窄梯段开采系统的制作方法

专利名称：窄梯段开采系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及开采技术，更具体地说，涉及用于适于就地连续开采 如煤之类的集结材料的装置的发动载机(launch vehicle )。
(b)
背景技术：
煤，由腐烂和压缩的植物形成，通常可在延伸于如石灰岩、砂岩或页 岩之类的沉积岩之间的基本水平的矿层内找到。地面和地下开采是用于开 采煤的主要技术。
地面或露天开采包括去除覆盖在煤层上面、称之为表面层的材料，以 露出煤而便于开采。近年来，在美国，地面开釆比地下开采获益显著。这 是由于很多因素造成的，其中包括
(a) 地面或露天开采设备的材料运载能力增加；
(b) 地面开采比地下开采的成本低；
(c) 地面开采与地下开采相比安全记录好；以及
(d) 对于很多煤藏量的提取而言，通过地面开采的煤提取百分比较高。 但是，地面开采除了上面提到的优势外其具有局限性。主要的限制因
素涉及表面层的深度。从经济角度出发， 一旦煤层处在地表之下一定深度 处，为达到煤层所必须去除的表面层的量使得露天开采简直难以实施。
当出现这种情况时，大量的煤可能仍然留在地下。若希望经济地开采 这种煤，必须使用其它开采方法。地下开采应用于这种情况往往非常有限。 这主要是由于许多因素引起的，其中包括顶板支护条件差、煤层薄和/或煤 量不足，而不能确保地下作业的大量资金投入指标。
出于这些考虑，在去除表面层费用太高的地方，在露天开采作业之后 经常使用螺钻采矿来开采煤。使用大的螺旋钻机钻进煤层的表面并从表面层下开采煤。有利的是，螺旋钻开釆效率非常高，与现有的任何其它形式 的开采技术相比，其每人每天开采的吨数更多。与地面和地下开采相比， 螺旋钻开采启动迅速，所需的基建费用较低。螺旋钻开釆也是迄今为止找 到的用于较薄煤层的最好方法。此外，螺旋钻开采比地面和地下开采都安 全。因此，螺旋钻开采可以用于有效地补充露天开采作业并可采收其他方 法留下的少量煤。
当然，螺旋钻开采也不是没有缺点。螺旋钻开采的总的煤采收率较低。 储藏区被螺旋钻机采出的煤采收率通常约低于35%。损失的采收率的一部 分由煤柱引起，留下的煤柱竖立而支撑相邻的由螺旋钻打的孔之间的表面
层。然而，采收率下降主要是由于现有的螺旋钻开采设备的均衡状态(even state)限制了可获得的穿透深度而造成的。
更具体地说，随着穿透深度增加，需要更多数量的螺旋叶片将煤从开 凿刃输送到煤层面以便采收。由于接触钻孔的壁，每个叶片增加了对螺旋 机旋转的摩擦阻力。此外，螺旋叶片钻柱越长，在任何一次内由叶片带走 的煤重量越大。结果，随着螺旋钻机穿透深度增加，螺旋钻机需要的动力 迅速增大。
由于上述考虑，由传统螺旋钻机设备钻的孔的深度通常仅为150英尺， 很少能达到200英尺的深度。当然，这个数字的任何增加都是期望的，因 为它能大大改善来自储藏区的煤采收率。
实现此目的的开采系统和方法公开于美国专利5,364,171号；5，261，729 号和5,112,111号中。这些专利都归本发明的受让方所有，这些文件的全部 内容作为参考加入本申请中。如这些专利和图1显示及描述的那样，这种 开采系统包括用于从煤层S开凿煤C的联合采煤机。开凿出的煤C由采煤 机M输送到运输车T，该运输车包括一系列首尾顺序连接的定型(modular) 运输单元U。这种系统可利用传统的螺旋开采设备达到远远超过150到200 英尺的开采深度。事实上，达到的深度已超过了 1500英尺。
每个运输单元U被支撑于支地喷合轮(ground engaging wheels ) W上， 致使采煤机前进到煤层S时其可适用于随后的采煤机M。在此系统内还加 入了发动载机L。发动载机L包括接收和输送由运输车卸下的结块的煤 (aggregate coal)的输送机构。发动载机L还包括用于支撑运输车T的端 部单元的导轨和增加到车辆上的运输单元U。此外，设有单独的驱动组件，用于(1)连同釆煤机一道推进/缩回运输车和(2)推动新的运输单元使之 与运输车啮合。有利的是，即使将运输单元U加到车T上，这种系统可以 不影响凿开和运输集结煤C。因此，这种系统不仅具有来自储藏区的大大提 高的采收率，而且比螺旋钻机设备运行更有效，还能提高生产率。
