Проходка выработок с применением горных комбайнов

Применение проходческих комбайнов при проведении выработки позволяет механизировать основные проходческие процессы – отбойку, погрузку и транспортировку отбитой горной массы из забоя выработки. А применение комплексов, кроме этого, позволяет механизировать и крепление горных выработок. При использовании комбайнов повышается скорость проведения выработок, увеличивается производительность труда, снижается стоимость проведения, повышается безопасность труда проходчиков. Проходческие комбайны подразделяются по способу обработки забоя рабочим органом: комбайны избирательного действия, комбайны с качающимся исполнительным органом и комбайны бурового (непрерывного) действия.

Также комбайны различаются по весу: легкие (весом до 25т), средние (до 50т) и тяжелые (свыше 50т).

Комбайны могут быть на гусеничном ходу, пневмоходу и передвигающиеся при помощи гидравлики.

Проходческие комбайны избирательного действия получили наибольшее распространение на шахтах России. Они предназначены для механизации проведения горных выработок любой формы поперечного сечения выработок, кроме круглой. Их исполнительный орган выполнен в виде резцовой коронки, установленной на поворотной рукояти – стреле, совершающей при обработке забоя качательные движения в горизонтальных и вертикальных плоскостях. Эти комбайны имеют, как правило, гусеничную ходовую часть и могут быть использованы при проведении горизонтальных и наклонных горных выработок по углю и смешанным забоем с присечкой породы. Они могут работать в сложных горно – геологических условиях с наличием сбросов, пережимов и утонений пласта, при неустойчивой кровле, слабой почве и значительной обводненности.

Комбайны избирательного действия

Комбайн с корончатым исполнительным органом	Комбайн с барабанным исполнительным органом
Комбайн с корончатыми исполнительными органами	Работа комбайна в забое
комбайн с буровым в сочетании с баровым качающимся исполнительными органами	Работа комбайна в забое
комбайн с буровым в сочетании с баровым качающимся исполнительными органами	комбайн с буровым в сочетании с баровым качающимся исполнительными органами
комбайн типа ШБМ-1	комбайн с буровым в сочетании с баровым исполнительными органами
комбайн (KH-2) c баровым исполнительным органом	комбайн (KH-3) c корончато-цепными исполнительными органами
Комбайны бурового действия
проходческо-очистной комбайн "Урал-20А"	Проходческий комбайн типа «Караганда 7/15» с планетарным исполнительным органом
проходческо-очистной комбайн "Урал-10АМБ"

Схема движения исполнительного органа проходческого комбайна избирательного действия по забою

а – при раздельной выемке угля и породы; б – при совместной выемке угля и породы горизонтальными полосами; в - при совместной выемке угля и породы вертикальными полосами Варианты оборудования выработки с проходческим комбайном Выработка оборудуется: проходческим комбайнов для разрушения забоя и погрузки горной массы; конвейером, рельсовым транспортом или самоходным вагоном для транспортировки горной массы из забоя и для доставки крепежных материалов, а также – лебедками, напочвенной или монорельсовой дорогой; оборудованием для возведения крепи; вентиляционным ставом для проветривания выработки; противопожарным ставом и трубопроводом для откачки воды из забоя; системой подачи электроэнергии, пусковой и защитной электроаппаратурой; системой связи, сигнализации, системами контроля воздуха и автоматической газовой защитой; системами пылеподавления и локализацией взрывов и пр.

1 – комбайн; 2 – мостовой перегружатель; 3 – прицепной перегружатель; 4 – вагонетка; 5 – ленточный конвейер

Для примера рассмотрим технологический цикл проведения выработки комбайном с креплением анкерной крепью. Смена: машинист комбайна, 2-3 проходчика, МПУ, электрослесарь.
Все работы ведутся согласно утвержденному паспорту проведения и крепления выработки.
Новый цикл начинается с осмотра забоя и подготовки оборудования к работе. Забой должен быть приведен в безопасное состояние, до устранения нарушений ТБ все работы по проведению выработки – запрещаются. Машинист комбайна производит выемку угля на глубину заходки, указанной в паспорте. Комбайн работает следующим образом. Исполнительный орган направляют в нижний угол забоя и при вращении режущей коронки производят зарубку на величину выдвижки телескопа – 400 – 500мм. Перемещая исполнительный орган в вертикальной и горизонтальной плоскостях, производится выемка угля на глубину 400 – 500мм. Затем подают комбайн вперед и производят выемку еще на 400 – 500мм, и так до выемки полной величины заходки (величина заходки указывается в паспорте). Отбитый уголь погрузочным органом с нагребающими лапами подается скребковым перегружателем на средства транспортировки, установленными на штреке.
Один проходчик в это время следит за перегрузкой угля с комбайна на конвейер, или в вагонетку, или в самоходный вагон и зачищает почву от просыпавшегося угля. Оставшиеся проходчики подготавливают крепежные материалы или выполняют вспомогательные работы, указанные в паспорте. После выемки заходки (1-2м), комбайн отгоняется от забоя, производится оборка кровли и бортов выработки от нависших кусков угля и породы, устанавливается временная крепь. Конструкция временной крепи указана в паспорте.

