Виймання вугілля комбайнами

Очисним комбайном називається машина, яка виконує операції по відділенню вугілля від масиву, його руйнуванню і навантаженню на вибійний конвеєр. До комбайнів пред’являються наступні основні вимоги: забезпечення механізованої відбійки вугілля будь-якої міцності і в’язкості, висока продуктивність, повне навантаження вугілля на забійний конвеєр, забезпечення виходу великих класів вугілля, виїмка шару по всій довжині очисного вибою, ефективне пилоподавление при роботі і низькій питомій енергоємності.

Комбайни різняться за конструкцією, габаритними розмірами, продуктивністю, розміщенням виконавчих органів відносно корпусу та принципом роботи.

а б в Рис. — Розміщення виконавчих органів комбайнів відносно їх корпусів: а — центральне; б — однобічне; в — двобічне

В разі центрального розташування виконавчого органу довжина ніш — ділянок лави, які не обробляються комбайном, однакова на обох її кінцях. В цьому випадку необхідно виймати ніші навіть при виносі привідних головок вибійного конвеєра у підготовчі виробки. Однобічне розміщення виконавчого органу комбайна дозволяє зменшити (або взагалі ліквідувати) ніші з одного кінця лави. При двобічному розташуванні виконавчих органів з’являється можливість обробки лави по всій довжині без ніш.

Комбайни обладнуються шнековими, буроланцюговими, дисковими штанговими, барабанними, буровими та корончатими виконавчими органами. В сучасних умовах найбільшого розповсюдження набули барабанні і шнекові виконавчі органи.

Барабанні виконавчі органи виконуються з горизонтальною і вертикальною віссю обертання. При наявності двох барабанів виконавчий орган легко регулюється по потужності шару і дозволяє змінювати глибину захоплення шляхом установки знімних елементів. Недоліками барабанних виконавчих органів з горизонтальною віссю є: неможливість самозарубування в пласт, сильне здрібнювання вугілля, недостатня транспортуюча здатність, що викликає необхідність підвищення швидкості різання, що веде до погіршення режиму різання, а також необхідність у спеціальному навантажувальному пристрої значної маси і габаритів.

Шнековий виконавчий орган аналогічний барабанному з горизонтальною віссю обертання, але відрізняється від нього умовами навантаження відбитого вугілля на забійний конвеєр. Потік відбитого вугілля направляється уздовж осі шнека, що зменшує шлях транспортування, знижує рециркуляцію і здрібнювання вугілля в процесі навантаження і не вимагає додаткових складних навантажувальних пристосувань. Робота шнекового органа не вимагає великих швидкостей, що дозволяє збільшити перетин зрізів і поліпшити сортність вугілля, що добувається. Шнекові виконавчі органи забезпечують можливість самозарубування.

Рис. _ Комбайни зі шнековим виконавчим органом

На пологих і похилих пластах комбайни працюють у комплексі з вибійним доставочним конвеєром, переміщуючись безпосередньо по його ставу або до підошві пласта.

Можливі однобічна і човникова схеми роботи комбайнів у довгих вибоях.

Технологія робіт з виїмки вугілля в очисному вибої при челноковой схемі виїмки залежить від розташування виконавчого органа щодо корпуса комбайна. При однобічному розташуванні виконавчого органа останній найчастіше розташовують убік конвеєрного штреку. Це обумовлено тим, що в противному випадку необхідно пропускати вугілля під корпусом комбайна. На тонких шарах з міцними вугіллями великі шматки вугілля, потрапляючи під корпус комбайна, скидаються з конвеєра.

Винесення виконавчого органа убік вентиляційного штреку практикується на шарах, небезпечних по газі, пилові або раптовим викидам, а також при транспортуванні вугілля знизу нагору на шарах потужністю понад 1,2 м.

Практика показала, що ні лемеші, ні щити не забезпечують цілком механізованого навантаження. Зсипання вугілля з конвеєра, віджим вугілля, вивали шматків вугілля з покрівлі й інші причини не дозволяють цілком зачистити ґрунт між конвеєром і вибоєм, і в зв’язку з цим приходиться прибігати до зачищення вручну.

Унаслідок гірничо-геологічних, гірничотехнічних умов застосування і конструктивних особливостей машин і механізмів човникова схема виїмки має наступні недоліки:

при виїмці вугілля комбайном, що рухається проти вентиляційного струменя, робітники, що виконують роботи з оформлення вибою, пересувці конвеєра, кріпленню лави і т. д., знаходяться в запиленій атмосфері;

на шарах з високої газоносністю знижується ефективність природної дегазації вугільного масиву.

