способ использования шахтного транспортного средства, шахтное устройство, буровая установка для горных пород и шахтное транспортное средство

Формула изобретения

1. Способ использования шахтного транспортного средства, содержащий этапы, на которых:

- выполняют, по меньшей мере, с помощью одного устройства (2) для проведения горных работ по бурению скважины или дополнительной обработке готового ствола скважины в шахтном транспортном средстве (1) задачи согласно рабочему циклу, заданному в плане разработки на рабочем участке (19) согласно плану разработки,

- подключают шахтное транспортное средство (1) на рабочем участке (19) к внешней электрической сети (20) шахты для подачи требуемой рабочей энергии для, по меньшей мере, одного устройства (2) для проведения горных работ и

- выполняют после рабочего цикла перемещение (29) шахтного транспортного средства (1),

отличающийся тем, что

- используют хранилище (26) энергии, расположенное в шахтном транспортном средстве (1), в качестве источника энергии во время перемещения (29), и

- заряжают упомянутое хранилище (26) энергии электричеством, полученным из внешней электрической сети (20) во время рабочего цикла, и

определяют потребности в электроэнергии, необходимой для рабочего цикла, и регулируют мощность зарядки хранилища (26) энергии относительно входной мощности рабочего цикла.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что

- разряжают заряд из хранилища (26) энергии во время нормального перемещения (29) только до предварительно заданного предела (39) заряда и

- разрешают из хранилища (26) энергии разряд на величину, большую предела (39) зарядки, только в ответ на отдельное подтверждение.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что

- преобразуют потенциальную энергию шахтного транспортного средства (1) в электроэнергию во время перемещения (29) и используют ее для того, чтобы заряжать хранилище (26) энергии,

- оценивают на основе информации маршрута (28) следующего перемещения (29) величину энергии, которая должна преобразовываться из потенциальной энергии шахтного транспортного средства (1) в электроэнергию, и

- уменьшают величину энергии, которая должна заряжаться в хранилище (26) энергии из внешней электрической сети (20) во время рабочего цикла, относительно величины заряженной энергии, которая должна генерироваться из потенциальной энергии.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что

- отключают передачу мощности приведения в движение шахтного транспортного средства (1) во время рабочего цикла устройства для проведения горных работ, выполняемого на рабочем участке (19).

5. Способ по п.1, в котором двигатель шахтного транспортного устройства представляет собой электромеханическую или электрогидравлическую трансмиссию, в которой мощность приведения в движение формируется с помощью электромотора.

6. Шахтное устройство, содержащее:

- по меньшей мере, одно шахтное транспортное средство (1), оборудованное, по меньшей мере, одним устройством (2) для проведения горных работ по бурению скважины или дополнительной обработке готового ствола скважины и выполненное с возможностью выполнять задачи согласно предварительно заданному рабочему циклу с помощью устройства (2) для проведения горных работ, по меньшей мере, на одном рабочем участке (19) согласно плану разработки в шахте (18),

- электрическую сеть (20) шахты,

- по меньшей мере, один набор средств подключения для подключения шахтного транспортного средства (1) к электрической сети (20) для подачи требуемой рабочей мощности для, по меньшей мере, одного устройства (2) для проведения горных работ и

- шахтное транспортное средство (1), содержащее приводное оборудование (4) для выполнения перемещения после рабочего цикла,

отличающееся тем, что

- шахтное транспортное средство (1) содержит, по меньшей мере, одно хранилище (26) энергии, которое выполнено с возможностью сохранять электроэнергию, требуемую для перемещения (29), и

причем система содержит средство зарядки для зарядки хранилища (26) энергии на рабочем участке (19) во время рабочего цикла согласно плану разработки и зарядное устройство (27), и

рабочий участок (19) оборудуется соединительными элементами (21, 23) для подключения зарядного устройства (27) к электрической сети (20) шахты (18), и модуль управления (36), связанный с зарядным устройством (27), выполненный с возможностью определять потребности в электроэнергии, необходимой в рабочем цикле, и управлять мощностью зарядки зарядного устройства (27) относительно входной мощности рабочего цикла.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что

- разрядка заряда в хранилище (26) энергии в шахтном транспортном средстве (1) во время перемещения (29) является ограниченной, и

- разрядка на большую величину возможна посредством использования отдельной команды.

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что

- шахтное транспортное средство (1) содержит, по меньшей мере, один модуль (32) управления, который выполнен с возможностью определять энергопотребление для следующего перемещения (29), и

- модуль (32) управления выполнен с возможностью управлять зарядным устройством (27) автоматически на основе определенных энергетических потребностей или выдавать оператору команды зарядки на основе энергетических потребностей.

9. Устройство по п.6, отличающееся тем, что

- шахтное транспортное средство (1) подключается с помощью одного соединительного кабеля (21) к электрической сети (20), внешней для его электрической системы, и

- шахтное транспортное средство (1) содержит, по меньшей мере, один модуль (32) управления, который выполнен с возможностью направлять электричество, поданное из внешней электрической сети (20) в электрическую систему шахтного транспортного средства (1), в приводы, требуемые для цикла буровых работ, и средство зарядки хранилища (26) энергии.