При комбайновой проходке и креплении выработки анкерной крепью временная крепь устанавливается следующим образом:

под последний верхняк постоянного крепления заводится одним концом металлическая решетка;

- на крепеустановщик (на рабочем органе комбайна) укладывается верхняк и рабочим органом поджимается к кровле выработки, прижимая второй конец металлической решетки.

Под прикрытием временной крепи производится установка верхняка, бурение шпуров под анкера ( ручным сверлом с принудительной подачей, или навесным бурильным оборудованием, установленным на комбайне, или бурильными установками типа «Рамбор» и пр). Затем устанавливаются анкера, которые затягиваются специальными гайковертами. Усилие затяжки должно контролироваться специальными приборами.

Вспомогательные работы – доставка материалов, наростка конвейера, противопожарного и вентиляционного ставов, переноска датчиков контроля воздуха, АГЗ и пр. вспомогательные работы производятся, как правило, в ремонтную смену.

Производительность комбайна снижается из-за наличия немеханизированных процессов проходческого цикла: возведение постоянной крепи, наростки конвейера, требующих остановки комбайна. Наибольшую производительность проходческие комбайны показывают при использовании их в проходческих комплексах.

Проходческие комплексы могут комплектоваться набором отдельных машин и механизмов, выполняющих все основные и вспомогательные процессы или выполнятся в виде одного агрегата, как комплекс КН-5Н «Кузбасс».

Технологическая схема проведения выработки, оборудованной комбайном избирательного действия, самоходным вагоном и анкерустановщиком.

Технологические схемы проходческих комплексов. 1-проходческий комбайн КП21, КП200; 2-бункер-пергружатель БП-15, БПС-22; 3-бункер-дозатор самоходный БДС16; 4-самоходный вагон В15К, В17К, В25К; 5-ленточный мостовой перегружатель ПЛМ800М.

Технологическая схема проведения выработки, оборудованной комбайном избирательного действия, ленточным конвейером и подвесным крепеустановщиком.

Технологическая схема с передвижкой ленточного конвейера вслед за комбайном.

Проведение выработки проходческо – очистным агрегатом.

1-проходческий комплекс;2,4- аккумулятор вентиляционных труб; 3- приводная головка конвейера; 5- энергопоезд; 6- перегружатель; 7,8- ленточный конвейер.

Рассмотрим технологию проведения выработок при помощи комплекса КН-5Н «Кузбасс»:

Комбайновый комплекс КН-5Н «Кузбасс»

1 – проходческий комбайн; 2 – временная распорно – шагающая крепь; 3 – конвейер 1ЛТ-80; 4 – крепильщик; 5 – оборудование для возведения анкерной крепи; 6 – электрооборудование.

Проходческо-нарезной комбайновый комплекс КН-5Н «Кузбасс» разработан ЦНИИ подземмашем совместно с шахтой «Нагорная» объединения Южкузбассуголь на основе опыта работы скользяще-распорного проходческого комбайна СРПК, созданного коллективом шахты. Комплекс КН-5Н предназначен для механизированного проведения и возведения анкерной крепи горизонтальных и восстающих до +35° горных выработок с устойчивой кровлей, сечением от 5,1 до 8 м2 по углю с присечкой породы с коэффициентом крепости f до 4. Комплексом КН-5Н могут проводиться выработки прямоугольного и трапециевидного сечений с радиусом закругления длиной более 100 м.

Устройство комплекса КН-5Н определяется необходимостью одновременного выполнения основных технологических операций при проведении и креплении горных выработок. В число необходимых технологических операций входят отбойка горной массы, ее уборка и транспортировка в пределах забойной части, передвижение комплекса по мере подвигания выработки, крепление выработки с установкой металлической сеточной затяжки и верхняков с анкерной крепью. При проведении комплексом восстающих выработок с углом от 6° до 35° нужно применять стопорные устройства, удерживающие комплекс от сползания по уклону.

