Часть 7

Рис. 2. Проходческие комбайны: a - co стреловидным исполнительным органом и одной резцовой коронкой (ПК-3); 6 - c буровым исполнительным органом, образующим в массиве зарубные щели и скалывающим целики (ШБМ); в - co. стреловидным исполнительным органом и двумя боковыми резцовыми коронками (ГПКС); г - c роторным резцовым исполнительным органом (ПК-8M); д - c роторным шарошечным исполнительным органом (KPT).

Комбайны

Комбайн с корончатым исполнительным органом	Комбайн с барабанным исполнительным органом
Комбайн с корончатыми исполнительными органами	Работа комбайна в забое
комбайн с буровым в сочетании с баровым исполнительными органами	Работа комбайна в забое
комбайн с буровым в сочетании с баровым исполнительными органами	комбайн с буровым в сочетании с баровым исполнительными органами
комбайн типа ШБМ-1	комбайн с буровым в сочетании с баровым исполнительными органами
комбайн (KH-2) c баровым исполнительным органом	комбайн (KH-3) c корончато-цепными исполнительными органами
проходческо-очистной комбайн "Урал-20А"	Проходческий комбайн типа «Караганда 7/15» с планетарным исполнительным органом
проходческо-очистной комбайн "Урал-10АМБ"

Выявленные особенности строения массивов при разработке различ­ных месторождений позволили разработать рекомендации по выбору рациональных схем разрушения, которые охватывают широкий диапазон прочностных свойств пород (рис. 1).

Рис. 1. Технологические схемы разрушения забоя выработки исполнительным органом комбайна при различных структурах массива

В однородных породах режущую коронку перемещают к направлению трещиноватости (рис. 1, а, б). При слабых породах кровли выработки разрушение забоя производят сверху вниз или сначала вынимают цен­тральную зону, а затем боковые части (рис. 1, в, г). При больших сече­ниях выработки в слабых и слоистых породах сначала оконтуривают вы­работку, затем делают вертикальный врез и в последнюю очередь разра­батывают ядро забоя (рис. 1, д). Если площадь сечения выработки больше зоны действия с одной стоянки комбайна, то сначала отрабаты­вают одну, а затем оставшуюся часть забоя (рис. 1, е). По породам с f < 6 применяют схему с двумя врезами в центральной части забоя (рис. 1, ж). Для точного оконтуривания сечения выработки при обработке забоя вертикальными и горизонтальными резцами по периметру ее остав­ляют целик толщиной около двух третей диаметра коронки, который раз­рушают последним (рис. 1, з). При проведении выработок по смешан­ному забою направление перемещения режущей коронки совпадает с на­правлением слоистости пород, выбирая при этом сначата слабый слой, а затем разрушают оставшуюся часть забоя (рис. 1, и, к).

Более эффективная работа комбайнов достигается при применении удлиненных пе­регружателей в комплекте с телескопическим ленточным конвейером, обеспечивающим сокращение в 2 раза времени наращивания основного конвейера, а также в сочетании с электровозной откаткой и погрузкой горной массы в вагонетки, устанавливаемые с двух сторон перегружателя в количестве, необходимом для погрузки горной массы от целой заходки. При такой схеме призабойного транспорта неоднократно устанавливались ре­кордные скорости проведения выработок— 840-1715 м/мес.

Для примера рассмотрим технологический цикл проведения выработки комбайном с креплением анкерной крепью. Смена: машинист комбайна, 2-3 проходчика, МПУ, электрослесарь.

Все работы ведутся согласно утвержденному паспорту проведения и крепления выработки.

Новый цикл начинается с осмотра забоя и подготовки оборудования к работе. Забой должен быть приведен в безопасное состояние, до устранения нарушений ТБ все работы по проведению выработки – запрещаются. Машинист комбайна производит выемку угля на глубину заходки, указанной в паспорте. Комбайн работает следующим образом. Исполнительный орган направляют в нижний угол забоя и при вращении режущей коронки производят зарубку на величину выдвижки телескопа – 400 – 500мм. Перемещая исполнительный орган в вертикальной и горизонтальной плоскостях, производится выемка угля на глубину 400 – 500мм. Затем подают комбайн вперед и производят выемку еще на 400 – 500мм, и так до выемки полной величины заходки (величина заходки указывается в паспорте). Отбитый уголь погрузочным органом с нагребающими лапами подается скребковым перегружателем на средства транспортировки, установленными на штреке.

Один проходчик в это время следит за перегрузкой угля с комбайна на конвейер, или в вагонетку, или в самоходный вагон и зачищает почву от просыпавшегося угля. Оставшиеся проходчики подготавливают крепежные материалы или выполняют вспомогательные работы, указанные в паспорте. После выемки заходки (1-2м), комбайн отгоняется от забоя, производится оборка кровли и бортов выработки от нависших кусков угля и породы, устанавливается временная крепь. Конструкция временной крепи указана в паспорте.

