питатель для выпуска руды

Формула изобретения

Питатель для выпуска руды, включающий железобетонные рамы с гидроцилиндрами, арочное перекрытие и рабочий орган, отличающийся тем, что форма свода внутренней части арочного перекрытия рабочего органа соответствует форме свода выпускной выработки, при этом внутренняя часть арочного перекрытия рабочего органа (Н _п) выполнена высотой, равной:

где Н_в - высота выпускной выработки, м;

К_п=2-2,5 - эмпирический коэффициент, зависящий от физико-механических свойств разрыхленной руды;

h - высота вертикальной части свода выпускной выработки, м;

а - пролет арочного перекрытия рабочего органа, который определяют по формуле:

a=a -2·L₃·К _к·tg45°- р/2,

где а - ширина выпускной выработки, м;

L ₃ - заглубление устройства в навал обрушенной руды, м;

К_к=1-1,2 - эмпирический коэффициент, зависящий от крупности разрыхленной руды;

р - угол внутреннего трения разрыхленной руды, град,

а рабочий орган снабжен выдвижной платформой, имеющей ширину, равную ширине рабочего органа и длину, равную длине железобетонной рамы без арочного перекрытия рабочего органа питателя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке наклонных залежей средней мощности.

Известно устройство для выпуска руды, расположенное в доставочной выработке, включающее опорную раму, на которой посредством амортизаторов закреплен вибрирующий лоток от вибропривода, при этом опорная рама соединена с гидроцилиндром, шток которого закреплен к затвору с глухой торцовой стенкой (см. А.С. СССР №1694929, МПК ⁸ Е21F 13/00, опубл. 30.11.91 г., бюл. №44).

Недостатками данного устройства являются сложность изготовления и эксплуатации (два привода, фасонные детали и узлы, ролики и т.д., изготовленные из металла из расчета на максимально возможную нагрузку от воздействия рудной массы на детали питателя), возможность застревания питателя под навалом руды, а самое главное сложность монтажа питателя в выпускной выработке днища блока, поскольку рудники в отличие от шахт не приспособлены для перемещения по выработкам тяжелых и громоздких грузов, особенно при установке внутри очистного блока.

Наиболее близким по технической сущности и достигнутому результату является устройство для выпуска руды, включающее железобетонные рамы с гидроцилиндрами, арочное перекрытие и рабочий орган (см. А.С. СССР №1559160, МПК⁸ Е21с 41/22, опубл. 23.04.90 г.).

Недостатками прототипа является то, что железобетонная рама, перекрытие и рабочий орган изготавливают из расчета на максимально возможную нагрузку от воздействия рудной массы на детали питателя без учета конкретных горнотехнических условий эксплуатации. Это, с одной стороны, удорожает конструкцию, а с другой стороны - не учитывает размеры выпускной выработки, что приводит к увеличению потерь или разубоживанию выпускаемой руды.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности отработки месторождений полезных ископаемых системами разработки с выпуском руды под обрушенными налегающими породами, снижение потерь и разубоживания.

Решение технической задачи достигается тем, что в известном питателе для выпуска руды, включающем железобетонные рамы с гидроцилиндрами, арочное перекрытие и рабочий орган, согласно изобретению форма свода внутренней рабочей части арочного перекрытия соответствует форме свода выпускной выработки, при этом внутренняя рабочая часть арочного перекрытия рабочего органа выполнена высотой, равной:

где Н_в - высота выпускной выработки, м,

К_п=2-2,5 - эмпирический коэффициент, зависящий от физико-механических свойств разрыхленной руды,

h - высота вертикальной части выпускной выработки, м,

а пролет арочного перекрытия выполнен шириной, равной:

а=а -2·L_з·K _к·tg45°-р/2, м,

где а - ширина выпускной выработки, м,

L ₃ - заглубление устройства в навал обрушенной руды, м,

К_к=1-1,2 - эмпирический коэффициент, зависящий от крупности разрыхленной руды,

р - угол внутреннего трения разрыхленной руды, а рабочий орган оборудован выдвижной платформой, имеющей ширину, равную ширине рабочего органа и длину, равную длине железобетонной рамы без арочного перекрытия питателя.

Данная конструкция позволит повысить эффективность отработки месторождений полезных ископаемых, снизить потери и разубоживание.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 - питатель, расположенный в выпускной выработке (продольный разрез); на фиг.2 - поперечный разрез питателя.

Питатель для выпуска руды состоит из железобетонной рамы 1 с арочным перекрытием 2, рабочего органа 3 возвратно-поступательного действия и выдвижной платформы 4, установленных в выпускной выработке 5, заполненной отбитой рудой 6 и породой отработанного слоя 7. Высота выпускной выработки Н_в, высота питателя Н _п, высота активного сечения выпускного отверстия Н _с, заглубление питателя в навал обрушенной руды L _з, направление движения и вектор силы F, высота живого сечения окна АВ, высота свода f' выпускной выработки 5, полупролет , выпускной выработки 5, высота свода f арочного перекрытия 2, полупролет арочного перекрытия 2, высота h_Б вертикальных боковых стоек арочного перекрытия 2, высота вертикальной части выработки h.

Питатель работает следующим образом.

