ГлавнаяПроходческие комбайны. В настоящее время подготовительные выработки проводят комбайнами и буровзрывным способом. При проведении комбайнами достигаются более высокие скорости проходки выработок и производительности труда, чем при буровзрывном способе, и повышается безопасность работ. Общая протяженность выработок, пройденных комбайнами, постоянно увеличивается за счет уменьшения протяженности выработок, проведенных бурозврывным способом.
Комбайновый способ принят как главное направление технического перевооружения горнопроходческих работ.
В настоящее время на угольных шахтах используются три основных типа проходческих комбайнов: избирательного действия, бурового действия и нарезные. Комбайны этих типов различаются по конструкции, назначению, области применения и техническим характеристикам. Наибольшее распространение имеют комбайны избирательного действия со стреловидными исполнительными органами в виде поворотной стрелы-рукояти, консольно закрепленной на раме комбайна. Отличительной особенностью этих комбайнов является способ разработки забоя проводимой выработки. Забой разрабатывается исполнительным органом комбайна не одновременно по всей площади, а участками в определенной последовательности. Комбайны этого типа являются машинами цикличного действия.
Исполнительные органы комбайнов избирательного действия совершают качательные движения в горизонтальной и вертикальной плоскостях. На конце стрелы исполнительного органа установлена режущая головка в виде одной или двух режущих коронок или дисков. Проходческие комбайны со стреловидным исполнительным органом избирательного действия оснащены гусеничным ходом. В их конструкции обеспечивается доступ к узлам и режущему инструменту для замены.
К комбайнам такого типа относятся серийно выпускаемые машины ПК-ЗМ, 4ПУ, ПК-9Р, ПК-9РА, ЧПП-2А, ГПК и др. Они предназначены для проведения выработок по углю и слабым породам. Эти комбайны могут эффективно работать в угольных и смешанных углепородных забоях, проводимых вприсечку при коэффициенте крепости пород до 4.
Комбайн ПК-3М предназначен для проведения подготовительных выработок сечением от 5,3 до 12 м2 по углю и смешанному забою с присечкой породы до 30% с коэффициентом крепости до 4.
Комбайн может применяться для проведения как горизонтальных, так и наклонных выработок с углами наклона по падению или восстанию до 10°. Форма сечения выработки может быть любой, кроме круглой.
Комбайн ПК-3М (рис. 17) состоит из стреловидного исполнительного opганa 1, рамы 2, гусеничного механизма передвижения 3, опорно-поворотного механизма 4, погрузочного устройства 5, гидросистемы 6, электросистемы с пультом управления 7, системы пылеподавления 8 и ленточного погрузочного устройства 9.
Исполнительный орган комбайна состоит из электродвигателя, редуктоpa, стрелы и резцовой коронки одностороннего вращения. Редуктор с тремя парами цилиндрических передач осуществляет передачу мощности от электродвигателя к резцовой коронке через зубчатую муфту и главный вал стрелы. Редуктор снабжен цапфами, обеспечивающими сто шарнирную установку на опорноноворотном устройстве, и цапфами для соединения с гидроцилиндрами подъема.
Рама комбайна служит базой для соединения всех основных узлов. Механизм передвижения комбайна крепится к раме и имеет гусеничные тележки. Опорно-поворотное устройство, закрепленное па раме, обеспечивает перемещение исполнительного органа в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Комбайн ПК-ЗМ широко используется па угольных шахтах.
Комбайн ПК-ЗР (рис. 18) является модернизированной моделью комбайна ПК-ЗМ. Комбайн имеет большую производительность, повышенные надежность и долговечность. Улучшен ряд основных узлов комбайна. Он относится к группе проходческих комбайнов с исполнительным органом избирательного действия с резцовой коронкой. Комбайн производит раздельную выемку угля и породы и проходит выработки трапециевидного или арочного сечения. Благодаря небольшому удельному давлению на грунт комбайн может работать в выработках с сильно обводненными и слабыми почвами, а возможность устанавливать крепь непосредственно у забоя позволяет использовать его при проведении выработок со слабыми кровлями. Комбайн Гработает в комплексе с подвесным ленточным перегружателем. Последний транспортирует отбитую горную массу в транспортные средства.
