Проходческие комбайны избирательного действия реферат

Обновлено: 05.07.2024

Проходческие 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.

Проходческие комбайны предназначены для механизированного проведения подготовительных выработок угольных шахт, рудников, а также тоннелей при строительстве подземных сооружений. Использование комбайнов позволяет совместить во времени основные, наиболее тяжелые и трудоемкие операции (разрушение забоя и последующую уборку горноймассы), что дает возможность повысить в 2…2,5 раза темпы проведения выработок и производительность труда, снизить стоимость проходческих работ и значительно облегчить и обезопасить труд проходчиков. Вместе с тем при комбайновом способе проведения существенно повышается устойчивость горных выработок, так как связанность пород в массиве нарушается в меньшей степени, чем при буровзрывных работах, чтоснижает расходы на поддержание выработок.
Комбайновый способ проведения выработок наиболее прогрессивен, так как совмещает во времени основные операции и проведение выработки протекает как непрерывный процесс. Существующие проходческие комбайны механизируют процессы разрушения забоя и погрузки отбитой горной массы на перегружатели, устанавливаемые за комбайном, и, далее, в общешахтные транспортныесредства. Все проходческие комбайны оснащены средствами пылеподавления.
Проходческие комбайны классифицируют по следующим основным признакам (рис. 1):
способу обработки забоя исполнительным органом — избирательного (цикличного) действия с последовательной обработкой забоя и бурового (непрерывного) действия с одновременной обработкой всей поверхности забоя;
крепости разрушаемого горного массива— для работы по углю и слабой руде с прослойками и присечками слабых пород с f 4, по породам средней крепости с f = 4…8 и по крепким породам с f > 8;
области применения — для проведения основных и вспомогательных подготовительных выработок по полезному ископаемому
и по смешанному забою, основных и капитальных подготовительных выработок и тоннелей по породе и нарезных работ по полезномуископаемому;
по площади сечения проводимой выработки (в проходке) — от 5 до 16 м3, от 9 до 30 м2 и более 30 м2.

Рис. 1. Классификация проходческих комбайнов

Кроме основных признаков проходческие комбайны классифицируют еще по следующим дополнительным признакам: установленной мощности, габаритам, способу погрузки отбитой горной массы, способу передвижения, роду применяемой энергии.
Эти признаки неявляются определяющими, так как существуют комбайны с различными конструктивными особенностями, в том числе взаимозаменяемыми способами погрузки, типами ходовых частей, привода и т. д.
Многообразие горно-геологических условий и опыт применения различных типов проходческих комбайнов показывают, что нужно развивать и совершенствовать проходческие комбайны как избирательного, так и бурового действия.Проходческие комбайны с избирательными исполнительными органами находят преимущественное применение при проведении выработок по породам с f 8, при необходимости изменения в широком диапазоне размеров и формы сечений выработок и при раздельной выемке горного массива.
Буровые проходческие комбайны непрерывного действия по сравнению с комбайнами избирательного действия применяют при проведении круглых или арочныхвыработок одного сечения в породах различной крепости.
Основным показателем работы проходческого комбайна является техническая производительность, обычно выражаемая в т/с (т/мин) или м3/с (м3/мин) и учитывающая специфику работы того или иного типа комбайна. Важный показатель—коэффициент использования проходческих комбайнов избирательного действия обычно составляет около 0,25—0,3.
Эксплуатационнаяпроизводительность комбайна (т/смену) сдерживается остановками комбайна, связанными с выполнением большого и сложного комплекса работ по креплению, зачистке забоя, обмену вагонеток и т. д., а также в связи с изменениями скорости подачи, вызванных неравномерностью отбойки горной массы или породы и их доставки, изменениями геологического характера забоя и организационными.

Основные типы проходческих машин для проведения горизонтальных и наклонных подготовительных выработок.

Машины избирательного действия
Машины бурового действия

Проходческим комбайном называется комбинированная горная машины для механизированного проведения горных выработок с выполнением не менее двух основных операций – разрушение горной породы и погрузки ее в транспортные средства.

