專利名稱:形成用于地下礦的豎井的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及用于地下礦的豎井的形成。它特別地但是并非專有地應用于形成礦井,在礦井已經形成之后,通過該礦井,提供進行地下采礦作業(yè)和提取開采材料的通道,但是它還可以應用于形成用于其它目的的豎井諸如用作用于地下礦的通風井。
背景技術:
現代大型分塊崩落采礦要求相當多的時間來開發(fā)和非常多的早期投資。這兩個因素均使得它們在凈現值方面的金融成功度對于使得它們能夠被投入生產的速度極度地敏感。深洞礦要求豎井通道并且這個豎井通道的開發(fā)形成礦開發(fā)的初始部分并且因此直接地在項目關鍵途徑上,即在初始豎井完成之前,其它地下開發(fā)作業(yè)均不能夠開始。傳統(tǒng)的鑿井操作是如此執(zhí)行的,即進行鉆孔和爆破來挖掘材料以形成孔并且利用清理系統(tǒng)移除挖掘材料,利用清理系統(tǒng),挖掘材料被拾取并且在吊桶中堆積,吊桶在纜索上被提升到地面,纜索延伸到井架和安裝在礦面處的絞車。這個清理操作要求熟練的操作員并且對于礦工本質上是危險的,當豎井正被形成時,需要礦工在豎井底部處引導并且操作設備。而且,挖掘材料能夠被移除的速度受到停止用于鉆孔和爆破的操作的需要、將可變尺寸材料裝載到吊桶中的難度和當吊桶在鑿井進行時趨向于在非常長的長度的纜索上擺動時吊桶能夠被提升和降低的有限速度所限制。已經提出了通過使用鉆土機械來增加鑿井能夠得以進行的速度。例如,Sugden的美國專利3,965,995公開了一項使用刀輪的建議,該刀輪圍繞水平管狀支撐件旋轉,在此處切屑被引導到管狀支撐件中從而由將它們載送至排出站的環(huán)形桶接收。另一個實例是 Salter等人的美國專利4,589,502公開了一項使用鑿井設備的建議,該鑿井設備采用具有旋轉切削頭和桶傳送機的鉆土機,該桶傳送機用于將切屑載送到安裝在鉆機上的給料倉, 切屑能夠被從該給料倉進給到到吊斗中,該吊斗被起重機提升到地面。然而,這些現有技術建議仍然與吊桶、桶或者吊斗的直接填充有關,并且因此由于在站上具有這種填充裝置,這種系統(tǒng)的操作速度和能力受到限制,即,如果在用于這種鉆土機械的排出站處無任何填充裝置,則該機器應該暫時地停止切削,直至另一填充裝置可用。本發(fā)明使得能夠開發(fā)一種更加穩(wěn)健的和有效的移除系統(tǒng),即便填充裝置未在站上,該移除系統(tǒng)也允許從這種機器的挖掘材料的持續(xù)供應繼續(xù)。
發(fā)明內容
根據本發(fā)明,提供一種在用于地下礦的礦井的形成期間從礦井移除挖掘材料的方法,包括在大致連續(xù)的基礎上將挖掘材料從豎井的挖掘區(qū)域向上輸送到在挖掘區(qū)域上方的轉移站;將輸送的挖掘材料堆積到位于轉移站處的至少一個儲料倉中;將挖掘材料從儲料倉間歇地排出到能夠沿著在豎井內的吊斗引導件上下地移動的吊斗中以將挖掘材料的不連續(xù)的裝料堆積到所述吊斗中;將所述吊斗通過所述豎井向上提升到地面區(qū)域,在所述表面區(qū)域處從吊斗排出挖掘材料的裝料并且將吊斗降低返回到轉移站以從儲料倉接收挖掘材料的另外的不連續(xù)的裝料;和當挖掘進行時,在豎井內周期地向下移動轉移站和儲料倉。所述儲料倉可以是在所述轉移站處的多個這種儲料倉之一,并且所述吊斗可以是通過在引導件上的所述孔被降低和提升以從所述儲料倉接收和輸送材料的類似的多個吊斗之一。