10. Устройство по п.6, в котором двигатель шахтного транспортного устройства представляет собой электромеханическую или электрогидравлическую трансмиссию, в которой мощность приведения в движение формируется с помощью электромотора.

11. Буровая установка для горных пород, которая содержит:

- тележку (3),

- приводное оборудование (4) для перемещения тележки (3),

- по меньшей мере, одну стрелу-манипулятор (8), подвижную относительно тележки (3),

- по меньшей мере, одну буровую машину (11) для горных пород, размещаемую, по меньшей мере, на одной стреле-манипуляторе (8) для бурения скважины или дополнительной обработки готового ствола скважины, и

- по меньшей мере, один набор средств подключения, с помощью которых буровая установка для горных пород подключается на рабочем участке (19) к внешней электрической сети (20) для подачи требуемой рабочей энергии для, по меньшей мере, одной буровой машины (11) для горных пород,

отличающаяся тем, что

- буровая установка для горных пород содержит, по меньшей мере, одно хранилище (26) энергии, которое выполнено с возможностью сохранять электроэнергию, требуемую для перемещения (29),

- буровая установка для горных пород содержит средство зарядки для зарядки хранилища (26) энергии одновременно с бурением на рабочем участке, и модуль управления (36), связанный с зарядным устройством (27), выполненный с возможностью определять потребности в электроэнергии, необходимой в рабочем цикле, и управлять мощностью зарядки зарядного устройства (27) относительно входной мощности рабочего цикла.

12. Буровая установка для горных пород по п.11, отличающаяся тем, что

- буровая установка для горных пород содержит, по меньшей мере, один модуль (32) управления, который выполнен с возможностью направлять электричество, поданное из внешней электрической сети (20), в электрическую систему буровой установки для горных пород, в приводы, требуемые для цикла буровых работ, и средство зарядки хранилища (26) энергии.

13. Буровая установка для горных пород по п.11, в которой двигатель шахтного транспортного устройства представляет собой электромеханическую или электрогидравлическую трансмиссию, в которой мощность приведения в движение формируется с помощью электромотора.

14. Шахтное транспортное средство, содержащее:

- тележку (3),

- приводное оборудование (4) для перемещения тележки (3),

- по меньшей мере, одно устройство (2) для проведения горных работ для выполнения на рабочем участке (19) задач согласно рабочему циклу, заданному в плане разработки, причем устройство (2) для проведения горных работ предназначено для бурения скважины или дополнительной обработки готового ствола скважины и является одним из следующего: буровая машина для горных пород, устройство для постановки анкерной крепи, устройство для торкретирования, устройство для отслаивания, инжекторное устройство, зарядное устройство для взрывных скважин, измерительное устройство, и

- по меньшей мере, один набор средств подключения, подключающий шахтное транспортное средство (1) на рабочем участке (19) к внешней электрической сети (20) шахты для подачи требуемой рабочей энергии для, по меньшей мере, одного устройства (2) для проведения горных работ;

отличающееся тем, что

- шахтное транспортное средство (1) содержит, по меньшей мере, одно хранилище (26) энергии, которое выполнено с возможностью сохранять электроэнергию, требуемую для перемещения (29), и

- шахтное транспортное средство (1) содержит средство зарядки для зарядки хранилища (26) энергии одновременно с рабочим циклом, выполняемым с помощью устройства (2) для проведения горных работ на рабочем участке (19), и модуль управления (36), связанный с зарядным устройством (27), выполненный с возможностью определять потребности в электроэнергии, необходимой в рабочем цикле, и управлять мощностью зарядки зарядного устройства (27) относительно входной мощности рабочего цикла.

15. Шахтное транспортное средство по п.14, в котором двигатель шахтного транспортного средства представляет собой электромеханическую или электрогидравлическую трансмиссию, в которой мощность приведения в движение формируется с помощью электромотора.

Описание изобретения к патенту

Уровень техники

Изобретение относится к способу, в котором задачи согласно рабочему циклу выполняются, по меньшей мере, с помощью одного устройства для проведения горных работ с помощью шахтного транспортного средства на рабочем участке. После рабочего цикла шахтное транспортное средство транспортируется с одного рабочего участка на следующий. На рабочем участке шахтное транспортное средство подключается к внешней электрической сети для требуемой рабочей мощности.

Дополнительно, изобретение относится к шахтному устройству, буровой установке для горных пород и шахтному транспортному средству. Область техники, к которой относится изобретение, подробнее описывается в родовых понятиях независимых пунктов формулы изобретения заявки на патент.

