Способы проведения горных выработок

-ограниченная мобильность из-за сложного распорно-шагающего устройства;

-   большие масса и длина комбайна (масса 90-250 т, длина 15-16 м);

-  проведение выработок только круглого сечения с большим радиусом искривления (100-140 м);

- необходимость замены роторного исполнительного органа при изменении размеров выработки;

-  громоздкость комбайна, затрудняющая его осмотр, ремонт и выполнение работ по креплению выработок;

- высокая трудоемкость монтажных работ (на доставку и монтаж затрачивается 1000-2500 чел/смен без учета устройства специальной камеры объемом до 1200-1500 м ).

В связи с  высокой стоимостью и большими затратами  времени на монтажные работы комбайны бурового действия целесообразно применять только при проведении длинных малоискривленных выработок. В настоящее время их, как правило, применяют для проведения длинных тоннелей и реже - выработок в шахтах.

 

 

 

 

  Проходческие комбайны избирательного действия

 

Практический  интерес для горнодобывающих предприятий представляют стреловидные проходческие комбайны, или, как их еще называют, комбайны избирательного действия, которые позволяют полностью механизировать процесс отбойки и погрузки горной массы. Эти мощные самоходные агрегаты снабжены режущей головкой и погрузочным органом. Как правило, комбайны имеют гусеничный ход, но существуют модификации на пневмоколесном и рельсовом ходу. Погрузочный орган обычно представляет собой комбинацию нагребающих лап или нагребающего ковшового органа со скребковым или цепным конвейером.

Комбайны  избирательного действия по сравнению с комбайнами бурового действия имеют следующие преимущества:

- более маневренны, их можно монтировать в выработках небольшой площади сечения (8-10 м) без применения специального оборудования;

- обеспечивают раздельную выемку горной массы в смешанных забоях в выработках любой формы;

- после окончания проведения выработки переводятся в другой забой без перемонтажа;

-имеют меньшую массу и стоимость.

Имея перечисленные  преимущества, стреловые комбайны значительно (в 2-4 раза) уступают комбайнам бурового действия по производительности.

Комбайны  избирательного действия выпускаются  двух типов: тяжелого (масса более 40 т) и легкого (масса до 20 т). В настоящее время в РФ основном применяют комбайны легкого типа (более 85 %) с резцовыми исполнительными органами. За рубежом находят применение (около 70 %) комбайны тяжелого типа в породах с прочностью на сжатие более 60 МПа. В породах меньшей прочности используют комбайны легкого типа, как при проведении выработок, так и при добыче полезных ископаемых.

Большинство проходческих комбайнов избирательного действия работают с поворотными круглыми резцами. Эта конструкция в настоящее время используется всеми изготовителями проходческих комбайнов.

По сути дела, структурно-компоновочная схема  рассматриваемого класса машин 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.

 

Комбайны  избирательного действия обладают следующими основными достоинствами:

- возможность обработки забоя выработки любой формы, кроме круглой, с площадью поперечного сечения от 4 до 30 м и более;

- обеспечение селективной выемки;

- возможность установления крепи в непосредственной близости от забоя;

- высокая маневренность и относительно малая масса.

К основным недостаткам комбайнов избирательного действия относят:

- цикличное действие при разработке породы на части забоя, что снижает эксплуатационную производительность комбайна;

- неуравновешенность в продольном и поперечном направлении и конструктивная сложность исполнительного органа, связанная с возникновением динамических нагрузок;

- более сложная конструкция погрузочных устройств;

- невозможность проведения выработок по крепким абразивным породам;

- пылеобразование и низкая эффективность средств борьбы с пылью,

 

 

  Дополнительное оборудование проходческих комбайнов

 

При проведении подготовительных выработок комбайновым способом все более широкое применение как у нас в стране, так и за рубежом находят средства механизации установки постоянной крепи, навешиваемые на проходческие комбайны. Средства механизации монтируют на стреле и корпусе комбайна.

Существующие средства механизации возведения металлической арочной крепи подразделяют на предназначенные для установки крепи непосредственно у забоя и для её возведения вне зоны работы проходческого комбайна.