更具體地,可以存在轉移站處的一對儲料倉和能夠順序地沿著相鄰路徑在豎井內上下移動的一對吊斗,以接收挖掘材料的非連續(xù)的裝料并且將那些裝料輸送到地面區(qū)域以在地面區(qū)域處排出然后向下返回到轉移站。吊斗可以被各自的吊斗引導件約束為沿著被設置在豎井的側段內的路徑移動,該側段具有小于豎井的橫截面面積的50%的橫截面面積。挖掘材料可以被與轉移站相關聯(lián)的傳送機輸送到轉移站。傳送機可以具有能夠豎直移動的下端,當挖掘進行時,在移動所述轉移站之前,該下端向下移動有限的距離。轉移站的周期性移動可以是響應于豎井襯里延伸部在轉移站下面的安裝。本發(fā)明進一步提供一種形成用于地下礦的礦井的方法,包括挖掘泥土以形成從地面區(qū)域向下地延伸的孔;和利用以上限定的方法從豎井移除挖掘材料。泥土的挖掘可以由包括旋轉切削頭的鉆土機執(zhí)行。通過在轉移站下面安裝連續(xù)的襯里延伸部和吊斗引導件延伸部從而在吊斗沿著所述延伸部向下移動之前延伸襯里和用于所述襯里延伸部或每個襯里延伸部的吊斗引導件,可以利用含有用于吊斗或者每個吊斗的引導件的豎井襯里逐漸地為孔加襯。本發(fā)明進一步提供用于在豎井的形成期間從礦井移除挖掘材料的設備,包括可延伸的傳送機,所述傳送機用于將挖掘材料從挖掘區(qū)域向上輸送到轉移站;至少一個儲料倉,所述至少一個儲料倉位于轉移站處以從傳送機的上部接收挖掘材料;和吊斗,所述吊斗能夠在豎井內的吊斗引導件上間歇地上下移動以從在轉移站處的儲料倉接收挖掘材料的不連續(xù)的裝料,并且將該材料輸送到地面區(qū)域以在表面區(qū)域處排
出ο本發(fā)明還延伸至用于形成用于地下礦的礦井的設備,包括用于挖掘泥土以形成從地面區(qū)域向下地延伸的孔的挖掘機;和用于移除被挖掘機挖掘的泥土的、如上限定的設備。
為了可以更加充分地解釋本發(fā)明,將參考附圖詳細描述一個具體實施例,其中圖1示意根據本發(fā)明構造和操作的鑿井系統(tǒng);圖2是通過鑿井系統(tǒng)的豎直截面;圖3是通過該系統(tǒng)的上部的豎直截面;
圖4和5是通過該系統(tǒng)的上部的水平截面;并且圖6和7示意包含在該系統(tǒng)中的一對吊斗和吊斗引導件的構造。
具體實施例方式附圖示意一種位于豎井孔19中的、大體上由20表示的礦井鉆探設備。這個設備包括鉆機21和挖掘材料處理單元22,所述挖掘材料處理單元22被設置在鉆機上方并且能夠被操作以從鉆機接收挖掘材料并將其轉移到吊斗以輸送到地平面并且在地平面處排出到適當的傳送設施或者其它輸送機構以進行處置。鉆土機21具有裝配有刀具25的旋轉切削頭23并且被安裝在主機框架沈的下端處。刀具頭能夠圍繞豎直軸線旋轉從而機器能夠被操作用于鉆出大致柱形的孔。桶傳送機 45,46將挖掘材料從刀具頭向上輸送到被設置在鉆機上方的材料處理單元22。通過被以液壓方式致動的穩(wěn)定起重器27、觀的操作,主機框架沈能夠在鉆孔內被穩(wěn)定或者鎖定到位,起重器27J8操作上和下夾持器四、30以夾持豎井的側壁從而穩(wěn)定鉆機在豎井中的位置。通過以已知的方式操作穩(wěn)定起重器27J8和夾持器四、30,鉆機能夠利用主框架沈的增量式前進而被向下地推進。材料處理單元22包括由通過沿著周向隔開的豎直立柱32相互連接的一系列平臺或者臺面31a形成的格架(galloway)或者主框架31。吊盤31可以在纜索上被降低到豎井中并且被獨立于鉆機21地支撐。材料處理單元22包括材料轉移站33,所述材料轉移站33包括并排安裝在吊盤31 上具有料斗;34形式的一對儲料倉。