Выемочные комбайны и оборудование для механизации очистных работ

ВЫЕМОЧНЫЕ КОМБАЙНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

ДЛЯ МЕХАНИЗАЦИИ ОЧИСТНЫХ РАБОТ.

Выемочный комбайн — комбинированная горная машина, обеспечивающая одновременно механизацию отделения полезно­го компонента от забоя, его разрушение и погрузку на транспор­тную машину.

Выемочные комбайны работают по цикличной технологии, обрабатывая очистной забой заходками определенной ширины при одновременном перемещении вдоль забоя по односторонней или челноковой схеме выемки. В конце пути в зоне сопряжения со штреками выполняется цикл вспомогательных операций, спо­собствующий началу выемки очередной полосы. В связи с этим комбайн имеет исполнительно-погрузочный орган, механизм, обес­печивающий перемещение машины вдоль забоя, а также дополни­тельные средства для подавления пыли в очистном пространстве. Управление механизмами комбайна возможно как с пульта, расположенного непосредственно на машине, так и вынесенного за пределы очистного пространства в подготовительную выработ­ку специального устройства.

Ввиду разнообразия горно-геологических условий разработ­ки месторождений полезных ископаемых отмечается и разнообра­зие конструкций и технических решений очистных комбайнов.

В зависимости от направления выемки и перемещения комбайна различают фланговые и фронтальные конструкции. Фланговые комбайны перемещаются вдоль длинных забоев, обес­печивая выемку полосы угля определенной ширины, при этом отработка и продвигание лавы производится перпендикулярно направлению движения комбайна. Это основной тип комбайнов, применяемых на угольных шахтах. Фронтальные комбайны обес­печивают выемку всей полосы полезного ископаемого, при этом перемещение комбайна соответствует направлению движения фронта забоя. Такие комбайны нашли применение при разработке калийных и соляных месторождений полезных ископаемых камер­ными системами разработки.

Фланговые комбайны по ширине выемки за один проход вдоль лавы разделяют на широкозахватные (1.0 — 1.8 м) и узкозахватные (менее 1.0 м). 

Основные технологические схемы механизации очистных работ

Конструкция комбайнов непосредственно связана с требова­нием технологии ведения горных работ, технологическими схема­ми выемки полезных ископаемых.

Выемка пластовых (угольных) месторождений полезных ископаемых очистными комбайнами производится (в основном) по двум технологическим схемам: широкозахватной и узкозахват­ной. Рассмотрим их особенности.

Широкозахватная выемка угля предусматривает ширину захвата исполнительного органа комбайна за один проход вдоль забоя в пределах до 1.8 (2.2) м. При этом комбайн 1 движется между грудью забоя и первым рядом крепи, конвейер 3 отделен от комбайновой дороги дополнительным рядом крепи. По мере выемки угля за комбайном появляется обнажение шириной до 2.7 м, которое необходимо закрепить. Погрузка угля произво­дится грузчиком 2. Окончание выемки полосы угля завершается выходом комбайна в специально подготовленную нишу 5. Комбайн демонтируется и на маневровой скорости перегоняется в исход­ное положение 4, предшествующее началу выемки следующей полосы. С этой целью в другой части лавы также подготавлива­ется монтажная ниша 6. Конвейер разбирается на секции и переносится на новую дорогу. Лишь после этого возможно начало выемки следующей полосы. Таким образом, полной механизации процесса отделения, разрушения и погрузки угля предшествует целая серия вспомогательных операций, связанных с подготовкой ниш, перегоном комбайна, демонтажем и монтажем секций скреб­кового конвейера, которые существенно повышают трудоемкость работ и сдерживают темпы ведения очистной выемки угля. Совершенствование конструкции комбайна, увеличение его мощ­ности, скорости движения и производительности не дают сущес­твенного эффекта, поскольку необходимый перечень выполнения трудоемких вспомогательных операций остается прежним. Это приводит к тому, что затраты на совершенствование конструкции очистных комбайнов вызывают лишь обратный экономический эффект. Вспомогательные операции сдерживают возможность роста средней нагрузки на очистной забой, которая даже в благоприятных горно-геологических условиях не превышает 300-400 тонн в сутки. Требовалась разработка принципиально новой технологии ведения горных работ, обеспечивающей возможность естественного роста нагрузки на забой и исключающей трудоем­кие и непроизводительные операции. Такой технологией явилась узкозахватная схема выемки угля.

Новые конструкции очистных комбайнов обеспечивали не только меха­низацию операций выемки угля, но и процесса подготовки ниш, что существенно снизило трудоемкость ведения очистных работ и повысило нагрузку на забой. В современных выемочных ком­плексах механизированы все операции технологического цикла: выемка, погрузка угля, его транспорт, крепление и управление кровлей. Резкое уменьшение ширины захвата комбайна и работа исполнительного органа в отжатой зоне пласта обеспечили сущес­твенное увеличение скорости движения комбайна вдоль забоя, что с лихвой компенсировало кажущееся снижение производи­тельности за счет уменьшения ширины захвата комбайна за один проход. Постоянное совершенствование конструкции комплексов за счет увеличения мощности приводов комбайнов и повышения несущей способности крепи обеспечило реальные нагрузки на очистной забой до 10 и более тысяч тонн в сутки. Узкозахватные комбайны последних модификаций обеспечивают выемку угля при скоростях подачи 8.0 — 10.0 м/мин, против 1.0 — 2.0 м/мин широкозахватных машин. Кроме того, рост производительности узкозахватных комплексов существенно возрос за счет сокраще­ния времени выполнения вспомогательных операций и более интенсивного использования дорогостоящего оборудования по его основному назначению — выемке полезного ископаемого.

Все это способствовало одновременному снижению трудо­емкости выполнения работ. В настоящее время технология узко­захватной выемки угля является основой для создания и эффек­тивного использования высокопроизводительных очистных ком­плексов. Такая тенденция.

Схемы и способы перемещения машин вдоль забоя

Для разрушения и отделения полезного ископаемого необ­ходимо обеспечить перемещение комбайна вдоль забоя с опреде­ленным усилием и скоростью подачи, в зависимости от которых формируются нагрузки на исполнительном органе выемочной машины. Схема перемещения комбайна также связана с техноло­гией ведения горных работ. Так, канатная подача возможна лишь при широкозахватной схеме выемки угля, узкозахватная схема требует более скоростных и сложных систем перемещения ма­шин.

В зависимости от технологии, назначения и конструктивно­го исполнения различают следующие виды и способы перемеще­ния выемочных машин вдоль забоя:

—  канатная подача;

—  канатная подача на пластах крутого и наклонного падения;

—  цепная подача;

—  цевочная подача;

—  шагающая;

—  гусеничная.