Бурильные машины. Проходческие комбайны. Очистные и проходческие комплексы и агрегаты

Рис. 5.9. Схемы бурения восстающих выработок  при различных способах установки  комбайна 

       Способ восходящего бурения (см. рис. 5.9, а) заключается в том, что буровой комбайн размещается на верхнем горизонте, с которого бурят пилот-скважину на нижний горизонт, а разбуривание выработки до проектного сечения производят снизу вверх специальным расширителем. Пилот-скважина дает возможность повысить точность проходки восстающей выработки. Эта схема бурения восстающих выработок получила наибольшее распространение в мировой практике.

       Когда разработка полезного ископаемого ведется в восходящем порядке, применяются буровые комбайны нижнего расположения с буровыми головками обратного (см. рис. 5.9, в) или прямого хода (см. рис. 5.9, г). При разбуривании выработки сверху вниз требуется увеличивать диаметр пилот-скважины для свободного удаления буровой мелочи и защищать комбайн и горнорабочих от падающей горной породы. Бурение выработки на все сечение снизу вверх требует повышенных напорных усилий и затрудняет выдерживать направленность проходимой выработки. Разбуривать пилот-скважину сверху вниз можно и при расположении комбайна на верхнем горизонте (см. рис. 5.9, б).

       Ясиноватский машзавод (Украина) предлагает для проходки восстающих выработок буровой комбайн 2 КВ-А (рис. 5.10). Этот комбайн монтируется в камере и состоит из бурового станка 3, манипулятора 4 для подачи буровых штанг и монтажно-демоптажных работ, плат¬формы для штанг 5, бурового става б, р&збуривателя 7, шкафа управления блока питания 1 и пульта управления 2.

Рис. 5.10. Буровой комбайн 2КВ-А 

       В зарубежной практике для монтажа бурового комбайна чаще всего в выработке готовят специальную камеру, а сам комбайн собирают и крепят на бетонном фундаменте. Новые комбайны фирмы «Атлас Копко» (Швеция) монтируются на специальной платформе, которая горизонтируется специальными гидродомкратами, что даёт возможность отказаться от бетонного фундамента. 

       В качестве привода вращателя буровых комбайнов используют гидродвигатели, электродвигатели постоянного тока с тиристорным управлением и реже переменного тока с регулируемой частотой вращения.

       Практически все буровые комбайны для проходки восстающих выработок отличаются высокой степенью механизации и автоматизации основных и вспомогательных технологических операций: выбор и поддержание оптимальных параметров бурения в изменяющихся гор-но-геологических условиях, монтаж и демонтаж бурового става и др. 

2.5. Нарезные комбайны

       Объем проводимых на угольных шахтах нарезных выработок (нарезка лав, просеков и печей различного назначения) хоть и сокращается с внедрением современных систем разработки, но ещё остаётся значительным. Пока проходка нарезных выработок на пологих и наклонных пластах осуществляется буровзрывным способом, а на выбросоопасных пластах с применением отбойных молотков. Таким образом, создание средств механизации нарезных работ (нарезных комбайнов) и сегодня является актуальной задачей.

       Нарезные выработки обычно имеют небольшую протяженность (менее 300 м) и малое сечение, что накладывает жесткие ограничения на габариты комбайна. Специфические условия проходки нарезных выработок предъявляют к этим комбайнам и соответствующие требования: иметь небольшие размеры и массу;

- обеспечивать высокие темпы проведения нарезных выработок;

- отвечать требованиям техники безопасности и санитарным нормам по пыли, шумуи вибрации;

- обеспечивать быструю доставку комбайна в забой, монтаж, демонтаж и его переброску в другой забой;

- осуществлять дистанционное управление работой; обладать высокой эксплуатационной надежностью.

       Классифицировать нарезные комбайны пока можно по двум признакам:

1) области применения - для проведения нарезных выработок на пологих и наклонных (крутых) пластах;

2) массе - первый типоразмер массой до 6 - 7 т и второй типоразмер массой 10 - 15 т.

       При разработке конструкций нарезных комбайнов могут использоваться все функциональные узлы горных машин, с их позитивными и негативными конструктивными особенностями, которые справедливы и для нарезных комбайнов. Однако, учитывая специфику работы нарезных комбайнов, нужно обратить внимание на дополнительные ограничения в использовании функциональных органов.

       Барабанные и дисковые органы разрушения использовать на нарезных комбайнах крайне затруднительно, так как в этом случае для выгрузки угля из забоя требуется специальный конвейер. Этот конвейер должен находиться в одной (вертикальной) плоскости с органом разрушения, что конструктивно невыполнимо. Предпочтительнее в этом случае, очевидно, применение двух горизонтальных шнеков, транспортирующих отбитый уголь к продольной оси комбайна. В этом случае необходимо решить задачу разрушения угля в центральной части забоя и погрузки всего угля на передаточный конвейер.

       Корончатые органы разрушения также затруднительно использовать на нарезных комбайнах, так как и в этом случае затруднена выгрузка угля из забоя и регулировка органа разрушения по мощности пласта.

Пока  только баровые органы разрушения, при всех их недостатках, сами осуществляют выгрузку из призабойного пространства отбитого угля и могут регулироваться по мощности пласта.

       В качестве механизма перемещения на нарезном комбайне предпочтительнее применять распорно-шагающий. Механизмы перемещения с гибким тяговым органом в этом случае требуют частых перестановок упорной стойки, так как комбайн работает в лоб забоя, и упорную стойку можно ставить только в пределах длины комбайна. Гусеничные механизмы перемеще¬ния имеют большие габариты и массу.

       Нарезные комбайны компоновать желательно так, чтобы они имели дополнительную опору в стенки выработки, что увеличивает устойчивость комбайна. Центральная часть комбайна по его продольной оси должна быть свободна, чтобы можно было крепить выработку над комбайном и проще производить замену резцов на органе разрушения.

