Проходческие комплексы для проведения горизонтальных и наклонных работ

4

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Проходческие комплексы

для проведения горизонтальных и наклонных работ

1. Общие сведения

Важным этапом в переходе к комплексной механизации проведения подготовительных выработок с целью увеличения производительности и сокращения ручного труда является создание проходческих комплексов, механизирующих рабочие процессы проходческого цикла.

Проходческие комплексы -- это системы взаимодополняющих друг друга горных и транспортных машин и механизмов, обеспечивающих наиболее полную механизацию основных и вспомогательных работ.

Главным определяющим признаком проходческих комплексов является кинематическое и технологическое объединение машин в единую систему, обеспечивающую выполнение полного проходческого цикла в горной выработке. Основным принципом объединения машин в комплексе является соответствие их параметров по производительности и габаритам, позволяющее оборудованию работать в едином технологическом цикле.

Проходческие комплексы классифицируют по ряду основных признаков:

1. способу проведения выработок -- комбайновый или буровзрывной;

2. углу наклона выработок -- для горизонтальных, с углом наклона до 10° , от 11° до 20° и до 35°;

3. месту установки постоянной крепи -- на некотором расстоянии от забоя и непосредственно у забоя;

4. форме сечения выработки - круглая, арочная, трапециевидная, прямоугольная, овальная;

5. сечению выработки -- конвейерные, однопутные, двухпутные;

6. виду крепи -- анкерная, деревянная, металлическая, тюбинговая, из набрызг-бетона, из монолитного бетона;

7. назначению выработки -- нарезные по углю и сланцам (разрезные печи и ходки, просеки и др.); подготовительные по углю и смешанному забою; основные по породе (полевые штреки, квершлаги).

Весьма сложная задача -- создание оборудования для механизации процесса возведения крепи одновременно (параллельно) с работой проходческого комбайна. Работы здесь ведутся в следующих двух направлениях:

1. Установка постоянной крепи на некотором расстоянии от забоя вне зоны работающего проходческого оборудования, что возможно при устойчивой кровле и применении временной крепи призабойной части выработки. В качестве временной крепи может быть использована анкерная крепь, которая часто (например в Кузбассе) применяется и как постоянная крепь, а также механизированные проходческие крепи поддерживающего или оградительного типов.

2. Установка постоянной крепи непосредственно у забоя, что в наибольшей степени способствует реализации условий по наиболее надежному поддержанию проводимой выработки.

Как следует из классификационных признаков по способу проведения комплексы разделяют на две основные группы для проведения выработок комбайновым способом и для проведения выработок буровзрывным способом. Комплексы для проведения выработок буровзрывным способом (так их называют в литературе) правомернее называть комплектами проходческого оборудования для проведения выработок буровзрывным способом, поскольку при их работе операции по бурению шпуров (обуриванию забоя), заряжанию шпуров, их взрыванию, проветриванию и уборке горной массы выполняются последовательно во времени, что позволяет использовать только технологические связи между средствами механизации выполнения указанных операций проходческого цикла.

2. Проходческие комплексы проведения выработок буровзрывным способом

проходческий комплекс добыча

Комплексы для проведения выработок буровзрывным способом состоят из бурильной установки, погрузочной машины, крепеустановщика, перегружателя, маневровой и монтажной тележки, электрооборудования и оборудования для борьбы с пылью. Бурение шпуров производится бурильными машинами с длиноходовыми шпинделями, установленными на манипуляторах специальных бурильных установок или погрузочных машин. Погрузка горной массы производится машинами непрерывного действия, либо ковшевыми с боковой разгрузкой. В комплексах механизируются процессы бурения и установки анкерной крепи и отдельных элементов арочной крепи. Электрооборудование комплекса, как правило, имеет взрывобезопасное исполнение обеспечивает его применение в шахтах опасных по газу и пыли.

