Проходческие комбайны

Основные типы проходческих машин для проведения горизонтальных и наклонных подготовительных выработок.

• Машины избирательного действия
• Машины бурового действия

Проходческим комбайном называется комбинированная горная машины для механизированного проведения горных выработок с выполнением не менее двух основных операций – разрушение горной породы и погрузки ее в транспортные средства.

В настоящее время по способу отработки забоя определились три основных типа проходческих машин:

• избирательного действия – комбайны оснащаются стреловидным исполнительным органом с режущей резцовой коронкой на конце стрелы; (КДП, 1ГПКС, КП-25, КСП-32, КП-200, R-130, КР-150 фирмы Remag (Польша) и др.);
• бурового действия – комбайны оснащаются роторным исполнительным органом (КРТ, ПК-ВМ, МТМ (Германия) и др.);
• флангового действия — комбайны оснащаются рабочим органом, обрабатывающим забой по всей его ширине или высоте при фланговом или вертикальном его перемещении (Караганда-7/15; 12СМ15-Joy, КПА, Wirth H 4.30 и др.)

Комбайны избирательного действия предназначены для проведения выработок любой формы, кроме круглой. Исполнительный орган при отработке забоя совершает качательные движения в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Коронка органа выполняется либо продольно-режущей, либо поперечно-режущей, вращающейся относительно оси перпендикулярной к оси стрелы. Комбайны имеют гусеничную ходовую часть и могут быть использованы при проведении горизонтальных и наклонных выработок по углю, углю с присечкой породы с пределом прочности при одноосном сжатии до 70МПа и показателем абразивности до 15 мг по Л.И.Барону в забоях опасных по газу и пыли.

Для разрушения горных пород резцовые коронки рабочих органов оснащаются тангенциальными поворотными резцами РКС и радиальными резцами типа РПП-2 армированными твердосплавными вставками.

Погрузочные органы выполняются одно-двухвальными нагребающими лапами или плоскими дисками, имеющими форму трех-шестилучевой звезды, которые в ряде случаев значительно повышают эксплуатационные качества. Для устойчивости комбайны оснащаются гидрофицированными аутригерами по два на каждую сторону комбайна. Для борьбы с пылеобразованием комбайны оборудуются системой подавления пыли, состоящей из средств орошения зоны разрушения форсунками и средствами пылеотсоса.

Наиболее производительными и обладающими достаточными силовыми и энергетическими параметрами являются комбайны КСП-32, А-110 (Украина) по породам с пределом прочности до 100 МПа, суммарной мощностью до 300 кВт, АМ-105 фирмы «Фест-Альпине» (Австрия), Е-200, EVR-160, Wirth N 1,24 (Германия), которые превосходят серийные машины РФ по энерговооруженности в 1,4-2 раза, технической производительности и надежности в 1,2-1,3 раза.

Преимуществами комбайнов избирательного действия являются относительная простота конструкции, возможность селективной выемки, способность проведения выработок различного сечения (рисунок 1).

Рисунок 1. Проходческий комбайн КП 200 Копейского завода

К недостаткам следует отнести неурановешенность исполнительных органов в продольном и поперечном направлениях, неравномерность усилий подачи в крайних положениях орган, относительно низкую производительность по сравнению с комбайнами бурового действия.

К комбайнам бурового действия относятся машины для проведения подготовительных выработок по углю, калийным солям и некрепким породам до ¦£ 4, а также породопроходческие комбайны для выработок по абразивным породам с коэффициентом крепости ¦£ 8÷10 сечением до 20 м 2 (рисунок 2). Отличительной особенностью комбайнов является наличие роторного органа одновременно обрабатывающего всю площадь забоя, который может быть одноосевым, соосно планшайбовым и планетарным.

Рисунок 2. Проходческий комбайн бурового типа ПК-8М

Малые скорости вращения (до 10 об/мин), энергонасыщеный привод (до 500 кВт) и устойчивое за счет распора в стенки выработки положения комбайна обеспечивают разрушение высокопрочных пород. Погрузочные органы буровых комбайнов представляют кольцевые ковшовые грузчики, которыми отбитая масса с почвы выработки поднимается вверх и высыпается на центрально расположенный перегружатель. Ходовое оборудование комбайнов – гусеничное, либо распорно-шагающие устройства в виде распорных и подающих гидродомкратов.

