Классификация очистных и проходческих комплексов

  Технологии очистных работ и проведения подготовительных выработок объединяют аналогичные основные рабочие процессы: отделение от массива транспортабельных кусков полезного ископаемого или породы; погрузку и доставку отделенной от массива горной породы; крепление обнаженных поверхностей и, кроме этого, управление кровлей в очистном забое. Разнообразие горно-геологических условий залегания полезных ископаемых, нестабильность физико-механических свойств горных пород, многооперационность технологических процессов очистных и подготовительных работ определяют все разнообразие схем и средств механизации в очистном или подготовительном забоях.

Системный подход к проектированию комплексов требует объективной классификации и четкой систематизации различных схем и конструктивно разнообразных средств механизации технологических процессов в очистном или подготовительном забоях, что обеспечивает наиболее обобщенный классификационный признак - функциональный. В общем случае в состав любого комплекса может входить три функциональные машины или механизмы:

1) выемочная машина (В), отделяющая от массива транспортабельные куски горной породы. Это может быть очистной или проходческий комбайны, бурильная машина или установка;

2) доставочная машина (Д или П), транспортирующая или производящая погрузку отделенной от массива горной породы на штрековые транспортные средства. Это может быть лавный конвейер или погрузочная машина;

3) крепь (К), обеспечивающая крепление обнаженного пространства и управления кровлей в лаве. Это может быть механизированная крепь или крепеустановщик.

  В общей схеме механизации технологических процессов в очистном забое и при проведении подготовительных выработок эти основные функциональные машины могут быть объединены для совместной работы путем наложения на них технологических, кинематических или конструктивных связей.

  Технологическая связь (-) заключается в согласовании технологических параметров обособленных машин для их рационального использования. Это низший уровень связей, когда функциональные машины выполняют операции последовательно без совмещения их во времени.

  Кинематическая связь (+) подразумевает объединение технологически согласованных функциональных машин с сохранением ими своей самостоятельности и совмещение выполнения основных технологических операций во времени.

  Конструктивная связь (•) осуществляется совмещением технологически согласованных функциональных машин в единую конструкцию так, что они теряют свою индивидуальность и представляют собой единый многофункциональный агрегат.

  Используя приведенные выше символы функциональных машин и знаки связей между ними можно записать базовые структурные формулы комплексов:

В-Д(П)-К;            (8.1)

при наличии кинематических связей

В+Д (П)+К;         (8.2)

при наличии конструктивных связей

В • Д (П) • К.       (8.3)

  Базовой структурной формулой (8.1) описываются отечественные комплекты оборудования, применявшиеся на первых этапах механизации очистных работ в 50-х годах прошлого века (комплект КМ-9, КМ-9Д, комплект с комбайном 2К-52 и др.). Этой же структурной формулой описывается комплект оборудования, применяемый при классической схеме технологического процесса проведения подготовительных выработок буровзрывным способом (КГ-3 и др.).

  Структурной формулой (8.2) описываются все современные отечественные и зарубежные очистные механизированные комбайновые комплексы для выемки пологих пластов (КМ 138, КМ 142, КМ 144, КМ 146 и др.). Этой формулой описываются и некоторые проходческие комплексы (Сибирь - 1М и др.).

  Формулой (8.3) описываются фронтальные агрегаты для выемки угля из пологих пластов (Ф - 1, Ф - 3) и проходческие агрегаты и щиты (Союз - 19У, КЩ - 5,2Б и др.).

  В зависимости от горно-геологических условий ведения горных работ некоторые функциональные машины могут отсутствовать. Так, при выемке угля на крутых пластах и проведении восстающих выработок транспорт отбитой горной породы осуществляется под действием сил гравитации, что и объясняет в схемах механизации технологических процессов в этих условиях отсутствие доставочных или погрузочных машин. Вырождение отдельных функциональных машин (в данном случае доставочных или погрузочных машин) видоизменяет базовые структурные формулы. Очистной механизированный комплекс для выемки крутых пластов КГУ описывается структурной формулой (В - К). Аналогичную структурную формулу имеют комплексы для проходки восстающих выработок КПВ - 1Б, КПН - 1М-+ и др. Структурная формула очистного агрегата для выемки крутых пластов АК - 3 будет иметь вид (В • К).

  Функциональные машины комплексов могут иметь и разнородные связи между собой. Так, проходческий комплекс с комбайном избирательного действия имеет структурную формулу (В+Г1 - К), а комплекс с проходческим комбайном бурового действия и буровой установкой для анкерного крепления выработки, кинематически связанной с комбайном, будет иметь формулу (В • П+К).

  Таким образом, путем наложения связей и вырождения функциональных машин получается ряд структурных формул, производных от базовых формул, которые определяют все возможные схемы механизации очистных и подготовительных работ в различных горногеологических условиях. Структурная систематизация возможных схем и средств механизации технологических процессов в очистном забое выполнена проф. Солодом В. И.. Данная систематизация выделяет двадцать одну структурную формулу, которые делятся на шесть групп. Каждая группа структурных формул показывает качественный уровень развития схем и средств механизации очистных работ. Аналогичная классификация схем и средств механизации технологических процессов проведения подготовительных горных выработок разработана проф. Хазановичем Г. Ш.