При работе комбайна ПК-ЗР забой разрушается резцовой конической коронкой, установленной на подвижной стреле-рукояти. Привод коронки осуществляется от электродвигателя через редуктор отбойного органа и главный вал стрелы. Для передвижения и маневров комбайна служит гусеничный ход с индивидуальным приводом каждой гусеницы от электродвигателей. Отбитая горная масса грузится на скребковый конвейер. Приемная часть конвейера может быть поднята или опущена относительно уровня почвы.
Поднятая приемном частью кольцевого конвейера горная мacca передастся па ленточный перегружатель, соединенный с комбайном и перемещающийся за ним.
Комбайн ПК-ЗР оснащен системой пылеподавления, состоящей из четырех эжекторов, расположенных на стреле исполнительного органa. Исполнение электрооборудования комбайна рудничное взрывобезопасное.
Комбайн 2ПУ предназначен для проведения подготовительных выработок сечением от 3,6 до 8 м2 с углами наклона 10°, в том числе выработок малой протяженности в пластах крутого падения по углю пли смешанному забою с присечкой до 30% породы с коэффициентом крепости до 4.
Комбайном можно проводить выработки трапециевидной и прямоугольной формы поперечного сечения.
Комбайн 2ПУ (рис. 19) состоит из исполнительного органа в виде поворотной рукояти с двумя режущими дисками, погрузoчногo устройства, питателя с парными нагребающими лапами и центрального скребкового конвейера, опорно-поворотной рамы, из которой установлен исполнительный орган и погрузочное устройство, двух гусеничных тележек и ленточного подвесного перегружателя.
Отличительной особенностью комбайна 2ПУ является его малая масса и компактность, легкость разборки и перемещения его по горизонтальным, наклонным и вертикальным выработкам.
Исполнительный орган состоит из двух режущих дисков диаметром 800 мм.
Комбайн бурового действия ТОР-72 предназначен для проведения подготовительных, горизонтальных и наклонных выработок (+10) по породам с повышенной абразивностью и коэффициентом крепости 6—8 и 8—10.
Комбайн ТОР-72 (рис. 20) состоит из исполнительного органа, бермовых фрез с приводами от гидросистемы, конвейера, распорно-шагающего механизма, передней и задней опор и щита. Исполнительный орган выполнен из двух секторов, каждый из которых оснащен семью тангенциальными дисковыми шарошками. Нa ступицах исполнительного органа установлены четыре ковша. На секторах имеется специальное устройство, подающее воду непосредственно в зону контакта шарошек с горной породой, для охлаждения инструмента и пылеподавления. Для придания выработке арочной формы комбайн оснащен бермовыми фрезами.
Проходческая машина ППГ. В Институте горного дела им. А.А. Скочинского под руководством Я.Я. Гуменника создана пневматическая проходческая машина ППГ, предназначенная для направленного проведения выработок круглого сечения диаметром 750—765 мм снизу вверх на крутых пластах. Рабочая скорость машины при проведении выработок по углю 40—100 м/ч.
К проходческим относятся также нарезные комбайны. Они предназначены для проведения подготовительных выработок по углю любой крепости на пластах с углом падения до 18°. Нарезные комбайны могут работать по восстанию, падению и простиранию пласта. Этими комбайнами можно проходить разрезные печи при подготовке новых лав, нарезать просеки и печи при оставлении охранных целиков над откаточными штреками, вынимать угольную часть забоя при проведении штреков узким забоем.
Нарезной комбайн 2КНП предназначен для нарезки рассечных гезенков площадью поперечного сечения 7 ма и более с нижней или смешанной подрывкой боковых пород при незначительной подрывке кровли. Сначала выработка нарезается комбайном низу вверх, а затем расширяется сверху вниз.