В шахтах буровая установка для горных пород и соответствующие шахтные транспортные средства, оборудованные устройствами для проведения горных работ, используются для того, чтобы выполнять операции согласно рабочим циклам устройств для проведения горных работ на предварительно запланированных рабочих участках. После того как необходимые задачи, к примеру бурение скважины, согласно рабочему циклу выполняются, шахтное транспортное средство перемещается на следующий рабочий участок, и начинается новый рабочий цикл. В подземных шахтах, в частности, в общем, используются шахтные транспортные средства, в которых приводной энергией для операций согласно рабочему циклу является электричество из электрической сети шахты. Перемещения также могут выполняться с использованием энергии из электрической сети шахты, но в таком случае перемещение посредством электрических кабелей затруднено. Также известны машины, в которых перемещения между рабочими участками выполняются посредством движущей силы, полученной с использованием двигателя внутреннего сгорания, типично дизельного двигателя. Тем не менее, отработанные газы и шум от двигателя внутреннего сгорания вызывают проблемы в шахтах. Различные машины с гибридным приводом также содержат двигатель внутреннего сгорания, что делает их использование в шахтах проблематичным.

Сущность изобретения

Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставлять новый и усовершенствованный способ и компоновку для использования шахтного транспортного средства, буровую установку для горных пород и шахтное транспортное средство.

Способ в соответствии с изобретением характеризуется использованием хранилища энергии, расположенного в шахтном транспортном средстве, в качестве источника энергии во время перемещений и зарядки упомянутого хранилища энергии электричеством, полученным из внешней электрической сети во время рабочего цикла.

Устройство в соответствии с изобретением характеризуется тем, что шахтное транспортное средство содержит, по меньшей мере, одно хранилище энергии, которое выполнено с возможностью сохранять электроэнергию, требуемую во время перемещений, и что система содержит средство зарядки для зарядки хранилища энергии на рабочем участке во время рабочего цикла согласно плану разработки.

Буровая установка для горных пород по изобретению отличается тем, что буровая установка для горных пород содержит, по меньшей мере, одно хранилище энергии, которое выполнено с возможностью сохранять электроэнергию, требуемую во время перемещений, и что буровая установка для горных пород содержит средство зарядки для зарядки хранилища энергии, одновременно с тем, как бурение выполняется на рабочем участке.

Шахтное транспортное средство по изобретению отличается тем, что шахтное транспортное средство содержит, по меньшей мере, одно хранилище энергии, которое выполнено с возможностью сохранять электроэнергию, требуемую во время перемещений, и что шахтное транспортное средство содержит средство зарядки для зарядки хранилища энергии одновременно с рабочим циклом, выполняемым с помощью устройства для проведения горных работ на рабочем участке.

Идея изобретения состоит в том, что шахтное транспортное средство оборудуется хранилищем энергии, и что электроэнергия, разряжаемая из этого хранилища энергии, используется при перемещениях. Помимо этого, хранилище энергии заряжается во время использования устройства для проведения горных работ, т.е. во время рабочего цикла, на рабочем участке. Рабочий цикл и рабочий участок задаются заранее в плане разработки шахты, субподрядного рабочего участка и т.п.

Преимущество изобретения состоит в том, что двигатель внутреннего сгорания, который формирует шум и отработанные газы, исключен, что, разумеется, улучшает условия труда и технику безопасности шахты. Помимо этого, конструкцию и расположение шахтного транспортного средства проще компоновать, когда может быть исключен крупный двигатель внутреннего сгорания, который требует много пространства вокруг себя. Проще размещать хранилище энергии на тележке шахтного транспортного средства. Дополнительно, поскольку хранилище энергии заряжается во время зачастую длительного рабочего цикла, это время может быть использовано, и машина не должна транспортироваться на специальную зарядную станцию. Поскольку зарядка осуществляется во время рабочего цикла, хранилище энергии уже заряжено, когда начинается перемещение. Также необязательно компоновать отдельные зарядные станции для электрической сети шахты или субподрядного рабочего участка, поскольку используется электрическое подключение, предназначенное для рабочего участка.

Идея варианта осуществления состоит в том, что в ходе зарядки хранилища энергии, по меньшей мере, одно устройство для проведения горных работ и приводы, требуемые для того, чтобы возбуждать его, используются одновременно. Таким образом, например, бурение или укрепление горных пород может осуществляться одновременно с зарядкой.

Идея варианта осуществления состоит в том, что на рабочем участке электроэнергия из внешней электрической сети подается в электрическую систему шахтного транспортного средства, и одна часть этой поданной электроэнергии распределяется в электрической системе шахтного транспортного средства в устройство для проведения горных работ, а вторая часть - в зарядное устройство.

Идея варианта осуществления состоит в том, что шахтное транспортное средство содержит, по меньшей мере, один электромотор для выполнения перемещений. Электромотор может быть частью приводного оборудования. Электромотор может непосредственно действовать на оси ведущих колес, и в данном случае он может быть электрическим мотор-колесом. Альтернативно, приводное оборудование может содержать электромеханическую или электрогидравлическую трансмиссию, в которой мощность приведения в движение формируется с помощью электромотора.

Идея варианта осуществления состоит в том, что перемещение выполняется с использованием только энергии из хранилища энергии.

