Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДОСТУПА К ПОДЗЕМНОМУ ОБЪЕКТУ

Изобретение относится к горному делу и связано с обеспечением доступа к подземному объекту, которым может быть участок месторождения полезных ископаемых, очаг техногенной катастрофы и т.д.; в частности, изобретение относится к механизированному проведению подземных тупиковых горных выработок с круглой формой поперечного сечения.

Известен способ обеспечения доступа к подземному объекту в виде механизированного проведения горной выработки, включающий формирование ориентированной полости в недрах Земли разрушением части массива горных пород средствами механизации, погрузку отбитой породы в транспортное средство, транспорт отбитой породы, поддержание выработанного пространства возведением кольцевой крепи и организацию проветривания [1]. Недостатком способа является отсутствие пространственной связи крепи горной выработки с массивом окружающих горных пород, вследствие чего с течением времени возможны локальные концентрации сил горного давления на крепь, превышающие ее несущую способность.

Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа, является способ обеспечения доступа к подземному объекту механизированным проведением горной выработки, включающий формирование ориентированной полости в недрах Земли винтоповоротным агрегатом прямым ходом при его вращении в одну сторону, нарезку винтовых канавок и трех продольных радиальных каналов, равномерно распределенных в плоскости поперечного сечения выработки, в приконтурной зоне выработки в массиве окружающих горных пород, поддержание выработанного пространства возведением крепи с установкой в радиальных каналах закладных элементов, к которым присоединяют элементы крепи, погрузку и транспортирование отбитой породы по выработке, и организацию проветривания [2].

Недостатком прототипа является узкая область применения способа, ограниченная горными выработками с обязательным пересечением в конечном пункте с более просторной полостью, по которой обеспечивается возможность выдачи винтоповоротного агрегата на дневную поверхность для технического обслуживания, ремонта и повторного использования.

Этот недостаток резко снижает эффективность обеспечения доступа к подземному объекту данным способом.

Целью изобретения является повышение эффективности обеспечения доступа к подземному объекту проведением подземной горной выработки круглого поперечного сечения винтоповоротным агрегатом за счет расширения области его применения на тупиковые горные выработки путем организации его обратного движения самоходом.

Поставленная цель достигается тем, что в способе обеспечения доступа к подземному объекту, включающем формирование ориентированной полости в недрах Земли винтоповоротным агрегатом прямым ходом при его вращении в одну сторону, нарезку винтовых канавок и трех продольных радиальных каналов, равномерно распределенных в плоскости поперечного сечения полости, в приконтурной зоне полости в массиве окружающих горных пород, поддержание выработанного пространства возведением крепи с установкой в радиальных каналах закладных элементов, к которым присоединяют элементы крепи, погрузку и транспортирование отбитой породы по полости, и организацию проветривания, в соответствии с техническим решением по окончании формирования ориентированной полости режущий орган винтоповоротного агрегата демонтируют и по сформированной полости транспортируют к ее началу, демонтируют один комплект кольцевой крепи и транспортируют его к началу полости, винтоповоротный агрегат вращают в другую сторону и подвигают обратным ходом на шаг установки крепи, затем на участке полости между забоем и винтоповоротным агрегатом в радиальных каналах устанавливают закладные элементы и возводят винтовую крепь, элементы которой присоединяют к закладным элементам.

Поставленная цель достигается так же тем, что элементы демонтированного комплекта кольцевой крепи складируют поблизости в сформированной полости, а после подвигания винтоповоротного агрегата обратным ходом на шаг установки крепи складированные элементы крепи переносят в незакрепленное пространство полости, разворачивают и возводят комплект крепи с присоединением его элементов к закладным элементам.

Сущность изобретения поясняется схемами. На фиг. 1 показана схема размещения оборудования в полости в ее конечном пункте; на фиг. 2 - поперечное сечение формируемой полости; на фиг. 3 - звено рамы кольцевой крепи с решетчатой затяжкой (аксонометрическая проекция); на фиг. 4 - схема размещения оборудования в конечном пункте полости после демонтажа режущего органа винтоповоротного агрегата и комплекта кольцевой крепи; на фиг. 5 - то же после подвигания винтоповоротного агрегата в обратную сторону на шаг установки крепи; на фиг. 6 - то же при возведении крепи с закладными элементами.

