III.5. Определение производительности очистных комбайнов

Производительность очистного комбайна определяется количеством выданного угля в единицу времени.

Различают теоретическую, техническую и эксплуатационную производительность комбайнов.

Теоретическая производительность — это то количество угля, которое добывается комбайном в единицу времени при непрерывной его работе:

(III.9)

Техническая производительность — это мак­симально возможная его производительность при оптимальном ре­жиме работы в конкретных условиях с учетом затрат времени на выполнение подготовительно-заключительных и вспомогательных операций и подготовку комбайна к выполнению следующего цикла (маневровые, концевые операции, замена рабочего инструмента и др.), а также на устранение неполадок с машиной.

Неизбежные перерывы в работе комбайна оцениваются коэффи­циентом технически возможной непрерывности &тех. Техническая производительность комбайна в единицу времени

(ШЛО)

Коэффициент представляет собой отношение времени производи­тельной работы комбайна T к суммарному времени производитель­ной работы и неустранимых простоев Тпр, обусловленных конструк­цией комбайнов:

(HLH)

Время простоев складывается из следующих слагаемых:

(III.12)

где ^пр — затраты времени на вспомогательные операции и устране­ние неполадок при работе комбайна, мин;

Тм 0 — затраты времени на несовмещенные маневровые опера­ции, мин;

Тк 0 — затраты времени на концевые операции, мин; T3 и — затраты времени на замену инструмента, мин; Ту н — затраты времени на устранение неполадок при работе

комбайна, мин.

Для комбайнов, работающих по односторонней схеме с цепным" тяговым органом, затраты времени на маневровые операции соста­вляют

(111.13)

где L — длина очистного забоя, м;

у„ — маневровая скорость подачи комбайна, м/мин.

Для комбайнов с цепным тяговым органом, работающих по челноковой схеме, Тм 0 = О.

Затраты времени на концевые операции Тк 0 зависят от типа комбайна и схемы его работы. При челноковой схеме работы

(111.14)

где уд — скорость перемещения комбайна на забой;

ИР — число резцов, подлежащих замене перед новым циклом; tp — время на замену или перестановку одного резца, мин. Затраты времени на замену изношенного инструмента

(111.15)

где Zy — удельный расход резцов.

Затраты времени на устранение неисправностей комбайна зави­сят от коэффициента надежности

(111.16) где Ту н — время простоев из-за неисправностей;

(111.17)

Тогда

(111.18)

Эксплуатационная производительное т ь комбайна определяется количеством угля, добытого в единицу

времени, с учетом затрат времени на выполнение вспомогательных операций в лаве, а также на устранение возможных неполадок в работе. Эти затраты времени не зависят от конструкции комбайна и схемы его работы и 'составляют

(111.19) где ks — коэффициент непрерывной работы угольного комбайна;

,- (111.20)

T0 J, — суммарное время простоев комбайна по организационно-техническим причинам, мин.

111,6. Общие сведения о выемке угля , с помощью стругов

Одним из прогрессивных направлений развития технологии добычи угля в длинных очистных забоях (лавах) является струговая выемка.

Струговые установки работают в комплексе с механизированными и индивидуальными крепями и включают в себя струг, верхний и нижний приводы, тяговую цепь, специальный конвейер, гидро- и электрооборудование.

В особую группу выделяются так называемые скреперо-струги, в состав которых не входит забойный конвейер. В этих установках струг производит отбойку, навалку и транспортирование угля.

Струг в отличие от комбайна не режет уголь, а скалывает его ,с поверхности забоя движущимся вдоль лавы ножом.

Для технологии очистных работ с помощью стругов характерны:

крупный скол угля с поверхности очистного забоя исполнитель­ным органом в виде ножа;

высокие скорости перемещения исполнительного органа вдоль лавы при выемке угля;

небольшая ширина захвата;

возможность крепления лишь после выемки угля на величину шага передвижки или установки крепи.

Перечисленные особенности струговой выемки создают реаль­ные предпосылки для интенсивной поточной выемки угля в лавах наряду со значительным улучшением его сортности.