Буровые комбайны сложнее стреловидны, тяжелее (масса до 130 т) и дороже, поэтому они целесообразны при проведении чисто породных выработок протяженностью не менее 800-1000 м. Конструкции, разработанные в СНГ: ПК-8, КРТ, а также комбайны Копейского машзавода для выработок по калийным солям: Урал-20А, Урал-10А, Урал-61, Урал-20Р. Последние снабжены рабочими органами в виде двух объемно-планетарных буров в сочетании с бермовыми фрезами и оконтуривающими верхнюю и нижнюю части выработки резцовыми барабанами. Наиболее энергоемким является комбайн КРТ с роторно-торовым органом, установленной мощностью в 550 кВт для пород с ¦£ 10. Комбайн оснащен с тангенциальными дисковыми шарошками, тремя погрузочными ковшами и работает в выработках до ±10°.

К достоинствам буровых комбайнов следует отнести высокую энерговооруженность, что позволяет им работать по породам различной крепости, высокую производительность, отсутствие специальных погрузочных устройств. Недостатки: сложность конструкции, невозможность селективной выемки и крепления выработки у забоя, трудность доступа к забою при замене инструмента.

К комбайнам флангового действия относятся Караганда-7/15, обрабатывающий забой при цикличной подаче качанием рабочего органа по фронту забоя, либо при непрерывной подаче – по фронтальной схеме, а также комбайны непрерывного действия типа ДВТ Континьюис (Германия) мощностью на режущем органе 2х209 кВт с зарубкой в верхней части забоя и резанием при движении (раздвижного по ширине) органа сверху вниз.

Проходческие комбайны . Назначение, требование, классификация

Выемочные машины, предназначенные для отделения угля и породы от массива и погрузки (в отдельных случаях и доставки) горной массы на соответствующие автономные транспортные средства.

Курс горных машин по принципу функционального назначения оборудования делится на:

— машины и оборудование для механизации процессов бурения шпуров и скважин;

— машины для механизации процессов выемки полезных ископаемых, включающие врубовые машины, очистные комбайны и струговые установки;

— машины и оборудование для механизации проведения подготовительных и нарезных выработок;

— выемочные комплексы и автоматизированные агрегаты;

— машины для механизации вспомогательных операций технологического цикла

При эксплуатации горных машин должно быть обеспечено бесперебойное снабжение их энергией, топливом, водой, смазочными и обтирочными материалами. Наряду с этим горные машины должны периодически осматриваться и ремонтироваться, чтобы гарантировать их исправную работу и минимальный износ деталей.

Основными показателями качества горных машин являются надежность, технологичность, транспортабельность, стандартизация и унификация, безопасность, эргономика, экологика и эстетика.

2) –

Механические характеристики горных пород. Характеристики разрушения горных пород

Механические свойства горных пород являются разновидностью физических свойств. Они выражаются в способности горных пород оказывать сопротивление деформированию и разрушению под действием внешних сил. К ним относятся: прочность, абразивность, упругость, хрупкость, пластичность и др

Крепость породы в данном случае может характеризоваться как совокупный параметр свойств, определяющий сопротивляемость породы разрушению, которые учитывают такие физико-механические характеристики породы, как твердость, упругость, пластичность, то есть основные параметры, определяющие буримость. Очевидно, что крепость горной породы в данном случае каким-либо объективным лабораторным методом не определяется.

В горном деле крепость оценивается шкалой проф. М.М. Протодъяконова через коэффициент крепости /, который рассчитывается с использованием предельной величины прочности породы при сжатии (f= о_сж / 100), что крайне не точно позволяет оценивать буримость горной породы.

Проходческие комбайны . Назначение, требование, классификация

Проходческие комбайны (ПК) предназначены для проведения подготовительных горных выработок. Их применение позволяет механизировать основные процессы проходческого цикла — разрушение горной породы, ее удаление из забоя выработки и погрузку на транспортные средства.
К ПК предъявляется ряд общих требований, основными из которых являются:

1. Высокие значения основных макроуровневых параметров, интегрально характеризующих их уровень качества и степень конкурентоспособности при представительных горнотехнических условиях эксплуатации:
2. Достаточно полный охват вероятных областей использования
3. Достаточно низкие удельные энергозатраты при выполнении рабочих операций.

4. Эргономическое удобство управления, высокая безопасность и требуемые санитарно-гигиенические условия при работе обслуживающего персонала.

ОБЩАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ПК И ИХ АНАЛИЗ

Общая классификация ПК может быть представлена следующим образом:

1. По назначению: а) для проведения горных выработок типа штрек, уклон, бремсберг и т. д.; б) для проведения нарезных выработок по полезному ископаемому (принятое название – нарезные комбайны).

2. По типу исполнительных органов для наиболее распространенных проходческих машин группы 1а): а) ПК стреловидного типа с фрезерными выемочными органами; б) ПК роторного типа с основными роторными выемочно-погрузочными органами, работающими в сочетании с дополнительными бермовыми исполнительными органами.