Способ реализуется следующим образом. Винтоповоротным агрегатом, содержащим головную секцию 1, хвостовую секцию 2 и режущий орган 3, формируют ориентированную полость проведением подземной горной выработки 4 с нарезкой продольных 5 и винтовых 6 каналов в приконтурном массиве горных пород при вращении головной секции 1 в одну сторону и поступательном движении всего агрегата прямым ходом. Выработку крепят четырехзвенной кольцевой металлической крепью 7 с решетчатой затяжкой межрамного пространства.

Комплект кольцевой крепи 7 включает четыре звена рамы 8 из гнутого шахтного спецпрофиля соответствующей кривизны, к трем из которых приварены горизонтальные прутки 9 решетчатой затяжки 10. Противоположные края горизонтальных прутков 9 приварены к крайнему прутку 11 той же кривизны, что и рама. Образуя кольцо, звенья рамы собираются внахлестку друг с другом и связываются хомутами 12, обеспечивающими нужную податливость крепи. При этом при возведении комплект крепи ориентируют поперек выработки, устанавливая раму со стороны начала проводимой выработки, а крайний пруток - со стороны хвостовой секции. Установку следующего комплекта осуществляют аналогичным образом, при этом рамой 8 подхватывают крайний пруток 11 предыдущего комплекта, а хомутами 12 связывают решетчатую затяжку предыдущего комплекта с рамой устанавливаемого комплекта.

По окончании проведения горной выработки винтоповоротный агрегат останавливают, демонтируют его режущий орган 3 и по пройденной закрепленной выработке доставляют к ее началу, далее - на поверхность или штатное место. Затем демонтируют ближайший к хвостовой секции агрегата комплект кольцевой крепи и удаляют его из выработки. После этого винтоповоротный агрегат включают на вращение в обратную сторону, обеспечивая тем самым его поступательное движение обратным ходом. Используя продольные и винтовые каналы, нарезанные в приконтурном массиве горных пород, винтоповоротный агрегат подвигают обратным ходом вдоль выработки на длину ее крепления одним комплектом кольцевой крепи. Винтоповоротный агрегат останавливают; в незакрепленной части выработки в нарезанные продольные каналы на равном расстоянии по длине выработки укладывают закладные элементы 13, возводят комплект винтовой крепи, соединяя его элементы с закладными элементами. Далее, как описано выше, пока агрегат не выйдет к началу выработки. Здесь его выводят из контакта с массивом горных пород, затем его доставляют в механические мастерские, где производят ремонтно-профилактические работы и готовят к повторному использованию.

Возможен и такой вариант, когда демонтированный ближайший к хвостовой секции агрегата комплект кольцевой крепи - звенья рамы (с решетчатой затяжкой и без таковой) и хомуты - складируют поблизости в закрепленной части выработки. После подвигания винтоповоротного агрегата обратным ходом на величину шага крепления выработки звенья рамы, связанные с решетчатой затяжкой, разворачивают, все элементы складированного комплекта крепи через внутреннее пространство агрегата доставляют в незакрепленную часть выработки. Здесь в нарезанные продольные каналы, на равном расстоянии по длине выработки укладывают закладные элементы 13 и возводят комплект кольцевой крепи, устанавливая теперь раму комплекта со стороны забоя выработки, а ее элементы связывают с закладными элементами.

Таким образом, за счет использования нарезанных продольных и винтовых каналов, вращения агрегата в обратную сторону и организации перемонтажа комплектов крепи обеспечивается возможность вывода винтоповоротного агрегата к началу выработки самоходом. Вывод винтоповоротного агрегата к началу выработки расширяет область применения способа на тупиковые горные выработки и повышает эффективность обеспечения доступа к подземному объекту механизированным проведением горной выработки, а это и есть цель изобретения.

Источники информации

1. Проведение и поддержание выработок в неустойчивых породах/ В.А. Потапенко, Ю.В. Казанский, Б.В. Цыплаков и др. - М.: Недра, 1990, С. 19, рис. 2.4 (аналог);

2. Патент 2369742 Российской Федерации, МПК E21D 9/06, E21D 11/00; Способ проведения подземной горной выработки круглого поперечного сечения/ патентообладатель ИУУ СО РАН; №2008111653 от 26.03.2008, опубл. 10.10.2009, бюл. №28 (прототип).