Файл: Горные машины и оборудование вв е де н ие в с пе ци а льн о с ть.pdf

106 раций: фронтальная зарубка; вертикальная зарубка; боковой рез. Воз- можна также схема обработки забоя вертикальными полосами.
Рис. 4.15.
Схема обработки поверхности выработки исполнительным орга-
ном с поперечно-осевой коронкой
Рис. 4.16. Типовая схема последовательной обработки забоя (а)
и режимы работы исполнительного органа с аксиальными коронками (б)
Рис. 4.17. Комбайн проходческий 1ГПКС со стреловидным исполнительным
органом с продольно-осевой коронкой
Следует отметить, что ИО с поперечно-осевой коронкой предпоч- тительнее с точки зрения обеспечения устойчивости проходческого комбайна, чем ИО с продольно-осевой коронкой, так как усилие пово- рота, которое необходимо приложить к стреле для ее перемещения, в первом случае значительно меньше, чем во втором. Это вызвано тем,

107 что при горизонтальной подаче поперечно-осевой коронки на усилие поворота оказывают влияние только силы подачи на резцах, но не силы резания, которые расположены в плоскостях, перпендикулярных на- правлению подачи.
Рис. 4.18. Комбайн проходческий КПУ со стреловидным исполнительным ор-
ганом с поперечно-осевой коронкой
Итак, ИО с поперечно-осевой коронкой присуще следующее ос- новное преимущество по сравнению с ИО с продольно-осевой коронкой
– более благоприятный с точки зрения обеспечения устойчивости ком- байна вектор внешней нагрузки на исполнительный орган вследствие нахождения векторов сил резания в плоскостях, перпендикулярных на- правлению подачи коронки.
Вместе с тем, следует отметить и недостатки ИО этого типа:
 ниже качество обработки забоя, чем при работе ИО с продольно- осевой коронкой, что отрицательно сказывается на трудоемкости процесса крепления выработки и ее устойчивости;
 невозможность проведения водосточной канавки и осуществления селективной выемки полезного ископаемого.

108 цевые целики. В планетарных исполнительных органах режущий ин- струмент перемещается по сложной кривой.
Шнековые обычно состоят из двух встречно вращающихся и ря- дом расположенных шнеков.
Рис. 4.19. Проходческий комбайн ПК8МА с роторным исполнительным орга-
ном
Рис. 4.20. Проходческо-очистной комбайн Урал-20Р с планетарным испол-
нительным органом

109
Комбинированные исполнительные органы, перемещающиеся в одной плоскости, сочетают в себе элементы баровых, корончатых и других органов. Исполнительные органы, перемещающиеся в двух плоскостях, разделяются на фрезерные (однобарабанные), двухфрезер- ные (двухбарабанные), лучевые, кольцевые, дисковые и комбинирован- ные.
Рис. 4.21. Проходческий комбайн КПА со шнековым исполнительным органом
Свыше 95% всего объема комбайнового проведения горных вы- работок на угольных шахтах страны и почти в такой же пропорции на угольных шахтах большинства угледобывающих зарубежных стран произ- водится с использованием комбайнов избирательного действия со стрело- вым исполнительным органом.
Стреловые комбайны в наилучшей степени отвечают условиям рабо- ты в угольных шахтах, особенно при проведении пластовых выработок. От- личительной особенностью проходческих комбайнов этого типа является конструкция исполнительного органа. Выполнен он в виде цельной либо шарнирно-ломающейся стрелы с режущей коронкой на переднем приза- бойном ее конце и электроприводом с редуктором на заднем конце.
Повороты стрелы в горизонтальной и вертикальной плоскостях осу- ществляются, как правило, системой гидроцилиндров.
Режущие коронки стреловых комбайнов имеют коническую, сфери- ческую (шаровую) либо цилиндрическую форму.