В качестве примера рассмотрим компоновку и принцип работы комплекса КГВ-1. Комплекс состоит из погрузочной машины типа 2ПНБ-2, перегружателя, выполненного на базе УПЛ-2М, вагонеток типа ВГ-3.3. Перегружатель обеспечивает непрерывную загрузку 9-10 вагонеток. Бурильная установка портального типа. На ней с помощью манипуляторов подвешены три буровых машины. Имеется консольный крепежный полок, с которого производится установка элементов арочной крепи. Полок может перемещаться относительно рамы установки на расстояние до 5 м. Кроме того, рама имеет возможность передвигаться и в вертикальной плоскости относительно ходовых тележек для обеспечения обмена призабойного оборудования в выработках малого сечения. Портальная бурильная установка, перемешается на четырех ходовых тележках, две из которых выполнены приводными. Конструкция опор перегружателя обеспечивает возможность его перемещения по выработке на взрывобезопасное расстояние от забоя до 20 м.

Крепеустановщик обеспечивает механизированное возведение арочной крепи, а также используется для погрузочно-разгрузочных работ в зоне проведения подготовительной выработки.

Техническая характеристика комплексов с буровзрывным циклом проведения подготовительных выработок приведена в табл. 1.

Проходческий комплекс КГВ-2 отличается от КГВ-1 тем, что все его оборудование выполнено на самоходных гусеничных тележках. Применение комплексов проходческого оборудования позволяет поддерживать средние темпы проведения подготовительных выработок в интервале 120 и более метров в месяц. При использовании поточного оборудования отдельные проходческие бригады доводят темпы проведения выработок до 500 и 1000 м/мес.

Для проведения наклонных выработок используются комплексы типа «Сибирь» либо КНВ-18. В этом случае основное оборудование перемещается к забою с помощью восьмикратного гидрополиспаста. Комплект проходческого оборудования "Сибирь", предназначенный для проведения буровзрывным способом наклонных подготовительных выработок (до 25°) по породам крепостью до f = 16 сечением в свету от 12 до 22 м² в шахтах, опасных по газу и пыли. Оборудование комплекта обеспечивает механизацию процессов бурения шпуров в забое, погрузки горной массы в скип, вагонетку или конвейер, частичную механизацию возведения постоянной металлической тюбинговой или арочной крепи.

Комплект состоит из платформы на колесно-рельсовом ходу, подвешенной в наклонной выработке на канате лебедки; встроенных в платформу двух погрузочных машин с боковой разгрузкой ковша; перегружателя с бункером; двух бурильных установок БУЭ1М и крепеустановщика.

Таблица 1. Техническая характеристика комплексов для проведения выработок буровзрывным способом

Крепеустановщик, погрузочные и бурильные машины оснащены самостоятельными пультами управления.

В состав комплекта входят также насос для откачки воды из забоя и два гайковерта, с гидроприводом. В проходческий цикл по проведению выработки входят следующие основные операции: обуривание забоя; заряжание шпуров; подъем комплекта с помощью лебедки из забоя на 15--20 м; взрывание шпуров и проветривание выработки; спуск комплекта в забой; зачистка почвы выработки; погрузка породы; наращивание рельсового пути для платформы; доставка в забой элементов крепления и возведение постоянной крепи.

С помощью комплекта "Сибирь" можно проходить за месяц до 140 м наклонной выработки. Масса комплекта около 40 т, длина 16,7 м, ширина 3 м, высота 3,16 м.

3. Проходческие комбайновые и щитовые комплексы

Применение в проходческих комплексах комбайнов взамен буровзрывного цикла позволяет перейти к поточной технологии ведения работ, существенно повысив производительность и темпы проведения выработок в условиях пород с коэффициентом крепости до 4 по шкале проф. М.М. Протодьяконова.

Проходческие комплексы с комбайнами избирательного действия. В таких комплексах, как правило, используются комбайны с исполнительными органами стреловидного типа, работающие с прицепными, а в ряде случаев, и мостовыми перегружателями на скребковый или ленточный конвейер. В качестве временной крепи могут использоваться секции передвижной механизированной крепи, либо специальные средства для возведения анкерной крепи. Следом крепеустановщик возводит арочную крепь с укладкой сетки или стекловолоконной ткани взамен железобетонных затяжек. Таким образом обеспечивается непрерывный процесс проведения горной выработки, погрузки и транспорта пород, временного и постоянного крепления забоя. В этом случае коэффициент машинного времени использования комбайна может достигать 0.8-0.9, обеспечивая высокие темпы проведения подготовительных выработок.