В настоящее время по способу отработки забоя определились три основных типа проходческих машин:

избирательного действия – комбайны оснащаются стреловидным исполнительным органом с режущей резцовой коронкой на конце стрелы; (КДП, 1ГПКС, КП-25, КСП-32, КП-200, R-130, КР-150 фирмы Remag (Польша) и др.);
бурового действия – комбайны оснащаются роторным исполнительным органом (КРТ, ПК-ВМ, МТМ (Германия) и др.);
флангового действия - комбайны оснащаются рабочим органом, обрабатывающим забой по всей его ширине или высоте при фланговом или вертикальном его перемещении (Караганда-7/15; 12СМ15-Joy, КПА, Wirth H 4.30 и др.)

Комбайны избирательного действия предназначены для проведения выработок любой формы, кроме круглой. Исполнительный орган при отработке забоя совершает качательные движения в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Коронка органа выполняется либо продольно-режущей, либо поперечно-режущей, вращающейся относительно оси перпендикулярной к оси стрелы. Комбайны имеют гусеничную ходовую часть и могут быть использованы при проведении горизонтальных и наклонных выработок по углю, углю с присечкой породы с пределом прочности при одноосном сжатии до 70МПа и показателем абразивности до 15 мг по Л.И.Барону в забоях опасных по газу и пыли.

Для разрушения горных пород резцовые коронки рабочих органов оснащаются тангенциальными поворотными резцами РКС и радиальными резцами типа РПП-2 армированными твердосплавными вставками.

Погрузочные органы выполняются одно-двухвальными нагребающими лапами или плоскими дисками, имеющими форму трех-шестилучевой звезды, которые в ряде случаев значительно повышают эксплуатационные качества. Для устойчивости комбайны оснащаются гидрофицированными аутригерами по два на каждую сторону комбайна. Для борьбы с пылеобразованием комбайны оборудуются системой подавления пыли, состоящей из средств орошения зоны разрушения форсунками и средствами пылеотсоса.

Преимуществами комбайнов избирательного действия являются относительная простота конструкции, возможность селективной выемки, способность проведения выработок различного сечения (рисунок 1).

Рисунок 1. Проходческий комбайн КП 200 Копейского завода

К недостаткам следует отнести неурановешенность исполнительных органов в продольном и поперечном направлениях, неравномерность усилий подачи в крайних положениях орган, относительно низкую производительность по сравнению с комбайнами бурового действия.

К комбайнам бурового действия относятся машины для проведения подготовительных выработок по углю, калийным солям и некрепким породам до ¦£ 4, а также породопроходческие комбайны для выработок по абразивным породам с коэффициентом крепости ¦£ 8÷10 сечением до 20 м 2 (рисунок 2). Отличительной особенностью комбайнов является наличие роторного органа одновременно обрабатывающего всю площадь забоя, который может быть одноосевым, соосно планшайбовым и планетарным.

Рисунок 2. Проходческий комбайн бурового типа ПК-8М

Малые скорости вращения (до 10 об/мин), энергонасыщеный привод (до 500 кВт) и устойчивое за счет распора в стенки выработки положения комбайна обеспечивают разрушение высокопрочных пород. Погрузочные органы буровых комбайнов представляют кольцевые ковшовые грузчики, которыми отбитая масса с почвы выработки поднимается вверх и высыпается на центрально расположенный перегружатель. Ходовое оборудование комбайнов – гусеничное, либо распорно-шагающие устройства в виде распорных и подающих гидродомкратов.

Буровые комбайны сложнее стреловидны, тяжелее (масса до 130 т) и дороже, поэтому они целесообразны при проведении чисто породных выработок протяженностью не менее 800-1000 м. Конструкции, разработанные в СНГ: ПК-8, КРТ, а также комбайны Копейского машзавода для выработок по калийным солям: Урал-20А, Урал-10А, Урал-61, Урал-20Р. Последние снабжены рабочими органами в виде двух объемно-планетарных буров в сочетании с бермовыми фрезами и оконтуривающими верхнюю и нижнюю части выработки резцовыми барабанами. Наиболее энергоемким является комбайн КРТ с роторно-торовым органом, установленной мощностью в 550 кВт для пород с ¦£ 10. Комбайн оснащен с тангенциальными дисковыми шарошками, тремя погрузочными ковшами и работает в выработках до ±10°.

