подземный закладочный комплекс

Формула изобретения

1. Подземный закладочный комплекс, включающий скреперную лебедку и раму под нее, скрепер, головной и хвостовой канаты, концевой и отводные блоки, отличающийся тем, что комплекс снабжен направляющей балкой, двумя цилиндрическими стойками, ползунами, силовым цилиндром и опорной плитой, при этом направляющая балка посредством кронштейнов закреплена на отдельных секциях или стойках крепи, цилиндрические стойки установлены параллельно и присоединены к борту скрепера, выполненному удлиненным со стороны направляющей балки, часть ползунов имеет захваты и размещена на направляющей балке, а другая на цилиндрических стойках с возможностью перемещения вдоль их продольных осей, опорная плита размещена в грузовой части скрепера, а силовой цилиндр встроен в заднюю стенку скрепера и штоком связан с опорной плитой.

2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что он снабжен распорными цилиндрами, закрепленными на задней стенке скрепера и гидравлически соединенными с силовым цилиндром как сообщающие сосуды, при этом штоки распорных цилиндров подпружинены в верхнем положении.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к механической закладке выработанного пространства в шахтах и рудниках.

Известны скреперные установки для доставки и погрузки горной массы в очистных забоях рудников и шахт, см. Смолдырев А.Е. Технология и механизация закладочных работ, Москва, "Недра", 1974 г. с. 127 134;

Скреперная установка состоит: из скреперной лебедки, монтажной рамы, скрепера, головного и хвостового тяговых канатов, концевого и отводных (направляющих) блоков. Принцип действия скреперной установки перемещение горной массы или закладочного материала волочением по почве скрепером, перемещаемым лебедкой с помощью канатов и блоков. Скрепер самозагружается, внедряясь в насыпную горную массу при своем прямом ходе, и саморазгружается, оставляя горную массу на заданном месте, при своем обратном ходе.

Основными недостатками транспортирования и закладки (забутовки) горной массы скреперными установками являются следующие: 1) при наличии неровностей (гребешков, бугорков и т.п.) на трассе движения скрепера происходит его колебание и отбрасывание в сторону, что ведет к разбрасыванию горной массы; 2) необходимо вручную перекидывать разбросанную горную массу обратно на трассу движения скрепера; 3) необходимо вручную закладывать последний (верхний) слой; 4) недостаточная плотность закладки.

Известны закладочные комплексы ЗК-02 и ЗК-03, которые применяются на угольных шахтах. Закладочные комплексы ЗК-02 и ЗК-03 идентичны между собой и отличаются вместимостью скреперов (соответственно 0,2 м³), 0,3 м³), а следовательно, мощностью скреперных лебедок и тяговым усилием на головном канате.

Прототипом выбран закладочный комплекс ЗК-02 (то же ЗК-03), предназначенный для закладки породы в выработанное пространство лав и раскосок, (см. "Погрузочно-разгрузочное оборудование для горнодобывающей промышленности", отраслевой каталог, ЦНИИТЯЖМАШ, Москва, 1991 г. с. 53 54).

Закладочный комплекс ЗК-02 (03) состоит из скреперной бутовой лебедки, рамы и соединенной с ней двухсекционной балки с закрепленными на ней отводными (направляющими) блоками, бутового скрепера, концевого блока, установленного на концевой опоре, головного и хвостового тяговых канатов. Для подачи закладочного материала к бутовому скреперу используют вторую скреперную установку (подгребную), оснащенную лебедкой, скрепером, блоками, головным и хвостовым канатами.

Закладочные комплексы ЗК-02 (03) представляют собой сочетание двух скреперных установок, у которых отводные (направляющие) блоки закреплены на общей двухсекционной балке, поэтому они обладают всеми теми же недостатками, что и вышеописанные скреперные установки: разбрасывание закладочного материала при его транспортировании и необходимость ручной подкидки его обратно на трассу движения скрепера; необходимость ручной закладки последнего (верхнего) слоя, недостаточная плотность закладочного массива; кроме того, необходимо выполнять ручные работы по креплению кровли в выработанном пространстве деревянными стойками; следить за движением бутового скрепера, чтобы он не зацепился за стойки деревянной крепи.

Наиболее существенными недостатками комплексов ЗК-02 (03) является: необходимость предварительного крепления кровли деревянными стойками на трассе движения бутового скрепера, чтобы предотвратить ее обрушение на головную ветвь тягового каната; в случае вывалов породы из кровли происходит зажатие тягового головного каната между закладочным материалом и вывалившейся породой кровли и движение скрепера становится невозможным; невозможность полного (до кровли) заполнения выработанного пространства закладочным материалом; низкая плотность возводимой закладочной полосы.