Таблица 2. Техническая характеристика комбайновых комплексов избирательного типа

В качестве примера рассмотрим принцип действия комбайнового проходческого комплекса «Кузбасс» (КН-5Н) (рис.1). Комплекс состоит из комбайна типа ГПКС со стреловидным исполнительным органом 1, закрепленным на центральной секции 5 механизированной крепи. Подача комбайна к забою обеспечивается по принципу шагания с отталкиванием гидродомкратов подачи от двух боковых секций б механизированной крепи. Перемещение комплекса производится с поочередной опорой домкратов на боковые или центральную секции крепи. Погрузка горной массы осуществляется питателем 2 с нагребающими лапами 3 на центрально расположенный скребковый конвейер 4. Постоянная крепь возводится с помощью крепеукладчика 7, имеющего две бурильных установки 8 на манипуляторах 9 для бурения шпуров под анкерную крепь. Емкости 10 и 11 удержива ют рулоны сетки для затяжки кровли и боковых стенок выработок. Комплекс снабжен устройством 12 для улавливания пыли. Для удержания комплекса от сползания имеется специальное предохранительное устройство, состоящее из распорной стойки и стопорного устройства в виде рейки с храповыми захватами.

Резцовая коронка исполнительного органа комбайна имеет телескопическую раздвижность, с помощью которой внедряется в забой на глубину 350-500 мм. Перемещение коронки в плоскости проводимой выработки производится специальными гидродомкратами. Отбитая горная масса погрузочным устройством подается на скребковый конвейер и по лотку на шахтный забойный конвейер.

Техническая характеристика комплекса КН-5Н «Кузбасс» приведена в табл.2. Здесь же приведены параметры других проходческих комплексов с комбайновой выемкой. Комплексом «Кузбасс» достигнуты следующие показатели при проведении наклонной выработки: подвигание забоя -- 6.73 м/смену, или 505 м/мес; производительность труда -- 1.34 м/час.

Рисунок 1. Комбайновый проходческий комплекс «Кузбасс»

Проходческие комплексы с комбайнами бурового действия. Донгипроуглемашем, ЦНИИподземмашем и Ясиноватским машиностроительным заводом создан проходческий комплекс "Союз-19у", который предназначен для проведения магистральных горизонтальных и слабонаклонных (до ± 10°) горных выработок большой протяженности (комплекс целесообразно применять при длине выработки не менее 1000 м) по породам с коэффициентом крепости / = 6-НО и абразивностью до 50 мг. Комплекс состоит из комбайна бурового действия, щитового перекрытия над комбайном и прицепного оборудования к комбайну, предусматривающего крепемонтажное устройство с краном, ленточный перегружатель и прицепные опоры.

Исполнительный орган комбайна выполнен в виде ротора с плоской центральной частью диаметром 2,4 м, оснащенной дисковыми лобовыми шарошками, и конической периферийной частью диаметром 4,75 м, оснащенной дисковыми тангенциальными шарошками. Для придания выработке арочной формы на комбайне имеются бермовые фрезы. Подача комбайна и всего комплекса на забой осуществляется установленным на комбайне распорно-шагающим гидравлическим механизмом перемещения. Порода, разрушенная исполнительным органом, зачерпывается погрузочными ковшами у почвы выработки (ковши расположены по окружности конической части ротора с его тыльной стороны) и через окно в верхней части щита, отгораживающего исполнительный орган от комбайна, выгружается на ленточный конвейер комбайна, с которого поступает на прицепной ленточный перегружатель и далее грузится в транспортные средства. Порода, разрушаемая бермовыми фрезами, направляется с помощью лемехов в центральную выемку на почве выработки между бермами.

Машинист во время управления комбайном находится под защитой щитового перекрытия. Сечение выработки, проводимой комплексом, составляет вчерне 18,6 м². Для крепления выработки используется обычно пятизвенная арочная крепь. Три верхних звена собираются в комплекты и подвешиваются (до 30 комплектов) на крепемонтажном устройстве, а затем с помощью грузоподъемника подаются вперед и вверх для установки в выработке.

Для привода исполнительного органа на комбайне установлены четыре электродвигателя общей мощностью 640 кВт. Масса комплекса составляет 280 т.