Применяют также нарезные комбайны МРТ-2 и МРС-2, предназначенные для проведения восстающих выработок снизу вверх на всю высоту этажа по предварительно пробуренной скважине на тонких крутых пластах, опасных по внезапным выбросам угля и газа, без присутствия обслуживающего персонала в забое. В угольной промышленности России в настоящее время применяется свыше 1400 проходческих комбайнов разных марок.
Проходческие комбайновые комплексы оборудования. Следующим этапом комплексной механизации проведения подготовительных выработок является создание и внедрение проходческих комплексов оборудования, с помощью которых механизируются все основные операции проходческого цикла.
Применение в комплексах оборудования проходческих комбайнов вносит коренные изменения в технологию проведения подготовительных выработок и означает переход от многооперационной технологии при буровзрывном способе проходки к непрерывной поточной технологии, в которой все основные процессы выполняются параллельно. Все оборудование, необходимое для работы комбайна, должно быть приспособлено к непрерывной технологии. В первую очередь это касается средств доставки разрушенной горной массы от комбайна, оборудования для возведения постоянной и временной крепи, средств пылеподавления, оборудования для доставки элементов крепи к забою, а также вентиляционных, водоотливных труб, электрических силовых и осветительных сетей. Для комплексной механизации отдельных проходческих операций созданы современные высокопроизводительные проходческие комбайны и горнопроходческие машины, на которых компонуются комбайновые комплексы оборудования.
В настоящее время созданы и проходят испытание проходческие комбайновые комплексы КГК-1М, КХК-2 и KCO-1 и KН-5H.
Комплекс КГК-1М предназначен для комплексной механизации работ при проведении в угольных шахтах горизонтальных прямолинейных подготовительных выработок комбайновым способом с механизированным возведением постоянной арочной металлической крепи в устойчивой кровле.
Комплекс КГК-1М может применяться для проведения выработок с устойчивой кровлей по углю с присечкой до 70% породы c коэффициентом крепости f < 6 или f = 6 и абразивностью до 16.
Применение комплекса позволяет механизировать отбойку горной массы, ее погрузку и доставку, возведение верхняков постоянной крепи арочной формы из спецпрофиля и использовать металлическую сетку в качестве затяжки.
Комплекс КГК-1М (рис. 21) состоит из проходческого комбайна 1 типа 4GП-2 передвижной шагающей гидравлической крепи 2 типа КМК-ЗМ, крепеукладчика 3 типа КПУ-1М, ленточного перегружателя 4 типа ППЛ-70У, мостового перегружателя 5, тележки ТК-3 для доставки пакетов крепи. При работе комплекса совмещаются во времени все основные процессы проходки: разработка забоя, временное крепление, постоянное крепление арочной крепью с металлической сеткой и доставка горной массы из призабойной части выработки в вагонетки.
Сменная производительность комплекса КГК-1М составляет 8 м, месячная до 400 м при сечении выработки в свету 13,1 18 м2.
Комплекс КГК-2 предназначен для комплексной механизации работ при проведении прямолинейных горизонтальных подготовительных выработок. Комплекс создан на базе проходческого комбайна 4ПП-2, предназначенного для проведения выработок по угольному или смешанному забою с присечкой до 70% породы с коэффициентом крепости f до 6.
Комплексом КГК-2 можно проводить выработки протяженностью 200 м и более прямоугольной или арочной формы с площадью поперечного сечения в проходке 12,5—18 м2. Комплекс КГК-2 может применяться также при проведении выработок с присечкой пород с коэффициентом крепости f до 14 и абразивностью более 16 с разрушением крепких пород буровзрывным способом.
Применение комплекса позволяет механизировать отбойку горной массы, ее погрузку и доставку, бурение шнуров различного направления и назначения, заворачивание гаек анкеров, нанесение бетона на стенки выработки методом набрызга.
На рис. 22 показана технологическая схема проведения выработки комплексом КГК-2 по углю и породе почвы.
