30

Тема: Автоматизация процесса проходки подземных выработок

1. Процесс проходки подземных выработок как объект автоматизации

Проходка подземных горных выработок может осуществляться следующими способами:

- буровзрывным

- гидравлическим

- комбайновым.

При буровзрывном осуществляются буровзрывные работы и уборка породы породопогрузочными машинами. Цикл работ при проходке включает бурение шпуров буровыми станками ( Б4Э-20, Б75Э-60,Б15Э-60) или бурильными установками (УБШ 252, УБШ 253, УБШ 313А),которые затем заряжаются взрывчатым веществом и взрываются. Возводится временная крепь, а отбитая порода грузится погрузочной машиной в шахтные вагонетки или конвейер. После уборки породы возводится постоянная крепь, в случае необходимости настилается рельсовый путь, и цикл повторяется снова. Большое количество работ выпол­няется вручную (заряжание шпуров, зачистка выработки, проходка канавки, настилка пути и др.). При этом необходимо контролировать момент взрыва и дистанционное управление породопогрузочной машиной.

При гидравлическом способе горный массив разрушается струёй воды, формируемой гидромонитором, в который вода подается под давлением до 10 000 кПа (100 кг/см²). Отбитая порода транспортиру­ется уходящей из забоя водой. Гидравлический способ проведения горных выработок применяет­ся очень редко при сравнительно мягких породах.

Механический способ разрушения горного массива по всему сече­нию горной выработки и погрузка отбитой породы в шахтные тран­спортные средства предусматривает использование проходческих комбайнов. Наибольшее распространение в угольной промышленности получили комбайны избира­тельного действия со стреловым исполнительным органом: П110, 4ПП2М, КСП33, П160 и др. Стреловой исполнительный орган выполнен в виде подвижной консольной рукоятки с отбойной коронкой на конце. Разрушается горный массив в процессе перемещения отбойной коронки в пределах забоя выработки по определенной программе. Возможна раздельная выемка угля и породы.

Существующие проходческие комбайны механизацию проходческих работ полностью не решают. Они могут применяться для проходки в сравнительно мягких породах и при угле наклона выработок не более 10 градусов. Их применению препятству­ют повышенное горное давление, слабые кровли, дующие почвы, боль­шая обводненность, газовыделение и некоторые другие факторы. Кроме того, при комбайновой проходке остаются десятки операций, выполняемых вручную, и среди них — требующие тяжелого физичес­кого труда: крепление выработки, настилка рельсового пути и др.

Комбайн при движении в пространстве не обладает самовыравниванием, как любое свободное твердое тело комбайн имеет 6 степеней подвижности: прямолинейное движение по трем перпендикулярным направлениям и вращение вокруг трех перпендикулярных осей. В горной выработке комбайн под действием внутренних и внешних сил может неограниченно двигаться в направлении равнодействующих этих сил, что не всегда совпадает с заданным направлением движения в горной выработке. В зависимости от крепости породы изменяется нагрузка на электропривод, следовательно, может произойти выход из строя двигателя. Сечение выработки должно быть определенных размеров. При ручном управлении комбайном точность выполнения данного сечения, режимы нагрузки на комбайн и производительность комбайна делаются полностью зависимыми от машиниста комбайна.

Машинист даже при достаточно высокой квалификации допускает отклонение выработки от заданного направления, искажение ее формы, переборы по сечению, перегрузки приводного электродвигателя стрелового ис­полнительного органа, что приводит к повышенному изнашиванию отдельных узлов комбайна. Исключить все эти недостатки, облегчить условия труда машиниста может только автоматизация.

Кроме того, проходческий забой является опасным местом для человека. Возможны выбросы, выделение метана, обрушение кровли, отсюда вытекает необходимость удаления человека как можно дальше от забоя.

Решить все указанные проблемы возможно при помощи создания системы автоматизации комбайном, при наличии контроля содержания метана и проветривание.

Цель автоматизации процесса проходки подземных выработок - повышение производительности, улучшение точности отработки заданного сечения, обеспечение заданного направления выработки, повышение безопасности труда.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие основные задачи:

1. Дистанционное и автоматическое управление всеми механизмами проходческого комбайна

2. Автоматическое регулирование нагрузки привода режущего органа

3. Автоматическое программное управление движением режущего органа

4. Автоматическая ориентация комбайна в заданном направлении.

При решении этих задач следует учитывать вопросы крепления, проветривания и транспорта.

Экономический эффект приавтоматизации может быть достигнут:

- за счет увеличения производительности (увеличение темпов проходки) за счет автоматического движения ИО с максимальным использованием мощности приводного ЭД

- сокращение численности обслуживающего персонала

- повышение качества прохождения выработки (исключение лишних присечек породы, следовательно, уменьшается расход дополнительных материалов и увеличивается надежность резцов).