Нетрадиционная технология добычи угля посредством использования автоматических пневмопатронов работающих на сжатом воздухе высокого давления
Запропонована нова конструкція автоматичного пневмопатрона, який працює на стиснутому повітрі високого тиску та нова технологія видобутку вугілля з використанням цього пневмопатрона. The new construction of automatic pneumatic chuck which works on the compressed air of high pressure and a new techno...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Геотехническая механика |
|---|---|
| Дата: | 2009 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України
2009
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/32825 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Нетрадиционная технология добычи угля посредством использования автоматических пневмопатронов работающих на сжатом воздухе высокого давления / В.Е. Антончик, Р.Н. Наривский, Т.М. Уколова // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 81. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860009991249854464 |
|---|---|
| author | Антончик, В.Е. Наривский, Р.Н. Уколова, Т.М. |
| author_facet | Антончик, В.Е. Наривский, Р.Н. Уколова, Т.М. |
| citation_txt | Нетрадиционная технология добычи угля посредством использования автоматических пневмопатронов работающих на сжатом воздухе высокого давления / В.Е. Антончик, Р.Н. Наривский, Т.М. Уколова // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 81. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехническая механика |
| description | Запропонована нова конструкція автоматичного пневмопатрона, який працює на стиснутому повітрі високого тиску та нова технологія видобутку вугілля з використанням цього пневмопатрона.
The new construction of automatic pneumatic chuck which works on the compressed air of high pressure and a new technology of coal mining with the use of it pneumatic chuck are offered.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:41:01Z |
| format | Article |
| fulltext |
Геотехническая механика"
УДК 622.233.424-52
В.Е. Антончик, гл. конст. пр.,
Р.Н. Наривский, вед. инж.,
Т.М. Уколова, инж. 1 кат.
(ИГТМ НАН Украины)
НЕТРАДИЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧИ УГЛЯ
ПОСРЕДСТВОМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ
ПНЕВМОПАТРОНОВ РАБОТАЮЩИХ НА СЖАТОМ ВОЗДУХЕ
ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
Запропонована нова конструкція автоматичного пневмопатрона, який працює на стис-
нутому повітрі високого тиску та нова технологія видобутку вугілля з використанням цьо-
го пневмопатрона.
UNTRADITIONAL TECHNOLOGY COAL MINING BY MEANS OF THE
USE OF AUTOMATIC PNEUMATIC CHUCK WORKING ON THE
COMPRESSED AIR OF HIGH PRESSURE
The new construction of automatic pneumatic chuck which works on the compressed air of
high pressure and a new technology of coal mining with the use of it pneumatic chuck are of-
fered.
Известен способ добычи угля посредством отбойки его сжатым воздухом
высокого давления, выпускаемым из специального устройства – пневмопа-
трона, помещенного в скважину в угольном пласте. Технология добычи угля
сжатым воздухом показана на рис. 1, рис. 2 [1].
Разрушение угольного массива происходит следующим образом. При от-
крытом вентиле сжатый воздух поступает в пневмопатрон. При давлении
воздуха, превосходящем предел прочности металлического срезного диска,
происходит прорыв – срезание последнего и воздух устремляется в шпур че-
рез выхлопные отверстия. В результате в шпуре возникают высокие давления
во время истечения воздуха. Возникшая в самом начале истечения струя воз-
духа ударяется о стенки шпура и образует трещины, проходит в глубь масси-
ва по образовавшимся трещинам с первоначальной скоростью.
Выходящий сжатый воздух из пневмопатрона расширяется и действует
(давит) на стенки шпура и на трещины, образовавшиеся от начального удара
струи воздуха. Сжатый воздух давит на плоскости трещин, образуя в них
внутреннее напряжение, которое сохраняется в трещинах до тех пор, пока
массив не разрушится. Затем воздух проходит через разрушенный массив и
давление падает до атмосферного [1].
