Перспективы применения дискового инструмента для коронок проходческих комбайнов

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 622. 232. 83. 054. 52
А. А. Хорешок, Л. Е. Маметьев, В. В. Кузнецов, А.Ю. Борисов
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ДИСКОВОГО ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ КОРОНОК ПРОХОДЧЕСКИХ КОМБАЙНОВ
Объективный рост интенсивности горных работ, повышение нагрузок на комплексно-
механизированные забои потребовали нового подхода к проблемам технологической подготовки горных работ. Их суть сводится к обеспечению технических условий эффективного применения очистного механизированного комплекса, связывающих не только адаптивность и работоспособность функциональных машин в конкретных горно-геологических условиях, но и предполагают бизнес-планирование всего цикла эксплуатации, коммерчески выгодного для эффективности и конкурентоспособности работы всей шахты [1].
В результате поэтапного применения отечественных и зарубежных очистных механизированных комплексов нового технического уровня на шахтах им. Кирова, им. 7 Ноября, Комсомолец, Егозовской и др. при существенно различной мощности пластов, газообильности, водообильно-сти, устойчивости и обрушаемости кровли удалось достичь следующих параметров забоев: нагрузки от 1700−1900 т до 8−15 тыс. т/сут.- длины лавы от 160 до 260 м- длины столба от 1000 до 3500 м- производительность труда от 90 до 180 т/мес. Это потребовало изменить параметры технологии подготовки горных работ: обеспечить темпы проведения нарезных выработок не менее 300 м/мес- подготовку выемочного столба к очистной выемке производить в срок продолжительностью менее 12 мес- осуществлять монтажнодемонтажные работы не более чем за 12−15 сут.
Большинство шахт в Кузбассе из года в год наращивают объемы добычи. Практически в каждой компании имеется по несколько очистных бригад, работающих в миллионном и выше режимах добычи. Однако следует отметить, что вопрос своевременного воспроизводства очистного фронта до сих пор весьма актуален и объемы вскрытых и подготовленных запасов на основных предприятиях Кузбасса оставляют желать лучшего.
Подготовительные забои практически осуществляют детальную доразведку угольных блоков в процессе оконтуривания лав. Работа подготовительных забоев зачастую происходит в недегази-рованных зонах, опасных по выбросам или горным ударам, местах геологических нарушении разных типов. Поэтому одной из основных задач, стоящих перед компанией Джой, является совершенствование проходческой техники и обеспечение на этой основе совершенствования технологий ведения горных работ на шахтах Кузбасса [2].
Проходческие комбайны применяются на различных шахтах в течение многих лет и имеют преимущество по сравнению с буровзрывным
способом как более безопасная и точная технология. Граница рентабельной эксплуатации мирового парка проходческих комбайнов находится в пределах прочности на сжатие до 120 МПа, хотя известны разработки, расширяющие этот диапазон [3].
Темпы подготовки очистного фронта требуют применения проходческих комбайнов, способных достигать средних скоростей проходки 585 м/мес. Так как это средняя цифра, не учитывающая время на установки, ликвидацию поломок, обработку углов, нарезку линии забоя, а также время передвижения, фактические темпы проходки прямой линии после установки должны быть в районе 1000 м/мес, что является трудно преодолимой проблемой [4].
Выбор схемы отработки забоя определяется многими факторами: крепостью породы, наличием в ней разнопрочных включений, углом наклона выработки, состоянием ее бортов и пород кровли, водопритоком в забое и прочими горногеологическими особенностями. Возможные варианты схем отработки, опробованные при работе комбайнов избирательного действия в угольной промышленности, могут быть условно поделены на две группы: обработка сечения по контуру, а затем разрушение оставшейся части (керна) и последовательное разрушение проходами резцовой коронки (горизонтальные и вертикальные, восходящие и нисходящие резы) [5].
Использование дисковых инструментов на рабочих органах проходческих комбайнах избирательного действия является перспективным направлением в создании эффективного породоразрушающего инструмента для механического способа разрушения углей и крепких абразивных горных пород с f & lt- 10.
Это подтверждено исследованиями кафедры горных машин и комплексов Кузбасского государственного технического университета (ГУ КузГТУ) четырех типов рабочих органов проходческих комбайнов избирательного действия, которые отличались количеством резцовых и дисковых инструментов, шагом их установки, винтовой линией набора рабочего инструмента, конструкцией узла крепления диска, зарубной частью коронки и наличием погрузочных лопастей [6].
Методика и условия проведения производственных испытаний реализованы при проведении выработок по рудным и угольным пластам с твердыми включениями и прослойками с пределом прочности на сжатие осж до 87 МПа и осж до 112 МПа. Испытания проводились в два этапа. Первый этап включал в себя исследования комбайна,
Горные машины и комплексы
53
оборудованного серийным рабочим органом, второй — экспериментальным рабочим органом, оснащенным дисковыми инструментами. В процессе сравнительных исследований определялись силовые, энергетические показатели работы комбайна и удельный расход рабочего инструмента.
Общий вид, схемы набора и расстановки породоразрушающих инструментов на опытных образцах рабочих органов в виде продольно-осевых коронок различного конструктивного исполнения представлены на рис. 1−5 со следующими элементами: 1 — коронка- 2 — дисковый инструмент- 3 —
резец- 4 — забурник- 5 — зарубной диск- 6 — погрузочная лопасть.