Идея варианта осуществления состоит в том, что после рабочего цикла сначала короткое перемещение выполняется с использованием энергии, полученной из внешней электрической сети, после чего питающий кабель отсоединяется, и перемещение на большее расстояние выполняется с использованием только энергии в хранилище энергии. Шахтное транспортное средство в таком случае сначала может транспортироваться в другое место с рабочего участка для отсоединения соединительного кабеля.

Идея варианта осуществления состоит в том, что во время рабочего цикла электроэнергия, используемая посредством устройства для проведения горных работ и вспомогательных систем, измеряется, и мощность зарядки хранилища энергии регулируется относительно входной мощности рабочего цикла. Эта компоновка позволяет балансировать нагрузку электрической сети шахты и не допускать ее перегрузки. Когда рабочий цикл требует большой величины мощности, мощность зарядки может понижаться, и, соответственно, когда потребности в электроэнергии рабочего цикла являются низкими, зарядка может отнимать больше мощности.

Идея варианта осуществления состоит в том, что при нормальной эксплуатации хранилище энергии шахтного транспортного средства может разряжаться только с использованием предварительно заданной пропорции от общей емкости хранилища энергии, например максимум до 20% от полной зарядной емкости.

Идея варианта осуществления состоит в том, что шахтное транспортное средство содержит, по меньшей мере, один модуль управления, который выполнен с возможностью отслеживать и управлять потреблением электричества и зарядкой хранилища энергии.

Идея варианта осуществления состоит в том, что один или более пределов для остатка заряда в хранилище энергии могут задаваться в модуле управления шахтного транспортного средства. Модуль управления имеет дисплейное устройство для отображения оператору предела зарядки и остатка заряда в хранилище энергии.

Идея варианта осуществления состоит в том, что в специальных ситуациях и с помощью специальной команды управления использование шахтного транспортного средства разрешается даже после того, как предварительно установленный предел зарядки достигнут. В таком случае, предварительно можно разряжать из хранилища энергии величину, превышающую нормальный заряд, например 50% от максимальной емкости хранилища энергии. Эта компоновка позволяет иметь тип "запасного резервуара" для машины с электрическим приводом.

Идея варианта осуществления состоит в том, что модуль управления шахтного транспортного средства содержит бортовой компьютер, с помощью которого оператор может получать информацию, например, по маршруту, по которому следует выполнять транспортировку, и рабочим участкам, задачам, которые должны выполняться на рабочих участках, и их оцененной длительности, по топографии, по протяженности и оцененному потреблению электричества следующего перемещения, а также информацию, связанную с мониторингом хранилища энергии и зарядкой.

Идея варианта осуществления состоит в том, что потенциальная энергия шахтного транспортного средства преобразуется в электроэнергию во время перемещения, и что хранилище энергии заряжается с помощью этого электричества. Потенциальная энергия высвобождается, когда машина перемещается на нижерасположенный уровень, т.е. спускается вниз. Машина обычно должна замедляться при транспортировке по спуску, и сгенерированная энергия замедления используется при зарядке.

Идея варианта осуществления состоит в том, что учитываются маршрут и разность в уровнях следующего перемещения после рабочего цикла. Помимо этого, величина энергии, которая должна преобразовываться из потенциальной энергии шахтного транспортного средства в электроэнергию, оценивается, и максимальная величина энергии, которая должна заряжаться в хранилище энергии, уменьшается с учетом электричества для зарядки, полученного из энергии замедления. Затем можно максимально эффективно использовать энергию замедления машины и уменьшать электричество для зарядки, полученное из электрической сети шахты. Это сокращает затраты на электроэнергию. Оператор может вручную управлять зарядкой на основе информации следующего перемещения. Альтернативно, модуль управления машины может быть выполнен с возможностью задавать маршрут следующего перемещения и регулировать автоматически зарядку с учетом маршрута и участков спуска.

Идея варианта осуществления состоит в том, что хранилищем энергии, хранящим электричество, является аккумулятор, типично электромеханический аккумулятор.

Идея варианта осуществления состоит в том, что хранилищем энергии, хранящим электричество, является конденсатор.

Идея варианта осуществления состоит в том, что шахтное транспортное средство вообще не имеет собственного силового модуля для генерирования энергии из топлива. Шахтное транспортное средство в таком случае не имеет ни двигателя внутреннего сгорания для генерирования энергии, требуемой для транспортировки, ни комбинации двигателя внутреннего сгорания и генератора для генерирования электроэнергии. Это упрощает конструкцию шахтного транспортного средства. Тем не менее, следует отметить, что шахтное транспортное средство может иметь средство для генерирования электроэнергии из кинетической энергии.