Обслуживание комбайна сводится к его осмотру, замене резцов, смазке и устранению мелких неисправностей.

Возведение крепи производится во время обслуживания комбайна Механизация и совершенствование работ по возведению крепи является большим резервом в повыше­нии коэффициента использования комбайна при существующей организации труда. Как показывает опыт, на возведение крепи при применении комбайнов приходится до 40% времени проходческого цикла. В зарубежной практике применение механизированных крепей позволяет увеличить скорости строительства подземных сооружений в 1,5—2 раза и сократить численность проходчиков в 1,3—1,5 раза. При применении рамной крепи в забое обычно возводят только крепь с шагом, равным удвоенному или утроенному рас­стоянию между рамами постоянной крепи. Промежуточные же рамы устанавливаются на расстоянии 15-20 м от забоя. Такая организация работ позволяет частично совместить процесс разработки породы с возведением постоянной крепи и сократить продолжитель­ность проходческого цикла на 25-30%.

Частичное или полное совмещение работ по выемке породы и возведению постоян­ной крепи может быть обеспечено путем применения в забойной части сооружения временной механизированной крепи типа КМК-3 (рис. 9).

7, мостового перегружателя 2, телескопического конвейера 3 типа 1ЛТП-80 и пылеотсасывающей установки 5.

Комплекс обслуживает звено из 5 рабочих. При этом достигается скорость проведения выработки 170 м/мес, а производительность труда рабочего 8,3 м /чел.-смену.

Комплекс К4ПП-5 предназначен для проведения выработок с присечкой крепких пород (до 75% крепких пород) с f до 8. В состав комплекса входит комбайн 4Г1П-5, перегру­жатель ППЛ-1К, ленточный конвейер 1 ЛТП-80, крепеустановщик КПМ-8 и пылеотсасы-вающая установка ППУ-2.

Комплекс КГК-1 предназначен для проведения выработок по неоднородным породам с коэффициентом крепости f до 14 при предварительном их разрушении буровзрывным способом. По расчетам скорость проведения выработки достигается до 400 м/мес.

Комплекс КГК-2 позволяет проводить выработки с анкерной крепью и последующим возведением'набрызгбетонной крепи, состоит из комбайна 4ПП-2 в сочетаний с перегру­жателем ППЛ-1К и ленточным телескопическим конвейером. Расчетная скорость прове­дения выработки 210 м/мес. при количестве работающих в звене 4 человека.

Рис. 244. Комплекс КСО-1М и схема размещения оборудования при бурении шпуров под анкеры

Рис. 245. Комплекс К4ПП-2

ГОРНО-ПРОХОДЧЕСКИЕ РАБОТЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ КОМБАЙНОВ

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Научно-технический прогресс в области проведения горных выработок, являющихся важнейшим элементом современной технологии добычи полезных ископаемых, в основном реализуется путем развития комбайнового способа проведения. Последний обеспе­чивает по сравнению с буровзрывным способом более высо­кие темпы проходки и производительность труда.

Удельный вес комбайновой проходки в угольной промышленности России составляет около 64,4 % объемов проходки. Из них око­ло 52 % проводится по углю, 47 % - смешанным забоем и только немно­гим более 1 % - по породе. Значительно увеличились объемы проведения выработок по углю, что связано с реструктуризацией отрасли, предусмат­ривающей прекращение добычи угля из маломощных пластов, сокраще­ние добычи на крутопадающих пластах.

При комбайновом способе проведения горных выработок существенно сокращается число основных процессов проходческого цикла по сравне­нию с буровзрывной технологией. Вспомогательные процессы остаются такими же, как и при буровзрывной технологии. Большое внимание сле­дует уделять пылеподавлению.

По существу технология строительства сводится к механическому разрушению массива, погрузке и транспорти­ровке породы, что можно выполнять одновременно с возведением посто­янной крепи. Такие процессы, как бурение шпуров, заряжание и взрыва­ние, проветривание и приведение забоя в безопасное состояние после взрывания, исключаются из проходческого цикла. Для комбайновой тех­нологии строительства характерна циклично-поточная организация труда.

Поэтому большое значение приобретает своевременность выполнения вспомогательных процессов (настилка рельсовых путей, увеличение дай­ны конвейеров, прокладка труб и кабелей, устройство водоотводной ка­навки и др.), относительная трудоемкость которых в связи с недостаточ­ным уровнем их механизации значительно возрастает.

