Горные очистные комбайны: устройство, разновидности, исполнительные органы

Очистной комбайн — это комбинированная горная машина, которая механизирует одновременно технологические операции в очистном забое по отделению полезного ископаемого от массива пласта и погрузки его на транспортную машину.

Устройство очистных комбайнов

Основные функциональные элементы современных комбайнов (рис. 2.2):

• исполнительный орган 7, осуществляющий разрушение (отделение от массива пласта) полезного ископаемого и, как правило, погрузку его на забойную транспортную машину;
• механизм подачи 6 (перемещения вдоль линии очистного забоя или на забой) комбайна,
• привод, состоящий из одного или нескольких электродвигателей 5 (или пневмодвигателей) и редукторов 4, 2, передающих крутящий момент от двигателей на валы исполнительного органа и ведущей звездочки (или цевочного колеса) механизма подачи.

Комбайн имеет также опорные лыжи 3 и погрузочные щитки 8 (в рабочем положении) и 7 (в транспортном положении).

Разновидности очистных комбайнов

По ширине захвата В3 исполнительного органа (см. рис. 2.2) различают комбайны широко- и узкозахватные. Первые имеют ширину захвата более 1 м (1,6,1,8,2 м), вторые — до 1 м.

В настоящее время широкозахватные комбайны почти полностью вытеснены современными узкозахватными комбайнами.

Узкозахватный комбайн — основная машина современных очистных механизированных комплексов.

В зависимости от угла падения пласта различают комбайны для полого- (угол падения до 35°) и крутонаклонных (угол падения более 35°) пластов.

При углах падения пластов до 35° необходимо применение механических средств доставки угля из очистного забоя. При углах падения более 35° уголь перемещается вниз по очистному забою под действием гравитационных сил.

По мощности вынимаемых пластов различают комбайны для тонких пластов Н < 1,2 м, для пластов мощностью H = 1,2-2,5 м и пластов Н > 2,5 м.

Исполнительные органы очистных комбайнов

Исполнительные органы очистных комбайнов работают в тяжелых условиях, так как им приходится разрушать не только угли с сопротивляемостью резанию от 60 до 350 кН/м, но и породные прослойки и включения, содержащиеся в пластах и имеющие высокие крепость и абразивность.

К исполнительным органам предъявляется ряд требований:

• разрушение массива пласта угля на транспортабельные куски с одновременной погрузкой горной массы на доставочные средства при простых конструктивных решениях; высокая надежность и производительность по разрушению и погрузке угля;
• небольшое измельчение угля при малом удельном расходе энергии и малое пылеобразование;
• высокий механический коэффициент полезного действия; возможность осуществления само зарубки исполнительного органа в пласт, удобства регулирования его по мощности пласта в процессе работы комбайна и обеспечение работы комбайна как по челноковой, так и по односторонней схеме;
• высокая технологичность изготовления, надежное крепление резцов в резцедержателях и удобство их замены при износе или других механических повреждениях; безопасное применение в шахтах, опасных по газу и пыли.

Шнековые исполнительные органы

Указанным требованиям в наибольшей мере отвечают шнековые исполнительные органы с горизонтально расположенными осями вращения, которые получили преимущественное применение в современных очистных узкозахватных комбайнах.

Шнек (рис. 2.3) состоит  из трубы 1, на которую приварены (или отлиты) винтовые лопасти 2, несущие кулаки 3 для закрепления в них резцов.

Винтовые лопасти осуществляют погрузку отбитого резцами угля на забойный конвейер. Выпускаются шнеки в двух исполнениях, отличающихся направлением винтовых лопастей, для работы в правом и левом забоях.

С забойного торца шнека располагается диск (лобовина) 4, на котором устанавливается увеличенное число резцов 5 для обработки кутковой части забоя.

Чтобы осуществить фронтальное внедрение шнеков в угольный пласт, не выполняя комбайном косых заездов, в лобовине шнека делаются проемы.