За рубежом проходческие комплексы на базе комбайнов бурового действия выпускаются фирмами "Демаг", "Вирт" (ФРГ), "Роббинс" и "Мэрфи индастриз" (США) в основном для проведения тоннелей различного назначения диаметром от 2 до 9 м.

Фирмой "Демаг" создан для угольных шахт проходческий комплекс Т М 54--58/60 во взрывобезопасном исполнении, который предназначен для проведения протяженных выработок (не менее 2500 м) по породам с коэффициентом крепости f = 12-14. Исполнительный орган комбайна оснащен двухдисковыми лобовыми шарошками. Шарнирное соединение корпуса комбайна с передней балкой распорно-шагающего устройства обеспечивает достаточную маневренность комплекса в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Щитовые проходческие комплексы предназначены для проведения горизонтальных или слабонаклонных выработок (коллекторов, тоннелей, подготовительных выработок) в слабых грунтах и породах с крепостью f=0,5-3.

По степени механизации горных работ различают частично-механизированные щиты, в которых разрушение породы производят отбойными молотками или буровзрывным способом, погрузку породы в забое -- погрузочными машинами, а возведение крепи -- механизированным способом, и механизированные щиты, в которых породы разрушаются избирательными, роторными, ковшовыми или другими исполнительными органами. Погрузка породы и возведение крепи также осуществляются механизированным способом.

Проходческий щит представляет собой передвижную металлическую оболочку цилиндрической формы, под защитой которой находятся приводы исполнительных и погрузочных органов, конвейерные перегружатели, тюбингоукладчики и другое оборудование.

Различают две группы проходческих комплексов -- для проведения выработок со сборной крепью и крепью из монолитно-прессованного бетона.

По диаметру проводимых выработок (вчерне) комплексы могут быть малого (до 3,2 м), среднего (4--5,2 м) и большого (свыше 5,2 м) диаметров.

Для механизации проведения капитальных выработок диаметром 4,7 м в свету в условиях Подмосковного угольного бассейна выпускается щитовой проходческий комплекс КЩ-5,2Б, который может работать по водоносным пескам и прослойкам известняка с коэффициентом крепости f? 6.

Комплекс состоит из металлического щита с двумя стреловидными с коническими коронками исполнительными органами от комбайна 4ПП2, сборной передвижной платформы 6,9с транспортным и вспомогательным оборудованием. На головной секции платформы смонтирован рольганг с гидравлическим толкателем. По монорельсу перемещается тельфер для разгрузки блоков крепи с тележек и укладки их на рольганг. Выдвижные балки служат для удержания блоков крепи во время крепления. На платформе смонтирована приводная головка погрузочного конвейера, с которого горная масса поступает на ленточный перегружатель, а с него в состав вагонеток. Имеются также две рельсовые колеи для размещения состава вагонеток и четырех тележек с двумя блоками крепи на каждой. На сборной платформе установлены также четыре насосные станции гидросистемы проходческого комплекса, насос забойного водоотлива, магнитные станции, пылеотсасывающая установка и установка для орошения, а также пневматическая растворо-нагнетательная машина для подачи песчано-цементного раствора для тампонажа пространства между крепью и стенками выработок.

Для сооружения тоннелей с монолитно-прессованной бетонной крепью применяются проходческие комплексы типа ТЩБ, особенности которых: наличие устройств, обеспечивающих прессование бетонной смеси; применение переставных секционных опалубок; подача бетонной смеси в заопалубочное пространство; применение механизмов для перемещения опалубки.

4. Комплексы и агрегаты для добычи полезного ископаемого

Общие сведения и классификация

Очистным механизированным комплексом называют группу взаимоувязанных машин, предназначенных для выемки, погрузки, транспорта полезного ископаемого в пределах очистного забоя, а также крепления и управления кровлей. Комплекс состоит из выемочной машины (комбайн, струговая установка), механизированной крепи и вспомогательного оборудования. Взаимосвязь машин предполагает технологическую и конструктивную связь оборудования, т.е. взаимосвязь в определенной последовательности выполнения операций и в конструктивном взаимодействии машин друг с другом (комбайн перемещается по ставу конвейера, конвейер по принципу передвижения к забою конструктивно увязан с крепью). Как правило, роль базовой конструкции в комплексе, определяющей направление и интервалы движения всех машин, выполняет став конвейера. Механизированная крепь принимает на себя до 90-95 % металлоемкости конструкции и, примерно, в той же пропорции измеряется её стоимость и трудоемкость технического обслуживания. Чем длинее лава, тем больше доля участия механизированной крепи в этом балансе распределения.

