Спосіб розробки пластових родовищ корисних копалин і комплекс машин для реалізації способу

1 Спосіб розробки пластових родовищ корисних копалин шляхом буріння свердловин некруглого перерізу для видобутку корисних копалин і наступної закладки свердловин порожньою породою, який відрізняється тим, що спочатку проводять послідовне буріння двох видобувних свердловин за допомогою секційного шнекового бурового поставу, після чого шнековий постав виймається й заводиться в першу свердловину для її закладки породою, а одночасно з цим проводять буріння наступної видобувної свердловини, для чого використовуються секції поставу, що виймаються у міру звільнення із закладної свердловини 2 Комплекс машин для реалізації способу по п 1, що включає привідні модулі, різальну та закладну головки і секційні шнекові постави для виймання корисних копалин і закладки порожньої породи, який відрізняється тим, що він виконаний із двома однаковими привідними модулями й оснащений додатково різальною головкою, а шнекові постави виконані з однотипних секцій, призначених для виймання і закладки, причому загальна довжина цих секцій у комплексі не менше довжини одного поставу 3 Комплекс машин по п 2, який відрізняється тим, що КІЛЬКІСТЬ секцій шнекового поставу визначається за формулою N=(nc+ 1), шт, де N - КІЛЬКІСТЬ секцій шнекового поставу для комплексу машин, п с - КІЛЬКІСТЬ секцій шнекового поставу для буріння повної довжини свердловини 00 Винахід відноситься до технології розробки пластових родовищ корисних копалин шляхом проведення свердловин некруглого перерізу для виймання корисних копалин, наприклад вугілля, в умовах тонких пластів тупиковими свердловинами і може застосовуватися як для відкритих так і для підземних розробок Відома технологія проведення тупикових свердловин і пристрою для її здійснення, при якій виймання корисних копалин виконують вибурюванням свердловинами некруглого перерізу з транспортуванням матеріалу від вибою до виходу свердловини, наприклад, здвоєним секційним шнековим поставом з різальною головкою, для обертання якого служить привідний модуль Після проведення видобувних свердловин іншою машиною із закладним секційним шнековим поставом, оснащеним закладною голівкою та своїм привідним модулем, здійснюють заповнення свердловини порожньою породою для виключення зрушення покриваючих порід (див, наприклад, Левкович П Е , Мечников В И , Дьяченко Г В , Королев Д А "Бурошнековая выемка угля", Киев, Техніка, 1982, с 175) Недоліком такого способу є порівняно велика КІЛЬКІСТЬ обладнання для двох операцій - видобутку корисних копалин і закладання свердловин порожньою породою Крім того, що привідні модулі мають різну конструкцію, шнекові постави теж відрізняються по діаметру та іншим параметрам, а тому вони комплектуються кожний повним числом секцій Виникає проблема розміщення цих секцій на робочій площадці, коли їх виймають із свердловин Також майже ВДВІЧІ зростає вартість поставів Відомий, також, спосіб розробки пластових родовищ корисних копалин і комплекс машин для реалізації способу, оснащений буровими головками і секційними шнеками для буріння тупикових свердловин некруглого перерізу для добування О со сч Ю 52308 корисних копалин, з подальшою закладкою вироблених свердловин порожньою породою, для чого використовується закладальний комплекс обладнання, який включає привідний модуль та закладну головку і секційний шнековий постав Цей спосіб реалізується шляхом попереднього буріння свердловин некруглого перерізу для видобутку корисних копалин і наступної закладки свердловин порожньою породою, причому обидві операції проводять послідовно тільки на першому етапі, а потім паралельно з використанням видобувного і закладного поставів (див , наприклад, патент РФ №2026489 по кл Е 21 С 1/00) По сукупності основних істотних ознак спосіб і пристрій для його реалізації є найбільш близькими до рішень, що заявляються, і можуть бути прийнятими за прототип Недоліками прототипу є те, що використання видобувного і закладного поставів паралельно приводить до того, що для роботи комплексу потрібно мати секції шнеків в КІЛЬКОСТІ, достатній для комплектування двох шнекових поставів повної довжини Це приводить до значної металоємкості комплексу машин, що тягне за собою ІНШІ проблеми наявність площадки для розміщення секцій шнеків, які виймаються з свердловин, механізми і транспортні засоби для складування секцій шнеків Все це приводить до високої вартості комплексу В основу винаходу покладена задача створення способу розробки пластових родовищ корисних копалин шляхом буріння свердловин не некруглого перерізу і комплексу машин для реалізації способу, які забезпечують