К достоинствам буровых комбайнов следует отнести высокую энерговооруженность, что позволяет им работать по породам различной крепости, высокую производительность, отсутствие специальных погрузочных устройств. Недостатки: сложность конструкции, невозможность селективной выемки и крепления выработки у забоя, трудность доступа к забою при замене инструмента.

К комбайнам флангового действия относятся Караганда-7/15, обрабатывающий забой при цикличной подаче качанием рабочего органа по фронту забоя, либо при непрерывной подаче – по фронтальной схеме, а также комбайны непрерывного действия типа ДВТ Континьюис (Германия) мощностью на режущем органе 2х209 кВт с зарубкой в верхней части забоя и резанием при движении (раздвижного по ширине) органа сверху вниз.

Проходческий комбайн описанный в авторском свидетельстве [1] похож на все известные проходческие комбайны, только отличается тем, что лыжи снабжены направляющими их ползунами, связанными силовыми домкратами с рамой комбайна. Такое выполнение позволяет повысить устойчивость комбайна в выработках, проходимых в слабых породах.

Для применения комбайна в выработках разного сечения направляющие лыж и ползуны могут быть выполнены цилиндрической формы.

Известно авторское свидетельство [2], в котором описана горная машина, включающая стреловые манипуляторы, перемещающиеся по направляющимся для бурового механизма. С помощью установленного таким образом бурового механизма можно бурить шпуры под анкерную крепь вблизи забоя в одной вертикальной плоскости.

Однако при работе известной машине верхняки устанавливаются вручную, а процесс бурения шпуров под анкеры через отверстия, имеющиеся в верхняках, значительно усложнен.

Предлагаемая машина отличается от известной тем что она снабжена установленным на поперечной балке подъемно-поворотным механизмом с консолью и фиксирующими элементами. Это обеспечивает установку анкерной крепи с верхняками в выработках различной формы.

Рис 5.2 Общий вид горной машины: 1-корпус, 2-поперечная балка, 3-буровой механизм, 4-подъемно-поворотный механизм, 5-консоль, 6-фиксирующие элементы, 7-домкрат.

Комбайн 1ПК3Р может применяться для проведения выработок прямоугольной, трапециевидной и арочной форм.

Комбайн включает в свой состав: стреловидный исполнительный орган с конической резцовой коронкой, который установлен на поворотной раме ходовой части; погрузочный орган, выполненный в виде кольцевого скребкового грузчика; ленточный перегружатель, гидросистему, электрооборудование и систему пылеподавления.

Семейство комбайнов 1ГПКС предназначено для проведения горизонтальных и наклонных подготовительных выработок по углю, породе (f≤4) и смешанным забоям с прической пород (f≤5).

Основные унифицированные узлы комбайнов этого семейства: исполнительный орган, погрузочное устройство с центрально расположенными скребковым конвейером, прицепной ленточный перегружатель и пульт управления. Гидравлическая и электрическая системы и средства пылеподавления максимально унифицированы.

Рис 5.3 Общий вид проходческого комбайна 1ГПКС.

Комбайн 4ПП2М предназначен для проведения горизонтальных и наклонных (до±10˚) горных выработок по углю и смешанному забою с присечкой (до 75%) пород с f≤7 и абразивностью до 15 мг.

Состоит из полноценного органа стреловидной конструкции с телескопической стрелой, погрузочного устройства и виде наклонного подъемно-поворотного стола питателя с нагребающими лапами и центральным скребковым конвейером, корпуса с опорной поворотной турелью, гусеничного механизма передвижения, гидросистемы, электрооборудования, пульта управления, системы пылеподавления.

Комбайн П110 избирательного действия для отбойки и погрузки горной массы при проведении арочной, трапецеидальной, и прямоугольной выработок сечением от 7 до 25 м 2 по углю или смешанному забою.

Исполнительный орган – стреловидный телескопический с двумя аксиальными резцовыми коронками; ходовая часть гусеничная самоходная с индивидуальный приводом левой и правой тележек.

Читайте также: