. 2 - то же в плане; на фиг. 3 - вид А; на фиг. 4 - разрез Б-Б; на фиг. 5 - разрез В-В; на фиг. 6 - вид Г; на фиг. 7 - общий вид рамы верхней, ее изометрическая проекция; на фиг. 8 - общий вид распорной крепи, ее изометрическая проекция; на фиг. 9 - общий вид поддерживающей крепи, ее изометрическая проекция.
[21]Проходческий комбайн для проведения горных выработок, включающий гусеничную ходовую тележку 1 с боковыми распорами 2, передними 3 и задними 4 аутригерами, правым/левым гусеничным движителем 5 с индивидуальным приводом 6, подающий стол 7 с боковыми распорами 8 имеющего возможность перемещаться по пазам 9 остова 10 с опиранием на рельс 11 упорами 12 в направлении 13 при помощи гидроцилиндров 14, распорную крепь 15 и поддерживающую крепь 16, раму верхнюю 17 с интегрированными воздушными каналами системы пылеотсоса 18 и размещенного на ней (раме верхней 17) электроблока 19 и кабиной оператора комбайна 20, насосной 21 и крана-манипулятора 22 для проведения монтажа/демонтажа оборудования комбайна и его ремонт, погрузочный стол (питатель) 23 с нагребающими звездами 24 и боковыми подвижными уширителями 25, который шарнирно прикреплен к подающему столу 7 и к которому в свою очередь шарнирно прикреплен центрально расположенный скребковый перегружатель 26, электрогидравлическую систему управления 27, в качестве исполнительного органа (далее ИО) введен регулируемый полноповоротный телескопирующийся стреловидный исполнительный орган избирательного действия роторного, продольно вращательного, относительно забоя типа 28 с разрушающей коронкой 29, две пары анкероустановщиков 30 расположенных одна за другой и передней подвижной опоры 31.
[22]На фиг. 6 представлена передняя подвижная опора 31 с общей плитой-опорой 32, двумя рычагами 33 связанных с плитой-опорой 32 шаровыми опорами 34 позволяющим обеспечить им высокую степень свободы в этих узлах, при этом одна из шаровых опор 34 имеет еще возможность перемещения в направлении 35 для компенсации неравномерности опускания рычагов 33 с помощью гидроцилиндров 36, а так же неровностей опорной поверхности.
[23]На фиг. 7 представлена рама верхняя 17 с передней поперечной балкой 37 с внутренними воздушными каналами системы пылеотсоса 18, задней рамой-тройником 38, также с вентиляционными каналами внутри и имеющая два входа и один центральный выход для воздушного потока системы пылеотсоса комбайна 18 к которой примыкают две площадки 39, двумя боковыми воздушными каналами 40 связывающих переднюю поперечную балку 37 и заднюю раму-тройник 38, образуя тем самым замкнутый контур рамы-верхней 17.
[24]На фиг. 8 представлена распорная крепь 15 с основанием 41, связывающих его с пеналом 42 четырьмя рычагами 43, поперечной балкой 44 с двумя опорами 45 связанной с пеналом 42 подвижной опорой 46 имеющей шарнирное соединение с поперечной балкой 44, двумя гидроцилиндрами 47 расположенных с одной и другой стороны подвижной опоры 46 так же шарнирно связанных одними концами с поперечной балкой 44 позволяющим управлять положением последней в горизонтальной плоскости (вперед/назад относительно пенала 42 и вправо/влево относительно подвижной опоры 46), двумя гидроцилиндрами 48 шарнирно связанных обоими концами с поперечной балкой 44 и гусеничной ходовой тележкой 1, позволяющим управлять поперечной балкой 44 в вертикальной плоскости (поднимать/опускать поперечную балку 44).
[25]На фиг. 9 представлена поддерживающая крепь 16 с центрально расположенным куполом 49, жестко присоединенному к двум стойкам 50, два кронштейна с изменяемым вылетом 51 подвижно присоединенных к стойкам 50, два гидроцилиндра подъема/опускания крепи 52 и две регулируемые по длине тяги 53 обеспечивающих вертикальное положение стоек 50 при подъеме/опускании крепи, выдвижной с помощью гидроцилиндров 54 козырек 55 и два подвижных (за счет гидроцилиндров 56) уширителя-крыла 57 расположенных по бокам стоек 50.
[26]Принцип работы предлагаемого комбайна следующий.
[27]Комбайн выполняет основные операции по разрушению горного массива, формированию профиля забоя и направлению движения комбайна, производит погрузку и транспортировку горной массы, а также одновременно с этим установку анкерной крепи. Работу проходческого комбайна можно разбить на следующие шаги:
[29]• Подъезд к груди забоях помощью гусеничной ходовой тележки 1.
[30]• Позиционирование комбайна в горизонтальной плоскости с помощью гусеничной ходовой тележки 1 (гусеничных движителей 5) и боковых распоров 2 и 8, в вертикальной плоскости с помощью передних 3 и задних 4 аутригеров, а также передней подвижной опоры 31. Одновременно происходит укладка сетчатой затяжки на купол 49 поддерживающей крепи 16.
[31]• Фиксирование комбайна в выставленном положении с помощью распорной крепи 15 в кровлю горной выработки опорами 45, затем боковых распоров 2 в бока выработки. Подъем к кровле выработки с помощью гидроцилиндров 52 поддерживающей крепи 16 и фиксация ее в этом положении.
[32]• Включение системы пылеотсоса комбайна 18.
[34]• Разворачивание в рабочее положение анкероустановщиков 30 и начало их работы по установке анкеров, передней парой в верхнюю часть кровли, а задней парой в боковые породы горной выработки.
[35]• Включение привода резания режущей коронки 29.
[36]• Выдвижение с помощью гидроцилиндров 14 подающего стола 7 вместе с ИО 28 в сложенном состоянии на забой, с одновременной подачей (вращением ИО 28) режущей коронки 29 вдоль груди забоя, с постепенной зарубкой в нее на глубину 400 мм по касательной к груди забоя. Усилие и скорость подачи на забой, как усилие и скорость подачи вдоль забоя и скорость вращения разрушающей коронки 29 взаимосвязаны и регулируются в зависимости от нагрузки на двигателе привода резания режущей коронки 29.
[37]• После завершения процесса забуривания и обработки забоя на минимальном вылете разрушающей коронки 29, не останавливая работу ИО 28, происходит опускание погрузочного стола (питателя) 23 на почву для создания дополнительной опоры и выдвижение боковых распоров 8 подающего стола 7 в стороны (до контакта их с боковыми породами) для стабилизации ИО 28 и подающего стола 7 относительно боковых пород горной выработки, затем включаются на выдвижение гидроцилиндры телескопирования ИО 28 плавно переводя траекторию движения центра разрушающей коронки 29 на новый вылет/диаметр. Скорость подачи и резания разрушающей коронки 29 регулируются в зависимости от крепости обрабатываемых пород, обеспечивая максимальную производительность при соблюдении номинального режима нагружения двигателя привода резания разрушающей коронки 29.
[38]• Оконтуривание горной выработки под необходимые (выбранные оператором) размеры и профиль, обработка углов и возвращение центра разрушающей коронки 29 в исходную точку начала зарубки.
[39]• Повторение цикла обработки забоя на следующие 400 мм. Перед его началом погрузочный стол (питатель) 23 приподымается, а боковые распоры 8 частично втягиваются, чтобы обеспечить свободный ход подающего стола 7. В этот момент происходит также выдвижение козырька 55 поддерживающей крепи 16, для компенсации увеличенного незакрепленного пространства горной выработки после его оголения на предыдущем цикле.
[40]Шаг 3. Завершение работы.
[41]• После завершения работы по разрушению забоя и его обработки под заданный профиль происходит остановка ИО 28 и фиксация его в положении, когда разрушающая коронка 29 находится внизу.
[42]• Выключение привода резания режущей коронки 29.
[43]• Завершение работ по возведению анкерной крепи. Складывание анкероустановщиков 30.
[44]• Погрузочный стол (питатель) 23 снова приподнимается, боковые распоры 8 частично втягиваются, распорная крепь 15 и поддерживающая крепь 16 складывается (опускаются вниз, выдвижной козырек 55 втягивается), складываются также боковые распоры 2, передние 3 и задние 4 аутригеры и передняя подвижная опора 31.
[45]• Выключение системы пылеотсоса комбайна 18.
[46]• Втягивание подающего стола 7 и перемещение комбайна с помощью гусеничной ходовой тележки 1 к забою до соприкосновения разрушающей коронки с грудью забоя.
[47]Шаг 4. Начало нового цикла.