виконання всіх передбачених операцій з мінімально можливим числом машин і механізмів, що входять до складу комплексу, а це забезпечує зниження собівартості добутих корисних копалин Ця задача вирішена за рахунок технічного результату, який полягає в суміщенні функцій при реалізації операцій способу Для досягнення цього технічного результату в заявленому способі розробки пластових родовищ корисних копалин шляхом буріння свердловин некруглого перерізу для видобутку корисних копалин і наступного закладення свердловин порожньою породою, спочатку проводять послідовне буріння двох видобувних свердловин за допомогою секційного шнекового бурового поставу, після чого шнековий постав виймається і заводиться в першу свердловину для її закладки породою, а одночасно з цим проводять буріння наступної видобувної свердловини, для чого використовуються секції поставу, що виймаються у мірузвільнення із закладної свердловини Згідно З ЦИМ, у комплексі машин для реалізації способу, що включає привідні модулі, різальну та закладну головки і секційні шнекові постави для виймання корисних копалин і закладення порожньої породи, комплекс виконано із двома однаковими привідними модулями і оснащено додатково різальною головкою, а шнекові постави виконані з однотипних секцій, призначених для виймання і закладення, причому, загальна довжина цих секцій в комплексі не менше довжини одного поставу Разом з тим КІЛЬКІСТЬ секцій шнекового поставу визначається за формулює, N = (пс + 1), шт , де N - КІЛЬКІСТЬ секцій шнекового поставу для комплексу машин, пс - КІЛЬКІСТЬ секцій шнекового поставу для буріння повної довжини свердловини Між ВІДМІННИМИ ознаками і технічним результатом є причинно-наслідковий зв'язок Тільки завдяки прийнятій в заявленому способі ПОСЛІДОВНОСТІ операцій і оснащенню комплекса додатково різальною головкою та секцією шнекового поставу, крім секцій, потрібних для комплектування одного повного поставу, забезпечена можливість меншою КІЛЬКІСТЮ обладнання виконувати ті ж обсяги операцій, що знижує собівартість видобутої сировини Зазначений технічний результат не можна одержати, якщо з приведеної сукупності ознак виключити будь-яку Заявлене рішення є новим, оскільки воно невідомо з рівня техніки Заявлене рішення має винахідницький рівень, оскільки воно не є очевидним для фахівця на основі вивчення рівня техніки Винахід є промислово-придатним, оскільки на AT HKM3 виконано ескізний проект комплексу машин для розробки тонких вугільних пластів, у якому використане рішення, що заявляється, а також досконально розроблена технологічна карта використання комплексу Сутність винаходу пояснюється кресленнями, Де на фіг 1 показано схематично буріння першої добувної свердловини (вид у плані, стрілкою "Р" показаний напрямок подачі шнекового ставу, а стрілкою "В" - напрямок подавання добутої сировини), на фіг 2 показано схематично закінчення буріння першої добувної свердловини та початок буріння другої добувної свердловини (вид у плані, стрілками "Р" і "V" показано напрямки подачі шнекового ставу, а стрілкою "В" - напрямок подавання добутої сировини), на фіг 3 показано схематично закінчення буріння другої добувної свердловини та початок монтування секцій закладного ставу у першу свердловину (вид у плані, стрілками "Р" і "V" показано напрямки подачі шнекового поставу, стрілкою "В" напрямок подавання добутої сировини, стрілкою "С" - напрямок подавання секцій), на фіг 4 показано схематично початок закладання першої свердловини та початок буріння чергової добувної свердловини (вид у плані, стрілками "Р" показано напрямки подачі шнекового поставу, стрілкою "В" - напрямок подавання добутої сировини, стрілкою "П" - напрямок подавання порожньої породи), на фіг 5 показано схематично закінчення закладання першої свердловини та буріння наступної добувної свердловини (вид у плані, стрілками "Р" і "V" показано напрямки подачі шнекового поставу, стрілкою "В" - напрямок подавання добутої сировини, стрілкою "П" - напрямок подавання порожньої породи, стрілкою "С" - напрямок подавання секцій), на фіг 6 показано схематично початок закладання другої свердловини та початок буравлення 52308 чергової добувної свердловини (вид у плані, стрілками "Р" показано напрямки подачі шнекового поставу, стрілкою "В" - напрямок подавання добутої сировини, стрілкою "П" - напрямок подавання порожньої породи, стрілкою "С" - напрямок подавання секцій), на фіг 7 показанопереріз по А-А (на фіг 1) на фіг 8 показано переріз по Б-Б (на фіг 5) на фіг 9 показано комплекс машин в плані при виконанні операції схематично зображеної на фіг З (літерою "L" обозначено повну довжину свердловини), на фіг 10 показано комплекс