Конструктивные параметры шнековых исполнительных органов

Конструктивные параметры шнековых исполнительных органов следующие:

• диаметр исполнительного органа D_ш, м (диаметр шнека по концам, установленных на нем резцов);
• внутренний диаметр погрузочной лопасти (диаметр ступицы шнека) d_ш м;
• толщина винта шнека б_ш, м;
• число заходов шнека N_з (обычно два или три);
• угол подъема винта шнека а_ш градус.

Полезная ширина захвата шнеков В_з составляет:

• 0,5;
• 0,63;
• 0,8 м.

При выемке мощных пластов применяются шнеки обычно с небольшой шириной захвата — 0,5 м. Для пластов мощностью до 1 м ширина захвата составляет 0,8 м.

Преимущества шнековых исполнительных органов

Основные преимущества шнековых исполнительных органов:

• совмещение функций отделения угля от массива пласта и погрузки его на конвейер;
• удобство регулирования по мощности пласта; возможность осуществления само зарубки;
• безотказность и достаточно высокий технический ресурс.

При правильно выбранных конструктивных и режимных параметрах собственно шнеками можно погрузить до 60-70 % отбиваемой горной массы.

Для увеличения полноты погрузки применяют дополнительно погрузочные устройства 8 (см. рис. 2.2), удерживающие отбитый уголь в зоне работы шнека.

Барабанные исполнительные органы

Наряду со шнековыми применяются также барабанные исполнительные органы. Барабанный исполнительный орган с горизонтальной осью вращения представляет собой цилиндр, на внешней поверхности которого в определенной последовательности закреплены кулаки с резцами.

Он прост по конструкции, но не может грузить уголь на конвейер и обеспечивать самозарубку комбайна в угольный пласт. Поэтому барабанные исполнительные органы применяют в очистных комбайнах для выемки угля из крутых пластов при работе по односторонней схеме снизу — вверх, когда исключается выгрузка угля из уступа забоя.

Барабанные исполнительные органы с вертикальной осью вращения применяют на комбайнах МК67М и КА80.

Рабочим инструментом исполнительных органов очистных комбайнов являются резцы различной конструкции. По виду резцы очистных комбайнов подразделяют на радиальные и тангенциальные (рис. 2.4).

Радиальные резцы (рис. 2.4, а) устанавливаются в резцедержателях (кулаках) исполнительного органа по радиусу шнека или барабана. При этом ось державки резца перпендикулярна к линии резания.

Тангенциальные резцы (рис. 2.4, б) устанавливаются в резцедержателях под острым углом к радиусу. Они предназначены для отделения угля стружками большого сечения и поэтому применяются на очистных комбайнах при работе на углях не выше средней крепости (с сопротивляемостью угля резанию до 200—250 кН/м).

Конструкции резцов

Конструкции резцов, устанавливаемых на исполнительных органах очистных комбайнов, показаны на рис. 2.5.

Резец радиальный однолезвийный РО-65 предназначен для исполнительных органов комбайнов для выемки тонких пластов любой абразивности с сопротивляемостью резанию до 350 кН/м для хрупких и 300 кН/м для вязких углей.

Резцы ЗР4-80 и ЗР2-80 имеют увеличенный до, 80 мм вылет резца, предназначены для очистных комбайнов, имеющих повышенную энерговооруженность и работающих при большом сечении среза.

Могут работать на углях любой абразивности с сопротивляемостью резанию до 300 кН/м и крепостью возможных породных включений F < 3 при их суммарной мощности не более 10 % от вынимаемой мощности пласта.

Резец тангенциальный ИТ125С с вылетом 125 мм предназначен для шнековых исполнительных органов сланце добывающих комбайнов при выемке сланца с сопротивляемостью резанию до 350 кН/м и угледобывающих комбайнов при выемке углей с сопротивляемостью резанию 300 кН/м.

Видео: очистной комбайн УКД-400 в работе под землей