Основными достоинствами комбайнового способа проведения горных выработок являются:

• полная механизация и совмещение по времени основных процес­сов выемки и погрузки горной массы, при применении временных передвижных крепей с этими работами совмещают также возведе­ние постоянной крепи;

• выемка породы производится в пределах проектного контура вы­работки без нарушения сплошности окружающего массива;

• увеличение темпов проходки и производительности труда рабочих в 2-2,5 раза по сравнению с буровзрывным способом;

• снижение стоимости строительства;

• повышение безопасности и улучшение санитарных условий работ. В качестве одного из основных критериев оценки сопротивляемости

пород разрушению механическим способом принят предел прочности по­род при одноосном сжатии. Эффективность работы проходческих ком­байнов зависит не только от прочностных свойств пород, но и в значи­тельной степени от их абразивности, так как последняя изнашивает породоразрушающий инструмент, изменяя его геометрию, обусловливает рост усилий, действующих на комбайн в целом.

Параметры режима разрушения выбирают с учетом хрупкости и вязко­сти пород. Эти характеристики определяют как частное от деления пре­делов прочности пород на одноосное сжатие и растяжение.

Нарушенность и трещиноватость массива также оказывают сущест­венное влияние на сопротивляемость его разрушению механическими способами.

Применяемые в настоящее время в промышленных условиях проход­ческие комбайны делятся на две группы: бурового действия (роторные) и избирательного действия (стреловые) ­– смотри справочные материалы по дисциплине в эл. виде.

Комбайны бурового действия могут разрушать породы прочностью до 150 МПа и более. Они работают по принципу распорношагающих механизмов и обеспечивают проведение выработок круглой формы. Проходческие комбайны бурового действия имеют роторный ис­полнительный орган, объединяющий функции разрушения породы, по­грузки и транспортировки, снабженный шарошками лобового резания,

погрузочными ковшами и ленточным конвейером. Роторный исполни­тельный орган разрушает породу шарошками одновременно по всей пло­щади забоя, поэтому требует усилия подачи 1400-1600 кН и выше, а так­же большой мощности электродвигателей: 440-540 кВт - для исполни­тельного органа, 660-850 кВт - для всего комбайна и 900-1100 кВт - для комбайна со вспомогательным оборудованием.

Технические характеристики комбайнов бурового действия и условия их применения приведены в справочных материалах по дисциплине.

Недостатками комбайнов бурового действия являются: ограни­ченная мобильность из-за сложного распорно-шагающего устройства; большие масса и длина комбайна (масса 90-250 т, длина 15—16 м); прове­дение выработок только круглого сечения с большим радиусом искрив­ления (100-140 м); необходимость замены роторного исполнительного органа при изменении размеров выработки; громоздкость комбайна, за­трудняющая его осмотр, ремонт и выполнение работ по креплению выра­боток; высокая трудоемкость монтажных работ (на доставку и монтаж затрачивается 1000-2500 чел.-смен без учета устройства специальной ка­меры объемом до 1200-1500 м3).

В связи с высокой стоимостью и большими затратами времени на мон­тажные работы комбайны бурового действия целесообразно применять только при проведении длинных малоискривленных выработок. В настоящее время их, как правило, применяют для проведения длинных тон­нелей и реже - выработок в шахтах.

Практический интерес для горно-добывающих предприятий представ­ляют стреловые проходческие комбайны, или, как их еще называют, комбайны избирательного действия, ко­торые позволяют полностью механизировать процесс отбойки и погрузки горной массы. Эти мощные самоходные агрегаты снабжены режущей головкой и погрузочным органом. Как правило, комбайны име­ют гусеничный ход, но существуют модификации на пневмоколесном и рельсовом ходу. Погрузочный орган обычно представляет собой комби­нацию нагребающих лап или нагребающего ковшового органа со скреб­ковым или цепным конвейером. Комбайны избирательного действия по сравнению с комбайнами бурового действия имеют следующие преиму­щества: более маневренны, их можно монтировать в выработках неболь­шой площади сечения (8-10 м²) без применения специального оборудо­вания, обеспечивают раздельную выемку горной массы в смешанных за­боях в выработках любой формы, после окончания проведения выработки переводятся в другой забой без перемонтажа, имеют меньшую массу и дешевле. Имея перечисленные преимущества, стреловые комбайны зна­чительно (в 2-4 раза) уступают комбайнам бурового действия по произ­водительности.

Комбайны избирательного действия выпускаются двух типов: тяже­лого (масса более 40 т) и легкого (масса до 20 т). В настоящее время в основном применяют комбайны легкого типа (более 85 %) с резцовы­ми исполнительными органами. За рубежом находят применение (около 70 %) комбайны тяжелого типа в породах с прочностью на сжатие более 60 МПа. В породах меньшей прочности используют комбайны легкого типа как при проведении выработок, так и при добыче полезных иско­паемых.