虽然这些专利所披露的开采系统和方法已经取得了商业上的成功，但
发动载机的长度(大约90英尺)限制了它的应用。具体地说，邻近暴露的 露天矿未开采工作面的很多现有的梯段(benches)的宽度不足以容纳这种 长度的发动载机。本发明涉及重新设计减小长度(大约45英尺)的发动载 机，这种减小的长度仍然能容纳开采系统的定型运输单元。优越的是，这 样的发动载机可将所述开采系统首次用于相对较窄的梯段。

发明内容
为了实现前面所述的和其它的任务，根据此处描述的本发明的目的， 提供一种用于联合开采系统的新型发动载机，所述系统包括连接在一起以 形成运输车的一些定型运输单元。发动载机包括用于支撑运输车的最后的 运输单元的主框架。主框架包括第一侧和第二相对侧，在第一侧上另外的 运输单元被加到运输车上。在运输单元下方的主框架上携带有腹部运输器 (belly conveyor )。腹部运输器运送从运输车的最后运输单元接收到的集结 材料(aggregate material )。此外，发动载机上安装有驱动组件。驱动组件被 用于通过被开采的煤层选择性地推进或缩回运输车。另外，发动载机包括 覆盖在至少部分主框架上的蓬盖。蓬盖被安装在至少一个悬臂支撑部分上。 该悬臂支撑部分向上邻近主框架的第二侧延伸。按照这种方式，第一侧保 持开以将另外的运输单元加到运输车上。
更具体地描述本发明，腹部运输器是带式运输器。悬臂支撑部分可以 是箱形梁结构。此外，可将悬臂支撑部分设置于邻近主框架的第一端部。 在一种可能的实施例中，使蓬盖支撑于邻近主框架的第二端部的两个竖直 支撑柱上。这些竖直柱的第一个处于主框架的第一侧上，竖直柱的第二个 处于主框架的第二侧上。发动载机还包括携带于邻近第一端部的主框架上 的卸载运输器。卸载运输器接收来自腹部运输器的集结材料。
发动载机包括将主框架支撑在与暴露的露天矿未开采工作面相邻的梯 段上的多个起重器(jacks )。可使起重器伸出或缩回来调节发动载机机板的倾斜度以与梯段匹配，而使运输单元可自由地从发动载机的机板滚到梯段 上并进入材料层内。
根据本发明的另外的方面，提供一种方法，该方法可在保持足够距离 允许运输单元从其侧面放置到发动载机的同时能减少发动载机的长度。该 方法包括借助悬臂支撑部分将蓬盖支撑于发动载机的主框架上的步骤。
在下面的说明中，仅通过对实现本发明的最佳方式之一进行说明来示 出和描述本发明的优选实施例。还应意识到，在不超出本发明范围的前提 下，可以采用其它不同的实施例，而且可在^f艮多方面对其的一些细节作出 变换。因此，这些附图和文字描述只是解释性的而不是对本发明的限制。


包含在说明书中并构成说明书 一部分的附图示出了本发明的几个方
面，它们与说明书的文字部分一起用于解释本发明的某些原理。附图中 图1是现有开采系统的一般性示意图； 图2是本发明的发动载机的侧视图； 图3是图2所示的发动载机的后端视图； 图4是该发动载机的顶视图5是用于发动载机蓬盖的悬臂支撑部分细节的端视图； 图6是图5所示的悬臂支撑部分细节的侧视图7A-C是驱动组件的部分侧视图，它们分别示出了驱动组件处于推 进、缩回和运输中一些位置的状况；
图8是驱动组件的部分顶视图，为清楚起见，图中拆下了机板。 下面通过附图中示出的示例对本发明的优选实施例进行详细描述。
具体实施例方式
