Горный комбайн

Горный комбайн

Горный комбайн, комбинированная машина для одновременного выполнения операций по отделению от массива полезного ископаемого или породы и погрузки их на транспортные средства. Г. к., предназначенный для добывания полезного ископаемого, называется очистным, а применяемый для проведения горных выработок, — проходческим; Г. к. для проведения нарезных выработок по углю в целях подготовки очистного забоя называется нарезным. Наибольшее распространение Г. к. получили в угольной промышленности; всё шире Г. к. применяются и при добыче других полезных ископаемых — калийной и каменной соли, марганца, руд редкоземельных металлов и др.

  Создание Г. к. было результатом развития конструкций врубовой машины . Работоспособные Г. к. созданы в СССР в 1932 (очистной, широкозахватный конструкции А. И. Бахмутского и типа ЯР конструкции В. Г. Яцкях и Г. И. Роменского для выемки угля из тонких пологопадающих пластов). В Великобритании первые работоспособные Г. к. появились в 1935 (очистной, широкозахватный системы «Мекко-Мур») и в Германии в 1938 (очистной, широкозахватный фирм «Эйкхофф» и «Рейнпрейсен»).

  Табл. Техническая характеристика основных серийно изготовляемых в СССР узкозахватных угольных комбайнов

  Г. к. состоит из исполнительного органа (для отбойки, т. е. разрушения массива горных пород), погрузочного органа, роль которого в ряде случаев выполняет тот же исполнительный орган (для погрузки отбитой горной массы на транспорт), механизма передвижения, приводных двигателей, передаточных механизмов, органов управления и устройств для пылеподавления (оросительные системы) и пылеулавливания.

  По конструкции и способу отделения горной массы различают несколько типов исполнительных органов Г. к.: баровые, состоящие из одного или нескольких баров с режущими цепями, разрушающих массив системой зарубных щелей с последующим разрушением межщелевых целиков либо резанием с поверхности забоя; барабанные (с вертикальной или горизонтальной осью вращения барабанов), разрушающие массив резанием с поверхности забоя; шнековые (с горизонтальной осью вращения), разрушающие массив резанием с поверхности забоя и перемещающие вдоль оси шнека отдельные куски горной массы на конвейер; короночные, разрушающие массив резанием с поверхности забоя вращающейся коронкой с резцами; буровые, разрушающие массив вырезанием концентрических тонких кольцевых щелей с последующим разрушением и погрузкой на конвейер межщелевых целиков; планетарные, разрушающие массив резанием с поверхности забоя резцами, совершающими планетарное движение в пространстве; шарошечные, разрушающие массив системой шарошек (в т. ч. и дисковых). Исполни тельный орган Г. к. в ряде случаев может быть комбинированным (например, буровой и барабанный, планетарный и шнековый).

  По конструкции и способу погрузки горной массы погрузочные органы Г. к. подразделяются на: скребковые конвейеры (в т. ч. изгибающиеся) и с консольными скребками (кольцевые грузчики), а также работающие в сочетании с т. н. загребающими лапами; ковшовые, высыпающие горную массу обычно на ленточный перегружатель.

  По конструкции и способу действия механизмы передвижения Г. к. выполняются с гибким тяговым органом (канатом или сварной круглозвенной цепью), рельсовым, колёсным, пневмошинным, гусеничным ходом или с гидравлической шагающей подачей. Двигатели Г. к. выполняются обычно электрическим короткозамкнутыми асинхронными с питанием переменным током напряжением от 380 до 4160 в с поверхностным обдувом или водяным охлаждением. Ведутся работы по применению для комбайнов электрических двигателей с частотным регулированием (тиристорный привод). Передаточные механизмы Г. к. состоят из силовых редукторов и объёмных гидропередач типов: насос — силовые гидроцилиндры и насос — гидродвигатель.