На рис. 1, а представлена конструкция, на рис. 1, б — сборочные элементы опытного образца коронки, на рис. 1, в — коронка в сборе на стреле комбайна, а на рис. 1, г показаны узлы крепления дисковых породоразрушающих инструментов.
Основные элементы дискового инструмента имеют следующие геометрические параметры: диаметр В = 0,16 м, угол заострения ф = ф1+ф2 = 3035° при переднем угле ф1 = 2530° и задним ф2 = 5°.
Во время испытаний была выявлена трудоемкость прямого забуривания телескопом стрелы рабочего органа по рис. 1 из-за высоких осевых нагрузок. Конструкция рабочего органа по рис. 2 показала более высокую работоспособность, особенно в режиме забуривания. На рабочем органе с погрузочными лопастями (рис. 3−4) было отмечено налипание песчано-глинистых пород и резкое ухудшение погрузочной способности при работе в водонасыщенных пластах. Удовлетворительная энергоемкость и расширенная область применения проходческих комбайнов по прочности горных пород были получены при эксплуатации коронок, изображенных на рис. 5.
В целом применение рабочих органов с дисковыми инструментами позволило: уменьшить динамику комбайна- снизить энергозатраты при разрушении горного массива на 24−28%- увеличить скорость проведения выработок с 4,7 до 5,8 м/сут- сократить расход рабочего инструмента с 10−40 до 0,5−1 штук и время на его замену с 2 до 1 мин.- уменьшить запыленность воздуха в проходческом забое в 1,5−1,8 раза при присечке породных включений ссж до 112 МПа с сохранением устойчивости комбайна во всех условиях эксплуатации.
По нашему мнению, наиболее актуальными вопросами дальнейших исследований являются:
1. Разработка технологических и технических решений, обеспечивающих снижение энергоемкости при забуривании коронок в массив и при режимах поворотного разрушения.
2. Предотвращение фрикционного искровосп-ламенения метановоздушной и пылевой смеси
путем эффективного пылеподавления форсунками орошения, с учетом конфигурации и места расположения породоразрушающих комплектов с различными инструментами.
3. Обеспечение устойчивости базового комбайна при оснащении рабочими органами с широким спектром породоразрушающих инструментов, горнотехнических и горно-геологических условий.
4. Влияние погрузочно-транспортирующей способности рабочих органов на траекторию вождения стрелы в призабойном пространстве, на-груженность приводов стрелы, питателя и продолжительность проходческого цикла.
5. Обоснование рационального количества рабочих органов и их взаимного расположения в пространстве и между собой, с возможностью обобщенных кинематических связей от унифицированных и конструктивно-отработанных приводных систем серийных проходческих комбайнов.
6. Установление силовых, энергетических, динамических параметров с обоснованием производительности и продолжительности рабочих циклов по результатам приемо-сдаточных испытаний на шахтах Кузбасса унифицированных конструкций коронок со сменными породоразрушающими комплектами на базе дисковых инструментов.
7. Повышение адаптивности конструктивных решений к условиям эксплуатации по формам контура и поверхностей стенок выработок, по размерам поперечного сечения, объемам присечек горных пород к промысловым угольным пластам, направлениям проходки и ориентациям к другим выработкам, по улучшению процессов монтажа и демонтажа дискового инструмента.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Вылегжанин, В. Н. Научное обоснование условий технологической подготовке горных работ при проектировании высоконагруженного забоя на базе комплексов нового технического уровня / В. Н. Вылегжанин // Строительство и эксплуатация угольных шахт и городских подземных сооружений: материалы IV Российско-Китайского симпозиума, Кемерово, ГУ КузГТУ, 21−22 сент. 2006 г. / Кузбас. гос. техн. ун-т. — Кемерово, 2006. — С. 201−204.
2. Участие Джой в решение задач своевременной подготовки очистного фронта на шахтах Кузбасса // Коул Интернэшнл. — 2007. — Вып. 1. — С. 10−11.
3. Разработка высокопроизводительных систем для проходки горных выработок // Коул Интернэшнл. -2005. — Вып. 1. — С. 32.
4. Флук, С. Д. Возможности увеличения объемов подземной добычи угля и темпов проходки в российской угольной промышленности / С. Д. Флук, Дж. Дж. Лиминг // Коул Интернэшнл. — 2006. — Вып. 2. — С. 28−32.
5. Аршавский, В. В. Промышленная проверка добычи ангидрита с применением проходческого комбайна 4ПП-2М в условиях рудника «Ангидрит» Норильского ГМК / В. В. Аршавский, С. Г. Зберовский // Горный журнал. — 2000. — № 2. — С. 33−35.
6. Хорешок, А. А. Расширение области применения проходческих комбайнов избирательного действия / А. А. Хорешок [и др. ]- под ред. В. И. Нестерова. — Кемерово: КузГТУ, 2000. — 36 с.
? Авторы статьи:
Хорешок Алексей Алексеевич
— д. окт. техн. н. аук, проф., зав. каф. горных машин и комплексов КузГТУ Тел. 8(3842) 39−69−40
Маметьев Леонид Евгеньевич
— д. окт. т. ехн. н. аук, проф. каф. горных машин и комплексов КузГТУ Тел. 8(3842) 39−69−40
Кузнецов Владимир Всеволодович
— канд. техн. наук., доц. каф. горных машин и комплексов КузГТУ Тел. 8(3842) 39−69−40
Борисов Андрей Юрьевич
— ассистент каф. горных машин и комплексов КузГТУ E-mail: bau. asp@rambler. ru

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой