Бурильные машины. Проходческие комбайны. Очистные и проходческие комплексы и агрегаты (стр. 5 из 7)
Многолетняя практика эксплуатации проходческих комбайнов показывает, что с их применением существенно увеличивается скорость проходки выработок и производительность труда горнорабочих в сравнении с буровзрывной проходкой; упрощается организация труда; повышается безопасность труда; значительно облегчается труд проходчиков; улучшается устойчивость проведенных выработок, что снижает затраты на их поддержание; сокращает долю ручного труда по забутовке закрепленного пространства.
2.1. Классификация и требования, предъявляемые к проходческим комбайнам
Все проходческие комбайны по общим признакам, определяющим область применения и технологическую схему работы, можно классифицировать:
- по области применения - для проведения вспомогательных и основных однопутевых и двухпутевых горных выработок по углю и смешанным забоям, для проведения основных и капитальных выработок по породе и нарезных выработок по углю (просеки, разрезные печи, ходки и т. п.);
- по способу обработки забоя органом разрушения - на избирательного действия (стреловые проходческие комбайны) с последовательной обработкой поверхности забоя слоями и фронтального действия (буровые комбайны) с одновременной обработкой всей поверхности забоя;
- по крепости пород разрушаемого горного массива - для работы по углю (слабой руде) с прослойками и присечками слабой породы), для работы по породам средней крепости, для работы по крепким породам;
- по площади сечения проводимых выработок (в проходке) - для проведения выработок сечением 5-16 м2, 9 – 30 м2 и более 30 м2.
Дополнительно проходческие комбайны можно классифицировать по конструкции его основных функциональных органов, габаритам, массе. Так, по массе стреловые комбайны в соответствии с ГОСТ 28599-90 делятся на четыре типоразмера:
I -до 13 т;
II - до 25 т;
III - до 48 т;
IV -до 75 т.
Независимо от области применения и конструктивного исполнения проходческие комбайны должны удовлетворять следующим техническим требованиям:
- устойчиво работать с заданной производительностью в требуемых горно-геологических условиях;
- в конструкции комбайна должна быть предусмотрена возможность установки дополнительного навесного оборудования для механизации трудоемких операций проходческого цикла (бурение шпуров и установка анкерной крепи, установка временной штучной крепи и пр.);
- работать в проходческих комплексах с оборудованием для бурения шпуров и установки анкерной крепи, с оборудованием для установки штучной постоянной крепи, с оборудованием для бурения дегазационных и разведочных скважин;
- при работе обеспечивать пылеподавление, уровень шума и вибрации в пределах санитарных норм на рабочем месте машиниста;
- осуществлять дистанционное и автоматическое управление работой и направленностью движения;
- иметь возможно большее число унифицированных узлов и деталей; допускать применение временной передвижной механизированной крепи; разбираться на транспортабельные узлы для спуска под землю и доставки в забой.
2.2. Стреловые проходческие комбайны
Проходческие комбайны избирательного действия со стреловым органом разрушения получили наибольшее распространение в горной промышленности Российской Федерации и за рубежом из-за своей универсальности и относительной простоты конструкции. Такими комбайнами можно проходить выработки любого сечения по форме (арочной, прямоугольной, трапециевидной и др.) и площади сечения (в пределах типоразмера комбайна) без смены органа разрушения или его перенастройки. Стреловыми комбайнами можно проходить горизонтальные и наклонные выработки по углю и смешанному забою с присечкой малоабразивных пород средней крепости в сложных горно-геологических условиях (сбросы, пережимы и утонение пласта, неустойчивая кровля, слабая почва и др.). Конструкция этих комбайнов позволяет достаточно просто производить смену породоразрушающего инструмента и устанавливать временную крепь непосредственно у груди забоя.
Однако применяемые в настоящее время механизмы качания стрелы не могут обеспечить постоянства скорости её перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также и усилий подачи на коронке в этих же плоскостях. Изменение скорости поворота стрелы, при постоянной частоте вращения самой коронки, приводит к изменению глубины резания и, следовательно, усилия резания на породоразрушающем инструменте. Повышенная динамичность работы стрелового органа разрушения значительно снижает эффективность и надежность работы комбайна и существенно осложняет обеспечение его устойчивости при работе.