Обычно струги обрабатывают лишь нижнюю часть забоя по мощ­ности пласта. Это благоприятно сказывается на сортности угля, но приводит к зависанию верхней цачки и образованию нетранспор­табельных глыб угля при ее обрушении.

Недостатками струговой выемки являются неудовлетворительная управляемость стругов по гипсометрии пласта, что в ряде условий приводит к оставлению земника, а также то, что плиты стругов при

движении выталкивают в выработанное пространство значительное количество штыба (до 0,06 м8/мин).

Угольные струги делятся на две основные группы: струги с т а г тиче.ского и динамического (активного) дей­ствия.

Более широкое распространение получили в настоящее время струги статического действия. При их рабочем ходе вдоль забоя нож и лемех скалывают уголь только за счет усилий, передаваемых на струг тяговой цепью. По типу исполнительного органа эти струги можно подразделить на струги со сплошным ножом и зубчатые.

Струги со сплошным ножом применяют на пластах с мягкими углями при устойчивых боковых породах, так как при их работе требуется значительная ширина незакрепленного призабойного про­странства. Недостатком этих стругов является отсутствие направ­ленности движения, в результате чего при неоднородной структуре пласта струг стремится уйти либо в почву, либо в кровлю, либо опрокидывается на забой или на конвейер.

Большее распространение получили зубчатые струги. Их при­меняют на пластах с углями не выше средней крепости.

В качестве режущего инструмента применяют почвенные, отбой­ные и кровельные резцы, резцы предварительной и опережающей подрубки, кровельные и почвенные ножи.

У стругов динамического действия скалывающий нож приводится в движение приводом, встроенным в тело струга (проектируются и динамические струги без двигателей). При рабочем ходе струга вдоль лавы ему сообщаются колебательные движения (вибраци­онный струг) или же передаются ударные нагрузки (у д а р -н ы и струг), что способствует более интенсивному отделению угля от массива. В связи с этим струги динамического действия предназначаются для выемки весьма крепких и вязких углей.

Ударные струги разрушают массив с помощью находящегося в постоянном контакте с забоем режущего инструмента, по хвосто­вой части которого специальным механизмом (механическим, элек­трическим, гидравлическим или пневматическим) периодически на­носятся удары.

У вибрационных стругов режущий инструмент совершает коле­бательное движение и периодически выходит из контакта с углем.

Струги опираются на почву, конвейер или крепь. В первом случае они имеют плиты-хвостовики, которые располагаются под конвейером и обеспечивают устойчивость струга и вынос штыба из-под конвейера. В качестве направляющей опоры струга служит труба, в которой проходит хвостовая ветвь цепи. Однако наличие направляющей трубы приводит к заклиниваниям выемочной машины. Для устранения этого недостатка создана конструкция скользящих стругов, корпус которых скользит по наклонной направляющей — рампе, находящейся на забойной стороне конвейера. Эта рампа одно­временно служит для зачистки лавы и погрузки отбитого угля на конвейер. Наличие такой направляющей и отсутствие подконвейерной

/

опорной плиты снижают потери тягового усилия на преодоление трения опорной плиты о почву.

По характеру движения исполнительного органа различают струги одностороннего, двустороннего — ч е л -нокового и кольцевого действия. Наибольшее распро­странение получили струги челпокового действия, которые дают

Рис. III.5. Схемы расположения очистного забоя по отношению к кливажным трещинам

возможность передвигать конвейер к забою вслед за прохождением струга.

По высоте отрабатываемой мощности пласта струги разделяют на обрабатывающие всю мощность и часть мощности пласта.

В технологии струговой выемки большое значение имеет рабочая скорость движения струга вдоль забоя. Струги статического действия по данному признаку делятся на тихоходные и быстроход­ные.

Тихоходные струговые установки работают на скоростях до 20 м/мин и предназначаются для выемки углей средней крепости. Толщина стружки, снимаемой за один проход струга, колеблется в среднем от 75 до 150 мм.

