III.3. Выемка угля комбайном

При выемке угля комбайном работы начинают с подготовки его в конеч­ных пунктах лавы. Характер этих работ зависит от способа подготовки нищи самозарубки комбайна, а так­же от конструкции погрузочных устройств.

При челноковой схеме работы комбайна с лемехами и передвижке его в заранее подготовленную нишу машинист и его помощник начинают цикл с приемки смены и осмотра комбайна, демонтажа лемеха и пере­движки комбайна к забою вместе с го­ловкой конвейера. После передвижки конвейера комбайн перемещается по лаве на 3—4 м без лемеха. При этом погрузка угля производится вручную помощником машиниста и другими рабочими. Они же монтируют лемех. На эти операции затрачивается 20—30 мин.

При самозарубающихся комбай­нах концевые операции производятся иным образом (см. ниже).

Во время выемки угля (рис. III.2) комбайном управляют машинист и два его помощника. Часть угольной мелочи, остающейся после прохода

комбайна, грузится на конвейер вручную. После снятия одной полосы угля комбайн заводят в нишу у вентиляционного штрека, производят то же концевые операции и затем снимают следующую полосу угля.

Основные недостатки челноковой схемы: недостаточная механизация погрузки отбитого угля при наличии значительного отжима угля; проникновение обрушенных пород в призабойное пространство, так как при последовательном передви-

Рлс. 111.2. Технологическая схема выемки угля узкозахватиыы ком­байном:

J1 2 — нижняя и иерхння ниши; 3 — комбайн; 4 — погрузочный лемех; 5 — конвейер; 4,7 — верхняя и ниж­няя приводные головни

Рис. III.3. Схема к определению выхода угля от зачистки

жении секций сверху вниз остаются зазоры, не перекрытые крепью; работа людей в запыленной атмосфере.

При односторонней схеме работы комбайна выемка угля осущест­вляется при движении снизу вверх. При движении в обратном

направлении комбайн нава­ливает на конвейер оставший­ся на почве уголь. Вслед за комбайном производятся лишь незначительная подчи­стка лавы вручную и офор­мление забоя. Пр'и значи­тельном количестве оста­ющегося на почве угля трудоемкость основных опе­раций по выемке на 1 м длины забоя на 30—40% ниже, чем при челноковой схеме, за счет сокращения ручных работ по зачистке лавы. Объем погруженного угля при за­чистке угля комбайном (рис. III.3).

где г—ширина захвата, м; hK — высота конвейера от

забоя, м;

P — угол естественного откоса отбитого угля (35—45°) в зависи­мости от крупности и влажности угля); Тотб — объемная масса от­битого угля в насыпке (0,9-1,1 т/м3); LM — длина части лавы, с которой вынимается уголь комбайном, м. На перегон комбайна с зачисткой затрачивается в среднем 32,5 мин для комбайна 2К-52 при длине лавы 200м и 17 мин для комбайна КШ-ЗМ при длине лавы 100 м.

Основными достоинствами односторон­ней выемки угля являются: снижение трудоемкости ручных работ по зачистке лавы; нахождение на незапылённой струе воз­духа основной части рабочих, занятых на оформлении забоя

Рис. III.4. Технологическая схема выемки угля комбайном на крутом падении

и креплении; независимость скорости выемки угля комбайном от скорости выполнения работ по оформлению забоя и зачистке лавы; повышение безопасности работ по оформлению забоя.

Основные недостатки односторонней вы­емки: ухудшение при прочих равных условиях использования комбайна во времени и дополнительное измельчение отбитого угля при навалке его на конвейер исполнительным органом комбайна.

Выемка угля комбайном на крутом падении производится снизу вверх в лоб заходки. Чтобы комбайн лучше прижимался к забою и не происходила выбивка крепи падающими кусками угля, очистному забою придают наклон 5—10° к линии падения (рис. III.4). Комбайн 1 подвешивается на двух канатах 2, которые через блоки на кран-балке 3 идут к лебедке 4, установленной в вен­тиляционном штреке. Управление комбайном осуществляют ма­шинист и его помощник. Помощник машиниста передвигается с пультом управления 5 в 10—20 м выше комбайна и по сиг­налам машиниста включает или останавливает комбайн. Маши­нист комбайна непрерывно ведет наблюдение за работой и следит за состоянием кровли.

На выбросоопасных пласта? машинист и его помощник нахо­дятся в вентиляционном штреке и фактически постоянного наблюде­ния за работой комбайна не осуществляют. Спуск комбайна произ-'водится без демонтажа. Для этого устанавливают упорный куст под комбайном и распорную стойку в вентиляционном штреке, закрепляют и отсоединяют рабочий и предохранительный канаты, переносят кран-балку и выбивают упорный куст.

Спуск комбайна осуществляется машинистом и его помощником с помощью рабочих очистного забоя.