  Очистной Г. к. применяется в длинных очистных забоях (лавах) и коротких (камерах). Для длинных очистных забоев по способу выемки комбайны делятся на широкозахватные (ширина захвата от 1,2 до 2,4 м ) и узкозахватные (ширина захвата до 1,0 м ). Первым широкозахватным комбайном, получившим применение в промышленном масштабе, был комбайн типа «Донбасс». Этот комбайн (рис. 1 ) был снабжен баровым исполнительным органом, кольцевым скребковым грузчиком и механизмом передвижения с канатным тяговым органом. Для выемки пологих особо тонких пластов (мощность 0,6—0,9 м ) получил распространение широкозахватный комбайн «Кировец» с баровым исполнительным органом и кольцевым скребковым погрузчиком. Основные недостатки широкозахватных комбайнов — невозможность применения механизированной крепи и отсутствие бесстоечного призабойного пространства, необходимого для применения передвижного забойного конвейера. Поэтому в 50-х гг. наряду с дальнейшим развитием широкозахватных комбайнов начало развиваться принципиально новое направление — создание узкозахватных комбатов, работающих преимущественно со става изгибающегося скребкового забойного конвейера, передвигающегося без разборки. Первое промышленное внедрение узкозахватных очистных комбайнов с барабанным исполнительным органом началось в 1945—47 в Великобритании (комбайны типа «Андертон»). Наибольшее распространение в СССР для выемки и пологих пластов получили узкозахватные комбайны типа 2К-52 (рис. 2 ), 1К-101, КШ-1КГ (рис. 3 ), 1К-58М (рис. 4 ) со шнековыми исполнительными органами, типа МК-67 с барабанным исполнительным органом (рис. 5 ), типа БК-52 с буровым исполнительным органом (рис. 6 ), а для крутых пластов комбайны типа КТ и УКР-1К («Темп») (рис. 7 ) с барабанным исполнительным органом (табл.). На шахтах Великобритании получили распространение узкозахватные комбайны со шнековым исполнительным органом фирмы «Андерсон Бойс» и с буровым исполнительным органом в сочетании с барабанным типа «Трепан-Ширер», а на шахтах ФРГ узкозахватные комбайны типа ЕDW-200 и ЕDW-130L фирмы «Эйкхофф» со шнековым исполнительным органом. Аналогичные по конструкции узкозахватные комбайны созданы и в других странах — Франции, ПНР, ЧССР, Японии. Создание и внедрение узкозахватных комбайнов позволили применить изгибающиеся передвижные забойные конвейеры и открыли перспективу для применения механизированных крепей. Суточная производительность узкозахватных Г. к. достигает 3000—5000 т угля. Очистные комбайны для коротких забоев получили распространение главным образом в угольной промышленности США. Г. к. для коротких забоев одновременно является и проходческим комбайном для проведения выработок в толще полезного ископаемого. Наиболее распространены в США для отработки коротких забоев комбайны фирмы «Джой» с барабанным и буровым в сочетании с баровым исполнительными органами на гусеничном ходу (рис. 8 ). Последние характеризуются значит, энерговооружённостью (240—400 квт ), высокой производительностью (6—14 т/мин ), наличием гусеничного хода. Область применения таких Г. к. — пологие пласты мощностью от 0,9 до 3,0 м.

  Проходческие Г. к. по назначению делятся: для проведения выработок по углю (или другому полезному ископаемому) и по породе; по форме сечения проводимой выработки — прямоугольного, трапецеидального, круглого и арочного; по направлению проводимой выработки — для горизонтальных и наклонных выработок. Первым проходческим комбайном для проходки по углю, получившим промышленное внедрение на шахтах СССР, был комбайн типа ПК-2 с баровым исполнительным органом, аналогичный по конструкции комбайну типа «Штрекенбаггер» в Германии. Наибольшее распространение в угольной промышленности СССР получил комбайн типа ПК-3 (рис. 9 ) с короночным исполнительным органом, выполненным в виде вращающейся конусной коронки. Перемещение коронки при разрушении угля в забое осуществляется с помощью силовых гидроцилиндров. Такой комбайн предназначается для проведения горных выработок сечением 8—12 м² . Принципиальная схема комбайна ПК-3 послужила основой для создания аналогичных моделей комбайнов в СССР (тип. 4 ПУ для горных выработок сечением 4—8 м² и ПК-9Р — для 7—16 м² ) и за рубежом (типа «Бретби» в Великобритании, ЕV-100 фирмы «Эйкхофф» в ФРГ и др.). Для скоростного проведения горных выработок в СССР создан комбайн типа «Караганда 7/15» (рис. 10 ) с планетарным исполнительным органом, с помощью которого достигнута скорость проведения выработок по углю свыше 3000 м в месяц. Для проведения выработок по породам невысокой крепости первым Г. к., получившим промышленное внедрение, был комбайн типа ШБМ (рис. 11 ) с резцовым исполнительным органом, разрушающим горную массу резанием со взламыванием, с гидравлической шагающей подачей. Эти Г. к. успешно применяются при добыче калийных солей. Для проведения горных выработок по более крепким породам (в т. ч. тоннелей) созданы проходческие комбайны с шарошечным исполнительным органом и гидравлической шагающей подачей. Наиболее известным является комбайн типа «Роббинс», изготовляемый в США. С аналогичным исполнительным органом — дисковыми шарошками в СССР созданы Г. к. для проведения выработок по породе (типа ТОР-6, «Ясиноватец» и МПГ-З).