При проведении выработок по угольным пластам в США, Австралии, Великобритании, Канаде и других странах в подавляющем большинстве случаев применяют проходческие комбайны системы «Континиус майнер» с широкозахватным исполнительным органом. Эти комбайны обес­печивают высокие темпы проходки - до 20 м/сут и более. Главной частью рабочего органа стрелового комбайна является режу­щая головка, выпускаемая двух типов: с продольным и поперечным пере­мещением.

Режущие головки с продольным перемещением имеют конусную, сфе­рическую или шнекообразную формы, с поперечным - форму барабана, сферы или нескольких дисков, вооруженных твердосплавными резцами. Линейная скорость режущих головок составляет 1-3,5 м/с. В крепких по­родах увеличение скорости вызывает повышенный износ резцов и пылеобразование.

В некоторых конструкциях комбайнов используют телескопические стрелы, что увеличивает объем проходки из одного положения машины. Отбойку породы осуществляют за счет напорного усилия, создаваемого движением комбайна, и вращательного движения режущей головки, до­полнительные усилия, разрушающие породу, возникают также благодаря боковому перемещению стрелы комбайна.

При использовании режущей головки с продольным перемещением направление ее внедрения в забой (направление зарубки) перпендикуляр­но окружному усилию, поэтому головку можно внедрить в забой при от­носительно малых усилиях. Зарубку ведут путем подачи машины на за­бой при небольшом повороте стрелы комбайна. Для крепких пород реко­мендуют горизонтальное положение стрелы. Максимальная глубина вру­ба равна длине режущей головки, но обычно она составляет 0,5-0,7 ее хтины. В зависимости от направления залегания слоев пород в забое главное направление резания может быть горизонтальным, вертикальным или наклонным. Толщина снимаемой стружки колеблется от нескольких сантиметров до значений, равных диаметру головки. Например, при диа­метре головки 1-1,5 м в породах с пределом прочности на сжатие до 100 МПа толщина стружки составляет 10-30 см.

При движении режущей головки с поперечным перемещением направ­ление ее внедрения в забой совпадает с окружным усилием, поэтому для внедрения необходимо более значительное усилие подачи. Дополнитель­но к подаче машины на забой производят активные движения стрелой. Обычно вруб располагают в верхней части забоя и выполняют его в виде горизонтальной щели. Максимальная глубина вруба составляет 0,75 диа­метра режущей головки. Резание можно производить только в одном на­правлении (например, сверху вниз). Величина подачи головки практиче­ски постоянна.

Режущие головки обоих типов оборудованы однотипными резцами, их форма, размеры и тип твердого сплава зависят от крепости разрушае­мых пород. Охлаждение резцов и пылеподавление осуществляют водой, подаваемой через специальные форсунки, расположенные на режущей головке.

Большинство проходческих комбайнов избирательного действия рабо­тают с поворотными круглыми резцами. Эта конструкция в настоящее время используется всеми изготовителями проходческих комбайнов.

Комбайны избирательного действия обладают следующими основны­ми достоинствами: возможность обработки забоя выработки лю­бой формы, кроме круглой, с площадью поперечного сечения от 4 до 30 м и более; обеспечение селективной выемки; возможность установления крепи в непосредственной близости от забоя; высокая маневренность и относительно малая масса.

К основным недостаткам комбайнов избирательного действия относят: цикличное действие при разработке породы на части забоя, что снижает эксплуатационную производительность комбайна; неуравнове­шенность в продольном и поперечном направлении и конструктивная сложность исполнительного органа, связанная с возникновением динами­ческих нагрузок; более сложная конструкция погрузочных устройств; не­возможность проведения выработок по крепким абразивным породам: пылеобразование и низкая эффективность средств борьбы с пылью.

В настоящее время большое внимание уделяется созданию комплексов на базе проходческих комбайнов избирательного действия с целью механизации основных процессов и совмещения выемки горной массы с креп­лением выработки и другими работами.

Комбайновые комплексы состоят из набора оборудования для механизации основных процессов. В зависимости от типа комбайна подбирают остальное оборудование, обеспечи­вающее высокие скорости проходки и высокую производительность тру­да по всей технологической цепочке.

Расчетные скорости проведения выработки достигают 400 м/мес и производительность труда рабочего до 10 м3/смену и более. Состав и технические характеристики комплексов даны в табл.

Таблица

Наименование	Проходческие комплексы
КГК-1	КГК-2	KCO-1м	К4ПП-2	К4ПП-5
Расчетная скорость проведения выработки, м/смену	3-6	2,8-5	4-6	2,5-4	2,5^
Площадь поперечного сечения выработки, м2	13-18	13-20	4,7-15	15-20	16-36
Форма поперечного сечения	Арочная	Трапециевидная или прямоугольная
Базовый комбайн	4ПП-2м	4ПП-2м	1ГПКС	4ПП-2м	4ПП-5
Транспорт по выработке	1ЛТ-80	1ЛТ-80	Бункер- вагон Б-1	Ленточный теле- скопический кон- вейер 1ЛТП-80
Постоянная крепь	Анкерная	Арочная металлическая или анкерная	Металлическая податливая
Оборудование для возведения крепи	КПУ-1	КПУ-1	ПА-1	КПУ-2	КПМ-8
Длина комплекса, м
Масса комплекса, т	-	-

2. РАЗРУШЕНИЕ МАССИВА

Необходимо подчеркнуть, что процесс «разрушения масси­ва» является главным в комбайновой технологии.