Быстроходные струговые установки работают со скоростью 20—40 м/мин. В настоящее время создаются установки со скоростью 100 м/мин. У быстроходных стругов толщина снимаемой стружки составляет 50—100 мм.

Оптимальная скорость работы струга по энергетическим и техни­ческим факторам равна 1,5—1,7 м/с, что выше скорости движения конвейера. При выемке угля стругами большое значение имеет рас­положение линии очистного забоя по отношению к кливажным тре­щинам. От этого зависят сортность угля, потребные усилия резания

удельный расход энергии, устойчивость струга и его производитель­ность.

На рис. III.5 показаны наиболее типичные схемы расположения линии забоя по отношению к кливажу. Теоретически при двусторон­ней работе струга целесообразно ориентировать линию забоя парал­лельно плоскостям кливажа. Однако на практике это не всегда

Рис. III.6. Компоновочная схема струговой установки со стругом статиче­ского действия

возможно либо из-за соображений общей планировки горных вырабо­ток в шахтном поле, либо по соображениям устойчивости кровли. В связи с этим при двусторонней работе струга рекомендуется прини­мать расположение линии забоя под углом менее 45° (желательно 10—15°) к направлению плоскостей кливажа.

III.7. Технологические параметры струговых установок

Применяются три схемы компоновки струговых установок:

1) приводы струга и забойного конвейера объединены в единую систему, состоящую из двух приводов, расположенных с обеих сторон забойного конвейера;

2) приводы струга и конвейера расположены с завальной сто­роны конвейера;

3) привод струга расположен с забойной стороны, а два привода конвейера — с обеих сторон забойного конвейера.

Наиболее типичная компоновочная схема струговой установки со стругом статического действия показана на рис. III.6. Здесь в комплексе объединены собственно струговая установка 1, изгиба­ющийся скребковый забойный конвейер 2 и комплектная механизи­рованная крепь 3. Уголь из лавы с забойного конвейера перегру­жается на штрековый конвейер 4.

Сущность струговой выемки заключается в следующем. Струг при движении вдоль забоя скалывает зубьями стружку угля. Отде­ленный от забоя уголь лемехом наваливается на забойный конвейер. Корпус струга с зубьями и погрузочным лемехом передвигается вдоль забоя по направляющим, соединенным с рамой забойного кон­вейера. Вместе со стругом передвигается к поверхности забоя с по­мощью гидро- или пневмодомкратов забойный конвейер. Усилием передвижения конвейера регулируется подача струга на забой.

Технологические характеристики струговых установок приведены в табл. III.5.

Применение стругов ограничивается рядом факторов, главным из которых является сопротивляемость угля резанию. Для эффектив­ной их работы необходимы отжим угля в забое, спокойная гипсо­метрия пласта и устойчивость боковых пород не ниже средней.

Таблица III.5

Показатели	УСТ-2А	УСБ-67	СО-75	Скреперо-струг УС-2М	СН-70	УСВ
Вынимаемая мощ-	0,55—1,0	0,9-2,0	0,55—1,0	0,4-0,8	0,9-1,7	0,9—2,0
ность пласта, м
Угол падения пла-	До 25	До 20	До 30	0-90	До 40	До 20
ста, градус
Допустимое сопро-	До 150	До 150	До 200	До 200	До 150	До 230
тивление угля ре­занию, кгс/см
Длина лавы, м	150	200; 250 300	До 250	—	---	—
Производитель­ность, т/ч	,j65— 145 '	170—320	180-290	30—50	170—280	Не менее 36
Скорость, м/с	0,48	0,613	0,613; 1,3	1,18; 1,54 2,16; 2,74	0,613	1,0; 1,5
Глубина захвата,	60; 100	75; 150	50; 100	1,95	До 100	До 50
MM
Максимальное тя-	79	79	32,5	28	32,5	32,5
говое усилие, тс
Число приводов	2	2	2	1	2	2
Мощность одного привода, кВт	22	32	НО	85	НО	110