В настоящий период выемочные комплексы являются основным средством механизации очистных работ на угольных шахтах как у нас в стране, так и за рубежом. С их помощью обеспечена выемка до 90 % общего объема угля в подземных условиях.

Выемочные агрегаты, так же как и комплексы представляют собой группу взаимоувязанных машин аналогичного назначения, но обеспечивающих поточную схему выемки угля при дистанционном и автоматическом управлении всем оборудованием. Автоматическое и дистанционное управление требует жесткой агрегатной связи всех машин, обеспечивающей их строго заданное направление и расстояние передвижения. Поточная схема предполагает непрерывный процесс выемки угля в любой период времени при совмещении с ним выполнения всех остальных необходимых операций выемочного цикла.

Разнообразие условий эксплуатации машин диктует различие конструктивных решений очистных комплексов и агрегатов. Для лучшего усвоения материала введем классификацию комплексов.

По типу конструкций механизированных крепей и условиям их взаимодействия с боковыми породами различают комплексы с крепями поддерживающего; оградительно-поддерживающего; поддерживающе-оградительного и оградительного типов.

По принципу взаимосвязи между составляющими элементами и схеме передвижения -- комплексы комплектной и агрегатной конструкции.

Комплексы могут работать с механизированной и индивидуальной металлической крепью. Индивидуальная крепь предполагает раздельное конструктивное выполнение призабойной, посадочных крепей и консольных верхняков, которые вручную переносятся и устанавливаются вслед за подвиганием забоя. Механизированная крепь не имеет четкого распределения на призабойную и посадочную крепь, выполнена как единая конструкция, имеющая возможность перемещения вслед за подвиганием забоя механическим способом без потери кинематической связи между составляющими элементами.

Комплексы с крепями поддерживающего типа являются одной из наиболее представительных групп конструкции (КМ 87, KM 87ДН, KM 88, KMK97, 1KMT, 1 KM 103, КД80, «Спутник» и др.). Они широко применяются на тонких пластах пологого и наклонного падения. Конструктивной особенностью крепей этой группы (рис.1а) является то, что на всей длине перекрытия 1 кровля пласта должна поддерживаться в естественном состоянии распором гидростоек крепи 2. Обрушение кровли допускается лишь за пределами конструктивных размеров крепи. Это обеспечивается значительными распорными усилиями гидростоек и соответствующей несущей способностью основания 3 и верхняка 1 крепи. В последних конструкциях комплексов с крепями поддерживающего типа несущая способность (распорные усилия гидростоек) достигают 3000…4000 кН и более. Это повышает металлоемкость и стоимость крепи, но одновременно обеспечивает возможность их работы в условиях кровли любых классов, включая труднообрушаемые. Постоянное поддержание кровли в режиме предельных параметров несущей способности крепи обеспечивается за счет податливости гидравлической системы внутри редукционных клапанов. Сдвижение боковых пород приводит к нарастанию усилий в распорных гидростойках, которое выравнивается за счет срабатывания предохранительных клапанов, перетекания жидкости из рабочих полостей гидростоек и постоянного уменьшения их конструктивных размеров. Крепь может работать (взаимодействовать с кровлей) лишь в пределах своей конструктивной податливости, выход за пределы податливости и посадка гидростоек на жесткое основание приводит к деформации крепи. Такие крепи имеют легкие ограждения со стороны выработанного пространства, препятствующие попаданию обрушаемых пород , располагаемых под углом естественного откоса в выработанном пространстве. Конструктивной особенностью крепей поддерживающего типа является удлиненный верхняк, обеспечивающий возможность поддержания необходимых размеров призабойного пространства в условиях отработки тонких и весьма тонких пластов пологого падения.