Задачей настоящего изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков, а именно, обеспечение устойчивого движения бутового скрепера и плотного заполнения (до кровли) выработанного пространства закладочным материалом с последующим его прессованием, исключение ручных работ по возведению деревянной крепи.

Изобретение поясняется следующими чертежами: на фиг. 1 показана схема расстановки оборудования подземного закладочного комплекса (в плане); на фиг. 2 показано соединение скрепера с направляющей балкой (в разрезе по А-А); на фиг. 3 изображена конструкция скрепера в разрезе по Б-Б; на фиг. 4 вид на скрепер сзади, по стрелке К, с вырезом от оси с правой стороны силового цилиндра и распорного цилиндра.

В подземный закладочный комплекс входят: скреперная лебедка 1, установленная на монтажной раме 2, отводные блоки 3 и 4, закрепленные на стойках или раме, головной канат 5, хвостовой канат 6, направляющая балка 7, концевой блок 8 и скрепер 9. Скрепер 9 имеет дно, заднюю стенку, короткий борт и удлиненный борт, расположенный со стороны направляющей балки 7. К удлиненному борту скрепера 9 прикреплен головной канат 5. В заднюю стенку скрепера 9 встроен силовой цилиндр 10, а рядом закреплены распорные цилиндры 11. Силовой цилиндр 10 и распорные цилиндры 11 гидравлически соединены между собой как сообщающиеся сосуды и соединены высоконапорным шлангом 12 с гидрораспределителем 13, который соединен отводами с напорной и сливной гидромагистралями главной механизированной крепи (или с соответствующими отводами насосной станции в случае применения закладочного подземного комплекса в сочетании с индивидуальной горной крепью).

Скрепер 9 на своем удлиненном борту имеет две параллельно расположенные цилиндрические стойки 14, по которым скользят вверх-вниз ползуны 15, шарнирно соединенные с ползунами 16, снабженными захватами и перемещаемыми по направляющей балке 7.

Направляющая балка 7 выполнена из отдельных шарнирно соединенных между собой звеньев и может закрепляться посредством съемных кронштейнов как на задних частях каждой второй-третьей секции механизированной лавной крепи 25, так и на стойках индивидуальной горной крепи. Поэтому направляющая балка 7 перемещается на шаг закладки одновременно с перемещением на шаг выемки секций механизированной лавной крепи или одновременно с перестановкой стоек индивидуальной горной крепи.

Силовой цилиндр 10 имеет поршень 17, который снабжен штоком 18, связанным с хвостовым канатом 6, а с противоположной стороны он снабжен штоком 19 с надетой на него пружиной 20 или без нее. На конце штока 19 закреплена шарнирно опорная плита 21, расположенная внутри короба скрепера 9. Расположение пружины 20 может быть иное, а именно, она может быть надета на наружную часть штока 18.

Распорные цилиндры 11 снабжены поршнями со штоками или плунжерами 22, которые заканчиваются вверху конусообразными головками. Силовой цилиндр 10 и распорные цилиндры 11 соединены между собой как сообщающиеся сосуды отводами 23.

Плунжеры или поршни со штоками 22 постоянно удерживаются в верхнем положении пружинами 24, размещенными в рабочих полостях распорных цилиндров 11.

В зависимости от применяемого источника энергии силовые цилиндры 10 и распорные цилиндры 11 могут быть изготовлены для работы на жидкости или для работы на сжатом воздухе.

Подземный закладочный комплекс работает следующим образом (описание дается при привязке его к механизированной лавной крепи). В исходном положении скрепер 9 находится вблизи разгрузочной стрелы 26 погрузочной машины и загружается закладочным материалом. При этом поршень 17 со своими штоками 18 и 19 и опорная плита 21 находятся в крайнем левом положении (см. фиг. 1 и 3), пружина 20 разжата. После загрузки скрепера 9 закладочным материалом включается скреперная лебедка 1, при этом головной канат 5 наматывается на барабан, а с другого барабана скреперной лебедки 1 сматывается хвостовой канат 6. Головной канал 5 при своем движении передает тяговое усилие на концевой блок 8 и на отводной блок 4, а хвостовой канат 6 взаимодействует с отводным блоком 3. В результате наматывания головного каната 5 на барабан скреперной лебедки 1 скрепер 9 перемещается к месту выгрузки закладочного материала. При этом скрепер 9 скользит вдоль направляющей балки 7, с которой он связан шарнирно через цилиндрические стойки 14, ползуны 15 и 16. В результате такого соединения скрепера 9 с направляющей балкой 7, скрепер 9 при своем движении способен копировать знакопеременный профиль почвы и не может отбрасываться в сторону. Это достигается тем, что скрепер 9 своими цилиндрическими стойками 14 скользит вверх-вниз в проушинах ползунов 15 и удерживается ими или ползунами 16 от отбрасывания скрепера 9 в боковые стороны. Следует отметить, что наличие в скрепере 9 удлиненного борта, расположенного со стороны направляющей балки 7, препятствует рассыпанию закладочного материала в противоположную сторону от уже уложенной закладочной полосы (как при транспортировании, так и при его укладке и прессовании).