Основу парка стреловых комбайнов в России составляют комбайны Копейского машзавода семейства 1 ГПКС. Базовая модель комбайна 1 ГПКС (рис. 5.1) состоит из органа разрушения, включающего в себя телескопическую стрелу 3 и фрезерную головку 1; гусеничного механизма перемещеия 11; погрузочного органа с нагребающими лапами 12; гидросистемы 6; электрооборудования 5; пульта управления 7; передаточного конвейера 8; системы пылегаше- ния 2; силовых гидроцилиндров поворота стрелы 4 и 13; гидроцилиндров перемещения концевой части передаточного конвейера 9 и аутригеров 10, предназначенных для увеличения устойчивости комбайна при обработке забоя.
Семейство унифицированных комбайнов 1 ГПКС состоит из базовой модели, которая предназначена для проведения горизонтальных и наклонных (±12°) выработок с погрузкой горной массы на конвейер. При погрузке горной массы в вагонетки базовая модель оснащается дополнительно ленточным перегружателем (модель 1ГПКС-01). Модели комбайнов, предназначенные для проведения выработок по восстановлению (+20°; 1ГПКС-02) и по падению (-25 1 ГПКС-03) с погрузкой породы на конвейер дополнительно оснащаются тягово- предохранительными механизмами, монтируемыми на ведущих звездочках редукторов гусеничного хода. Эти лебедки предназначены для удержания комбайна от сползания при проведении наклонных выработок и, кроме этого, увеличивают усилие подачи комбайна при проходке восстающих выработок.
 |
Схема обработки забоя выбирается машинистом и зависит от крепости породы, состояния почвы и кровли, наличия и расположения твердых включений и других горногеологических и горнотехнических факторов. При выборе схемы обработки забоя желательно учитывать следующие требования:
- при разной крепости породы разрушать вначале более слабую;
- в первую очередь обрабатывать нижнюю часть забоя, так как это облегчает дальнейшее разрушение забоя и погрузку отбитой породы;
- разрушение забоя вести с учетом напластования породы (коронка должна перемещаться вдоль напластования, а не поперек);
- при больших сечениях выработки можно разрушать забой частями (сначала обрабатывается правая часть забоя, а затем левая часть, или наоборот).
Стреловые проходческие комбайны находят широкое применение на шахтах западноевропейских и других зарубежных стран.
2.3. Буровые проходческие комбайны для проведения горизонтальных выработок
Проходческие комбайны с буровым органом разрушения предназначены для проведения подготовительных выработок и очистных работ при камерных системах отработки полезного ископаемого. Форма сечения проводимой выработки может быть арочной или овально-арочной. Комбайны с одним буровым органом или соосными роторами проходят выработку круглого сечения, которая при помощи бермовых фрез доводится до арочной формы. Комбайны с параллельно-осевым расположением буровых органов разрушения проходят выработки овально- арочной формы.
Буровые проходческие комбайны имеют более высокую производительность, чем стреловые комбайны, но они эффективны в эксплуатации только при проведении выработок постоянного сечения в породах с относительно стабильными физико-механическими свойствами и значительной протяженности (около 2000 м).
При проведении выработок по калийным солям и малоабразивным породам средней крепости (f < 6) буровой орган разрушения оснащается резцовым породоразрушающим инструментом. Сам комбайн имеет гусеничный механизм перемещения и шнековый или ковшовый орган погрузки. При проходке выработок по абразивным породам выше средней крепости (f > 8) ротор органа разрушения оснащается дисковыми или диско-штыревыми шарошками лобового или тангенциального резания, а комбайн оборудуется распорно-шагающим механизмом подачи и ковшовым погрузочным органом.
В России буровые проходческо-очистные комбайны широко применяются при добыче калийных солей.
Комбайн ПК-8МА (рис. 5.5) состоит из роторного органа разрушения 1 с ковшовым погрузочным устройством 2, отгораживающего щита 3, редуктора органа разрушения 5, электродвигателей привода роторов 5, передаточного конвейера 6, пылеотсасывающей и оросительной установок 7, пульта управления 9, механизма перемещения 20, бермовых фрез 22, отрезных барабанов 23, электрооборудования со станцией управления 18, маслостанции с маслобаком 17.
 Рис. 5.5. Комбайн ПK-8MA |
Орган разрушения состоит из внутреннего ротора 11 и внешнего ротора с четырьмя лучами 13, которые вращаются в разные стороны, что дает возможность уравновесить реактивный момент при работе органа разрушения. Четыре луча внешнего ротора оснащены ковшами 14, которые зачерпывают отбитую горную массу в нижней части выработки и подают ее через верхнее окно в щите на передаточный конвейер. На лучах внутреннего и внешнего роторов монтируются державки 12 с тангенциальными резцами. Забурник 16 разрушает центральную часть забоя и крепит внутренний ротор на выходном валу редуктора органа разрушения.