Комбайнового способа проходки

Преимущества и недостатки

С ПРИМЕНЕНИЕМ КОМБАЙНОВ

ГОРНО-ПРОХОДЧЕСКИЕ РАБОТЫ

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

Удельный вес комбайновой проходки в угольной промышленности России в настоящее время составляет около 50 % объемов проходки, из них около 40 % проходится по углю. На 2003 г. намечено увеличение удельного веса комбайновой проходки до 80 %. Значительно вырастут объемы проходки выработок по углю, что связано с реструктуризацией отрасли, предусматривающей прекращение добычи угля из маломощных пластов, сокращение добычи на крутопадающих пластах.

В угольной промышленности РФ по состоянию на 1.01.99 парк проходческих комбайнов состоял из 789 комбайнов, из них в работе находилось 487. Около 90 % этого парка представлены комбайнами 1ГПКС, 1ПК-3р и 4ПУ, оснащенными продольно-осевыми коронками.

Основные достоинства комбайнового способа проведения горных выработок заключаются в следующем:

· полная механизация и совмещение по времени основных процессов выемки и погрузки горной массы: при применении временной передвижной крепи с этими работами совмещают также возведение постоянной крепи;

· выемка породы в пределах проектного контура выработки без нарушения сплошности и окружающего массива;

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

· снижение стоимости строительства;

· повышение безопасности и улучшение санитарных условий работ.

Применяемые в настоящее время в промышленных условиях проходческие комбайны делят на две группы: бурового типа (роторные) и стреловые.

Комбайны бурового типа (табл.3)могут разрушать породы с пределом прочности 150 МПа и более. Они работают по принципу распорно-шагающих механизмов и обеспечивают проходку выработок круглой формы. Проходческие комбайны бурового типа имеют роторный исполнительный орган, выполняющий функции разрушения породы, погрузки и транспортировки. Комбайн снабжен шарошками лобового резания, погрузочными ковшами и ленточным конвейером.

Комбайны бурового действия не свободны от недостатков:

· ограниченная мобильность из-за сложного распорно-шагающего устройства;

· большие масса и длина комбайна (масса 90-250 т, длина 15-16 м);

· возможность проходки выработок только круглого сечения с большим радиусом искривления (100-140 м);

· необходимость замены роторного исполнительного органа при изменении размеров выработки;

Таблица 3

Техническая характеристика комбайнов бурового типа

Показатель	КРТ	Союз-19у	Урал-10КСА	Урал-20КСА	ПК-8м
Площадь сечения выработки в проходке, м^2	16,5	20,6	8,3; 9,4; 10,5	15,3; 17,9; 20,2	8-9
Максимальный коэффициент крепости разрушаемых пород по шкале Протодьяконова
Абразивность пород, мг			–	–	–
Угол наклона выработки, градусы	±10	±10	±12	±12	±15
Мощность двигателей комбайна, кВт:
установленная			444,6
суммарная исполнительного органа			–	–	–
Усилие подачи, кН			–	–	–
Масса комбайна, т				78-82
Длина комбайна, м		15,2	12,3	11,5	9,3

· громоздкость, затрудняющая осмотр, ремонт и выполнение работ по креплению выработок;

· высокая трудоемкость монтажных работ (на доставку и монтаж затрачивается 1000-2500 человеко-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 мало искривленных выработок. Поэтому их используют при строительстве длинных тоннелей, реже выработок в шахтах.

стреловые проходческие комбайны (табл.4), или, как их еще называют, комбайны избирательного действия, позволяют полностью механизировать процесс отбойки и погрузки горной массы, что чрезвычайно важно для горно-добывающих предприятий.

Таблица 4

Техническая характеристика стрелковых проходческих комбайнов (избирательного действия)

Показатель	КП-25	КП-20Б	1ГПКС	1ПК-3р	4ПУ	К56МГ	КН-78	4ПП-5	4ПП-2м	П-160
Площадь сечения выработки в проходке, м^2	7-25	7-20	6-17	5,3-12	4-8,2	4-8,5	–	14-35	9-25	9-33
Предел прочности пересекаемых пород при одноосном сжатии, Мпа							–
Абразивность, мг							–			–
Угол наклона выработки, градусы	±12	±20	±20	±10	±10	±15	±18	±10	±10	±10
Техническая производительность комбайна, ч/мин:
по углю	2,4	1,83	1,42	1,65	1,2	2,25	1,1	–	–
по породе	0,2-0,3	0,24	0,23	0,22	0,18	–	–	0,29	0,26	0,27
Установленная мощность комбайна, кВт				108,5
Мощность привода исполнительного органа комбайна, кВт
Масса комбайна, т					10,5	12,7	15,3
Длина комбайна, м	10,5	9,5	10,5	6,57	5,9	5,4	–		9,1
____________________ ^* В тоннах в минуту.