Разрушение забоя горной выработки осуществляется исполнительным органом проходческого комбайна.

Буровые комбайны одновременно разрушают породы по всей площади забоя при помощи специального инструмента в виде резцов, штыревых и зубчатых шарошек. Проходческие комбайны бурового дей­ствия разделяют на две группы: для проведения горных выработок по уг­лям, солям и мягким породам с f< 4 и для проведения горных выработок по крепким абразивным породам с f = 8-16. Комбайны этого типа имеют ограниченную область применения на шахтах и рудниках из-за высокой стоимости и значительных затрат времени и труда на подготовительно-заключительные операции.

Конструкция исполнительного органа современно­го комбайна избирательного действия включает в себя взаимосвязанные составные части (агрегаты, узлы, системы), выполняющие его основное функциональное назначение - разрушение забоя и оформление контура проводимой выработки в определенном диапазоне типоразмеров сечений с режимными параметрами, обеспечивающими техническую характери­стику комбайна и безопасность проведения работ в заданных горно-геологических условиях. Основными составными частями исполнитель­ного органа являются: режущая часть (коронки), приводная часть (двига­тель, редукторы), несущая корпусная часть (стрела), система подвески с механизмом вертикального и горизонтального поворота стрелы, система орошения и взрывозащиты.

Режущие части исполнительных органов разделяют по конструкции на продольно- и поперечно-осевые коронки, что определяет их разное взаимодействие с разрушаемым массивом. Некоторые зарубежные фирмы-изготовители по заявкам заказчика оснащают проходческие комбайны любой режущей частью. Продольными коронками оснащены все отечест­венные комбайны избирательного действия, и они имеют конусную, сферическую или шнекообразную формы. Продольная коронка вращается вокруг продольной оси стрелы. При этом главное направление поворота стрелы перпендикулярно к оси вращения режущей коронки. Поперечно-осевая коронка, которая имеет форму барабана, сферы или нескольких дисков, вращается вокруг оси, перпендикулярной к стреле. Главное на­правление стрелы совпадает с направлением оси вращения режущей ко­ронки.

Режущие коронки современных отечественных комбайнов оснащаются поворотными резцами с передним упором типа РГ-401-12; PF-401-12S: РГ-501-16; PF-501-16S; PF-501-18S и другими, имеющими твердосплав­ные вставки цилиндрической формы диаметром 12; 15,5; 16; 19,5 мм и грибовидной формы диаметром 12; 16; 18 мм.

Разрушение забоя горной выработки режущей коронкой исполнитель­ного органа комбайна производят заходками. Наиболее сложный момент разрушения - это первоначальное внедрение рабочей коронки в массив, которое в зависимости от крепости горных пород происходит на различ­ную глубину. Горно-геологические условия залегания различных пласто­вых и рудных месторождений позволяют отыскать «слабые» места в за­бое для того, чтобы произвести «зарубку» в этих местах. После внедрения рабочей коронки в массив осуществляют его разрушение движением ис­полнительного органа комбайна в вертикальной или горизонтальной плоскости, в зависимости от крепости горных пород. После первого про­хода исполнительного органа создается дополнительная обнаженная по­верхность, способствующая более эффективному последующему разру­шению массива. При крепких породах рекомендуется перемещение ис­полнительного органа производить в вертикальной плоскости (сверху вниз или снизу вверх), при этом для разрушения используют собственный вес исполнительного органа или максимальное напорное усилие от гид­равлической системы комбайна. Перемещение исполнительного органа в горизонтальной плоскости (слева направо или справа налево) применяют при более слабых породах, что способствует более производительном}, разрушению, так как в этом случае происходит снижение холостых пере­гонов исполнительного органа.

При неоднородных забоях, т.е. когда массив состоит из пород, имею­щих разную крепость, может быть рекомендована комбинированная схема разрушения, при этом менее прочные участки забоя разрушают движе­нием исполнительного органа в горизонтальной плоскости, а более проч­ные - в вертикальной. При встрече в забое локальных участков с повы­шенной прочностью пород (например, кварцевые включения) сначала разрушают наименее прочные части забоя, а уже затем, используя собст­венный вес исполнительного органа, можно с наибольшим эффектом раз­рушить более прочные участки.

