взрывобезопасная режущая коронка для буровой выемочной машины

Формула изобретения

Взрывобезопасная режущая коронка для буровой выемочной машины, содержащая корпус и резцедержатели для крепления в них резцов, отличающаяся тем, что в крайних резцедержателях закреплены шарошки, причем расстояние между штырями шарошки не более 50 мм, а длина выступающей части шарошки не менее длины выступающей части резца.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для изготовления исполнительных органов буровых выемочных машин.

Известно, что при трении режущих инструментов о крепкие породы (с коэффициентом крепости по шкале проф. М.М. Протодьяконова более 6) на их поверхности остается раскаленный след от резца, являющийся источником воспламенения метано-воздушной среды.

Известны устройства исполнительных органов горных комбайнов, оснащенные системами взрывозащитного орошения. Как показала практика эксплуатации таких систем на шахтах, все эти устройства оказались неработоспособными вследствие низкой надежности.

Известно устройство режущая коронка исполнительного органа горного комбайна, содержащая корпус и резцедержатели. Причем каждый резцедержатель снабжен экраном, длина которого не менее длины выступающей части резца, а ширина не менее ширины его режущей кромки.

Известное устройство позволяет снизить опасность фрикционного искрения за счет разрушения процесса группирования раскаленных частиц в источник воспламенения. Однако для реальных условий работы исполнительных органов оказалось практически невозможным создание экрана, способного выдержать механические удары кусков угля при его разрушении.

Известна режущая коронка буровой выемочной установки "Старт". Буровой инструмент содержит спиральные забурники, трехлучевые буровые коронки, в резцедержателях которых закреплены резцы, снабженные системой орошения для предотвращения образования пыли.

Как показали исследования, опасность фрикционного искрения несут только крайние резцы, т.к. только они могут соприкасаться с крепкими породами кровли или почвы пласта. Остальные резцы работают по углю, который не является опасным по фрикционному искрению. Для борьбы с воспламенением пиритной пыли, которая может образоваться при наличии пиритных включений в угольном пласте, на люнете установки крепится система орошения. Условия работы крайних резцов таковы, что надежно закрепить за ними исключающий воспламенение метана экран невозможно. Также невозможно подвести к ним систему взрывозащитного орошения, обеспечивающую подачу воды на след резания крайних резцов, из-за недостающих конструктивных размеров коронки.

Таким образом, исполнительные органы буровых выемочных машин в настоящее время практически не имеют средств, предотвращающих воспламенение метана от фрикционных искр.

В основу изобретения поставлена задача создать такую режущую коронку, которая бы обеспечила взрывобезопасность буровой выемочной машины за счет исключения фрикционного искрения.

Для этого в режущей коронке буровой выемочной машины, содержащей корпус и резцедержатели для крепления в них резцов, в крайних резцедержателях закреплены шарошки, причем расстояние между штырями шарошки не более 50 мм, а длина выступающей части шарошки не менее длины выступающей части резца.

Проведенными исследованиями на стенде МакНИИ доказано, что шарошки при трении о крепкие породы не создают опасного искрения и поэтому не требуют применения специальных средств борьбы с этой опасностью.

Это объясняется отличительными особенностями работы шнековых резцов и шарошек. Процесс разрушения горного массива шнековыми резцами происходит за счет трения их о массив, а штырями шарошек за счет их перекатывания по массиву и скалывания верхнего слоя. Эта особенность существенно влияет на механизм образования фрикционного искрения, значительно снижая эту опасность. Кроме того, режущие штыри шарошки расположены друг от друга на расстоянии 30-50 мм. С учетом скорости движения 2-3 м/с это расстояние укладывается в период индукции (задержки воспламенения), который определяет критическую площадь нагретой поверхности, способной воспламенить метановоздушную смесь.

Таким образом, каждый последующий штырь шарошки выполняет функцию экранного устройства для предыдущего штыря, так как каждый последующий штырь разрушает источник воспламенения от предыдущего штыря шарошки, т.е. не дает образоваться опасной нагретой площади, которая и воспламеняет метановоздушную смесь.

На фиг. 1 изображен общий вид режущей коронки; на фиг. 2 режущая часть шарошки.

Взрывобезопасная режущая коронка буровой выемочной машины содержит корпус 1, резец 2, шарошку 3, вал 4 шарошки, который вместе с резцами закреплен в резцедержателе 5. Шарошка снабжена штырями 6.

Шарошка 3 установлена на валу 4 и закреплена в резцедержателе 5 таким образом, что ее выступающая часть l_ш в сторону массива горных пород больше выступающей части резца l_р. При этом режущие штыри 6 шарошки расположены друг от друга на расстоянии не более 50 мм.

Это объясняется тем, что разрушение крепких вмещающих пород должно производиться только штырями шарошек, которые даже в заторможенном режиме не приводят к воспламенению метано-воздушной смеси, а уже непосредственно угольный пласт разрушается резцами.

Расстояние между штырями (резцами) шарошек не более 50 мм объясняется тем, что каждый последующий штырь разрушает нагретый след после резания породы, оставленный предыдущим штырем, и тем самым не образовывается критическая нагретая поверхность, способная воспламенить метановоздушную смесь.

Устройство работает следующим образом.

При вращении лопасти 1 исполнительного органа режущие штыри шарошки 3 соприкасаются с массивом горных пород и в результате взаимодействия шарошки с горным массивом происходит проворот шарошки на валу 5, что, в свою очередь, приводит к перекатыванию режущих штырей по породе, даже при заторможенной шарошке не происходит воспламенение метана, т.к. режущие штыри шарошки, с таким же эффектом как и проворачивающиеся, разрушают нагретую поверхность, оставленную предыдущим штырем шарошки. В соприкосновении с породой всегда находятся не менее двух-трех штырей.

Использование предлагаемого технического решения для защиты от воспламенения взрывчатой шахтной атмосферы фрикционными искрами при работе буровых выемочных машин обеспечивает по сравнению с существующими устройствами повышение безопасности работ при выемке угля буровым способом.