Идея варианта осуществления состоит в том, что шахтное транспортное средство содержит одно или более из следующих устройств для проведения горных работ: буровую машину для горных пород, машину для постановки анкерной крепи, устройство для торкретирования, устройство для отслаивания, инжекторное устройство, зарядное устройство для взрывных скважин, измерительное устройство или оборудование для бурения, герметизации и подачи топлива, используемое при раскопках при малом уровне зарядки. Буровой машиной для горных пород может быть забойное буровое устройство или устройство, используемое при бурении эксплуатационных частей стволов скважин, т.е. устройство для глубокого бурения, которое бурит скважины веерообразно. Устройством для проведения горных работ является привод, используемый при обработке неотделенных пород, который выполняет несколько последовательных операций согласно данному рабочему циклу. Типично, несколько аналогичных операций выполняются с помощью устройства для проведения горных работ на одном рабочем участке. Эти операции могут быть заданы в плане разработки, к примеру плане бурения, плане по зарядке или соответствующем плане горных работ. Устройство для проведения горных работ обычно размещается на стреле-манипуляторе, с помощью которой инструмент перемещается во время рабочего цикла. С другой стороны, устройство для проведения горных работ может быть размещено на соответствующей опоре или опорной конструкции в шахтном транспортном средстве, которая поддерживает инструмент во время рабочего цикла.

Идея варианта осуществления состоит в том, что шахтное транспортное средство подключается к электрической сети шахты с помощью только одного питающего кабеля, и ток в электрической сети направляется в шахтном транспортном средстве в средство зарядки и электромоторы и устройства, требуемые во время рабочего цикла. Шахтное транспортное средство имеет средство для направления электричества, подаваемого через питающий кабель, надлежащим образом в электрическую систему шахтного транспортного средства, в приводы, требуемые для того, чтобы реализовывать рабочий цикл, и в средство зарядки для зарядки хранилища энергии. Эта компоновка не приводит к изменениям в обычной инфраструктуре шахты.

Идея варианта осуществления состоит в том, что шахтное транспортное средство или рабочий участок имеют отдельные питающие кабели для подачи электричества, требуемого для рабочего цикла, и электричества для зарядки.

Идея варианта осуществления состоит в том, что шахтное транспортное средство содержит, по меньшей мере, один преобразователь, который выполнен с возможностью преобразовывать и регулировать электричество, поданное из электрической сети шахты или из некоторой другой внешней электрической системы, чтобы оно подходило для средства зарядки и электрических устройств шахтного транспортного средства. Преобразователь, например, может преобразовывать напряжение электрической сети так, чтобы оно имело требуемую величину, фильтровать выбросы напряжения или преобразовывать переменный ток в постоянный ток. Одно и то же шахтное транспортное средство в таком случае является подходящим для использования в шахтах, оборудованных различными электрическими системами.

Идея варианта осуществления состоит в том, что шахтное транспортное средство является стационарным на рабочем участке. Шахтное транспортное средство в таком случае размещается на рабочем участке, и его тележка является по существу стационарной в ходе зарядки и рабочего цикла, выполняемого с помощью устройства для проведения горных работ на рабочем участке. Привод, следовательно, отключается так, что шахтное транспортное средство не перемещается посредством него.

Идея варианта осуществления состоит в том, что рабочий цикл, выполняемый на рабочем участке, требует, чтобы шахтное транспортное средство размещалось, по меньшей мере, в двух позициях или местоположениях на рабочем участке, чтобы реализовывать рабочий цикл согласно плану разработки. Позиции могут располагаться относительно близко друг к другу в пределах рабочего участка. Например, позиции могут располагаться в идентичной осевой позиции крепи туннеля, т.е. в идентичном номере ориентира, но на различных сторонах крепи туннеля. При веерообразном бурении или постановке анкерной крепи один рабочий участок также может содержать две или более позиции на расстоянии направления крепи туннеля друг от друга. Задачи работы, требуемые посредством последовательных веерных скважин на рабочем участке, затем выполняются с использованием одной точки подачи электропитания, которая размещается на рабочем участке, как требуется посредством плана разработки.

Краткое описание чертежей

Некоторые варианты осуществления изобретения описываются более подробно на прилагаемых чертежах, на которых:

Фиг.1 является схематичным представлением сбоку шахтного транспортного средства, в этом случае буровой установки для горных пород,

Фиг.2 является схематичным представлением профиля маршрута шахтного транспортного средства, местоположения рабочих площадок и перемещения между рабочими участками,

Фиг.3 является схематичным представлением средства, связанного с зарядкой и мониторингом зарядки, и

Фиг.4 является схематичным представлением модуля управления шахтного транспортного средства, на дисплее которого может отображаться информация, связанная с зарядкой и использованием.