К указанным ПК предъявляются следующие, дополнительные к раннее перечисленным требования:

— обеспечение выполнения ряда вспомогательных операций (образование приямков под ножки крепи и водосточной канавки, качественная зачистка почвы, боков выработки и кровли);

— возможность селективной выемки полезного ископаемого при работе в смешанном породно-угольном забое;

— приспособленность к оснащению манипуляторами для поднятия и удержания элементов крепления выработок и площадками для размещения рабочих, производящих установку и затяжку этих элементов.

НАЗНАЧЕНИЕ ПРОХОДЧЕСКИХ КОМБАЙНОВ

Проходческие комбайны (ПК) предназначены для проведения подготовительных горных выработок. Их применение позволяет механизировать основные процессы проходческого цикла — разрушение горной породы, ее удаление из забоя выработки и погрузку на транспортные средства. Использование ПК позволяет совместить во времени основные, наиболее трудоемкие операции, что дает возможность повысить в 2-2,5 раза производительность труда и темпы проведения выработок, снизить стоимость проходческих работ и значительно обезопасить труд рабочих подготовительного забоя в сравнении с буровзрывным способом. Кроме того, при комбайновом способе проведения существенно повышается устойчивость горных выработок, так как связанность пород в массиве нарушается в меньшей степени, чем при буровзрывных работах.

К ПК предъявляется ряд общих требований, основными из которых являются:

1. Высокие значения основных макроуровневых параметров, интегрально характеризующих их уровень качества и степень конкурентоспособности при представительных горнотехнических условиях эксплуатации:

— максимально возможных теоретической и технической производительностей;

— 80%-го ресурса до капитального ремонта.

2. Достаточно полный охват вероятных областей использования:

— по размерам и формам выработок разного назначения (штреки, ходки и т.д.) при минимальном переборе породы;

— по крепости и абразивности разрушаемых горных пород.

3. Достаточно низкие удельные энергозатраты при выполнении рабочих операций.

4. Эргономическое удобство управления, высокая безопасность и требуемые санитарно-гигиенические условия при работе обслуживающего персонала.

ОБЩАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ПК И ИХ АНАЛИЗ

Общая классификация ПК может быть представлена следующим образом:

1. По назначению:

а) для проведения горных выработок типа штрек, уклон, бремсберг и т. д.;

б) для проведения нарезных выработок по полезному ископаемому (принятое название — нарезные комбайны).

2. По типу исполнительных органов для наиболее распространенных проходческих машин группы 1а):

а) ПК стреловидного типа с фрезерными выемочными органами;

б) ПК роторного типа с основными роторными выемочно-погрузочными органами, работающими в сочетании с дополнительными бермовыми исполнительными органами.

Доминирующее применение в угольной промышленности нашли ПК стреловидного типа.

К указанным ПК предъявляются следующие, дополнительные к раннее перечисленным требования:

— обеспечение выполнения ряда вспомогательных операций (образование приямков под ножки крепи и водосточной канавки, качественная зачистка почвы, боков выработки и кровли);

— возможность селективной выемки полезного ископаемого при работе в смешанном породно-угольном забое;

— приспособленность к оснащению манипуляторами для поднятия и удержания элементов крепления выработок и площадками для размещения рабочих, производящих установку и затяжку этих элементов.

Из ПК роторного типа в настоящее время выпускается только машина ПК8МА, предназначенная для проведения подготовительных выработок и очистных камер арочного сечения при подземной разработке калийных руд.

Для угольной промышленности ПК роторного типа до сего времени не востребованы в связи с их высокой сложностью конструкции и металлоемкостью, дороговизной и недостаточной апробацией.

Достоинствами ПК стреловидного типа являются: возможность варьирования в широком диапазоне размерами и формой выработки; высокая маневренность; возможность селективной выемки полезного ископаемого; механизация вспомогательных операций; возможность установки крепи возле забоя выработки; относительно небольшая масса; хороший доступ к рабочему инструменту.

К потенциальным преимуществам ПК роторного типа относятся: высокая производительность, связанная с тем, что исполнительные органы обрабатывают всю поверхность забоя одновременно; возможность разрушения более крепких пород, обусловленная применением шарошечного инструмента и распорно-шагающей подсистемы ПВМ; частичная изоляция от проникновения пыли из зоны работы исполнительных органов в выработанное пространство с помощью щита ограждения.

Источник https://oborudka.ru/handbook/15.html

Источник https://poisk-ru.ru/s4269t16.html

Источник https://studbooks.net/1653643/tovarovedenie/naznachenie_prohodcheskih_kombaynov