110
Коронки проходческих комбайнов избирательного действия в по- следние годы, как правило, снабжаются поворотными резцами типа РКС различных типоразмеров, устанавливаемыми в резцедержателях-кулаках коронки тангенциально. Такое расположение резцов и их поворот в рез- цедержателях улучшает эффективность разрушения угля, а также пород с коэффициентом крепости до 68 ед., по шкале проф. М.М. Протодьяко- нова, повышает срок службы твердого сплава на резце и самого резца. Для разрушения крепких пород используются также радиальные породные рез- цы типа РПП-2.
Резцедержатели на коронках располагаются по спирали, что способ- ствует удалению отбитой горной массы от забоя.
Конструктивно целесообразным явилось расположение электро- двигателя и редуктора исполнительного органа на самой стреле. При этом реализуется раздвижность стрелы, имея ввиду, что зарубка коронок в массив осуществляется раздвижкой (телескопическим удлинением) стре- лы, а не подачей всего комбайна на забой, что, как полагают, повышает его устойчивость в работе. С другой стороны, подача комбайна на забой для выполнения следующего цикла выемки приближает переднюю кром- ку питателя к забою, чем обеспечивается более полная уборка отбитой горной массы.
Установлено, что для уборки отбитой горной массы предпочти- тельным и наиболее производительным являются питатель с нагреба- ющими одно- или двухвильными лапами с непрерывной боковой погруз- кой на скребковый конвейер комбайна с вертикально-замкнутыми рабочей и холостой ветвями. Этот конвейер служит для перегрузки горной массы от питателя в вагонетки, штрековый конвейер или другое транспортное средство, располагаемое по выработке. Как правило, разгрузочная стрела этого конвейера делается поворотной в одну и в другую сторону, а также с возможностью изменения высоты разгрузки горной массы на различные транспортные средства, расположенные позади комбайна.
Такое перегрузочное устройство на комбайне удобно компонуется в середине машины, транспортирует горную массу, как в горизонтальной, так и в наклонной выработке, проводимой по падению пласта, позволяет осуществлять поворот его в сторону и изменение высоты разгрузки.
Большая часть серийно выпускаемых и вновь создающихся стре- ловых комбайнов оснащается удлиняющимися либо одной длины лен- точными перегружателями, позволяющими грузить отбитую горную мас- су в партию шахтных вагонеток.
Основным типом ходового устройства для передвижения проход- ческого комбайна со стреловидным исполнительным органом является гу- сеничный механизм, позволяющий оперативно и быстро переста-

111 навливать комбайн на новую позицию, а также выводить его из прой- денной выработки и перегонять в новый забой. Последние модели мощ- ных проходческих комбайнов со стреловидным исполнительным органом оснащаются гидрофицированными аутригерами  по два на каждую сторону комбайна, обеспечивающими устойчивость его во время работы.
Привод гусеничного хода проходческих комбайнов, как правило, электрический. Некоторые модели комбайнов имеют индивидуальный привод на каждую гусеничную цепь, что повышает их маневренность и, как полагают, упрощает механизмы приводов и их управление.
Комбайны на гусеничном ходу можно безопасно использовать для проведения выработок с углами наклона до ±12°. Использование их для проведения выработок с большими углами наклона обуславливает приме- нение для удержания комбайна от сползания в забой уклона специальных лебедок, а при проведении восстающих выработок
–
специальных уст- ройств для удержания комбайна и увеличения напорного усилия на забой.
Определенным ограничением применения стреловых комбайнов на про- ходке уклонов служит угол наклона таких выработок в 1518°, при пре- вышении которого резко падает производительность погрузочных уст- ройств и особенно скребковых и ленточных перегружателей.
Управление проходческим комбайном осуществляет оператор с по- мощью пульта, находясь на сидении, расположенном на комбайне. Ряд проходческих комбайнов управляются оператором с помощью дистанци- онно-выносного пульта.
Буровые комбайны значительно сложнее по конструкции стре- ловидных и, как следствие, весьма дорогостоящие. Этими и рядом других факторов объясняется целесообразность использования комбайнов буро- вого типа при проведении чистопородных выработок по породам высокой крепости и протяженностью не менее 8001000 м, к тому же при обяза- тельной стабильности горнотехнических характеристик пересекаемых пород. Наличие нарушений (сдвигов, сбросов, крупных трещин, вывалов и др.) существенно осложняет работу комбайна. Размеры сечения сооружае- мых роторными комбайнами выработок практически неизменны.