На чертежах некоторые варианты осуществления изобретения показаны упрощенно для ясности. Аналогичные части помечены идентичными ссылками с номерами на чертежах.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Фиг.1 показывает буровую установку для горных пород, которая является одним примером шахтного транспортного средства 1, оборудованного одним или более устройствами 2 для проведения горных работ. Буровая установка для горных пород содержит тележку 3, которая может перемещаться посредством приводного оборудования 4. Приводное оборудование 4 содержит один или более приводных электромоторов 5 и одно или более средств 6 передачи мощности для передачи мощности приведения в движение на одно или более колес 7. Передача мощности приведения в движение может содержать механическую зубчатую передачу и механические элементы передачи мощности или, альтернативно, передача мощности приведения в движение может быть гидравлической или электрической. Может быть предусмотрена одна или более стрел-манипуляторов 8, размещаемых на тележке 3, и стрела-манипулятор может быть оборудована устройством 2 для проведения горных работ. В варианте осуществления, показанном на фиг.1, первая стрела-манипулятор 8a является буровой стрелой-манипулятором, на дальнем конце которой предусмотрен модуль 9 бурения горных пород, содержащий направляющую 10, вдоль которой буровая машина 11 для горных пород может перемещаться посредством устройства 12 подачи. Буровая машина 11 для горных пород может содержать устройство 13 ударного бурения для формирования ударных импульсов на оснастке 14 и поворотное устройство 15 для вращения оснастки 14 вокруг продольной оси. Может быть предусмотрено несколько таких буровых стрел-манипуляторов 8a в буровой установке для горных пород. В качестве примера, вторая стрела-манипулятор 8b показана так, чтобы содержать устройство 16 для постановки анкерной крепи, с помощью которого штанги анкерной крепи могут размещаться в предварительно пробуренных скважинах, чтобы поддерживать раскопанную каверну в породе. В варианте осуществления по фиг.1, третья стрела-манипулятор 8c оборудуется измерительным устройством 17 для измерения пробуренных скважин. Другими альтернативными устройствами 2 для проведения горных работ являются, например, инжекторные устройства, используемые при подаче герметизирующего материала в породу, устройство для обработки торкретирования, оборудование для отслаивания, устройства, используемые в раскопках при малом уровне зарядки, и зарядные устройства для взрывных скважин, используемые при закладывании зарядов взрывчатого вещества. Шахтное транспортное средство 1 работает в соответствии с планом разработки шахты 18 или соответствующим планом, разработанным заранее для рабочего участка 19, на котором устройство 2 для проведения горных работ выполняет операции согласно рабочему циклу, выполнение которого занимает относительно много времени. Например, рабочий цикл буровой машины для горных пород может включать в себя бурение нескольких скважин, заданных в плане бурения на рабочем участке 19. Бурение каждой скважины типично состоит из нескольких рабочих фаз, таких как забуривание скважины, фактическое бурение, смена наращиваемых буровых штанг и буровой коронки и демонтаж оборудования для установки наращиваемых буровых штанг после бурения. Выполнение цикла буровых работ на рабочей станции 19 может занимать несколько часов, иногда даже всю рабочую смену. Соответственно, зарядка, анкеровка, измерение, торкретирование бетона и нагнетание также зачастую являются длительными операциями. В общем, использование устройства 2 для проведения горных работ имеет отношение к бурению скважины или дополнительной обработке готового ствола скважины. Это в таком случае означает обработку неотделенных пород.

Позиция шахтного транспортного средства 1 на рабочем участке 19 также может быть задана в плане разработки. В некоторых случаях, рабочий участок также может быть помечен заранее на поверхностях, окружающих рабочий участок, к примеру стенках туннеля. Шахтное транспортное средство 1 может точно размещаться или перемещаться на рабочем участке 19, после чего устройство 2 для проведения горных работ может выполнять задачи согласно рабочему циклу, к примеру бурение нескольких скважин одной за другой или оборудование нескольких пробуренных скважин штангами анкерной крепи одной за другой. Перемещение осуществляется только после того, как задачи согласно плану разработки выполнены на рабочем участке.

Рабочий участок 19 может быть местоположением в эксплуатационной части туннеля шахты, которое задается в плане разработки посредством использования того, что известно как номер ориентира. Дополнительно, рабочим участком может быть забой туннеля или местоположение, заданное в каверне в породе, которая должна быть усилена, в которой несколько скважин бурятся веерообразно, и штанги анкерной крепи монтируются в них.

Фиг.1 дополнительно иллюстрирует то, что шахта 18 имеет электрическую сеть 20, которая может иметь фиксированную структуру, она может состоять из модифицируемой сети. Когда шахтное транспортное средство 1 находится на рабочем участке 19, его устройство 2 для проведения горных работ, гидравлическая система и все требуемые вспомогательные системы приводятся в действие посредством электроэнергии, полученной из внешней электрической сети 20. В этой заявке на патент внешняя электрическая сеть 20 означает электрическую сеть, внешнюю для электрической системы шахтного транспортного средства 1. Электрическая сеть шахты или субподрядного рабочего участка проектируется согласно плану разработки так, что она позволяет подавать электричество на рабочий участок согласно плану разработки. Внешняя электрическая сеть, таким образом, не конструируется так, чтобы получать сеть для зарядки, которая покрывает полную площадь, обрабатываемую посредством шахтного транспортного средства. Шахтное транспортное средство 1 может подключаться к электрической сети 20 с помощью одного или более соединительных кабелей 21. Соединительный кабель 21 может размещаться в бобине 22, и он может быть оборудован подходящим разъемом 23, который может подключаться к питающему разъему электрической сети 20. Альтернативно, бобина 22 и кабель 21 могут размещаться в шахте 18, и соединительный кабель 21 подключается к шахтному транспортному средству 1. Шахтное транспортное средство 1 может быть оборудовано преобразователями 25, с помощью которых электричество, поданное из электрической сети 20, может быть преобразовано так, чтобы оно удовлетворяло требованиям шахтного транспортного средства 1. Это преобразование может состоять из преобразования напряжения так, чтобы оно было надлежащим, и преобразования переменного тока в постоянный ток, а также других видов электротехнических преобразований. С помощью преобразователя 25 шахтное транспортное средство 1 может быть подходящим для использования в любой шахте 18 независимо от характеристик и качества его электрической сети 20.

