Буровые комбайны для проведения наклонных и вертикальных выработок

На рудных шахтах при существующих технологиях добычи значительный объем работ приходится на проведение восстающих выработок. В последние десятилетия в зарубежной практике все более широкое применение при проведении восстающих выработок получают бу­ровые комбайны (станки). Уже более десятка зарубежных фирм выпускает несколько десятков моделей таких комбайнов для бурения восстающих диаметром от 0,6 до 8,5 м по породам с прочностью на сжатие до 280 MПa и на длину до 600 м.

Буровой способ проходки восстающих выработок позволяет осуществить безлюдную проходку; перейти на комплексную механизацию работ; улучшить качественные характеристи­ки выработок и снизить затраты на их крепление; значительно повысить производительность труда и снизить себестоимость проходки.

Рис. 5.9. Схемы бурения восстающих выработок при различных способах установки комбайна

  Способ восходящего бурения (см. рис. 5.9, а) заключается в том, что буровой комбайн размещается на верхнем горизонте, с которого бурят пилот-скважину на нижний горизонт, а разбуривание выработки до проектного сечения производят снизу вверх специальным расширителем. Пилот-скважина дает возможность повысить точность проходки восстающей выработки. Эта схема бурения восстающих выработок получила наибольшее распространение в мировой практике.

  Когда разработка полезного ископаемого ведется в восходящем порядке, применяются буровые комбайны нижнего расположения с буровыми головками обратного (см. рис. 5.9, в) или прямого хода (см. рис. 5.9, г). При разбуривании выработки сверху вниз требуется увеличивать диаметр пилот-скважины для свободного удаления буровой мелочи и защищать комбайн и горнорабочих от падающей горной породы. Бурение выработки на все сечение снизу вверх требует повышенных напорных усилий и затрудняет выдерживать направленность проходимой выработки. Разбуривать пилот-скважину сверху вниз можно и при расположении комбайна на верхнем горизонте (см. рис. 5.9, б).

  Ясиноватский машзавод (Украина) предлагает для проходки восстающих выработок буровой комбайн 2 КВ-А (рис. 5.10). Этот комбайн монтируется в камере и состоит из бурового станка 3, манипулятора 4 для подачи буровых штанг и монтажно-демоптажных работ, платформы для штанг 5, бурового става б, р&збуривателя 7, шкафа управления блока питания 1 и пульта управления 2.

Рис. 5.10. Буровой комбайн 2КВ-А

  В зарубежной практике для монтажа бурового комбайна чаще всего в выработке готовят специальную камеру, а сам комбайн собирают и крепят на бетонном фундаменте. Новые комбайны фирмы «Атлас Копко» (Швеция) монтируются на специальной платформе, которая горизонтируется специальными гидродомкратами, что даёт возможность отказаться от бетонного фундамента. 

  В качестве привода вращателя буровых комбайнов используют гидродвигатели, электродвигатели постоянного тока с тиристорным управлением и реже переменного тока с регулируемой частотой вращения.

  Практически все буровые комбайны для проходки восстающих выработок отличаются высокой степенью механизации и автоматизации основных и вспомогательных технологических операций: выбор и поддержание оптимальных параметров бурения в изменяющихся гор-но-геологических условиях, монтаж и демонтаж бурового става и др.

Нарезные комбайны

  Объем проводимых на угольных шахтах нарезных выработок (нарезка лав, просеков и печей различного назначения) хоть и сокращается с внедрением современных систем разработки, но ещё остаётся значительным. Пока проходка нарезных выработок на пологих и наклонных пластах осуществляется буровзрывным способом, а на выбросоопасных пластах с применением отбойных молотков. Таким образом, создание средств механизации нарезных работ (нарезных комбайнов) и сегодня является актуальной задачей.

  Нарезные выработки обычно имеют небольшую протяженность (менее 300 м) и малое сечение, что накладывает жесткие ограничения на габариты комбайна. Специфические условия проходки нарезных выработок предъявляют к этим комбайнам и соответствующие требования: иметь небольшие размеры и массу;

- обеспечивать высокие темпы проведения нарезных выработок;

- отвечать требованиям техники безопасности и санитарным нормам по пыли, шумуи вибрации;

- обеспечивать быструю доставку комбайна в забой, монтаж, демонтаж и его переброску в другой забой;

- осуществлять дистанционное управление работой; обладать высокой эксплуатационной надежностью.

  Классифицировать нарезные комбайны пока можно по двум признакам:

1) области применения - для проведения нарезных выработок на пологих и наклонных (крутых) пластах;

2) массе - первый типоразмер массой до 6 - 7 т и второй типоразмер массой 10 - 15 т.

  При разработке конструкций нарезных комбайнов могут использоваться все функциональные узлы горных машин, с их позитивными и негативными конструктивными особенностями, которые справедливы и для нарезных комбайнов. Однако, учитывая специфику работы нарезных комбайнов, нужно обратить внимание на дополнительные ограничения в использовании функциональных органов.

  Барабанные и дисковые органы разрушения использовать на нарезных комбайнах крайне затруднительно, так как в этом случае для выгрузки угля из забоя требуется специальный конвейер. Этот конвейер должен находиться в одной (вертикальной) плоскости с органом разрушения, что конструктивно невыполнимо. Предпочтительнее в этом случае, очевидно, применение двух горизонтальных шнеков, транспортирующих отбитый уголь к продольной оси комбайна. В этом случае необходимо решить задачу разрушения угля в центральной части забоя и погрузки всего угля на передаточный конвейер.

  Корончатые органы разрушения также затруднительно использовать на нарезных комбайнах, так как и в этом случае затруднена выгрузка угля из забоя и регулировка органа разрушения по мощности пласта.

Пока только баровые органы разрушения, при всех их недостатках, сами осуществляют выгрузку из призабойного пространства отбитого угля и могут регулироваться по мощности пласта.

  В качестве механизма перемещения на нарезном комбайне предпочтительнее применять распорно-шагающий. Механизмы перемещения с гибким тяговым органом в этом случае требуют частых перестановок упорной стойки, так как комбайн работает в лоб забоя, и упорную стойку можно ставить только в пределах длины комбайна. Гусеничные механизмы перемещения имеют большие габариты и массу.

  Нарезные комбайны компоновать желательно так, чтобы они имели дополнительную опору в стенки выработки, что увеличивает устойчивость комбайна. Центральная часть комбайна по его продольной оси должна быть свободна, чтобы можно было крепить выработку над комбайном и проще производить замену резцов на органе разрушения.

  Горловский машзавод (Украина) выпускает нарезной комбайн КН-78 для проведения выработок по углю в пластах мощностью 0,7 - 1,7 м с углом падения до 18° при сопротивляемости угля резанию до 300 Н/мм. Комбайн КН-78 (рис. 5.11) состоит из кольцевого бара 7, оснащенного двухшарнирной режуще-погрузочной цепью, гидродомкратов качания органа разрушения 2, лемеха 3, гидроцилиндров подачи комбайна 4, распорных гадростоек 5, электро- и гидрооборудования с пультом управления 6, рамы комбайна с редуктором и электродвигателем 7, скребкового перегружателя боковых опорных лыж 9.

  При помощи гидродомкратов 2 кольцевой бар 1 совершает качательное движение между почвой и кровлей, обрабатывая пласт угля на всю мощность и ширину выработки - 4 м. Отбитый уголь с почвы выработки грузится нижней ветвью бара на перегружатель 8.

Рис. 5.11. Нарезной комбайн КН-78