К первым относят навесное оборудование, подвесные крепеустановщики и портальные тележки, ко вторым – переносные инвентарные и шагающие проходческие крепи.

Навесное оборудование: кронштейны, смонтированные на исполнительных органах комбайнов, и стреловые  краны, устанавливаемые на корпусе  комбайна, служат для подъема и транспортирования верхняков рамной и верхних элементов арочных крепей.

В отечественной и  зарубежной практике получили распространение  устройства для крепи в виде кронштейнов, устанавливаемых на исполнительном органе комбайна. Верхняк укладывают на кронштейн вручную, поднимают на место установки и удерживают там стрелой комбайна. Описанное навесное оборудование конструктивно просто и надежно.

Передвижные крепеустановщики  работают независимо от проходческих комбайнов, что позволяет выполнять  большую часть работ без перерывов. Применение крепеустановщиков позволяет механизировать установку как отдельных верхняков, так и всех элементов крепежных рам, собранных в пакеты.

Анализ существующих и вновь разрабатываемых конструкций  средств механизации возведения металлической арочной крепи показывает, что работы ведутся в направлении создания автоматических устройств, обеспечивающих механизированное возведение в зоне работы исполнительного органа проходческого комбайна временной крепи, которая является элементом постоянной крепи, монтируемой вне опасной зоны, что создает условия для достижения максимально возможного коэффициента использования проходческого комбайна.

 

 

 

  Расчет производительности проходческого комбайна 1ГПКС

   

         Производительность проходческих комбайнов зависит от типа исполнительного органа, условий его работы, конструктивных параметров комбайна, горно-геологических условий, организации труда и ряда других факторов.

         Согласно методике, разработанной  кафедрой горных машин Московского Государственного Горного Университета, производительность определяют следующим образом.

 

Теоретическая производительность комбайна - это максимально возможная производительность для соответствующих горно-геологических условий, выражается количеством отделяемого от массива угля или горной породы при непрерывной часовой работе исполнительного органа.

 

Эксплутационная производительность комбайна характеризует фактическое количество добытого полезного ископаемого в единицу времени, и определяется с учетом всех видов простоев в работе комплекса.

 

                Технические данные, необходимые для расчета:

 

коэффициент крепости                                           f = 2

площадь сечения, м² (S)                                        17

тяговое усилие, кН(Т)                                           30

мощность номинальная, кВт                                75

частота вращения шнека, об/мин                        55

тип режущего инструмента                                  РКС -1 или РКС-2

Исходя из данных, необходимо рассчитать теоретическую, техническую и эксплуатационную производительность проходческого комбайна и время необходимое для проведения заданного количества времени.

 

 

Дано:

 коэффициент готовности                                  Кг=0,9

ширина захвата коронки                                    В=0,5

средний диаметр исполнительного  органа      dcр=0,5В

время простоев по тех.причинам                     Тэо=12мин/ч

время на вспомогательные  операции              Тр,в % от Тво 30

заданная длина проведения выработки           L=3м

 

Скорость перемещения  коронки :,ЮД

 

 

Решение:

1. Крутящий момент  от сил резания Мкр

Мкр = N / 2 · π · n = 75 / 2 · 3,14 · 0,91 =13,13

 

1.Теоретическая производительность Q

2.Техническая   производительность Qт

Эти затраты времени  учитываются коэффициентом технически возможной непрерывности работы очбистной машины Кт.

 

где:

 -время работы комбайна, мин

-затраты времени на устранение  отказов, мин

-затраты времени на вспомогательные  операции, мин

 

 

 

 

Техническая производительность комбайна

 

3.Эксплутационная   производительность Qэ

Снижение производительности по сравнению с теоретической  учитывается коэффициентом непрерывности  работы комбайна в процессе эксплуатации Кэ.

 

 

где Тэо-время простоев по эксплуатационным причинам, мин

 

 

Эксплуатационная производительность характеризует фактическое количество разрушаемой породы, т/мин

 

 

V,м/с	Q,	Qт,	Qэ,
0,02	0,15	0,105	0,1
0,03	0,225	0,157	0,15
0,04	0,3	0,21	0,19

 

 

 

 

 

График зависимости  производительности от скорости