Шахтное транспортное средство 1 также оборудуется одним или более хранилищами 26 энергии, из которых может разряжаться электрический ток и которые могут, соответственно, заряжаться с помощью электрического тока. Хранилищем 26 энергии может быть аккумулятор, конденсатор и т.п. Энергия может сохраняться как химический или электрический заряд. Хранилище 26 энергии может подавать электрический ток в приводное оборудование 4 так, что шахтное транспортное средство 1 может перемещаться между рабочими участками 19 без двигателя внутреннего сгорания или подключения к внешней электрической сети 20. Помимо этого, шахтное транспортное средство 1 может иметь зарядное устройство 27, с помощью которого хранилище 26 энергии может заряжаться посредством электричества из электрической сети 20.

Когда шахтное транспортное средство 1 выполняет относительно длительные операции согласно рабочему циклу на рабочем участке 19, это фактическое время на рабочем участке 19 используется посредством одновременной зарядки хранилища 26 энергии во время рабочего цикла. Когда рабочий цикл на рабочем участке 19 завершен, хранилище 26 энергии также имеет полную нагрузку и готово к перемещению. Машина не должна перемещаться в отдельную зарядную станцию.

Фиг.2 показывает в очень упрощенной форме предварительно запланированный проходимый маршрут 28 шахтного транспортного средства 1 и его рабочих участков 19. Профиль проходимого маршрута 28 может содержать плоские участки, участки подъема и спуска. Перемещение 29 между рабочими участками 19 выполняется с использованием электрического тока из хранилища 26 энергии. Естественно, емкости хранилища 26 энергии хватает на большее расстояние на плоских участках или участках спуска, чем на маршруте с участками подъема. Величина зарядки, которая должна выполняться на каждом рабочем участке 19, может задаваться с учетом протяженности перемещения 29 после рабочего участка и профиля возвышения маршрута 28. Оператор шахтного транспортного средства 1 может вручную управлять зарядкой или модуль 32 управления может быть выполнен с возможностью автоматически учитывать при управлении зарядкой энергетические потребности следующего перемещения 29.

Электричество, полученное из хранилища энергии, может использоваться не только для приводного оборудования, но также и для приведения в действие вспомогательного оборудования, требуемого во время перемещений. Вспомогательное оборудование и функции могут включать в себя гидравлический насос для формирования гидравлического давления, требуемого для рулевого управления, использование электрических модулей управления, вентиляцию и отепление кабины, управление освещением и соответствующими системами.

Электричество из хранилища энергии также может использоваться на рабочем участке при особых обстоятельствах. Если источник электроснабжения электрической сети разъединяется по какой-либо причине, резервные системы в машине могут управляться посредством энергии из хранилища энергии. Таким образом, например, возможно управляемо опускать стрелу-манипулятор.

Приводной электромотор, используемый в перемещениях, может быть электромотором переменного тока на постоянных магнитах. Этот тип приводного электромотора с переменным током является прочным и эффективным, и он также может управляться точно посредством преобразователя частоты. Тяговый электромотор может быть электромотором постоянного тока либо трехфазным синхронным, асинхронным или синхронным реактивным электромотором переменного тока.

Как видно на фиг.2, профиль маршрута 28 может иметь длинные участки 31 спуска, на которых машина 1 должна замедляться. Замедление может осуществляться с использованием приводного оборудования 4, когда электромоторы, относящиеся к нему, могут подключаться как генераторы, и сгенерированный электрический ток используется для того, чтобы заряжать хранилище 26 энергии. Весь дополнительный электрический ток может направляться в резисторы и преобразовываться в тепло. Когда шахтное транспортное средство 1 движется по маршруту 28 на более низкий уровень, высвобождается потенциальная энергия, которая может восстанавливаться в хранилище 26 энергии, по меньшей мере, частично. Этот факт может учитываться при определении величины зарядки, которая должна выполняться на рабочем участке 19b. Оператор может уменьшать зарядку на рабочем участке, если он определяет то, что следующее перемещение 29 содержит много участков 31 спуска. Альтернативно, модуль 32 управления может автоматически уменьшать величину зарядки на основе информации маршрута.