  Для нарезки выработок по углю с углом падения до 18° на пластах мощностью 0,8—1,2 м, шириной 2,6 м в СССР создан нарезной комбайн типа КН-2У с баровым исполнительным органом (рис. 12 ).

  В СССР ведутся работы по совершенствованию и созданию новых типов Г. к.: очистных для узкозахватной и высокопроизводительной выемки тонких и мощных пластов, нарезных для нарезки выработок в условиях тонких пластов и проходческих для проведения выработок по крепким породам. Основными направлениями при создании Г. к. являются: увеличение энерговооружённости, производительности, расширение области применения с учётом всего разнообразия горно-геологических условий, улучшение сортности добываемого угля, повышение надёжности и долговечности, широкое внедрение гидропривода и средств автоматического регулирования, повышение безопасности и улучшение условий работы (опережающее отключение, надёжное пылеподавление и пылеулавливание и др.), максимальная унификация и стандартизация узлов и деталей.

  Лит.:   Горные машины, 3 изд., М., 1963; Давыдов Б. Л., Скородумов Б. А., Расчет и конструирование угледобывающих машин, М., 1963; Базер Я. И., Храпов Ю. Г., Соколов Ю. Л., Проходческие комбайны для угольных шахт, М., 1967; Межаков В. А., Василенко С. И., Унифицированные угольные комбайны «Кировец» и УКМГ-ЗМ, М., 1967; Фролов А. Г., Развитие комбайновой выемки угля, М., 1967; Элькин И. Л., Узкозахватные комбайны, Донецк, 1968; Машины для угольной промышленности. Справочник, М., 1968; Проходческий комбайн «Караганда 7/15», М., 1969; Барон Л. И., Глатман Л. Б., Загорский С. Л., Разрушение горных пород проходческими комбайнами, М., 1969; Люльчак И. М., Зарубежные породо-проходческие комбайны, М., 1970.

  А. В. Топчиев. Б. Г. Алешин, В. Н. Хорын.

Проходческий комбайн типа ШБМ-1 для проведения выработок по породе.

Очистной комбайн узкозахватный типа МК-67 с барабанным исполнительным органом для выемки пологих пластов мощностью 0,7—1,3 м .

Очистной комбайн широкозахватный типа «Донбасс» с баровым исполнительным органом для выемки угля в очистных забоях пологих пластов мощностью 0,8—2,0 м .

Очистной комбайн узкозахватный типа УКР-1К с барабанным исполнительным органом для выемки крутых пластов мощностью 0,6—1,5 м .

Очистной комбайн узкозахватный типа БК-52 с буровым исполнительным органом для выемки пологих пластов мощностью 0,9—1,4 м .

Очистной комбайн с буровым в сочетании с баровым исполнительными органами фирмы «Джой» для выемки угля в коротких забоях.

Очистной комбайн узкозахватный КШ-1КГ со шнековым исполнительным органом для выемки пластов мощностью 1,35—2,85 м .

Очистной комбайн узкозахватный типа 2К-52 со шнековым исполнительным органом для выемки пологих пластов мощностью 1,1—1,8 м .

Нарезной комбайн типа КН-2У с баровым исполнительным органом для нарезных работ на пологих пластах.

Очистной комбайн узкозахватный 1К-58М со шнековым исполнительным органом для выемки пологих пластов мощностью 2,0—3,2 м .

Проходческий комбайн типа «Караганда 7/15» с планетарным исполнительным органом для проведения выработок по углю.

Проходческий комбайн типа ПК-3 с короночным исполнительным органом для проведения выработок по углю.