Контур выработки, как правило, обрабатывают в последнюю очередь. Однако и при этом необходимо выбирать оптимальную глубину разруше­ния массива. Недостаточная глубина способствует сильным динамиче­ским ударам резцов по обрабатываемой поверхности, что значительно повышает износ режущего инструмента.

В результате исследований процесса разрушения массива горных по­род и опыта эксплуатации были определены основные достоинства и недостатки как продольно-осевых, так и поперечно-осевых ре­жущих коронок. Анализ применения и исследований процесса взаимо­действия поперечно-осевых режущих коронок с разрушаемым массивом показал следующее.

1. Применение поперечно-осевых коронок эффективнее, чем продоль­но-осевых, при разрушении более прочных и абразивных пород при про­чих равных условиях (один тип комбайна, одинаковые горно-технические условия). Это обусловлено тем, что разрушение породы можно осуществ­лять при больших скоростях резания, чем при работе продольно-осевых коронок, так как путь резцов в контакте с породой в несколько раз мень­ше, чем вне контакта. Это обеспечивает лучшее охлаждение инструмента и, как следствие, уменьшение интенсивности изнашивания. При горизон­тальных заходках поперечно-осевая режущая коронка срезает стружки постоянной толщины, а не серповидные, характерные для продольно-осевых коронок. В результате удельный путь резания, т.е. суммарная длина пути резания всеми резцами, отнесенная к единице объема массива, при работе поперечно-осевых режущих коронок меньше.

2. При разрушении пород невысокой прочности, особенно пластичных, использование поперечно-осевых коронок менее эффективно, чем про­дольно-осевых.

Ряд исследователей считает, что продольно-осевые режущие корон­ки более перспективны для разрушения пород с пределом прочности до 40 МПа, а поперечно-осевые - свыше 70 МПа. В диапазоне от 40 до "0 МПа эффективность применения того или другого типа коронки зависит от ряда факторов: хрупко-пластических свойств пород, их трещиноватости, слоистости, размеров включений и их количества. При наличии трещиноватости и слоистости в достаточно хрупких породах (со­отношение между пределом прочности на одноосное сжатие и растяже­ние больше 10) более эффективно применение поперечно-осевых коро­нок.

3. Использование поперечно-осевых коронок обеспечивает лучшее удаление продуктов разрушения, так как они в процессе резания отбра­сываются в сторону погрузочного устройства и большая часть из них по­падает сразу на стол питателя. При этом не происходит дополнительное измельчение срезанных частиц породы, столь характерное для продоль­но-осевых режущих коронок. Более эффективно удаляются продукты разрушения, скапливающиеся в нижней части груди забоя, да и само их количество значительно меньше.

4. Выбор рациональных схем размещения резцов на поперечно-осевых коронках более сложен, чем на продольно-осевых, его осуществляют на основе экспериментальных исследований на полноразмерном стенде или макете исполнительного органа. Имеются специальные программы для оценки эффективности схем размещения резцов. Установка последних требует особой тщательности, так как небольшие неточности оказывают существенное влияние на кинематические углы и, как следствие, приво­дят к неодинаковой нагруженности инструмента, снижению производи­тельности и повышению удельного расхода резцов.

5. В процессе разрушения массива поперечно-осевой режущей корон­кой могут изменяться в достаточно широком диапазоне как вертикаль­ные, так и горизонтальные глубины внедрения в массив (иногда называе­мые величинами захвата). Это позволяет машинисту комбайна в зависи­мости от горно-геологических условий выбрать наиболее эффективный режим работы режущей коронки.

При разработке технологических схем разрушения забоя необходимо стремиться, чтобы удельный путь резания (произ­водительное перемещение и холостой ход исполнительного органа) был минимальным. Рациональные технологические схемы разрушения мас­сива способствуют значительному снижению износа режущего инстру­мента, повышению производительности комбайна, уменьшению удель­ной энергоемкости разрушения, что оказывает в конечном счете значи­тельное влияние на технико-экономические показатели комбайновой технологии.

Выявленные особенности строения массивов при разработке различ­ных месторождений позволили разработать рекомендации по выбору рациональных схем разрушения, которые охватывают широкий диапазон прочностных свойств пород (рис. 1).