Рисунок 1. Основные типы конструкций механизированных крепей:

а - поддерживающая; б - оградительно-поддерживающая; в - поддерживающе-оградительная; г - оградительная

Комплексы с крепями оградительно-поддерживающего типа (рис.1 б) предназначены для работы на пластах средней мощности и мощных, поэтому верхняк у них выполнен в виде укороченного козырька 5, а призабойное пространство, в основном, перекрывается ограждением 4, взаимодействующим с обрушенной породой. Распорные усилия и реакция крепи задаются и воспринимаются со стороны боковых пород гидростойкой 2. Базой конструкции является основание крепи 3. В этом случае поддерживание кровли производится на более узкой полосе забоя, большая же часть периметра крепи работает в режиме ограждения призабойного пространства от ранее обрушенных пород. Это уменьшает нагрузку на крепь в силу податливости и разрыхленности обрушенных пород. В соизмеримых размерах такие крепи по сравнению с крепями поддерживающего типа могут быть рассчитаны на меньшие нагрузки со стороны толщи пород.

Отсюда меньшие допустимые распорные усилия, металлоемкость конструкций и стоимость крепи.

Комплексы с крепями оградительно-поддерживающего типа получили большое распространение на пластах средней мощности и мощных (типа ОКП, ОКП70, КМП, УКП5 и др.). В последние годы на основе значительного опыта эксплуатации этих крепей в России подобные конструкции начали широко применять в Германии, Польше и ряде других стран. За рубежом эта группа крепей получила название щитовые крепи. Есть опыт их создания и эксплуатации в условиях отработки тонких пластов. Широкому их распространению на тонких пластах препятствует ограничение призабойного пространства в силу конструктивных особенностей крепей.

Крепи поддерживающе-оградительного типа (рис.1 в) имеют удлиненный верхняк 1 и меньшее по периметру ограждение 4, шарнирно связанные с основанием 3 секции. Большая длина поддерживающей части по отношению к оградительной обеспечена двумя рядами гидростоек 2 крепи. Конструктивные особенности крепи обеспечивают большие размеры призабойного пространства, за счет чего такие конструкции успешно работают как на пластах средней мощности, так и в условиях тонких пластов (комплексы типа МК75, МКМ, КМ 130 и др.).

Комплексы с крепями оградительного типа (рис.1е) по размеру меньше, чем мощность отрабатываемого пласта, не имеют контакта с кровлей пласта и выполнены жесткими -- без элементов податливости (лишены гидростоек). В их функции входит лишь ограждение призабойного пространства от обрушенных пород. При этом обрушение кровли должно производиться заранее на грудь забоя либо специальными способами. Ограниченные размеры призабойного пространства делают возможным применение таких конструкций лишь на мощных пластах (комплексы КТУ, щитовые крепи)

Рисунок 2. Комплектная (а) и, агрегатная (б) конструкции, механизированных крепей.

На рис. 2 приведены примеры комплектной и агрегатной связи секций механизированных крепей. При комплектном варианте связь секций 1 осуществляется внутри комплекта 5. Эта связь выполнена гидродомкратами 2 передвижения секций. При этом передвижение секций производится с опорой на соседнюю. Внутри комплекта может быть две, три и более секций. Для передвижения конвейера 4 имеются дополнительные домкраты 3, устанавливаемые с большим интервалом. Управление передвижкой производится оператором под защитой соседней секции. Это усложняет обслуживание крепей, которые не могут работать в режиме автоматического управления. Но комплектные крепи более универсальны в условиях отработки пластов с местными нарушениями боковых пород. Пережимы, сбросы почвы, кровли пласта не нарушают возможности применения комплексов с крепями комплектного типа. В таких местах возможна временная замена одного, двух комплектов индивидуальной крепью без нарушения взаимосвязи в работе всего комплекса. К комплектным крепям относятся конструкции КМК97М, КМС97М, 1 КМ88С и др.

Агрегатная (рис. 2б) предполагает связь каждой секции 1 механизированной крепи с конвейером 4 гидродомкратом 2, при этом конвейер выполняет роль базовой балки, связывающей все элементы конструкции в единую.