Выпуск № 81
Рис. 1 – Технологическая схема отбойки сжатым воздухом высокого давления
1 – шестиступенчатый компрессор высокого давления, 2 – воздухопроводная сеть,
3 – бронированный рукав, 4 – пневмопатрон, 5 – вентиль
Рис. 2 – Принципиальная схема действия пневмопатрона
а – заполнение сжатым воздухом; б – срезание диска;
1 – металлическая труба, 2 – хвостовик, 3 – разрядная головка с выхлопными отвер-
стиями, 4 – диафрагма (металлический срезной диск), 5 – бронированный рукав, 6 – маги-
страль сжатого воздуха
Геотехническая механика"
Данная технология добычи угля не получила широкого распространения
из-за несовершенства конструкций известных пневмопатронов, которое за-
ключается в том, что после каждого выстрела пневмопатрона его, вместе с
рукавом высокого давления, необходимо извлекать из разрушенного угля,
производить его перезарядку, бурить новую скважину, помещать патрон в
скважину и только после этого, производить повторный выстрел пневмопа-
трона.
Изобретенная и предлагаемая для использования конструкция автомати-
ческого пневмопатрона имеет целый ряд существенных преимуществ по
сравнению с известными пневмопатронами либо автоматическими устройст-
вами (дифференциальный поршень) подобного типа, и позволяет вести добы-
чу угля непрерывно новым более экономичным и эффективным способом.
Такими преимуществами предлагаемого автоматического пневмопатрона яв-
ляются:
1. Более эффективный по разрушающей силе выхлоп при одинаковом дав-
лении воздуха.
2. Автоматическое заполнение камер пневмопатрона сжатым воздухом по-
сле каждого выстрела. Возможность регулирования частоты выстрелов.
3. Возможность создания многокамерного пневмопатрона с последова-
тельной и параллельной разрядкой камер.
4. Возможность перемещения пневмопатрона вдоль оси скважины при его
непрерывной работе.
Все это позволяет выйти на качественно новый уровень пневматической
отбойки угля и применить новую технологию его добычи.
На рис. 3 в качестве примера приведена схема двухкамерного автоматиче-
ского пневмопатрона с последовательной разрядкой камер, который состоит
из корпуса 1, золотника 2 с кулачком 3, упоров 4 в корпусе 1, амортизаторов
5, шариков 6, упорных колец 7, тарельчатых пружин 8, трубопровода высоко-
го давления 9. Корпус 1 имеет выхлопные отверстия 10 и подающие отвер-
стия 11, золотник 2 имеет подающие отверстия 11, входные отверстия 12 и
продольный осевой канал 13.
Работа патрона осуществляется следующим образом: сжатый до 700 атм. воз-
дух из магистрали высокого давления через входные отверстия 12 золотника 2
поступают в продольный осевой канал 13 и далее через подающие отверстия 11 в
камеры А или Б. По мере роста давления сжатого воздуха в камере Б (рис. 3), зо-
лотник 2 из-за разности давлений воздуха в камерах А и Б стремится перемес-
титься в направлении камеры А, где давление равно атмосферному, так как она в
данном положении золотника соединена с атмосферой через выхлопные отвер-
стия 10. Перемещению золотника 2 препятствуют шарики 6, в которые упирается
сферическая поверхность кулачка 3 золотника 2.
Выпуск № 81
Рис. 3 - Двухкамерный автоматический пневмопатрон с последовательной
разрядкой камер
Кольцевая обойма шариков 6 подпирается упорными кольцами 7, которые
поджаты тарельчатыми пружинами 8. Определенные углы передачи усилия
Геотехническая механика"
кулачка 3 на шарики 6, а также, большая жесткость тарельчатых пружин 8 по-
зволяет удерживать кулачек 3 золотника 2 при осевых усилиях со стороны
золотника 2 в десятки тонн, которое и возникает с ростом давления сжатого
воздуха в камере Б. В дальнейшем, при достижении необходимого давления
сжатого воздуха в камере Б шарики 6 вытесняются кулачком 3 в кольцевую
полость между упорными кольцами 7, сжимая тарельчатые пружины 8 и вы-
катываются на участок цилиндрической поверхности кулачка 3. К этому мо-
менту выхлопные отверстия 10 со стороны камеры Б остаются закрытыми зо-
лотником 2. Как только шарики 6 оказываются на цилиндрической поверхно-
сти кулачка 3, их сопротивление движению золотника 2 практически исчезает
и золотник под действием высокого давления воздуха в камере Б быстро пе-
ремещается вверх, в направлении камеры А, открывая при этом выхлопные
отверстия 10. Открытие выхлопных отверстий 10 происходит за время, по-
рядка 10
-4
сек, что приводит к стремительному выхлопу сжатого (до давления
700 атм.) воздуха со сверхзвуковой скоростью и созданию ударных волн, как
в воздушном пространстве скважины, так и в угольном массиве. Ударные
волны образуют в угольном массиве трещины, которые раскрываются скоро-
стным потоком сжатого воздуха с дальнейшим разрушением и выносом кус-
ков угля. Двигаясь вверх, золотник 2 перекрывает подающие отверстия 11,
которые соединяют канал 13 с камерой Б, прежде, чем откроются выхлопные
отверстия 10 камеры Б и далее открывает подводящее отверстие 11 в камере
А, путем совмещения подводящих отверстий 11, золотника и корпуса. Сжа-
тый воздух поступает в камеру А, создает там давление и тормозит золотник
2. После выхлопа сжатого воздуха из камеры Б, остаток пути до контакта с
амортизатором 5 упора 4, золотник 2 проходит по инерции, при этом, в край-
нем положении сферическая поверхность его кулачка 3 останавливается на-
против шариков 6 и под действием силы упругости тарельчатых пружин 8,
шарики 6 перемещают кулачек 3 в крайнее положение и запирают его. Даль-
нейший рост давления сжатого воздуха в камере А приведет к увеличению
осевой силы на золотник 2, вытеснению шариков 6 в кольцевую полость ме-
жду распорными кольцами 7 и выход их на цилиндрическую поверхность ку-
лачка 3. После этого золотник 2 перемещается в направлении камеры Б, дав-
ление в которой равно атмосферному (так как, выхлопные отверстия 10 в ней
открыты), открывает выхлопные отверстия 10 в камере А, что приводит к
следующему выхлопу воздуха из пневмопатрона. Далее золотник 2 переме-
щается в крайнее нижнее положение и цикл повторяется. Скорость осевого
перемещения пневмопатрона в скважине подбирается такой, чтобы макси-
мально эффективно использовать энергию сжатого воздуха, т.е. выполнить
максимальный откол угля за один выхлоп.
Технология добычи угля посредством предлагаемого устройства показана
на рис. 4, на котором изображены пневмопатрон 1, компрессор высокого дав-
ления 2, гибкий рукав высокого давления 3, механизм перемещения пневмо-
патрона 4, бункер приема угля 5, буровая установка 6.
Выпуск № 81
Рис. 4 - Технология добычи угля автоматическим пневмопатроном
Добыча угля осуществляется следующим образом. Через весь массив уча-
стка добываемого угольного пласта бурятся скважины диаметром 100-120 мм
Геотехническая механика"
на расчетном расстоянии друг от друга. Компрессор высокого давления 2
вместе с механизмом перемещения пневмопатрона 4, помещают в вентиляци-
онном штреке, а пневмопатрон 1 с гибким рукавом высокого давления 3 по-
мещают в скважину к ее устью в откаточном штреке. Далее, включают ком-
прессор и после первого выстрела пневмопатрона включают механизм его
перемещения 4, который тянет пневмопатрон вверх по скважине с заданной
скоростью. В процессе движения пневмопатрона происходят его выстрелы с
заданной частотой, что приводит к разрушению угля, который на круто па-
дающих пластах, под действием силы тяжести и начальной скорости после
разрушения в значительном количестве спускается вниз – в откаточный
штрек, где и происходит его погрузка в транспортные средства. После разру-
шения полоски угля, в которой была пробурена скважина, компрессор отклю-
чают, а пневмопатрон помещают в следующую скважину. Остатки угля из
очистного забоя убирают специальным скребковым конвейером, который
протянут между вентиляционным и откаточным штреками и который пере-
мещают вместе с подвижкой очистного забоя.