112
4.4. Очистные комбайны
Условия применения очистных комбайнов. Большое влияние на конструкцию очистных комбайнов оказывают разнообразные горно- геологические условия, основным из которых является мощность угольного пласта, измеряемая от кровли до почвы пласта.
Очистной комбайн, работая в комплексе с механизированной (ин- дивидуальной) крепью и конвейером в соответствии с состоянием кров- ли и почвы извлекает пласт определенной мощности. Она может быть меньше или больше мощности всего пласта и называется вынимаемой мощностью пласта Н
р
В табл. 4.7 приведены данные о распределении шахтных пластов по вынимаемой мощности. Наибольшее число шахтных пластов имеет среднюю вынимаемую мощность (70 % от общего числа). Средние пла- сты являются наиболее благоприятными для работы очистного комбай- на.
Таблица 4.7
Распределение шахтных пластов основных бассейнов России по выни- маемой мощности
Процентное распределение пластов по вынимаемой мощности, м
Бассейн от общего количества менее
0,8 0,8…1,2 1,2…2,5 2,5…4,5 свыше
4,5
Кузнецкий
66,6
-
8 63 12 17
Приморский
7,8
-
8 88 4
-
Печорский
7,5 2
16 74 8
-
Челябинский
7,2
-
7 84 2
7
Сахалинский
6,0 10 85 3
2
-
Подмосковный
4,9
-
-
100
-
-
При подвигании очистного забоя очистной комбайн движется по падению или восстанию пласта. 65% пластов на территории России от- носятся к полого-наклонным и они наиболее благоприятны для приме- нения очистных комбайнов.
При наличии газов, содержащихся в угольном пласте, предъявля- ются особые требования к конструкции очистного комбайна и скорости его перемещения, которая должна быть увязана с максимально возмож- ной скоростью проветривания очистного забоя.
Свойства угольных пластов существенно влияют на работу очист- ных комбайнов. При ведении горных работ под действием давления вышележащих пород происходит перераспределение напряженного со-

113 стояния угольного пласта как по длине, так и по глубине лавы, что су- щественно изменяет сопротивление угольного пласта разрушению.
На нарушение сплошности угольного массива (отжима угля) влияют: глубина залегания пласта; свойства и строение боковых пород; мощность и строение пласта; газонасыщенность; ширина призабойного пространства; тип, плотность и жесткость призабойной крепи; скорость подвигания и время обнажения забоя; направление выемки относитель- но кровли и т.д. При работе очистного комбайна разрушение угольного массива происходит специальным горнорежущим инструментом, кото- рый, взаимодействуя с угольным пластом, осуществляет его разруше- ние. В зависимости от сопротивления углей резанию определяются на- грузки, действующие на инструмент и исполнительный орган, на кото- ром он закреплен, подбирается мощность электродвигателей, опреде- ляются скорость перемещения и производительность комбайна.
Классификация очистных комбайнов. Многообразие горно- геологических условий и механических свойств углей, а также требова- ний технологии отработки пласта обусловливает разнообразие очист- ных комбайнов.
Все очистные комбайны разделяются на группы по следующим основным классификационным признакам:
1. По вынимаемой мощности пласта:
 для особо тонких  до 0,8 м;
 тонких  0,8...1,2 м;
 средних  1,2...2,5 м;
 мощных  2,5...4,5 м;
 особо мощных  более 4,5 м.
2. По углу залегания угольного пласта:
 для пологих пластов  до 9°;
 для наклонных пластов  9...35°;
 для крутых пластов  свыше 35°.
3. По типу исполнительного органа:
 баровые;
 корончатые;
 барабанные;
 шнековые.
4. По количеству исполнительных органов и их расположению:
 один;
 два сближенных;
 два разнесенных;
 три (два сближенных и один посередине);

114
 четыре, попарно разнесенные.
5. По типу системы перемещения:
 канатная система;
 цепная система;
 бесцепная система.
6. По расположению механизма подачи:
 встроенный;
 вынесенный.
7. По количеству механизмов подачи:
 один;
 два.
8. По типу привода механизма подачи:
 механический;
 гидравлический;
 электрический.
9. По количеству электродвигателей привода исполнительного органа:
 один;
 два;
 три;
 четыре.
10. По расположению электродвигателей привода исполнительного ор- гана:
 продольное в неподвижной части комбайна;
 продольное в подвижной части комбайна;
 поперечное в неподвижной части комбайна;
 поперечное в подвижной части комбайна.
11. По условиям взаимосвязи с конвейером:
 расположен рядом с конвейером и не связан жестко с ним;
 расположен рядом с конвейером и жестко связан с ним;
 расположен над конвейером и жестко связан с ним.
12. По способу управления:
 ручное, непосредственно с комбайна;
 дистанционное, с переносного пульта на расстоянии 10...15 м от комбайна;
 программное, по программе, записанной бортовым компьютером;
 автоматизированное, без присутствия человека.
13. По наличию погрузочных устройств:
 имеются;
 отсутствуют.