Рис. 1. Технологические схемы разрушения забоя выработки исполнительным органом комбайна при различных структурах массива

В однородных породах режущую коронку перемещают к направлению трещиноватости (рис. 1, а, б). При слабых породах кровли выработки разрушение забоя производят сверху вниз или сначала вынимают цен­тральную зону, а затем боковые части (рис. 1, в, г). При больших сече­ниях выработки в слабых и слоистых породах сначала оконтуривают вы­работку, затем делают вертикальный врез и в последнюю очередь разра­батывают ядро забоя (рис. 1, д). Если площадь сечения выработки больше зоны действия с одной стоянки комбайна, то сначала отрабаты­вают одну, а затем оставшуюся часть забоя (рис. 1, ё). По породам с f < 6 применяют схему с двумя врезами в центральной части забоя (рис. 1, ж). Для точного оконтуривания сечения выработки при обработке забоя вертикальными и горизонтальными резцами по периметру ее остав­ляют целик толщиной около двух третей диаметра коронки, который раз­рушают последним (рис. 1, з). При проведении выработок по смешан­ному забою направление перемещения режущей коронки совпадает с на­правлением слоистости пород, выбирая при этом сначата слабый слой, а затем разрушают оставшуюся часть забоя (рис. 1, и, к).

Максимальная глубина вреза режущей коронки в забой равна 0,5-0,7 ее длины. Ширина вреза изменяется от нескольких сантиметров до диа­метра коронки. Величину заходки принимают равной шагу установки крепи. При устойчивой кровле выработки заходка может быть больше шага установки крепи, но не более 2 м.

Как уже было отмечено, во многих зарубежных странах для проведе­ния выработок по углю в большинстве случаев применяют проходческие комбайны с широкозахватным исполнительным ор­ганом. В характере взаимодействия широкозахватных (шнековых или барабанных) исполнительных органов с разрушаемым массивом имеется ряд существенных особенностей, не свойственных продольно- и поперечно-осевым коронкам.

Шнековые (барабанные) исполнительные органы независимо от распо­ложения (на поворотных стрелах или неповоротных рамах) разрушают забой при вертикальных перемещениях исполнительного органа сверху вниз или снизу вверх.

Шнековые исполнительные органы оснащены однозаходными шнека­ми с резцедержателями, которые располагаются на шнеках или сбоку от них. На барабанных исполнительных органах во многих случаях резцы располагаются по односпиральной схеме. Как правило, применяют пово­ротные резцы и только на отдельных машинах - неповоротные.

Уголь (породу) всегда разрушают в режиме попутного фрезерования. Зарубание исполнительного органа в забой осуществляют в верхней его части, что позволяет при перемещении его вниз создавать большие на­порные усилия, используя не только гидродомкраты, но и частично вес комбайна.

При разрушении массива шнековыми (барабанными) исполнительны­ми органами большая часть продуктов разрушения сразу же попадает на погрузочное устройство, в результате чего не происходит их переизмель­чение, что существенно снижает удельную энергоемкость процесса по сравнению с продольно- и поперечно-осевыми коронками.

3. ПОГРУЗКА И ТРАНСПОРТ ГОРНОЙ МАССЫ

Одновременно с разрушением массива производят погрузку отбитой горной массы. Отбитая горная масса сначала попадает на пита­тель, а затем уже передается на конвейер комбайна.

На отечественных и зарубежных комбайнах применяют следую­щие погрузочные устройства: кольцевой грузчик, скребковый конвейер, звезды, вращающиеся диски, поворотные рычажные лапы, нагребающие лапы.

Рассмотрим каждый из перечисленных механизмов погрузки.

Кольцевой грузчик располагается с обеих сторон от цен­трального конвейера, представляет собой два замкнутых цепных контура с индивидуальными приводами.

Предназначен для погрузки легких пород или угля. Характеризуется большой энергоемкостью, повышенным износом. Используется редко.

Скребковый конвейер также является устаревшей конст­рукцией. Выполняет функции погрузочного и транспортного органов.

Звезды - шестилучевые на комбайне фирмы «Доско» (МК2В, HI300), трехлучевые на комбайнах фирмы «Фест Альпине» (АМЗО, АМ80 и др.). Имеют привод от гидродвигателей через редукторы, размещенные под столом питателя. Применяют для погрузки сыпучих материалов, уг­ля. Обеспечивают высокую производительность.

Вращающиеся диски представляют собой ребристые диски с достаточно высокой частотой вращения (более 30 об/мин). Разгрузку гор­ной массы производят за счет ограничения, устанавливаемого между осью вращения диска и задним ограждением.

Поворотные рычажные лапы располагаются на столе пи­тателя с обеих сторон центрального конвейера. Привод осуществляется гидроцилиндрами, расположенными под столом питателя. Обратный ход лап обеспечивается за счет скосов обратной стороны лап.

Наибольшее распространение получили различные конструкции пар­ных нагребающих лап, обладающих универсальностью приме­нения, особенно при погрузке в тяжелых условиях (кусковатость, влаж­ность, неравномерность нагрузки).

Конструкции имеют вид четырехзвенного рычажного механизма или кулисного механизма с приводом от редуктора через центральный диск с кривошипом. Кулисный механизм конструктивно более простой, но соз­дает динамические нагрузки.

