Подземный транспорт Контактный электровоз К14

Проходческие комбайны избирательного действия

Применение проходческих комбайнов избирательного действия по горно-геологическим и горно-техническим условиям возможно в 60–65% проходческих забоев. Вместе с тем до настоящего времени уровень механизации проведения горных выработок комбайновым способом составляет всего 30–35%. Малые фактические объемы проведения выработок проходческими комбайнами вызваны следующими причинами:

• 
  недостаточным объемом поставок этих комбайнов шахтам;
  
• 
  вновь получаемые комбайны идут на замену старых (прирост комбайнового парка на действующих шахтах Украины прекратился с 1986 г.);
  
• 
  технический уровень используемого на шахтах проходческого оборудования и его надежность не обеспечивают возможности дальнейшего существенного повышения темпов проходки, производительности труда проходчиков и уровня механизации процесса крепления.
  

При всем разнообразии выпускаемых в мировой практике проходческих комбайнов со стреловидным исполнительным органом в их конструкциях очень много общих элементов. По сути дела, структурно-компоновочная схема рассматриваемого класса машин (см. рис. 2) имеет практически один и тот же состав для большинства моделей (см. рис. 2).

Рис. 2.
1 – стреловидный исполнительный орган, включающий собственно исполнительный орган обычно корончатого типа, а также его привод, т. е. электродвигатель и редуктор; 2 – система подвески стреловидного исполнительного органа, состоящая, как правило, из стрелы, шарнирно связанной с поворотной рамой, а также нескольких пар гидроцилиндров, изменяющих положение исполнительного органа в горизонтальной и вертикальной плоскостях; 3 – корпус машины или несущая рама, на которой базируется все основное оборудование комбайна; 4 – ходовая часть, как правило, гусеничного типа; 5 – погрузочный орган, в качестве которого преимущественное распространение получили парные нагребающие лапы; 6 – конвейер, обычно скребкового типа;

7 – гидро- и электрооборудование комбайна, включающее маслостанцию, станцию управления, пульт управления и т. д.

Кроме вышеперечисленных элементов в состав комбайнов могут входить пылеподавляющие устройства, средства автоматизации управления и другие. Анализ показывает, что различия между рассмотренными функциональными элементами различных комбайнов заключаются лишь в их конструктивном исполнении.

В течение ряда лет организации и фирмы, специализирующиеся на проектировании и выпуске проходческих комбайнов избирательного действия, накапливали и систематизировали требования, предъявляемые к данной технике [7, 8]. В целом к проходческим комбайнам избирательного действия выдвигаются следующие требования:

• 
  поперечное сечение выработок в свету должно быть 15–25 м²;
  
• 
  максимальная высота комбайна не должна превышать 2000 мм при минимальном клиренсе 250 мм;
  
• 
  верхняя часть комбайна должна быть выполнена как плоская рабочая платформа больших размеров;
  
• 
  комбайны должны надежно работать на проходке выработок с углом падения не менее 22° как по восстанию, так и падению;
  
• 
  комбайны должны удовлетворять современным требованиям по безопасности, экологичности, дизайна и др.
  

Дополнительно ставятся специальные требования к отдельным конструктивным узлам комбайнов:

• 
  давление на почву гусеничного ходового механизма не должно превышать 15 Н/см²;
  
• 
  необходимо наличие встроенного активного погрузочного устройства, например погрузочного механизма с загребающими лапами;
  
• 
  опорная плита должна раздвигаться при помощи гидравлического устройства до максимальной ширины по почве и иметь жесткое покрытие;
  
• 
  режущий орган должен быть рассчитан на породы с максимальной прочностью 100–140 МПа; при этом экономичной считается работа по породам, имеющим прочность около двух третей от максимальной;
  
• 
  система орошения борозд резания должна соответствовать действующим предписаниям по эксплуатации комбайнов избирательного действия;
  
• 
  конвейер комбайна должен выступать примерно на 2,0 м за габариты комбайна, верхняя ветвь должна быть защищена жестким покрытием; разгрузочный конец должен регулироваться по высоте;
  
• 
  гидравлическая система должна иметь, возможно, меньший объем рабочей жидкости, в ее конструкции должна быть предусмотрена блочная гидроаппаратура; трубопроводы гидравлической системы, насколько это возможно, должны выполняться стальными и иметь винтовые соединения;
  
• 
  электрооборудование должно применяться во взрывобезопасном исполнении; следует предусмотреть шланги для подачи холодной воды к электродвигателям с водяным охлаждением; необходимо предусмотреть также соответствующие искробезопасные устройства контроля; для освещения забоя устанавливают две фары, каждая мощностью по 250 Вт; компактная станция управления должна быть не на комбайне, а в составе энергетического поезда;
  
• 
  в соответствии с требованиями по безопасности ведения горных работ необходимы противопожарные водяное и порошковое устройства;
  
• 
  для всасывания пыли следует иметь каналы, располагающиеся по обеим сторонам комбайна, производительностью от 600 до 800 м³/мин.
  

К вспомогательным устройствам комбайнов избирательного действия предъявляются следующие требования:

• 
  установка на комбайне устройств для бурения шпуров под анкерную крепь и для ее установки без выхода за габариты комбайна;
  
• 
  режущая головка должна телескопически выдвигаться не менее чем на 500 мм и обеспечивать резание из одного положения, получение плоского забоя и возможность устанавливать крепь на минимальном расстоянии от груди забоя;
  
• 
  необходимо предусматривать устройства контроля заданного профиля выработки и регулирования направления.
  

Проходческие комбайны со стреловидным ИО осуществляют последовательную обработку забоя режущей коронкой. В зависимости от типа коронки различают ИО: с продольно-осевой (радиальной) коронкой; с поперечно-осевой (аксиальной) коронкой.
Схема обработки поверхности выработки исполнительным органом с продольно-осевой коронкой показана на рис. 3. Продольно-осевая коронка 1 имеет ось вращения, соосную со стрелой комбайна 2. С помощью этой коронки можно обеспечить довольно ровный (по сравнению с аксиальной коронкой) профиль выработки. Такой исполнительный орган в принципе может с одной позиции создавать приемлемый пространственный рельеф боковых поверхностей выработки, если коронка и центр поворота стрелы соответствуют профилю выработки. Но это условие выполнимо только в идеальном случае – если сечение выработки представляет собой окружность постоянного радиуса, согласованного с конусностью коронки, а центры качания в горизонтальной и вертикальной плоскостях совпадают с центром окружности. В действительности форма сечения выработки далека от круглой, площадь проводимой выработки изменяется в довольно широком диапазоне, а центры качания в горизонтальной и вертикальной плоскостях не удается совместить конструктивно. Поэтому конусность коронки подбирается, как правило, исходя из условия обеспечения ровной поверхности почвы выработки. Естественно, при этом возникают переборы породы при обработке кровли и боковых поверхностей выработки (рис.3), поскольку размеры и форма выработок могут быть самыми различными.