Фиг.3 показывает компоновку, в которой на рабочем участке 19 электрическая сеть 20 подает электроэнергию в средство 34 ввода в шахтном транспортном средстве 1, которое затем направляет электрический ток, во-первых, в приводы 35, требуемые в рабочем цикле, а во-вторых, в зарядное устройство 27. Компоновка содержит модуль 36 управления, который выполнен с возможностью определять потребности в электроэнергии, возникающие при рабочем цикле, и регулировать зарядное устройство 27 на их основе. Мощность зарядки хранилища 26 энергии затем регулируется относительно входной мощности рабочего цикла. Таким образом, можно балансировать нагрузки электрической сети 20. Рабочий цикл, выполняемый с помощью устройства 2 для проведения горных работ, имеет множество периодов с низкой потребляемой мощностью. Мощность зарядки может увеличиваться во время этих периодов. Соответственно, во время бурения на полной мощности, например, мощность зарядки может уменьшаться или зарядка даже может прерываться полностью.

Зарядное устройство 27 может быть независимым модулем или оно может быть интегрировано в электрическую систему машины. В этой заявке на патент зарядное устройство и средство зарядки означают различные электрические устройства, оборудование, средства управления, соединительные элементы и другое требуемое оборудование, с помощью которого электричество электрической сети может подаваться в подходящей форме для зарядки в хранилище энергии машины.

Фиг.4 показывает модуль 32 управления шахтного транспортного средства, который может быть оборудован дисплейным устройством 37. Дисплейное устройство 37 может гибко отображать оператору информацию, связанную с работой систем шахтного транспортного средства 1, выполняемым рабочим циклом и перемещением. В качестве примера, фиг.4 показывает то, что дисплейное устройство 37 может отображать профиль маршрута 28, местоположение рабочих площадок 19 на маршруте и расстояния, разность в уровнях и оцененное энергопотребление перемещения. Дополнительно, состояние 38 зарядки хранилища 26 энергии может отображаться в отдельном окне. Как можно видеть, можно задавать в модуле управления нижний предел 39 для зарядки, который обычно нельзя пересекать. Хранилище 26 энергии обычно используется в диапазоне 41 между максимальной зарядкой 40 и заданным нижним пределом набора 39. Модуль управления может быть выполнен с возможностью формировать сигнал тревоги, когда нижний предел 39 зарядки почти достигнут, или модуль управления может вычислять заранее и указывать то, достаточно или нет состояние зарядки хранилища 26 энергии для выполнения перемещения. Выход за нижний предел 39 зарядки может предварительно разрешаться посредством выдачи соответствующей команды в модуль управления. Большая, чем обычно, неоднократная разрядка заряда может приводить к преждевременному повреждению и выходу из строя хранилища энергии, но в единичных случаях она не оказывает значительного влияния на срок службы хранилища энергии. Таким образом, эта компоновка может использоваться в качестве типа электрического "запасного резервуара", который проиллюстрирован посредством сегмента 42 с пунктирной линией кривой состояния зарядки на фиг.4.

Фиг.4 также показывает то, что дисплейное устройство 37 также может отображать информацию, связанную с рабочим циклом, к примеру, схемы 43 расположения скважин, планы по зарядке и т.п. На практике, модуль 32 управления и дисплейное устройство 37 могут формировать тип бортового компьютера.

Выше описаны ситуации, в которых шахтное транспортное средство или буровая установка для горных пород сначала транспортируется с одного рабочего участка непосредственно на следующий. Тем не менее, существуют ситуации, в которых шахтное транспортное средство транспортируется с рабочего участка в промежуточное местоположение и только после этого на следующий рабочий участок. Промежуточным местоположением может быть ремонтная база, безопасная точка и т.п. В некоторых случаях, также можно заряжать хранилище энергии машины в промежуточном местоположении.

Решения, описанные в заявке на патент, также могут использоваться при разработке туннелей. Туннели разрабатываются циклами. Рабочим участком является забой туннеля, в котором скважины бурятся и заряжаются. До того как комплект взрывается, устройство бурения для горных пород перемещается из забоя в безопасную точку. После взрыва и после того как взорванная порода извлечена, буровая установка для горных пород транспортируется из безопасной точки обратно в забой туннеля, чтобы пробуривать следующий цикл. Туннели разрабатываются циклами, что означает то, что новая буровая площадка, т.е. новый рабочий участок, находится на расстоянии, соответствующем протяженности цикла от предыдущей буровой площадки, т.е. предыдущего рабочего участка. Затем выполняется перемещение с предыдущего рабочего участка через безопасную точку на следующий рабочий участок.

Следует отметить, что в этой заявке на патент шахта означает подземные шахты и открытые карьеры. Дополнительно, способ, шахтное транспортное средство и буровая установка для горных пород могут использоваться в субподрядных рабочих участках, к примеру, при раскопке различных каверн в породе. Следовательно, субподрядный рабочий участок также может рассматриваться как тип шахты. В субподрядных рабочих участках внешняя электрическая сеть может быть модифицируемой, такой как агрегат на подвижной платформе.

В некоторых случаях, признаки, раскрытые в этой заявке на патент, могут быть использованы как таковые, независимо от других признаков. С другой стороны, признаки, раскрытые в этой заявке на патент, при необходимости, могут комбинироваться, чтобы формировать различные комбинации.

Чертежи и соответствующее описание служат только для того, чтобы иллюстрировать идею изобретения. Подробности изобретения могут варьироваться в пределах объема формулы изобретения.