参见图2-4,其示出了本发明的发动载机10,该发动载机可用于例如 本发明的受让方拥有的美国专利5,364,171号，5,261,729号和5,112,111号中 详细描述的那类露天矿未开采工作面开采系统中。发动载机10包括主框架 或结构骨架12，该结构骨架支撑优选为带式的集结材料"腹部"输送器14。 输送器14接收来自推进到被开采层中的运输车的最后运输单元的结块的 煤。接着煤由腹部输送器14倾斜上升到达设置在发动载机10的后端的卸载输送器16内。例如，也可使卸载输送器16倾斜并使其用于将结块的煤 运送到输送位置，例如输送到用于将煤输送到载货车底部的下一直排输送 器，所述载货车被用于将煤拖走以便贮存或进一步处理。正如在附图中示出的那样，发动载机10包括安全蓬盖18。在图示的实 施例中，安全蓬盖18通过在发动载机10的第一端部或后端处的悬臂支撑 部分20和在发动载机的第二端部或前端处的两个竖直支撑柱22、 24连接 到主结构骨架12。正如所示出的那样，第一支撑柱22从发动载机10的第 一侧向上延伸，而第二支撑柱24和悬臂支撑部分20从发动载机的第二侧 向上延伸。有利的是，悬臂支撑部分20的作用为支撑蓬盖18和免去在发 动载机的第二端部或后端处在发动载机的第一侧上设置支撑柱的需要。因 此，在使发动载机IO的总长度最小的同时，使第一侧保持开启，以便留出 所需的距离，该距离用于使另外的运输单元定位于发动载机的机板26上和 使推进到被开采层中的运输车延伸。如在图5和6中清楚地示出的那样，悬臂支撑部分20可以由两块在顶 部和底部形成高强度的钢板28、 30制成。这两块钢板与两块高强度钢的竖 直连接板32、 34连接，而制成双I-梁型的箱形部分。用于制成悬臂支撑 部分20的箱形部分的板例如可以由1.90cm厚的材料构成。如图所示，骨架12被支撑在定位于发动载机10的四个拐角附近的四 个千斤顶(jacks) 36的一系列地支撑。可致动千斤顶36以从梯段升降发动 载机的骨架12,并使骨架12和机板26倾斜，以便允许每个运输单元U可 从发动载机平稳地前进到煤层的梯段和底面上。外伸支架组件38从每个千斤顶壳体向外延伸到所述侧。外伸架38被 用于将发动载机10固定到梯段B上的位置。更具体地说，外伸架38的脚 部40被安置为与梯段B嵌合。如果需要，然后可通过直径达六英寸的钢桩 或管子将这些脚部40钉到梯段上，所述桩或管子被定位在脚部的孔口中并 向下伸进梯段B中的孔中。现在还参照图7和8，驱动组件42被装载于骨架12上，并用于推进或 缩回运输车。在图示的实施例中，驱动组件42包括邻近骨架12的每一侧、 优选低于机板26的水平面安装的协同操作的串列(tandem)驱动缸41。正 如从现有技术中公知的那样，每个驱动缸41包括推动臂43,该推动臂通过 机板26中的槽39向上突出，每个驱动缸被用于啮合运输单元U上的协同操作销P,以便将运输车推进煤层或使其从煤层缩回。如图7具体示出的那样，可使推动臂43枢转到推动位置(图7A)、拉 动位置(图7B)或处于推动臂43的两个指状部分与机板26的水平面齐平 的中间转换位置(图7C )，使得推动臂43通过而不啮合运输单元U上的销 P。可通过沿导轨47移动的有轮载货车45枢转地携带推动臂43。例如通过 销49或轴颈51使每个驱动缸41的一端部联接到载货车45,而相对的一端 联接到骨架12。因此，应当认识到，驱动组件42有足够的动力来促使运输车和开采机 械推进到煤层面中或从煤层面缩回。在如存在耐火土之类的许多开采区域 软底条件下，这是尤其重要的优点。在这些条件下，传统的开采机械上的 履带式组件趋向于在软底中挖沟直到开采机械的主框架"高高居中"并停 靠在沟之间的未被搅乱的材料上为止。于是，联合开采机械在出现软底条 件的地方有可能被粘住。有利的是，在这些条件下驱动组件42可提供推进 力，以便根据开采煤层的需要推进或缩回开采机械和运输车。如图2和3中清楚示出的那样，安全蓬盖18包括处于其前端的液压操 作岩石护罩44,该护罩可枢转以便与矿层的开釆面F啮合。蓬盖18还可携 带巻盘46,以便当联合采煤机和运输车推进到煤层时能放出连续的采煤机 电力线(miner power line )。