Передвижение каждой секции производится с опорой на конвейер, в свою очередь конвейер передвигается к забою усилием тех же домкратов, которые опираются на неподвижные секции. При такой связи между элементами возможна автоматизация работы комплекса с управлением движением секциями с пульта, вынесенного за пределы очистного пространства. С другой стороны агрегатная связь исключает возможность работы конструкции в условиях местных нарушений почвы и кровли пласта.

5. Условия применения очистных комплексов

Комплексы с крепями, поддерживающего типа.

Комплексы с крепями поддерживающего типа нашли наибольшее применение на тонких пластах пологого падения. Рассмотрение большого разнообразия конструкций может быть облегчено их классификацией по следующим признакам.

1. По мощности разрабатываемого пласта:

комплексы для тонких (КМ87, КМ88, КМТ и др.);

весьма тонких пластов (КМК97, КД80, 1КМ103 и др.);

2. По типу выемочной машины:

с комбайновой выемкой угля (КМ87, КМ88, КМТ и др.);

со струговой выемкой угля (КМ88С, КМС97М и др.);

3. По конструктивному исполнению:

с агрегатной связью секций (КМ87, КМ88, КМТ и др.);

с комплектной связью (КМК97, КМС97М, КМ88С и др.).

Базовой конструкцией комплексов с крепями поддерживающего типа является комплекс КМ87, с которого началось создание и совершенствование этого типа машин. В модернизированных вариантах (КМ87УМН, 2КМ87УМА, 1КМ88, 1 КМ88С) комплексы выпускаются и успешно работают в настоящее время.

Механизированные комплексы с крепями оградительно-поддерживающего типа.

Комплексы с крепями оградительно-поддерживающего типа обеспечивают выемку пластов средней мощности и мощных с углами падения до 12° в условиях кровли средней и ниже средней устойчивости. Первоначально эти комплексы типа ОМКТ (очистной механизированный комплекс «Тула») создавались для Подмосковного бассейна и были рассчитаны для работы в условиях неустойчивых боковых пород. В настоящее время модернизированные комплексы типа ОКП широко применяются в любых горно-геологических условиях, в том числе и на пластах с углами падения до 35° (комплексы типа ОКП70). Аналогичные по конструктивному исполнению комплексы, основанные на опыте создания и эксплуатации комплексов типа ОМКТ отечественного производства, изготовляются и работают в Германии, Польше, и ряде других стран. Комплексы оградительно-поддерживающего типа удачно сочетают в себе простоту и надежность конструкции с возможностью отработки пластов средней мощности и мощных, как в условиях неустойчивых, так и труднообрушаемых боковых пород пологого падения.

Комплекс ОКП (ОКП70) состоит из механизированной крепи, выемочного комбайна типа ГШ68, КШЗМ или 2КШЗ, скребкового конвейера СУОКП70, крепи сопряжения конвейерного и вентиляционных штреков, гидро- и электрооборудования.

Механизированные комплексы поддерживающе-оградительного типа

Предназначены для выемки пластов средней мощности и тонких пологого падения. Механизированные крепи комплексов по конструкции аналогичны крепям оградительно-поддерживающего типа и выпускаются, в основном, как вариант расширения области применения последних за счет отработки пластов меньшей мощности. Исключение составляют лишь крепи комплексов типа КМ81 и КМ 130. Особенностью конструкции механизированных крепей этой группы является удлиненный верхняк и увеличенное за счет этого призабойное пространство, обеспечивающее возможность их работы в условиях выемки тонких и средней мощности пластов повышенной газообильности.

Комплекс с крепями поддерживающе-оградительного типа состоит из выемочной машины (комбайн, струг), скребкового конвейера, перегружателя, механизированной крепи, секций сопряжения лавы со штреками, кабелеукладчика и энергопоезда системы управления механизмами.

Комплексы с крепями оградительного типа и механизация выемки мощных пластов

Комплексы с крепями оградительного типа нашли применение в условиях выемки мощных пластов. При своей работе они обеспечивают лишь поддержание безопасного призабойного пространства ограниченных размеров для размещения выемочно-доставочных механизмов и обслуживающего персонала. К таким решениям относятся механизированные комплексы типа КТУ на пологих пластах и различные варианты простейших щитовых крепей, применяемых на пластах крутого и наклонного падения с буровзрывной выемкой и самотечной доставкой полезного ископаемого под действием собственного веса.

