исполнительный орган проходческого щита

Формула изобретения

ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ОРГАН ПРОХОДЧЕСКОГО ЩИТА, включающий рабочий орган, выполненный в виде радиальных лучей с породоразрушающими инструментами и забурника, центральный и периферийные трубопроводы для подачи бентонита в призабойное пространство, сопло для выдачи бентонита с разрушенной породой, сопло для размыва породы в отсеке для откачки пульпы, отличающийся тем, что он снабжен рассекателями треугольного поперечного сечения, имеющими острие, внешнюю и внутреннюю поверхности, установленными между радиальными лучами рабочего органа, гидравлической насадкой, размещенной на конце центрального трубопровода под забурником с направлением струи в сторону радиальных лучей и внешней поверхности рассекателей, дополнительным гидравлическим соплом с направлением струи в сторону дна отсека для откачки пульпы, расположенным с противоположной стороны по отношению к основному соплу относительно сопла для откачки пульпы и вторым дополнительным гидравлическим соплом с водопроводом, установленным в призабойном пространстве с направлением струи на внутреннюю поверхность рассекателя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности, а более конкретно к исполнительным органам проходческих щитов для проведения горных выработок и строительства тоннелей в обводненных условиях.

Для проведения горных выработок и строительства тоннелей по мокрым породам разработаны конструкции проходческих щитов.

Известен исполнительный орган проходческого щита, выполненный в виде диска, на котором укреплены породоразрушающие инструменты и сделаны отверстия и люки для поступления разрушенной породы внутрь щита на лоток породоуборочного органа [1] .

Этот исполнительный орган хотя и предохраняет внутреннюю часть щита от обрушения в него неустойчивой породы забоя, однако не может быть использован для проведения выработок в обводненных породах, так как вода будет попадать во внутрь через отверстия, предназначенные для поступления разрушенной породы.

Наиболее близким из известных технических решений по своей сущности и достигаемому результату является исполнительный орган проходческого щита, состоящий из рабочего органа, выполненного в виде радиальных лучей с породоразрушающими инструментами, забурника, трубопроводов для подачи бентонита в призабойное пространство, устройства для откачки бентонина с разрушенной породой, сопла для размыва породы в отсеке для откачки пульпы и домкратов [2] .

Этот исполнительный орган проходческого щита позволяет проводить выработки в обводненных условиях, выполняя одновременно процесс разрушения породы, поддержание забоя от обрушения и удаление разрушенной породы потоком бентонита, циркулирующего в призабойное пространство.

Однако и этот исполнительный орган проходческого щита имеет существенные недостатки, заключающиеся в том, что при пересечении пород, содержащих вязкую глину, резко снижается производительность и скорость подвигания забоя из-за частых остановок щита, вызванных закупоркой отверстия для откачивания бентонита с разрушенной породой из призабойной зоны. Это происходит вследствие накопления кусков вязкой глины в нижней части призабойного пространства в секторе работы устройства для откачки бентонита с разрушенной породой.

Целью изобретения является повышение производительности исполнительного органа и скорости подвигания забоя при его работе.

Цель достигается тем, что исполнительный орган проходческого щита, состоящий из рабочего органа, выполненного в виде радиальных лучей с породоразрушающими инструментами, забурника, трубопроводов для подачи бентонита в призабойное пространство, устройства для откачки бентонита с разрушенной породой, сопла для размыва породы в отсеке для откачки пульпы и домкратов, он снабжен клинообразными коробами треугольного поперечного сечения, установленными межу радиальными лучами рабочего органа, гидравлической насадкой, установленной на конце центрального трубопровода под забурником с направлением струй в сторону радиальных лучей и внешней поверхности клинообразных коробов, дополнительным гидравлическим соплом с направлением струи в сторону дна отсека для откачки пульпы, установленным с противоположной стороны по отношению к первому соплу относительно устройства для откачки пульпы и вторым дополнительным гидравлическим соплом с водопроводом, установленным в призабойном пространстве с направлением струи на внутреннюю поверхность клинообразного короба.

На фиг. 1 изображен исполнительный орган проходческого щита (стрелкой показано направление струй); на фиг. 2 - то же, вид спереди на исполнительный орган проходческого щита.