吊盤還支撐桶傳送機46,所述桶傳送機46將挖掘材料從鉆機21通過豎井向上地輸送到在轉移站上方的位置,所述桶傳送機46將挖掘材料從該位置排出到排出坡道35上并且排出到儲料倉34中。傳送機46在刀具頭23正在切削時操作以將挖掘材料進給到儲料倉并且材料被順序地從儲料倉排出到一對吊斗36中,所述吊斗36吊在來自地平面的纜索40上并且裝配有輪子37,所述輪子37在被以將在下面描述的方式裝配到豎井的豎直引導件38上行進。吊斗36可以是如在圖6和7中所示的弧門底部卸料吊斗。每一個吊斗的頂部和底部均裝配有將在相應的豎直引導件38的三個側面上行進的兩組輪子37。每一個吊斗均還裝配有襯有磨損塊以沿著引導件行進的開槽導輪(open channel runner) 500吊斗36 —前一后地操作從而當一個吊斗被從轉移站33提升到地平面時,另一個吊斗被降低到裝載站。當吊斗36到達裝載站時,相應的儲料倉34的底板被移動以通過排出開口 39將在儲料倉中存儲的材料排出到吊斗中。儲料倉的內容物快速地排空以將預定的不連續(xù)裝填的材料排出到吊斗中并且儲料倉的底門關閉。每一個儲料倉均具有充分的容量以便當吊斗被提升到表面時積聚來自傳送機46的材料,通過打開底部弧門而排出它的內容物,并且吊斗被再次降低到裝載站以接收材料的另一非連續(xù)的裝料。吊斗36被形成為長矩形容器,該容器被設置成沿著豎井的側部或者段52豎直地延伸。豎井的占據顯著地小于豎井截面的50%的這個部分可以被鋼制模殼從豎井空間的其余部分劃分,當鉆孔進行時,該鋼制模殼承載吊斗引導件38并且被設于安裝在豎井內的豎井襯里42中。通常豎井的側段52的最大寬度可以不大于豎井直徑的大約三分之一。如在圖2和3中所示,豎井可以裝配有空氣管道43和用于將人員和材料運送至吊盤34的臺面和鉆機的主架的運送桶或者提升器44,豎井的中央區(qū)域51仍然可用作提升艙室。因為吊斗36被約束為在通過模殼41而被牢固地錨固到豎井襯里的引導件上行進,所以它們能夠具有非常穩(wěn)健的構造并且能夠比先前用于向表面?zhèn)鬏斖诰虿牧系娜萜鞲涌焖俚匮刂龑Ъ⑶以诒Wo性模殼內被升高和降低。襯里42可以由混凝土形成,并且為了使得襯里和用于吊斗的引導件能夠隨著鑿井進行而逐步延伸,通過在材料正被傳送和轉移的同時在轉移站33下面安裝連續(xù)的襯里延伸部和吊斗引導件延伸部,可以在吊斗移動到襯里延伸部中之前延伸豎井襯里和吊斗引導件。隨著豎井鉆孔操作的進行,鉆機可以通過穩(wěn)定起重器27、28的交替操作而被以連續(xù)的增量推進,以允許機器沿著孔向下移動。通過傳送機的底環(huán)46a的運動,傳送機的底端能夠豎直地延伸,從而補償了上環(huán)46b的運動,以允許當鉆機的刀具頭和傳送機45移動通過有限的距離時,利用傳送機將挖掘材料繼續(xù)輸送到轉移站并且排出到料斗34中,而不用移動轉移站。在這個時間期間,豎井襯里42的延伸部(未示出)能夠被安裝在轉移站下面,更加具體地,被安裝于在此時當前的材料轉移和提升操作期間緊挨吊斗36在襯里安裝區(qū)域90中的最下位置的下方的平臺或者臺面上。可以通過將混凝土通過從表面延伸的平滑線路直接地噴射到鉆孔上并且通過分配器將混凝土供應到一個或者多個、通常地兩個被以人工方式操作的涂覆軟管來安裝襯里??商娲?,能夠替代噴射地將混凝土傾倒到模殼中或者襯里能夠被從預澆制部件組裝并通過螺接或者其它方便的方法而被附接到壁。吊斗引導件的延伸部和吊斗引導件模殼然后能夠被安裝從而被牢固地錨固到襯里。單元22然后能夠被降低從而裝載站被降低并且允許吊斗36行進到在延伸襯里內的延伸引導件上。