6. Выемочные агрегаты и способы разработки угольных пластов без присутствия людей в очистном забое

Выемочные агрегаты отличаются от комплексов возможностью поточной (непрерывной) выемки угля при автоматическом и дистанционном управлении всеми механизмами. В мировой практике первые опыты создания выемочных агрегатов связаны с Россией. Здесь были разработаны и испытаны агрегаты типа А-2, А-3, АК-3, АК-ЗК, А-2С, АФ-15, СА, АКД2 и др. Агрегат АК-3 успешно работал на шахтах Кузбасса, затем был приобретен фирмой «Рерман Хемшайдт» (ФРГ) и переоборудован в АКН. Этот агрегат успешно работал на двух шахтах ФРГ и во Франции со средней нагрузкой 1300 т/сут.

Принцип работы агрегатов рассмотрен на примере схемы конструкции агрегата А-3 (АК-3) (рис.3). Агрегат состоит из механизированной крепи поддерживающе-оградительного типа и конвейероструга. Механизированная крепь представлена линейными секциями, каждая из которых имеет основание 1, верхняк с ограждением 2 и гидростойку 4. Основание гидростойки через пяту 8 опирается непосредственно на почву пласта, за счет чего нижняя часть секции вместе с базовой балкой конвейероструга имеет возможность продольного перемещения в пределах паза 7, размеры которого определены шагом передвижения крепи. Домкраты 3 двустороннего действия обеспечивают как движение основания, так и передвижку верхняка секций крепи.

Основания секций шарнирно объединены общей базовой балкой 6, по которой перемещаются режущие каретки 5 конвейероструга.

Каретки соединены бесконечной цепью и с помощью привода движутся вдоль направляющих, закрепленных на базовой балке.

Нижняя ветвь цепи с каретками одновременно с разрушением угля выполняет роль транспортного конвейера.

Секции крепи по принципу передвижения разделены на три группы, располагаемые по схеме «ёлочкой».

Рисунок 3. Принципиальная схема конструкции и работы агрегата АК-3 (А-3).

Работает агрегат следующим образом. Верхняки секций крепи находятся в распоре между почвой и кровлей пласта, при этом основания крепи вместе с базовой балкой и конвейеростругом за счет усилий домкратов имеют возможность непрерывно перемещаться к забою. Конвейероструг режущей цепью разрушает уголь и транспортирует его до места перегрузки. При отставании одной из групп секций (III) от забоя на 0.4 м происходит их передвижка за счет реверса домкратов 3. Для ускорения процесса передвижения крепи в этот период включается в работу дополнительная маслостанция. Передвижение секций не нарушает непрерывной работы по выемке угля конвейеростругом, поскольку две третьи домкратов секций обеспечивают его подачу на забой. При отставании следующей группы секций (II) производится их передвижка, при этом I и III группы обеспечивают непрерывный режим работы конвейероструга и всего агрегата. Процесс выемки угля в любой период времени представляет единый непрерывный поток, за счет чего обеспечивается более эффективное использование оборудования и существенный рост нагрузки на забой. Управление работой всеми механизмами агрегата полностью автоматизировано и может производиться с пульта, вынесенного за пределы очистного пространства.

Литература

1.Арсентьев А.И. Вскрытие и системы разработки карьерных полей. М., Недра, 2001.

2.Анистратов Ю.И. Технология открытых горных работ. М., Недра, 2004.

3.Килячков А.П. Технология горного производства. М., Недра, 2002.

4.Мельников Н.В. Краткий справочник по открытым горным работам. М., Недра, 2001.

5.Малышева Н.А., Томаков П.И. и др. Разработка маломощных и сложных угольных пластов открытым способом. М., Недра, 2005.

6.Новожилов М.Г. Технология открытой разработки месторождений полезных ископаемых. М., Недра, 2001.

7.Ржевский В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. М., Недра, 2009.

8.Ржевский В.В. Открытые горные работы.-Ч. ЙЙ. Технология открытых горных работ. М., Недра, 2005.

9.Хохряков В.С. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых. М., Недра, 2005.

Размещено на Allbest.ru