Питатель для выпуска руды изготавливают непосредственно в выпускной выработке 5 при отработке запасов месторождений системами разработки с торцовым выпуском руды.

После проходки днища блока в выпускной выработке 5 производят изготовление грузонесущих конструкций питателя для выпуска руды.

В выпускной выработке 5 изготавливают временную опалубку железобетонной рамы 1, устанавливают в ней арматуру, заполняют опалубку бетоном (или другой твердеющей смесью), при этом формируют канал размещения гидроцилиндров (на фиг.1, 2 не показан). На раму 1 устанавливают металлическую опалубку рабочего органа 3 и заполняют ее твердеющей смесью. В канал рамы 1 укладывают гидроцилиндры, штоки которых соединяют с рабочим органом 3 и рамой 1. Рабочий орган 3 оборудуют выдвижной платформой 4, имеющей ширину, равную ширине рабочего органа 3, и длину, равную длине железобетонной рамы 1 без арочного перекрытия 2. Выдвижная платформа 4 перекрывает рабочую часть железобетонной рамы 1, препятствуя попаданию выпускаемых пород в канал размещения гидроцилиндров и на раму 1. Затем производят монтаж металлической опалубки и заливку твердеющей смесью арочного перекрытия 2, высота вертикальной части выработки h.

Места, соприкасающиеся с рабочим органом 3, выполняют армированным металлом.

В процессе работы рабочий орган 3 питателя совершает возвратно-поступательные движения. При выходе из-под арочного перекрытия 2 рабочий орган 3 подает отбитую руду к транспортному устройству по направлению движения вектора силы F (см. фиг.1).

Питатель для выпуска руды является питателем активного действия, элементом которого является арочное перекрытие 2 подвижной части рабочего органа 3, причем арочная форма перекрытия 2 наиболее целесообразна по технологическим соображениям.

В процессе работы рабочий орган 3 питателя совершает возвратно-поступательные движения. При выходе из-под арочного перекрытия 2 рабочий орган 3 подает отбитую руду к транспортному устройству.

Для улучшения показателей работы питатель снабжен выдвижной платформой 4, на которой выпускаемая руда выдвигается из общего навала.

В сыпучем теле вызывается напряженное состояние, называемое пассивным сопротивлением (согласно теории механики грунтов).

Величина заглубления L_з питателя в навал отбитой руды 6 определяли как расстояние от плоскости торцового забоя до места заглубления рабочего органа 3 и рассчитывали по формуле:

(1)

где , - угол внутреннего трения разрыхленной руды.

Высота живого сечения окна АВ составила:

С позиции технологии выпуска, вышеуказанные параметры конструкции днища очистного блока с применением питателя являются оптимальными. При большем заглублении питателя сопротивление грунта движению рабочего органа 3 возрастает, что приводит к нарушению процесса формирования окна выпуска АВ. Уменьшение величины заглубления L_з приводит к уменьшению высоты живого сечения АВ выпускного отверстия.

Для соблюдения вышеизложенных условий необходимо соответствие свода арочного перекрытия 2 питателя и свода выпускной выработки 5 для выполнения соотношения:

где f' - высота свода буродоставочной выработки, м,

- полупролет буродоставочной выработки, м,

f - высота свода арочного перекрытия 2, м,

- полупролет арочного перекрытия 2, м.

Высоту свода горных выработок определяли физико-механическими свойствами вмещающих пород, а высоту свода арочного перекрытия 2 характеристиками горного массива выемочного участка, которые изменяли в пределах одной выемочной единицы.

Преимуществом данного питателя является создание его непосредственно в забое в соответствии с конкретными горно-техническими условиями, определяющими форму и размеры выпускной выработки.

В общем виде арочное перекрытие 2 состоит из вертикальных боковых стоек высотой, например, h _Б и арочной части с высотой свода, например, f. Высота наиболее высокой рабочей части арочного перекрытия 2, от которой формируется высота живого сечения выпускного окна АВ (вследствие равенства высоте рабочего органа 2) равна H_П .

При высоте вертикальной части выработки h высоту боковой стойки арочного перекрытия 2 h_Б определяют следующим образом:

(2)

а высоту свода арочной части перекрытия 5 по формуле:

На основании опытных данных высота рабочего органа (высота рабочей части арочного перекрытия 2) равна

где К_п=2-2,5 - эмпирический коэффициент, зависящий от физико-механических свойств разрыхленной руды, м.

При меньшей высоте питателя (меньшей передней рабочей плоскости рабочего органа 3) из-за податливости рудной массы рабочий орган 3 при выходе из-под арочного перекрытия 2 деформирует разрыхленный рудный массив, а не осуществляет его подвижку через выпускное окно АВ. Большая высота питателя приведет к уменьшению активной части высоты выпускного окна АВ согласно зависимости (1).

Ширина питателя (величина пролета арочного перекрытия 2) равна:

а=а -2·L_з·К _к·tg45°-p/2,

где К_к =1-1,2 - эмпирический коэффициент, зависящий от крупности разрыхленной руды, м.

Использование предлагаемого питателя для выпуска руды позволит по сравнению с прототипом повысить эффективность отработки месторождений полезных ископаемых, снизить потери и разубоживание, а также позволит создавать его непосредственно в забое в соответствии с конкретными горнотехническими условиями.