115 14. По наличию устройств для дробления крупных кусков угля и поро- ды:
 имеются;
 отсутствуют.
В процессе создания очистного комбайна необходимо оценить его по классификационным признакам. Выбор оценочных показателей за- висит от условий эксплуатации, области применения и возложенных функций.
Конструктивные схемы и основные параметры. Конструктив- ные схемы узкозахватных очистных комбайнов, получивших наиболь- шее распространение благодаря наибольшей приспособленности их ис- пользования с механизированными крепями, различны, но наиболее прогрессивна из них схема с двумя исполнительными органами (шне- ками или барабанами), размещенными по концам корпуса комбайна, что позволяет при вынесенных на штреки приводных головках скребкового конвейера производить безнишевую выемку угля в очистном забое.
Применяются также комбайны с односторонним размещением исполни- тельного органа относительно корпуса.
Комбайн состоит из следующих частей: корпуса, в который вмон- тированы электродвигатель, подающая часть и редуктор; исполнитель- ного органа; механизма подачи; погрузочного устройства и гидросисте- мы управления.
Рис. 4.22. Узкозахватный очистной комбайн:
1 – исполнительный орган, 2 –
корпус, 3 – качающийся редуктор, 4 – погрузочное устройство (кожух)
Для упрощения системы управления комбайном более правиль- ным является расположение корпуса комбайна над рештачным ставом, по которому он и перемещается. Большинство шнековых комбайнов ис- пользуют эту схему компоновки. Необходимость создания шнекового

116 комбайна для тонких пластов мощностью 0,70,75 м привело к распо- ложению корпуса между забоем и конвейером.
Перемещается комбайн вдоль забоя на пластах с углом падения до
35º с помощью встроенного в него гидравлического или электрического механизма подачи и растянутой тяговой корабельной цепи, концы кото- рой закреплены на приводных головках конвейера. Комбайны для тон- ких пластов, например 1К103 и КА80, перемещаются с помощью выне- сенных на штреки механизмов подачи и прикрепленной к корпусу ком- байна тяговой цепи, за счет чего сокращается длина комбайна, что име- ет большое значение при работе на тонких пластах с неспокойной гип- сометрией (исключается заклинивание корпуса между кровлей и поч- вой).
Системы подачи комбайна делятся на:
– цепную (комбайн за счет своей подающей части движется вдоль лавы по цепи, закрепленной на концевых станциях лавного конвейера);
– выносную систему подачи (ВСП), при которой на комбайне от- сутствует подающая часть, роль которой выполняют 2 блока ВСП, рас- полагаемые на приводных станциях забойного конвейера и переме- щающие по лаве замкнутую цепь, которая закреплена на комбайне;
– бесцепную (реечную), обеспечивающую движение комбайна по лаве за счет системы «подающая часть (располагаемая на комбайне) – рейка (располагаемая в комплекте навесного оборудования конвейера)».
Все современные комбайны оснащаются бесцепной системой подачи.
При камерной и камерно-столбовой системах разработки наи- большее распространение получили комбайны «Континиус Майнер»
(СМ 25М3), «Джой», LA М30, ДБТ, которыми можно отрабатывать угольный пласт от 1,0 до 3,2 м.
При этом обеспечивается производительность 0,5 млн т/год на 1 комплект оборудования, включающий комбайн «Континиус Майнер», самоходные вагоны, анкероустановщик, самоходные секции механизи- рованной крепи для сопряжений.
В настоящее время для тонких пластов кроме шнековых комбай- нов выпускаются комбайны с двумя вертикальными барабанами, каж- дый из которых расположен по концам корпуса комбайна. Корпус этого комбайна также вынесен и перемещается за конвейером в специальном желобе.
Главным параметром очистного комбайна, определяющим интен- сивность выемки угля, является его энерговооруженность. От 100 кВт у первых комбайнов, этот параметр постоянно увеличивался и сейчас со- ставляет порядка 700 кВт.