III.4. Определение скорости подачи комбайна

При фланговой схеме выемки добыча угля в единицу времени опре­деляется по формуле

где V — площадь разрушения, м2;

Vn — скорость подачи выемочной машины, м/мин; у — объемная масса угля, т/м3. В свою очередь, площадь разрушения составляет

где т — мощность пласта, м;

г — глубина захвата, м.

Таким образом, добыча угля в единицу времени зависит от двух регулируемых факторов — глубины захвата и скорости подачи выемочной машины. Так как выемочные комбайны выпускаются с заданной глубиной захвата, производительность их зависит от скорости подачи. Основными факторами, определяющими скорость

подачи комбайна, являются: параметры исполнительного органа, установленная мощность двигателя, степень износа инструмента и сопротивляемость угля резанию.

Установлено, что сила резания и подачи, а также • мощность, расходуемая на осуществление рабочего процесса, завцсят от со­противляемости угля резанию. Если задана сопротивляемость угля резанию,'то допускаемая величина скорости подачи машины (по E. 3. Позину):

(III.2)

где Vp — средневзвешенная скорость резания, м/с; Ир р — число одновременно контактирующих резцов, определяе­мое по схеме набора инструмента на исполнительном ор­гане;

^CP. д — средняя допустимая площадь сечения стружки, см2. Значение iS"cp д определяется по выражению

(III.3)

где Аь — сопротивляемость угля резанию, кгс/см;

Zcp — среднее значение силы дезания, развиваемой двигателем на инструменте исполнительного органа;

(III.4)

Руст — мощность, устойчиво развиваемая двигателем в условиях

реальной сети, кВт; T) — к. п. д. привода. Для пщековых, барабанных и дисковых исполнительных органов

(III.5)

'ч

где пк — общее число резцов на исполнительном органе;

mi — часть пласта, вынимемая отдельным исполнительным орга­ном, м; ,

Фи — диаметр барабана исполнительного органа выемочной ма­шины, м. Для буровых исполнительных органов

(HI.6)

Для вязких углей Донецкого бассейна необходимое усилие ре­зания

а для хрупких углей.

где Scp — средняя площадь сечения среза, см2.

Предельно допустимая сопротивляемость угля резанию, при которой выемочная машина может работать с заданной производи­тельностью (скоростью подачи),

(III.7)

Средневзвешенная скорость резания может определяться по формуле

(III.8)

где vvi — скорость резания г-го исполнительного органа, м/с.

При определении 6"ср д сопротивляемость угля резанию принята с учетом отжима угля. Если известна сопротивляемость угля реза­нию А в нертжатой зоне, то необходимо ввести коэффициент отжима:

Значения сопротивляемости угля резанию в целике и коэффи­циента отжима угля определяются по формулам, приведенным в табл. III.2 и III.3 (по С. M. Липковичу).

При оценке способа разрушения важное значение имеет сорт­ность угля, зависящая от степени измельчения при разрушении. Уменьшение выхода штыба достигается сокращением числа резцов при небольших скоростях подачи, увеличением скорости подачи при постоянной схеме набора резцов, а также увеличением толщины среза путем уменьшения скорости резания. Однако при больших скоростях подачи выход штыба увеличивается в результате зашты-бовки исполнительного органа.

Сортность добываемого угля зависит также от конструктивных особенностей исполнительного органа, в частности от ширины за­хвата. Уменьшение захвата машин дает возможность увеличить скорость подачи и тем самым повысить сортность.

В наименьшей степени измельчается уголь при погрузке бара­банными исполнительными органами с вертикальной осью, так как в этом случае приходится поднимать на конвейер только часть угля. При шнековых и буровых исполнительных органах фактиче­ски весь уголь необходимо поднимать на высоту конвейера.

Таким образом, скорость подачи комбайна является важнейшим показателем, определяющим как производительность машины, так и сортность угля.

В табл. III.4 показано влияние сопротивляемости угля реза­нию на расчетную производительность комбайнов 1К-101; МК-67; 2К-52; КШ-1КГ; 1К-58М.