如果通過噴射或者其它方法將襯里以濕潤形式涂覆到鉆孔,則將需要足夠的時間以允許混凝土在裝載站被降低之前固化。因為轉移站被獨立于鉆機地支撐,所以它能夠以增量式步驟或者可以匹配或者可以不匹配鉆機的運動的大致連續(xù)運動移動。通常這種運動響應于對重新定位的需要以實現豎井襯里的另一個延伸部。本發(fā)明使得能夠開發(fā)一種材料轉移和提升系統(tǒng),在鉆孔進行時,其使用能夠是穩(wěn)健的并且能夠比吊桶和其它不受引導的容器更加快速地提升和降低的吊斗。所示意的系統(tǒng)能夠以與用于在運營礦中移除材料而要求的速率相等的速率移動挖掘材料。容量將依賴于在表面處的提升裝置的尺寸和豎井的深度,但是一種典型的設備應該能夠每天移動至少 4,500噸的挖掘材料。相應地,如在鑿井操作期間安裝的轉移站和吊斗提升設施可以被保留到位并且隨后地被用于從隨后開發(fā)的運營礦取回材料。已經僅僅通過實例描述了所示意的系統(tǒng),并且它能夠被相當大地修改,包括各種吊斗引導件布置。能夠在根據本發(fā)明的設備或者方法中使用各種鉆機。這些鉆機能夠使用各種類型的刀具或者可以采用液壓或者其它類型的挖掘??梢钥商娲赝ㄟ^鉆孔和低能量爆破操作例如通過鉆出填充有低能量裝藥的小的被封閉地隔開的孔來實施挖掘??梢酝ㄟ^任何適當的途徑諸如通過水漿液輸送來拾取挖掘材料以輸送到轉移站。還將能夠在挖掘機上安裝材料尺寸確定單元或者能夠壓碎挖掘材料或者以其它方式將挖掘材料的尺寸確定為適合于裝載到將其輸送到轉移站的傳送機的底端上的狀態(tài)。應該理解可以在不偏離本發(fā)明和所附權利要求的范圍的情況下實現這些和很多其它的修改和變化。
權利要求
1.一種在用于地下礦的礦井的形成期間從所述礦井移除挖掘材料的方法,包括 在大致連續(xù)的基礎上將挖掘材料從豎井的挖掘區(qū)域向上輸送到所述挖掘區(qū)域上方的轉移站;將輸送的挖掘材料堆積到位于所述轉移站處的至少一個儲料倉中; 將挖掘材料從所述儲料倉間歇地排出到能夠沿著所述豎井內的吊斗引導件上下移動的吊斗中,以將挖掘材料的不連續(xù)的裝料堆積到所述吊斗中; 將所述吊斗通過所述豎井向上提升到地面區(qū)域;將來自所述吊斗的所述挖掘材料的裝料在所述表面區(qū)域處排出,并且將所述吊斗降低返回到所述轉移站以從所述儲料倉接收挖掘材料的另外的不連續(xù)的裝料;和當挖掘進行時,在所述豎井內周期地向下移動所述轉移站和儲料倉。
2.根據權利要求1所述的方法,其中所述儲料倉是所述轉移站處的多個這種儲料倉之一,并且所述吊斗是通過孔被降低和提升以從所述儲料倉接收和輸送材料的類似的多個吊斗之一。
3.根據權利要求2所述的方法,其中存在所述轉移站處的一對儲料倉,并且存在一對吊斗,所述一對吊斗能夠順序地沿著相鄰路徑在所述豎井內上下移動,以接收挖掘材料的裝料并且將那些裝料輸送到所述地面區(qū)域以在所述地面區(qū)域處排出然后向下返回到所述轉移站。
4.根據權利要求2或者權利要求3所述的方法,其中所述吊斗通過沿著所述豎井內的豎直引導件移動而被約束至所述路徑。
5.根據權利要求4所述的方法,其中所述吊斗被相應的吊斗引導件約束成沿著設置在所述豎井的側段內的路徑移動,所述側段具有小于所述豎井的橫截面面積的50%的橫截面面積。
6.根據前面權利要求中的任一項所述的方法,其中所述挖掘材料通過與所述轉移站相關聯(lián)的傳送機輸送到所述轉移站。
7.根據權利要求6所述的方法,其中所述傳送機具有能夠豎直移動的下端,當挖掘進行時,在移動所述轉移站之前,所述下端向下移動有限的距離。