машин в плані при виконанні операції схематично зображеної на фіг 5 (літерою "L" обозначено повну довжину свердловини) Комплекс машин для реалізації способу, схематично зображеного на фіг 1 - 5, включає два однакових привідних модуля 1, які мають привід обертання 2 і привід подачі 3 До складу комлексу також входить секційний шнековий постав 4, виконаний з можливістю набору чотирьох паралельних шнеків із секцій 5 (див фіг 9) Для виїмки корисних копалин шляхом буріння свердловин некруглого перерізу шнековий постав 4 оснащається різальною головкою 6, яка має корпус 7 із встановленими на ньому фрезами 8 Для закладання свердловини порожньою породою секційний шнековий постав 4 комплектується закладною головкою 9, що містить ущільнювачі 10, встановлені на корпусі 11 Корпус 11 виконано з можливістю самосполучення з шнековим поставом 4 Комлекс машин додатково оснащено секцією 5 та різальною голівкою 6 Для передачі секцій 5 від свердловини до свердловини використовуються консольні крани 12, змонтовані на привідних модулях 1 (див фіг 9) Подавання порожньої породи до гирла закладної свердловини здійснюється конвеєром 13, а транспортування добутої сировини конвеєром 14 Для реалізації способу розробки пластових родовищ корисних копалин шляхом буріння свердловин некруглого перерізну комплекс машин для видобутку корисних копалин і наступного закладення свердловин порожньою породою діє в такій ПОСЛІДОВНОСТІ 1 Проводиться планування добувного поля та нарізка добувної траншеї, в яку завозиться обладнання комплексу 2 Помічається місце першої добувної свердловини В цьому МІСЦІ встановлюють привідний модуль 1, на нього монтують консольний кран 12 та встановлюють першу секцію 5 шнекового поставу 4, яку оснащують різальною головкою 6 3 Проводять буріння першої добувної свердловини некруглого перерізну, при цьому привід подачі 3 притискує шнековий постав 4 до вибою, а привід обертання 2 подає крутильний момент на шнековий постав 4, під дією якого різальна голо вка 6 руйнує пласт корисної копалини, уламки її падають вниз, де їх підхоплюють витки секцій 5 і транспортують до гирла свердловини, звідки добута сировина завантажується на конвеєр 14 для подальшого транспортування (див фіг1) 4 Після закінчення буріння першої добувної свердловини на довжину L привід подачі 3 задає шнековому поставу 4 зворотне зусилля для витягування його з свердловини, при цьому привід обертання 2 продовжує обертання поставу, доки з свердловини не вийде повна довжина секції 5 В цю мить дають реверс, секція від'єднується від шнекового поставу 4 і з допомогою консольного крана 12 передається до місця, де намічено проведення другої добувної свердловини і де вже встановлено другий привідний модуль, а постав продовжують виводити з свердловини, обертаючи для вивантаження добутої сировини на конвеєр 14 (див фіг 2) 5 Проводять буріння другої добувної свердловини, при цьому привід подачі 3 притискує шнековий постав 4 до вибою, а привід обертання 2 подає крутильний момент на шнековий постав 4, який обертаючись вивантажує добуту сировину на конвеєр 14 (див фігЗ) 6 Після закінчення буріння другої добувної свердловини на довжину L секції 5 шнекового поставу 4 по мірі витягування їх з свердловини передаються з допомогою консольного крана 12 до першої свердловини, в яку вже встановили закладну головку 9 та підвели конвеєр 13 для подавання порожньої породи (див фігЗ) 7 Закладання першої свердловини порожньою породою починається, коли шнековий постав 4 із закладною голівкою 9 на повну довжину буде заведено в сведловину Порожня порода подається до гирла свердловини конвеєром 13 Привід обертання 2 обертає шнековий постав 4 в напрямі, при якому порожня порода переміщується до дна свердловини Тут порожня порода підхоплюється ущільнювачами 10 закладної головки 9 і натоптується в свердловину По мірі заповнення свердловини порожньою породою секції 5 шнекового поставу 4 звільняються і передаються до місця буріння чергової добувної свердловини, де вже установлено привідний модуль 1, оснащений додатковою секцією 5 та різальною головкою 6 (див фіг 5) 8 Після закінчення буріння чергової добувної свердловини на довжину L секції 5 шнекового поставу 4 по мірі витягування їх з свердловини передаються з допомогою консольного крана 12 до другої свердловини для її закладання (див фіг 6) Далі цикл операцій повторюється (див п п 3-8) Описана ПОСЛІДОВНІСТЬ операцій дала можливість виконати весь комплекс робіт мінімальною КІЛЬКІСТЮ обладнання, що зменшує металоємкість комплексу майже на 40%, а це, безумовно, дає зниження собівартості продукції 52308 Фіг 1 І г./ 52308 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 10