Таблица III.2

Марка угля	Сопротивляемость угля резанию в целике, кгс/см	Область применения формулы
А	T= 198,9 - 14,5т2 + 2,1 q - (4948/Я) - 0,4?2	0,5<та<2,0 м; 0<«<24°; О < q < 65 мэ/т; 50 < Я < 600 м
	T= 1 76 — 1,9 а — 1,2? + 0,03а2 — — 0,000059Я2	0,55 < m < 1,7 м; 4 < « sЈ 70°; О < q < 40 мз/т; 70 < Я < 850 м
	А = 135,8 +219,9/а — 0,96? — 16,2го2 + +.О.ОЗбд»	0,55 < т< 2,0 м; 2<а <42°; О < q < 55 м3/т; 40 < Я < 700 м
Ж	T= 91,3 + 4,1« + 0,5? — 0,14« 2 — — 0.000085Я2	0,54 < m < 1 ,7 м; , 4 sea < 70°; О < q < 100 м»/т; 100 <Я< 1000 м
К	A = 85,9 + 43,9т — 0.073Я - 23,7т2 — — 0,0031а 2 + 0.000081Я2	0,54 < m< 1,7 it; 4<а<70°; О < д < 100 мЧ/т; 100 < Я < 1000 м
Г	~А = 354,4 — 37,1т — 0,82Я + 0.0089Я2	0,55< т< 2 м; 5 <а < 25°; 0 < д < 10 мз/т; 100<Я<800 м
Вязкие угли марок г, д	T= 167,2 + (29,9/т) + 16,8« - 1,74? — — 0.273Я — 0,77а 2 + 0,022?2 + + 0.00023Я2	0,5 < т< 2,1 м; 4<а<18°; О < q < 45 MS/T; 1Ь<Я<700и
ОС	T= 103,7 - 1,12а - 0.107Я + 0,017« 2 _ — 0,0019?2+0,00014Я2	0,45 < т < 1,6 м; 3<а<70°; 0< д< И 7 м'/т; 50<Я<800м

В таблице приняты следующие обозначения: m — мощность пласта, м; a — угол падения, градус; д — газообильность, мэ/т; Я — глубина разработки, м.

Таблица III.3

Марка угля	Коэффициент отжима угля	Область применения формулы
А	A0x = 0,518 — 0,0078а + 0,00158? — - 0.00105Я + 1,07г + 0,000238« " + + 0,00000133Яа — 0,4494г2	0,5 < т< 1,8 м; 3 <« < 22°; О < ? < 55 мэ/т; 120<Я<650 м; 0< г<1,05 м
JK, К, Г, ОС, T	kOT = 0,263 — 0,0087m + 0,00556а — — 0,000689? + 0,000197Я + 0,94г -— 0,000276« 2 — О.ООООООЗЯ2 — 0,267г2	0,45 < т< 2,0 м; 3<« <31°; О < ? < Пб м3/т; 70<Я<917 м; 0< г< 1,05 м
Вязкие угли марок г, д и др. £.	km = 0,396 + 0,0027m — 0,001Я -— 0,106т2 + 0.000047?2 + 0.00000137Я2	0,54 < т< 1,94 м; 4<« <18°; О < ? < 38,6 м3/т; 90 < Я < 740 м; 0<г<0,25 м
	А:от = 0,709 + 0,028« + 0,0123? — - 0.000256Я — 0,0473т?- - 0,000029а 2 -- 0.00035?2 + 0.00000006Я2	0,54 < т< 1,94 м; 4<«<18°; 0< ?< 38,6 м3/т; 90 < Я < 740 м; 0,25 < г < 0,45 м
	ЙОТ = 0,887 + 0,0104? — 0.000176Я — — 0,0527т2— O1OOOSl?2	0,45 < т< 1,94 м; 4<« <18°; О < ? < 38,6 м3/т; 90<Я< 740 м; 0,45 < г< 0,65 м
	km = 0,999 — 0,355т + 0,0162« + + 0,00797? — 0.00017Я + 0,119т2 — — 0,000346« 2 - 0.000234?2 + 0.00000007Я2	0,54 < т< 1,94 м; 4<а<18°; 0< ?<38,6 мэ/т; 90 < Я < 740 м; 0,65 < г < 0,85 м
	ЈOT = р,952 — 0,184т + 0,014« + + 0,00336? — 0.00015Я + 0,0768т2 — — 0,00028« 2 — 0.000063?2 + 0.00000014Я2	0,54 < m < 1 ,94 м; 4<а<18°; О < ? < 38,6 м3/т; 90 < Я < 740 м; 0,85 < л<1,05 м
	ftOT = 1,038 — 0,0022« - 0,00317? — — 0.000125Я+ 0.000088?2 + 0,000000195Я2	0,54<т<1,94 и; 4<а<18°; 0< ?<38,6 м3/т; 90 < Я < 740 м; г ^ 1,05 м

Таблица III.4

Комбайн	Вынимаемая Ширина мощность, м захвата, м	Расчетная производительность (т/мин) при сопротивляемости резанию А, кгс/см
		120	180	200	240
1К-101	1,0 0,63	3,5	2,2	1,8	J',3
	1,0 0,80	3,5	2,5	2,2	1,7
МК-67	1,0 0,80	3,15	3,1	2,7	2,5
2К-52	1,4 0,63	4,5	4,5	3,9	3,5
	1,8 0,63	5,2	4,5	3,9	3,5
КШ-1КГ	1,8 0,63	4,8	3,0	2,5	2,1
	2,6 0,63	5,1	3,0	2,5	2,1
	3,2 0,63	5,1	3,0	2,5	2,1
1К-58М	2,2 0,50	3,8	3,3	2,7	2,4
~	2,6 0,50	4,4	3,3	2,7	2,4
	3,0 0,50	5,1	3,3	2,7	2,4