Крім того, при розробці шарів, небезпечних і угрожаемых по раптових викидах, необхідно, щоб люди не знаходилися на вихідному струмені, тому що у випадку викиду вони можуть виявитися в зоні раптового виділення метану.

Для підвищення ефективності виїмки вугілля при інтенсивному віджимі вугілля, помилковій покрівлі, різкій зміні кута падіння шару на окремих ділянках лави й в інших несприятливих умовах у даний час здійснюється перехід на однобічну виїмку.

Достоїнства однобічної схеми виїмки наступні: механізація зачищення вугілля при зворотному ході комбайна виключає необхідність присутності людини між вибоєм і конвеєром, що знижує виробничий травматизм в очисному вибої від обвалення вугілля і породи і зменшує в 5—6 разів трудомісткість ручних робіт із зачищення; при зворотному ході комбайн своїми шнеками додатково дробить породу і вугілля, знімає всі нерівності ґрунту, створюючи сприятливі умови для пересувки конвеєра до вибою і зменшуючи число зупинок через аварії;

У період виїмки вугілля комбайном робітники знаходяться на свіжому струмені, причому вугілля при зачищенні змочується вдруге, що значно знижує пиловиділення; відсутність робітників на вихідному струмені при виїмці вугілля комбайном при розробці викидонебезпечних пластів; підвищення ефективності природної дегазації з поверхні вугільного масиву за час, необхідне для перегону комбайна; скорочення часу на кінцеві операції.

Рис. _ Технологічна схема виїмки вугілля вузькозахватним комбайном: 1 і 2 — нижня і верхня ніші; 3 -~ комбайн; 4 — навантажувальний леміш; 5 конвеєр; 6 ц 7 — верхні і нижня приводні голівки

Недоліки однобічної схеми виїмки в порівнянні з челноковой: збільшення часу роботи комбайна по виїмці смуги вугілля; збільшення (удвічі) шляхи пересування по лаві машиніста комбайна і його помічника.

Однобічна схема виїмки забезпечує підвищення ефективності навантаження вугілля в лавах, що працюють по повстанню, але не ефективна в лавах, що відпрацьовуються по падінню на шарах з кутом падіння більш 6°.

При челноковой схемі роботи комбайна з лемешами і пересувці його в заздалегідь підготовлену нішу машиніст і його помічник починають цикл із приймання зміни й огляду комбайна, демонтажу лемеша і пересувки комбайна до вибою разом з голівкою конвеєра. Після пересувки конвеєра комбайн переміщається по лаві на 3—4 м без лемеша. При цьому навантаження вугілля виробляється вручну помічником машиніста й інших робітників. Вони ж монтують леміш. На ці операції затрачається 20—30 хв.

Під час виїмки вугілля комбайном керують машиніст і один або два його помічники. Частина вугільного дріб'язку, що залишається після проходу комбайна, вантажиться на конвеєр вручну. Після зняття однієї смуги комбайн заводять у нішу у вентиляційного штреку, роблять ті ж кінцеві операції і потім знімають наступну смугу вугілля.

При однобічній схемі роботи комбайна виконавчий орган при спуску залишається в привибійному просторі, роблячи навантаження вугілля, що залишилося на ґрунті після проходу комбайна або обрушився з вибою. Верхняки секцій механізованої кріплення при такій схемі роботи пересуваються слідом за комбайном під час його робочого ходу, а пересувка конвеєра здійснюється або одночасно з карбом комбайна в нижній частині лави, або відразу ж після проходу його при зворотному ході.

Рис. _ Однобічна схема виймання вугілля комбайном: а — робочий хід; б зворотній хід

Виймання вугілля комбайнами на крутих пластах має деякі особливості. Комбайн 1 підвішується у лаві на двох канатах 2, один з яких — запобіжний. Канати через блоки 3 йдуть до лебідки 4, яку встановлено на вентиляційному штреку. Для притиснення комбайна до вибою лаві надається нахил 5…10° на масив відносно лінії падіння. Машиніст комбайна супроводжує його по лаві. Виймання вугілля проводиться під час руху комбайна знизу вгору.

Рис. Технологічна схема виїмки вугілля комбайном на крутому пласті: 1 — комбайн; 2 — канат: 3 — блок; 4 — лебідка; 5 — пульт керування; 6 — шахтофон; 7 — стойки ОКУМ

В очисних вибоях крутих пластів, обладнаних комбайнами, механізоване виймання виконується у середньому на 70% довжини лави в її верхній частині. У нижній частині лави вугілля виймається відбійними молотками з метою попереднього обладнання «магазинного» уступу.