类似地，安全蓬盖18也携带巻盘50以便当运 输车移进煤层时能放出运输车电力线。还可设置用于水线(water line)和 控制线的另外的巻盘48、 52。当然，当联合采煤机和运输车辆从煤层缩回 时，这些巻盘46、 48、 50、 52也巻起它们各自的线(未显示)。在所示实施例中，装在发动载才几10上的液压系统中的主要液压单元54 和用于发动载机的电单元56也同样被载于蓬盖18上便于安置的地方。在 大约机板26的水平面和其第二侧之处可设置操作人员驾驶室，在这里操作 人员可以监控发动载机系统的运行和向运输车增加单个的运输单元。随着联合采煤机和运输车推进到煤层，运输车的后单元接近发动载机 10的前端部。当出现这种情况时，操作人员使用装料设备从梯段上的附近 位置升降另外的运输单元。然后，利用该装料设备先移动再把另外的运输 单元U放置在紧邻该运输车的后部单元之后的发动载机的机板26上。有利 的是，在发动载机10的后端部(或两端)处的基本呈L形悬臂支撑部分20 可免去对第一侧处的支柱的任何需要，以便该空间完全被清空，使得装料设备能把下一个运输单元U定位在机板26上。有利的是，在发动载机10 的第一侧和后端部不要支撑柱可将发动栽机制造得更短而仍然能添加运输单元。例如，长度约45英尺的发动载机可被用于容纳长度为30英尺的运 输单元，而长度约60英尺的发动载机可以被用于容纳长度约为45英尺的 运输单元。有利的是，因为发动载机IO可以被制造得较短，本发明的开采 系统可以被用在较窄的梯段的开采现场。将新的运输单元U定位在机板26上之后，可将新的运输单元连接到运 输车的后部。接着在过程完成之前将运输车推进一个运输单元的长度，以 便使该车再增加另外的运输单元。应当意识到，在增加运输单元过程中煤 被连续运送。更具体地说，先从运输车的最后一个运输单元将煤输送到腹 部输送器14,接着输送到卸载输送器16。将新的运输单元连接到运输车时， 煤被从新运输单元或者直接输送到卸载输送器或者送到腹部输送器的最后 端部，然后输送到卸载输送器。因此，可进行连续开采。在本发明的一可能的实施例中，发动载机10的主骨架12包括处于腹 部带式输送器14的任一侧的两组堆叠的矩形管。这些桁条(stringers)包括 30.48cm x 50.80cm x 1.27cm的壁管(wall tube ),被焊接在15.24cm x 30.48cm x 1.27cm的壁管顶部。可用同样由矩形管制成的水平交叉管将这些桁条从 一侧联接到另 一侧。顶部交叉管可由20.32cm x 30.48cm x 1.27cm的壁管制 成。底部交叉管可由15.24cm x 25.4cm x 1.27cm的壁管制成。可使用五到八 组这样的交叉管。桁条的底部外侧部分由7.62cm合金板制成的筒状角撑 (barrel gusset)构成。可将这些角撑沿发动载机10的长度均匀间隔开。由 重棒构成的部分在筒状角撑之间排成一列，以支撑驱动组件42。角撑还支 撑2.54cm的厚机板26。系统不开釆时，机板26支撑采煤机和第一辆车， 在开采周期中机板支撑运输单元U。该筒状角撑还构成安装成用于升降和 制动机器的四个千斤顶36的结构。这种框架也提供用于安装轮缘的联接和 支撑以及用于后部"L"形悬臂支撑部分的导引安装。因为将整个发动载机 IO组装成定型的形式以便于运输，应当认识到，通过将悬臂支撑部分20的 联接点转到主结构骨架12的相对一侧，可以方便地改变发动载机的"用左 手或右手的习惯"。总之，采用本发明的构思可以获得很多有益效果。可将本发动载机10 用于系统中以提供从煤层面的连续地、不中断地开凿煤和运煤，以使产量最高。有利的是，即使将另外的定型运输单元增加到运输车上，仍可连续 地对所述集结材料进行开凿和输送。有利的是，采用一或多个悬臂支撑部 分20可省去发动载机一侧的蓬盖支撑柱。因此，可提供将新运输单元定位 在发动载机的机板上的必要距离，而不会使每个端部的支柱之间存在使发 动载机增长的必要距离。