Исполнительный орган проходческого щита состоит из рабочего органа (планшайбы), выполненного в виде радиальных лучей 1 с породоразрушающими инструментами 2, забурника 3, трубопроводов 4 для подачи бентонита в призабойное пространство, трубопровода 5, устройства 6 для откачки бентонита с разрушенной породой (пульпой), сопла 7 для размыва породы в отсеке для откачки пульпы и домкратов. Исполнительный орган проходческого щита снабжен клинообразными коробами 9 треугольного поперечного сечения, установленными между радиальными лучами 1 рабочего органа, гидравлической насадкой 10, установленной на конце центрального трубопровода 4 под забурником 3 с направлением струй в сторону радиальных лучей 1 и внешней поверхности клинообразных коробов 9, дополнительным гидравлическим соплом 11 с направлением струи в сторону дна 12 отсека для откачки пульпы, установленным с противоположной стороны по отношению к первому соплу относительно устройства для откачки пульпы и вторым дополнительным гидравлическим соплом 13 с водопроводом 14, установленным в призабойном пространстве с направлением струи на внутреннюю поверхность 15 клинообразного короба 9.

С целью поддержания забоя от обрушения и удаления разрушенной породы призабойное пространство с рабочим органом отделено от корпуса щита и заполнено раствором бентонита под давлением. По мере разрушения забоя рабочий орган надвигается на забой с помощью домкратов, а разрушенная порода удаляется из призабойного пространства раствором бентонита, циркуляция которого осуществляется мощными насосами.

Исполнительный орган проходческого щита устраняет образование кусков вязкой глины между радиальными лучами 1 рабочего органа ввиду наличия коробов 9 клинообразной формы между радиальными лучами 1 размыва глины в зоне забурника посредством бентонита, поступающего через центральную гидравлическую насадку 10, размыва кусков глины водой на внутренней поверхности 15 клинообразного короба между радиальными лучами 1, а также двухстороннего размыва кусков глины в нижней части призабойного пространства за счет одновременной работы двух сопел 7 и 11, расположенных по обе стороны от отсасывающего устройства.

Приинцип работы исполнительного органа проходческого щита заключается в следующем.

Сначала проводятся необходимые подготовительные работы, заканчивающиеся тем, то проходческий щит размещают в выработке со всеми подключенными коммуникациями, в том числе энергоснабжения и гидравлической системы, обеспечивающей непрерывную циркуляцию раствора бентонита под давлением в призабойном пространстве и выполняющей функции поддержания забоя от обрушения и удаления разрушенной породы. Затем призабойное пространство заполняют раствором бентонита. Включают подачу бентонита через центральный трубопровод 4 к насадке 10 на его конце. Одновременно включают подачу раствора бентонита через сопла, установленные в отсеке для удаления разрушенной породы. Включают вращение рабочего органа и его подачу на забой. После выполнения этих операций исполнительный орган проходческого щита находится в рабочем состоянии.