Эти мощные самоходные агрегаты снабжены режущей головкой и погрузочным органом. Как правило, комбайны имеют гусеничный ход, но имеются модификации на пневмоколесном и рельсовом ходу. Погрузочный орган представляет собой комбинацию нагребающих лап или нагребающего ковшового органа со скребковым или цепным конвейером.

Комбайны избирательного действия имеют по сравнению с комбайнами бурового типа следующие преимущества:

· большую маневренность;

· возможность монтажа в выработках небольшой площади сечения (8-10 м²) без применения специального оборудования;

· возможность обработки забоя выработки любой формы, кроме круглой, с площадью поперечного сечения от 4 до 30 м² и более;

· обеспечение раздельной выемки горной массы в смешанных забоях в выработках любой формы;

· возможность после окончания проведения выработки перенести комбайн в другой забой без перемонтажа;

· меньшие масса и стоимость.

Однако стреловые комбайны значительно (в 2-4 раза) уступают комбайнам бурового типа 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 на породах с прочностью на сжатие более 60 МПа работают комбайны тяжелого типа. В породах меньшей прочности при проходке выработок и добыче полезных ископаемых используют комбайны легкого типа.

Большинство проходческих комбайнов избирательного действия работают с поворотными круглыми резцами. Эту конструкцию в настоящее время предпочитают все изготовители проходческих ком байнов.

Комбайны избирательного действия не лишены недостатков:

· невысокая эксплуатационная производительность по породе;

· неуравновешенность в продольном и поперечном направлении и конструктивная сложность исполнительного органа, способствующая возникновению динамических нагрузок;

· более сложная конструкция погрузочных устройств;

· невозможность проведения выработок по крепким, абразивным породам;

· высокий уровень пылеобразования и низкая эффективность средств борьбы с пылью.

В настоящее время большое внимание уделяется созданию на базе комбайнов избирательного действия проходческих комплексов, которые позволят механизировать основные процессы и совместить выемку горной массы с креплением выработки и другими работами. Комбайновый комплекс (табл.5) включает набор оборудования для механизации основных процессов. остальное оборудование подбирают в зависимости от типа комбайна. Оно должно обеспечить высокую скорость проходки и производительность труда по по всей

Таблица 5

Состав и техническая характеристика проходческого комплекса

Показатель	КГК-1	КГК-2	КСО-1м	К4ПП-2	КПП-5
Расчетная скорость проведения выработки, м/смену	3-6	2,8-5	4-6	2,5-4	2,5-4
Площадь поперечного сечения выработки, м^2	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
Призабойный транспорт	Перегружатель	У-84	Ленточный перегружатель ППЛ-1К
Транспорт по выработке	1ЛТ-80	1ЛТ-80	Бункер-вагон Б-1	Ленточный телескопический конвейер 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	–	–

всей технологической цепочке. Расчетная скорость проведения выработки проходческим комплексом достигает 400 м/месяц, а производительность труда рабочего 10 м³/человеко-смену и более.

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

        Рис.36. Технологические схемы разрушения забоя выработки исполнительным органом комбайна при различных структурах массива  

Анализ особенностей строения массивов, влияющих на разработку различных месторождений, позволил разработать рекомендации по выбору рациональных схем разрушения, которые охватывают широкий диапазон прочностных свойств пород. В однородных породах режущую коронку перемещают к направлению трещиноватости (рис.36, а и б); при слабых породах кровли выработки разрушения забоя производят сверху вниз (рис.36, в) или сначала вынимают центральную зону, а затем боковые части (рис.36, 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.36, д). Если площадь сечения выработки больше зоны действия с одной стоянки комбайна, то сначала отрабатывают одну часть забоя, а затем оставшуюся (рис.36, е). По породам с 6 применяют схему с двумя врезами в центральной части забоя (рис.36, 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.36, з). При проведении выработок по смешанному забою направление перемещения режущей коронки совпадает с направлением слоистости пород. При этом сначала выбирают слабый слой, а затем разрушают оставшуюся часть забоя (рис.36, и, к).

Дата добавления: 2014-11-18