       Горловский машзавод (Украина) выпускает нарезной комбайн КН-78 для проведения выработок по углю в пластах мощностью 0,7 - 1,7 м с углом падения до 18° при сопротивляемости угля резанию до 300 Н/мм. Комбайн КН-78 (рис. 5.11) состоит из кольцевого бара 7, оснащенного двухшарнирной режуще-погрузочной цепью, гидродомкратов качания органа разрушения 2, лемеха 3, гидроцилиндров подачи комбайна 4, распорных гадростоек 5, электро- и гидрооборудования с пультом управления 6, рамы комбайна с редуктором и электродвигателем 7, скребкового перегружателя боковых опорных лыж 9.

       При помощи гидродомкратов 2 кольцевой бар 1 совершает качательное движение между почвой и кровлей, обрабатывая пласт угля на всю мощность и ширину выработки - 4 м. Отбитый уголь с почвы выработки грузится нижней ветвью бара на перегружатель 8.

Рис. 5.11. Нарезной комбайн КН-78 

2.6. Тенденции развития горнопроходческих комбайнов

      Дальнейшее  совершенствование горнопроходческих  комбайнов всех типов, очевидно, будет  вестись в следующих направлениях:

- расширение  области применения комбайнов  на более крепкие и абразивные  породы за счет совершенствования  породоразрушающего инструмента, повышения энерговооруженности органа разрушения, изыскания новых нетрадиционных методов разрушения горных пород (гидромеханического, вибромеханического, физико- механического и др. способов воздействия на забой);

- применение  регулируемого привода органа  разрушения;

- совершенствование  и внедрение автоматизированных  систем регулирования режимов разрушения породы и управления комбайна в части контроля за направлением выработки и стабилизации формы поперечного сечения выработки и схемы отработки забоя у стреловых комбайнов;

- оснащение  комбайнов средствами технической  диагностики состояния наиболее  ответственных и нагруженных деталей и функциональных узлов;

- расширение  применения гидропривода на погрузочных  механизмах с нагребающими лапами, передаточных конвейерах, гусеничных механизмах перемещения;

- оснащение  комбайнов дополнительным навесным  оборудованием для механизации  трудоемких ручных операций технологического  цикла проведения выработок;

- повышение надежности  и долговечности функциональных  узлов и всего комбайна в  целом. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

РАЗДЕЛ3. ОЧИСТНЫЕ И ПРОХОДЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И АГРЕГАТЫ. 

       В последние десятилетия в угольной промышленности ведущих угледобывающих стран мира происходят процессы концентрации горных работ и интенсификации подземного производства на базе современных очистных механизированных комплексов.

       На шахтах Российской Федерации интенсивно отрабатываются пологонаклонные пласты с использованием комплексно-механизированной технологии очистных работ. Удельный вес комплексно-механизированной технологии в РФ на пологонаклонных пластах составляет 99 %. В подавляющем большинстве в очистных комплексах применяется комбайновая выемка. Только в Восточном Донбассе имеются не более десяти лав, оборудованных струговыми установками. Более высоким уровнем совершенствования очистного оборудования станет создание фронтальных очистных агрегатов для добычи угля без постоянного присутствия людей в очистном забое. Отечественные конструктора являются пионерами в создании этого нового вида очистной техники.

       Интенсификация очистных работ требует своевременного воспроизводства очистного фронта, а именно увеличения скорости проведения горных подготовительных выработок. Механизация отдельных операций технологического цикла проведения подготовительных выработок не дает должного эффекта. Только на основе комплексной механизации всех технологических операций проходческого цикла можно существенно увеличить скорость проведения подготовительных выработок и производительность труда проходчиков. 
 
 
 

Классификация очистных и проходческих комплексов

       Технологии очистных работ и проведения подготовительных выработок объединяют аналогичные основные рабочие процессы: отделение от массива транспортабельных кусков полезного ископаемого или породы; погрузку и доставку отделенной от массива горной породы; крепление обнаженных поверхностей и, кроме этого, управление кровлей в очистном забое. Разнообразие горно-геологических условий залегания полезных ископаемых, нестабильность физико-механических свойств горных пород, многооперационность технологических процессов очистных и подготовительных работ определяют все разнообразие схем и средств механизации в очистном или подготовительном забоях.

      Системный подход к проектированию комплексов требует объективной классификации и четкой систематизации различных схем и конструктивно разнообразных средств механизации технологических процессов в очистном или подготовительном забоях, что обеспечивает наиболее обобщенный классификационный признак - функциональный. В общем случае в состав любого комплекса может входить три функциональные машины или механизмы:

1. выемочная машина (В), отделяющая от массива транспортабельные куски горной породы. Это может быть очистной или проходческий комбайны, бурильная машина или установка;
2. доставочная машина (Д или П), транспортирующая или производящая погрузку отделенной от массива горной породы на штрековые транспортные средства. Это может быть лавный конвейер или погрузочная машина;
3. крепь (К), обеспечивающая крепление обнаженного пространства и управления кровлей в лаве. Это может быть механизированная крепь или крепеустановщик.

       В общей схеме механизации технологических процессов в очистном забое и при проведении подготовительных выработок эти основные функциональные машины могут быть объединены для совместной работы путем наложения на них технологических, кинематических или конструктивных связей.

       Технологическая связь (-) заключается в согласовании технологических параметров обособленных машин для их рационального использования. Это низший уровень связей, когда функциональные машины выполняют операции последовательно без совмещения их во времени. 

       Кинематическая связь (+) подразумевает объединение технологически согласованных функциональных машин с сохранением ими своей самостоятельности и совмещение выполнения основных технологических операций во времени.