Техническая характеристика комплекса КН-5Н «Кузбасс»
Производительность, м: сменная до 13; месячная до 700
Параметры проводимой выработки: сечение в проходке 5,1-8 м²
высота, м 1,8—2,8
ширина, м 2,9—3,3
угол наклона, градус До ±35°
форма сечения Прямоугольная
Коэффициент крепости породной присечки f До 4
Составляющие комплекса: базовый проходческий комбайн . . ГПК (4ПУ);

призабойный транспорт - Скребковый конвейер СП-63 (с доработкой)
транспорт по выработке Скребковый конвейер СП-63
временная крепь Две секциикрепи 2М-87Д(с доработкой)
постоянная крепь Анкерная

Комплекс КН-5Н «Кузбасс» состоит из комбайна 1 с распорным устройством 2 и конвейером 3, крепильщика 4 с оборудованием для анкерования 5, электрооборудования 6, системы пылегашения и гидрооборудования. Комплекс КН-5Н обеспечивает одновременно отбойку, погрузку и транспортировку от забоя горной массы, а также возведение временной и постоянной крепи. Временная крепь возводится с помощью шагающего распорного устройства, смонтированного на комбайне. Постоянное крепление осуществляется анкерами с верхняками и затяжкой металлической сеткой, подаваемой автоматически из магазина кассеты по мере передвижения комбайна. Основной особенностью комплекса КН-5Н является возможность проводить кроме горизонтальных наклонные восстающие выработки с углом наклона до +35°.

Отбойка горной массы производится стреловидным исполнительным органом с резцовой коронкой от комбайна ГПК или 4ПУ. Погрузочным устройством (грузчиком) служит стол с нагребающими лапами, заимствованный ; от комбайна 4ПУ или ГПК и центрально расположенный двухцепной скребковый конвейер, основные элементы которого приняты от конвейера СП-63.

Механизм передвижения комплекса основан на принципе шагания центральной и двух боковых секций комбайна. Центральная секция перемещается, отталкиваясь от распертых в кровлю боковых секций, которые, в свою очередь, подтягиваются после того, как центральная секция распирается, а с боковых снимается распор. После передвижения комбайна к нему с помощью гидроцилиндров подтягивается крепильщик. Для крепления выработки на комплексе имеется кассета с металлической сетчатой затяжкой, свернутой в рулон. Рулон размещается в передней части центрального перекрытия — в козырьке. Комплекс оснащен двумя бурильными установками для бурения шпуров под анкеры непосредственно за комбайном, кассетой с набором верхняков, механизмом поджатия верхняков к кровле выработки.

К комбайну присоединена концевая секция телескопического ленточного конвейера 1ЛТ-80, аккумулятор с вентиляционными трубами (трубы надеты в виде гармошки). Технология работ следующая: рабочий орган комбайна производит зарубку и выемку угля на величину выдвижки телескопа – 500мм, затем телескоп задвигается и комбайн подается вперед, отталкиваясь от секций мех крепи при помощи домкратов и опять производит зарубку и выемку угля. Выемка производится непрерывно. При движении комбайна вперед происходит растягивание ленточного конвейера, вентиляционной трубы. Обнаженное пространство крепится временной механизированной крепью.

За временной механизированной крепью происходит крепление кровли анкерами.
Механизм прижимает верхняки к кровле, буровыми установками бурятся шпуры под анкера.
Устанавливаются и закрепляются анкеры. Затем операции цикла повторяются. При движении комбайна и крепильщика происходит вытягивание вентиляционных труб, передвижение концевого барабана ленточного конвейера, растягивание и натяжение сетки, при этом один ее конец крепится неподвижно к верхняку и анкерам, а натяжение создается тем, что в ячейки сетки входят пальцы тормозных элементов. По окончании процесса шагания и поджатия перекрытия крепильщика к кровле осуществляются дополнительное натяжение сетки с помощью цилиндров и ее зажатие при движении кассеты. При этом стопоры, взаимодействуя с нижним листом перекрытия, заклинивают сетку. При движении кассеты в противоположном направлении стопора освобождают сетку. В зависимости от схемы сборки перегружателя наращивание скребкового конвейера производится через 2,5; 5 или 7,7 м.

Система пылеподавления, применяемая на комплексе состоит из систем нагнетательного проветривания, орошения и пылеулавливания. Контроль газа метана осуществляется приборами ТМРК, ШИ, аппаратурой АГЗ.

За 31 рабочий день комплексами КН-5Н «Кузбасс» на шахте «Нагорная» при проведении спаренных выработок было пройдено 2020м горных выработок.