Данная технология добычи угля особенно эффективна на крутопадающих
пластах небольшой мощности, позволяет значительно увеличить количество
добываемого угля за счет применения нескольких пневмопатронов на ступен-
чатой конфигурации очистного забоя. Следующим важным преимуществом
предлагаемой пневматической технологии добычи угля является то, что до-
быча угля осуществляется без закрепления кровли в выработанном простран-
стве и при отсутствии людей в очистном забое. Ожидаемая производитель-
ность автоматического пневмопатрона не ниже производительности угольно-
го комбайна, а стоимость всего комплекса оборудования пневматической до-
бычи угля, значительно ниже стоимости комплекса оборудования комбайно-
вой добычи угля, что существенно снизит стоимость тоны добытого угля.
Предлагаемый автоматический пневмопатрон может быть использован
также для расширения скважин очистки от наслоений дымовых труб и венти-
ляционных каналов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Адамидзе Д.И. Разрушение углей и пород сжатым воздухом. М., Наука, 1978. – 96 с.
Рекомендовано до публікації д.т.н М.С. Четвериком 21.08.09
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-32825 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:41:01Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Антончик, В.Е. Наривский, Р.Н. Уколова, Т.М. 2012-05-25T17:42:56Z 2012-05-25T17:42:56Z 2009 Нетрадиционная технология добычи угля посредством использования автоматических пневмопатронов работающих на сжатом воздухе высокого давления / В.Е. Антончик, Р.Н. Наривский, Т.М. Уколова // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 81. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/32825 622.233.424-52 Запропонована нова конструкція автоматичного пневмопатрона, який працює на стиснутому повітрі високого тиску та нова технологія видобутку вугілля з використанням цього пневмопатрона. The new construction of automatic pneumatic chuck which works on the compressed air of high pressure and a new technology of coal mining with the use of it pneumatic chuck are offered. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України Геотехническая механика Нетрадиционная технология добычи угля посредством использования автоматических пневмопатронов работающих на сжатом воздухе высокого давления Untraditional technology coal mining by means of the use of automatic pneumatic chuck working on the compressed air of high pressure Article published earlier |
| spellingShingle | Нетрадиционная технология добычи угля посредством использования автоматических пневмопатронов работающих на сжатом воздухе высокого давления Антончик, В.Е. Наривский, Р.Н. Уколова, Т.М. |
| title | Нетрадиционная технология добычи угля посредством использования автоматических пневмопатронов работающих на сжатом воздухе высокого давления |
| title_alt | Untraditional technology coal mining by means of the use of automatic pneumatic chuck working on the compressed air of high pressure |
| title_full | Нетрадиционная технология добычи угля посредством использования автоматических пневмопатронов работающих на сжатом воздухе высокого давления |
| title_fullStr | Нетрадиционная технология добычи угля посредством использования автоматических пневмопатронов работающих на сжатом воздухе высокого давления |
| title_full_unstemmed | Нетрадиционная технология добычи угля посредством использования автоматических пневмопатронов работающих на сжатом воздухе высокого давления |
| title_short | Нетрадиционная технология добычи угля посредством использования автоматических пневмопатронов работающих на сжатом воздухе высокого давления |
| title_sort | нетрадиционная технология добычи угля посредством использования автоматических пневмопатронов работающих на сжатом воздухе высокого давления |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/32825 |
| work_keys_str_mv | AT antončikve netradicionnaâtehnologiâdobyčiuglâposredstvomispolʹzovaniâavtomatičeskihpnevmopatronovrabotaûŝihnasžatomvozduhevysokogodavleniâ AT narivskiirn netradicionnaâtehnologiâdobyčiuglâposredstvomispolʹzovaniâavtomatičeskihpnevmopatronovrabotaûŝihnasžatomvozduhevysokogodavleniâ AT ukolovatm netradicionnaâtehnologiâdobyčiuglâposredstvomispolʹzovaniâavtomatičeskihpnevmopatronovrabotaûŝihnasžatomvozduhevysokogodavleniâ AT antončikve untraditionaltechnologycoalminingbymeansoftheuseofautomaticpneumaticchuckworkingonthecompressedairofhighpressure AT narivskiirn untraditionaltechnologycoalminingbymeansoftheuseofautomaticpneumaticchuckworkingonthecompressedairofhighpressure AT ukolovatm untraditionaltechnologycoalminingbymeansoftheuseofautomaticpneumaticchuckworkingonthecompressedairofhighpressure |