虽然前面已对本发明一优选实施例进行了描述，此优选实施例仅用于 阐述和描述目的而不意味着将本发明严格限制于所公开的形式。可根据上 面的教导进行一些显而易见的修改或变换。例如，虽然所示出的发动载机 10的实施例仅包括一个悬臂支撑部分20,但是可以设置几个悬臂支撑部分。 此外，如果需要，可以免去蓬盖一侧的所有竖直支撑柱。为了最清楚地说明本发明的原理及其实际应用，可对实施例进行选择 和描述，以使本领域技术人员能将各种实施例和各种变换具体应用于适当 的预期的具体应用中。当根据权利要求所表述的适当的、合法而公正的范 围进行解释时，所有这些修改和变换都落在由所附权利要求限定的本发明的范围内。所述附图和优选实施例不以任何方式限制权利要求的 一般内含 及对其的适当的和宽的解释，也不是用来以任何方式限制权利要求的一般 内含及对其的适当的和宽的解释。
权利要求
1.一种用于联合开采系统的发动载机，该系统包括连接在一起以形成运输车的定型运输单元，所述发动载机包括用于支撑所述运输车的最后的运输单元的主框架，所述主框架包括第一侧和第二侧，在所述第一侧上另外的运输单元被增加到所述运输车上；被携带于所述主框架上的腹部运输器，其输送从所述运输车的所述最后运输单元接收到的集结材料；用于选择性地推进和缩回所述运输车的驱动组件；及覆盖在至少部分所述主框架上的蓬盖，该蓬盖安装在至少一个悬臂支撑部分上，该悬臂支撑部分向上邻近所述主框架的所述第二侧延伸，借此所述第一侧保持开启以便向所述运输车增加另外的运输单元。
2. 如权利要求1所述的发动载机，其中器。
3. 如权利要求1所述的发动载机，其中 是箱形梁结构。
4. 如权利要求1所述的发动载机，其中 被设置在邻近所述主框架的第一端部。
5. 如权利要求4所述的发动载机，其中 主框架的第二端部的两个竖直支撑柱上，其中所述两个竖直支撑柱的第一 柱是处于所述主框架的所述第一侧上，所述两个竖直支撑柱的所述第二柱 处于所述主框架的所述第二侧上。
6. 如权利要求5所述的发动载机，其中，还包括携带于邻近所述第一 端部的所述主框架上的卸载运输器，所述卸载运输器接收来自所述腹部运 输器的集结材料。
7. 如权利要求6所述的发动载机，其中，还包括将所述主框架支撑在 与暴露的露天矿未开釆工作面相邻的梯段上的多个起重器。
8. 如权利要求1所述的发动载机，其中，所述悬臂支撑部分可被重新 定位，以允许所述主框架的所述第一和第二侧互换。
9. 一种露天矿未开采工作面开采系统部件，包括由悬臂支撑部分至少 部分支撑的覆盖蓬盖保护的主框架。，所述腹部运输器是带式运输 ，所述至少一个悬臂支撑部分 ，所述至少一个悬臂支撑部分 ，所述蓬盖被支撑于邻近所述
10. 如权利要求9所述的部件，其中，所述悬臂支撑部分是箱形梁结构。
11. 一种保持足够距离以允许运输单元从其侧面安置到所述发动载机的同时减少发动载机的长度的方法，包括借助悬臂支撑部分使蓬盖处于所述发动载机的主框架上方。
全文摘要
一种用于联合开采系统的发动载机(10)，所述系统包括连接在一起以形成运输车的定型运输单元(U)。发动载机(10)包括用于支撑所述运输车的最后的运输单元(U)的主框架(12)。主框架(12)包括第一侧和第二侧，在第一侧上将另外的运输单元(U)增加到所述运输车上。腹部运输器(14)被携带于所述主框架(12)上。设有用于选择性地推进和缩回所述运输车的驱动组件(42)。此外，发动载机(10)包括覆盖在主框架(12)上的篷盖(18)。篷盖(18)被安装在至少一个悬臂支撑部分(20)上，该悬臂支撑部分向上邻近主框架(12)的第二侧延伸，借此第一侧保持开启以向所述运输车增加另外的运输单元(U)。
文档编号E21C37/00GK101233295SQ200680028228
公开日2008年7月30日 申请日期2006年7月31日 优先权日2005年8月1日
发明者伊恩·T·卡尔, 小约翰·A·贝尔德 申请人:Icg阿德卡尔系统公司