8.根據前面權利要求中的任一項所述的方法,其中所述轉移站的周期性移動響應于豎井襯里延伸部在所述轉移站下面的安裝。
9.一種形成用于地下礦的礦井的方法,包括 挖掘泥土以形成從地面區(qū)域向下延伸的孔;和利用根據權利要求1到8中的任一項所述的方法從豎井移除挖掘材料。
10.根據權利要求9所述的方法,其中泥土的挖掘由鉆土機執(zhí)行。
11.根據權利要求10所述的方法,其中所述鉆土機包括旋轉切削頭。
12.根據權利要求11所述的方法,其中所述旋轉切削頭具有一系列的刀具元件,所述刀具元件圍繞水平軸線旋轉以從所述泥土挖掘材料。
13.根據權利要求12所述的方法,其中所述切削頭圍繞豎直軸線旋轉從而鉆出大致柱形的孔。
14.根據前面權利要求中的任一項所述的方法,其中通過在所述轉移站下面安裝連續(xù)的襯里延伸部和吊斗引導件延伸部以在吊斗沿著所述延伸部向下移動之前延伸所述襯里和用于所述襯里延伸部或每個襯里延伸部的所述吊斗引導件,利用含有用于所述吊斗或每個吊斗的引導件的豎井襯里為所述孔逐漸地加襯。
15.一種用于在豎井的形成期間從礦井移除挖掘材料的設備,包括 傳送機,所述傳送機用于將挖掘材料從挖掘區(qū)域向上輸送到轉移站;至少一個儲料倉,所述儲料倉位于所述轉移站處以從所述傳送機的上部接收挖掘材料;和吊斗,所述吊斗能夠在所述豎井內的吊斗引導件上間歇地上下移動,以從所述轉移站處的所述儲料倉接收挖掘材料的不連續(xù)的裝料,并且將該材料輸送到地面區(qū)域以在表面區(qū)域處排出。
16.根據權利要求15所述的設備,其中所述儲料倉是所述轉移站處的多個這種儲料倉之一,并且所述吊斗是類似的多個吊斗之一,所述吊斗能夠沿著相鄰路徑在所述豎井內向上移動,以依次地從相應的儲料倉接收挖掘材料并將該材料輸送到所述表面區(qū)域以在所述表面區(qū)域處排出。
17.根據權利要求16所述的設備,其中存在一對儲料倉和一對所述吊斗。
18.根據權利要求15或者權利要求16所述的設備,其中所述吊斗通過所述豎井內的豎直的吊斗引導件約束至所述路徑。
19.根據權利要求17所述的設備,其中所述吊斗的路徑設置在所述豎井的側段內,所述側段具有小于所述豎井的橫截面面積的50%的橫截面面積。
20.一種用于形成用于地下礦的礦井的設備,包括挖掘機,所述挖掘機用于挖掘泥土以形成從地面區(qū)域向下延伸的孔;和用于移除通過所述挖掘機挖掘的泥土的、根據權利要求15到19中的任一項所述的設備。
21.根據權利要求20所述的設備,其中所述挖掘機包括旋轉切削頭。
22.根據權利要求21所述的設備,其中所述旋轉切削頭具有能夠圍繞大致水平軸線旋轉的一系列挖土刀具。
23.根據權利要求21或者權利要求22所述的設備,其中所述切削頭能夠圍繞豎直軸線旋轉從而形成大致柱形的孔。
全文摘要
在形成用于地下礦的礦井時,被鉆機(21)挖掘的泥土被處理單元(22)向上輸送到轉移站(33),泥土在此處被轉移到吊斗(36)中,該吊斗被沿著在豎井孔(19)內的吊斗引導件(38)升高和降低以將挖掘材料輸送到地面區(qū)域。當挖掘進行時,轉移站(33)向下移動。
文檔編號E21D1/03GK102472101SQ201080029789
公開日2012年5月23日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權日2009年6月30日
發(fā)明者安迪·羅伯特·費恩, 弗雷德里克·克里斯托弗·德拉比奧, 瑞安·喬治·高夫, 約翰·尼古拉斯·德拉貝爾涅, 羅基·林恩·韋布, 莫里斯·詹姆斯·梅德 申請人:技術資源有限公司