В результате подачи рабочего органа на забой происходит вдавливание забурника 3 в центральную часть забоя. Вязкая глина, выдавленная из-под забурника 3, попадает под струи центральной насадки 10 и непрерывно размывается, исключая возможность образования крупных кусков. В это же время радиальные лучи 1 исполнительного органа проходческого щита с породоразрушающими инструментами 2, вращаясь вокруг оси, разрушают забой. Разрушенная порода, попадая на острие клинообразного короба, установленного между радиальными лучами 1, разделяется на два потока: часть породы скользит по внутренней поверхности 15 клинообразного короба 9 в призабойное пространство и подвергается размыву водой из сопла, установленного в призабойном пространстве ; часть породы скользит по наружной грани 18 короба 9 к забою и подвергается размыву струями из центральной насадки 10. Сочетание действия клинообразного короба 9, струй центральной насадки 10 и струи воды из сопла, установленного в призабойном пространстве с направлением действия струи на внутреннюю поверхность клинообразного короба 9, устраняют возможность накопления и образования кусков вязкой глины между радиальными лучами 1 рабочего органа и последующего обрушения этих кусков в призабойное пространство, попадания кусков в зону удаления разрушенной породы с неизбежностью закупорки отсасывающего устройства, вызывающей остановку работы щита. Одновременно с работой клинообразного короба 9 и размывом вязкой глины струями центральной насадки 10 и струей воды, размыв породы и кусков вязкой глины осуществляется двумя соплами 7 и 11, установленнными в отсеке для откачки разрушенной породы по обе стороны от отсасывающего устройства с направлением действия струи на дно отсека. Такое встречное действие двух струй, направленных по дну отсека, создавая вихревое движение жидкости, обеспечивает размыв кусков вязкой глины под отсасывающим патрубком и породы, попавшей в отсек, устраняя тем самым простои щита. Таким образом, исполнительный орган проходческого щита, оснащенный клинообразными коробами 9, установленными между радиальными лучами 1 в месте скопления кусков вязкой глины, центральной насадкой 10 и водяным соплом с направлением действия струи на внутреннюю поверхность 15 клинообразного короба 9, устраняют возможность образования кусков вязкой глины в процессе разрушения забоя, а оснащение исполнительного органа проходческого щита двумя соплами в зоне откачки бентонита с разрушенной породой, обеспечивает дополнительный размыв породы и кусков вязкой глины, устраняет возможность запрессовки устройства для откачки бентонита и предотвращает простои щита.

В соответствии с п. 1 статьи 1 Закона предлагаемому техническому решению предоставляется правовая охрана, если оно является новым, имеет изобретательский уровень и промышленно применимо.

Данное техническое решение "Исполнительный орган проходческого щита" является новым, так как оно не известно из уровня техники.

Оно имеет изобретательский уровень, так как явным образом не следует из уровня техники.

Оно является и промышленно применимым, так как может быть использовано в области горной промышленности при проведения горных выработок и строительстве тонелей в обводненных условиях.

Существенными признаками данного технического решения признаются те, которые влияют на достигаемый технический результат, т. е. находятся в причинно-следственной связи с указанным результатом.

Такими признаками являются: исполнительный орган снабжен клинообразными коробами треугольного поперечного сечения, установленными между радиальными лучами рабочего органа, гидравлической насадкой, установленной на конце центрального трубопровода под забурником с направлением струй в сторону радиальных лучей и внешней поверхности клинообразных коробов, дополнительным гидравлическим соплом с направлением струи в сторону дна отсека для откачки пиульпы, установленным с противоположной стороны по отношению к первому соплу для откачки пульпы и вторым дополнительным гидравлическим соплом с водопроводом, установленным в призабойном пространстве с направлением струи на внутреннюю поверхность клинообразного короба.

Снабжение исполнительного органа проходческого щита клинообразными коробами треугольного поперечного сечения, установленными между радиальными лучами рабочего органа, устраняеть накопление вязкой глины в пространстве между радиальными лучами.

Снабжение исполнительного органа проходческого щита гидравлической насадкой, установленной на конце центрального трубопровода под забурником с направлением струй в сторону радиальных лучей и внешней поверхности клинообразных коробов, размывает вязкую глину в центральной части призабойного пространства.

Снабжение исполнителного органа проходческого щита дополнительным гидравлическим соплом с направлением струи в сторону дна отсека для откачки пульпы, установленным с противоположной стороны по отношению к первому соплу относительно устройства для откачки пульпы, устраняет накопление кусков вязкой глины в зоне отсасывающего устройства за счет непосредственного размыва струей и создания вихревого потока.

Снабжение исполнительного органа проходческого щита вторым дополнительным гидравлическим соплом с водопроводом, установленным в призабойном пространстве с направлением струи на внутреннюю поверхность клинообразного короба, размывает куски вязкой глины на плоскости клинообразного короба.

Все отличительные признаки, приведенные в формуле изобретения, в своей совокупности позволяют повысить производительность исполнительного органа и скорость подвигания забоя при его работе. (56) 1. Клорикьян В. Х. и др. Горнопроходческие щиты и комплексы. М. : Недра, 1977, с. 63-68.

2. Проходческий комплекс С-44, издательство ФРГ, Херрен Кнедт, 1969.