При достижении скрепером 9 места выгрузки закладочного материала включается гидрораспределитель 13 на подачу давления рабочей жидкости в шланг 12, по которому она поступает в полости силового цилиндра 10 и через отводы 23 в полости распорных цилиндров 11. Однако в первую очередь начинают внедряться в кровлю плунжеры 22 всегда поджатые с начальным заданным распором пружинами 24 к кровле своими конусообразными головками. Поршень 17 со штоками 18, 19 и опорной плитой 21 начинает перемещаться только тогда, когда давление рабочей жидкости в распорных цилиндрах 11, а следовательно и в силовом цилиндре 10, начинает преодолевать сопротивление сил трения и натяжение холостого каната, сил трения опорной плиты 21 и закладочного материала в коробе скрепера 9, сопротивление пружины 20 (в случае наличия последней на штоке 19). Одновременно с этим, в такой же мере возрастает усилие внедрения в кровлю конусообразных головок плунжеров 22 распорных цилиндров 11, чем обеспечивается надежное стопорение скрепера 9 в период выгрузки и уплотнения закладочного материала в местах его закладки.

Следует отметить, что благодаря применению в распорных цилиндрах 11 пружин 24, для удержания в постоянном контакте с кровлей плунжеров 22, не происходит их холостого хода при стопорении скрепера 9 в период выгрузки и прессования закладочного материала.

Выталкивание закладочного материала из короба 9 и его уплотнение (прессование) в местах выгрузки обеспечивается с таким максимальным усилием, которое будет задано параметрами силового цилиндра 10 и рабочим давлением насосной станции.

После уплотнения (прессования) закладочного материала гидрораспределитель 13 включается на соединение шланга 12 со сливным трубопроводом механизированной лавной крепи, в результате чего соединяются со сливным трубопроводом силовой цилиндр 10 и распорные цилиндры 11; затем включается скреперная лебедка на обратный ход. При этом хвостовой канал 6 тянет за шток 18 скрепер 9 в обратном направлении, т.е. к месту его разгрузки, в результате чего совместно с ним перемещается поршень 17, шток 19, опорная плита 21 и разжимается пружина 20, давление рабочей жидкости в силовом цилиндре 10 и распорных цилиндрах 11 падает, а конусообразные головки плунжеров 22 удерживаются постоянно в контакте с кровлей пружинами 24. При возвращении скрепера 9 к месту загрузки все его элементы возвращаются в исходное положение. Цикл работы скрепера 9, состоящий из прямого и обратного хода, заканчивается.

Количество циклов работы скрепера 9 на одном шаге закладки зависит от его емкости и объема закладываемого пространства.

Управление скреперной лебедкой 1 и гидрораспределителем 13 может осуществляться как дистанционно, вручную, так и автоматически, как это осуществляется в известных скреперных установках и закладочных комплексах; оно нами не описывается, так как не является предметом изобретения.

Подземный закладочный комплекс по сравнению с прототипом обладает следующими новыми качествами; 1) позволяет использовать различный закладочный материал (сыпучий, кусковатый и пластичный), т.е. песок, золы, шлаки, породу из горных выработок, строительные быстротвердеющие смеси и т.п. 2) обеспечивает плотное заполнение выработанного пространства закладочным материалом, запрессовывая его с заданным усилием; 3) предотвращает рассыпание закладочного материала как при его транспортировании, так и при его выгрузке и уплотнении в возводимой бутовой полосе.

Для изготовления подземного закладочного комплекса не требуется сложного оборудования, он может быть изготовлен на рудоремонтных заводах, так как основная часть входящего в него оборудования (скреперная лебедка, канаты, блоки) выпускаются серийно отечественными заводами.

Экономическая эффективность от использования данного изобретения заключается в следующем: 1) простота конструкции и невысокая стоимость, простота обслуживания; 2) не требует какой-либо предварительной подготовки (обработки) закладочного материала; 3) возможность использования закладочного материала с различными физико-механическими свойствами; 4) не требуется возводить деревянную крепь для поддерживания кровли в выработанном пространстве; 5) обеспечивается плотная закладка выработанного пространства, чем значительно уменьшается опускание кровли и горное давление на сохраняемые для повторного использования горные выработки в результате чего значительно улучшается их состояние и сокращаются затраты на их ремонт.