Привод может быть осуществлен от электродвигателя, гидромоторов че­рез редуктор или напрямую (П160), а также от скребковой цепи центрально­го конвейера (1ГПКС, 4ПУ, «Фест Альпине»). В некоторых моделях (П160, КП20Б, STM60) приводы лап между собой не синхронизированы.

В большинстве моделей конвейер проходит по центру комбайна.

В качестве тягового органа используют одинарную скребковую цепь, выполненную из круглозвенной цепи или втулочно-роликовой цепи с консольными скребками. Привод может быть электрическим или гидравлическим. Число двигателей зависит от условий применения.

Гидравлический привод может осуществляться как через трансмис­сию, так и без трансмиссий при применении высокомоментных гидро­моторов.

В некоторых конструкциях привод цепи осуществляется от привода лап («Фест Альпине» и др.).

Для обеспечения долговечности быстроизнашивающиеся части изго­тавливают съемными (днища конвейеров, поверхности стола питателя и др.). Так, у комбайнов фирмы «Вестфалия Бекорит» поверхность пита­теля армируют листами из полимерных материалов, имеющих высокую фрикционную стойкость.

Комбайны могут быть оснащены подъемно-поворотной хвостовой ча­стью конвейера или подвесным ленточным перегружателем.

Большинство фирм («Фест Альпине», «Эйкгофф» и др.) поставляют по требованию заказчика комбайны:

• с поворотной хвостовой частью и прицепным перегружателем -для проведения выработки;

• с короткой хвостовой частью и коротким поворотным перегружа­телем - для погрузки породы в самоходные вагоны, автомобили и др.;

• с подъемно-поворотной хвостовой частью - для работы в камерах по добыче угля, солей с самоходным транспортом.

Системы управления комбайном. Современные проходческие ком­байны оснащают электрическим и гидравлическим приводами, управле­ние которыми осуществляют с местного или переносного дистанционных пультов.

Управление с местного пульта имеют большинство отечественных и зарубежных проходческих комбайнов.

Пульты местного управления и рабочее место машиниста на зарубеж­ных комбайнах, особенно последних выпусков, существенно отличаются от отечественных эргономическими параметрами, количеством информа­ции, выдаваемой оператору, о состоянии узлов машин и течении рабочего процесса, комфортностью.

Широкое применение в гидроприводе этих машин имеют системы с насосами переменной производительности, чувствительными к дейст­вующим нагрузкам, автоматически выбирающие режим работы, гидро­моторы с регулируемыми объемными характеристиками, позволяющими снизить максимальные требуемые расходы в гидросистеме, уменьшить число команд (рукояток, кнопочных постов), которыми оператор воз­действует на работу гидроприводов. Использование гидрораспределите­лей пропорционального управления с электрогидропилотами позволило снизить габариты устанавливаемых на пульте аппаратов, объединить гукоятки различных команд и режимов. Это в комплексе с используе­мой современной электронной аппаратурой и широким применением микропроцессоров в системе диагностики дало возможность обеспечить современные стреловидные комбайны компактными рабочими местами оператора.

Основными операциями на отечественных комбайнах 4ПП2М, КП25, П160, КП20Б машинист управляет с помощью переносного дистанцион­ного пульта. На комбайне 4ПП2М применяют управление по искробезопасному многожильному кабелю, на КП25, П160 и КП20Б - по двух­жильному кабелю; также было испытано бескабельное управление по инфракрасному каналу (ИК-канал).

Технический уровень управления по двухжильному кабелю или ИК-каналу выше, оно более приемлемо для эксплуатации. На комбайне КП25 предусмотрена также возможность перехода на работу со стационарного местного пульта в режиме наладки и при неисправностях дистанционного управления.

На зарубежных стреловых комбайнах управлением с переносного пульта оснащают по отдельным заказам, кроме комбайнов для подрывки («Паурат», ФРГ) и работающих в тонких пластах на очистных работах, на нарезке лав и др. («Джой», США). Наиболее распространено управление с радиопульта и кабельное.

Средства автоматизации управления, контроля и диагностики зару­бежных комбайнов в основном поставляются по договоренности с заказ­чиком.

Более 70 % моделей комбайнов ведущих зарубежных фирм могут по заказам потребителя быть оснащены автоматизированными (с примене­нием ЭВМ) системами: контроля направления лазером и заданного кон­тура сечения выработки с отражением на дисплее, диагностики повреж­денной машины, оптимизации производительности резцовой коронки. Применяются четыре способа управления контролем профиля выработки: ручной (дистанционный - управление по кабелю или с радиопульта), по­луавтоматический, автоматический и программный.

Из последних разработок заслуживает внимания система автоматиза­ции режимов отработки забоя комбайнами АМ85 и AM 105, которая про­шла апробацию на шахтах концерна «Рурколе» (ФРГ).

Дата добавления: 2014-01-07