Оборудование для очистных работ. 
Очистные комбайны и комплексы

В связи с тем, что сейчас наиболее широко распространена узкозахватная выемка, рассмотрим общее устройство узкозахватного очистного комбайна на примере комбайна К103.

Комбайн К103 предназначен для механизации выемки угля в лавах на пластах мощностью 0,6−1,3 с углом падения до 35°, подвигающихся по простиранию и до 10°, подвигающихся по восстанию или падению, при сопротивляемости пласта резанию 300 кН/м.

Комбайн К103 (рис. 8) состоит из правого 1 и левого 6 шнеков, установленных симметрично по концам комбайна на шарнирно закрепленных поворотных редукторах 7 и 12; редукторов 2 и 4 приводов шнеков; двух электродвигателей 3; погрузочных щитков 5 и 13; портала 9; опорной системы; гидросистемы; электрооборудования с органами управления; системы орошения.

Привод исполнительного органа располагается в уступе забоя между шнеками.

Над рештачным ставом забойного конвейера размещаются портал и опорная система комбайна, имеющие малую высоту.

Основные узлы комбайна установлены в цельном корпусе, что позволяет исключить стыки и необходимость применения конических зубчатых передач в приводе, а также уменьшить длину комбайна.

Шнеки исполнительного органа закреплены на поворотных редукторах; по мощности пласта они регулируются гидродомкратами.

Погрузочные щитки комбайна, располагаемые между шнеками и торцами корпуса комбайна, обеспечивают погрузку на конвейер угля от переднего по ходу комбайна шнека.

Комбайн двумя опорами опирается на полку зачистного лемеха забойного конвейера; две другие опоры комбайна охватывают круглую направляющую, закрепленную со стороны выработанного пространства на конвейере. Захваты, расположенные по концам портала, связаны с шарнирным четырехзвенником, обеспечивающим подъем-опускание корпуса комбайна и портала параллельно почве пласта без наклона.

Комбайн вдоль забоя передвигается тяговой цепью 10 калибром 26×92 мм, приводимой при помощи вынесенных систем подачи 8 и 11. Рабочая ветвь тяговой цепи перемещается в верхней части специального желоба конвейера, холостая ветвь — в нижней части этого желоба.

Очистные комбайны работают в составе очистных комплексов, включающих кроме очистного комбайна лавную крепь, крепи сопряжения, забойный конвейер и ряд дополнительных механизмов. Лавная крепь является основным элементом комплекса.

Механизированная гидрофицированная передвижная крепь в процессе взаимодействия с боковыми породами выполняет три основные функции: управление горным давлением (способом обрушения или другим способом), активное поддержание кровли в рабочем призабойном пространстве очистного забоя и защиту его (ограждение) от проникновения обрушенных пород кровли. Кроме того, механизированная крепь в большинстве случаев выполняет также функции пространственного перемещения забойного конвейера очистного комплекса или агрегата в целом и его управления по гипсометрии и в плоскости пласта.

Механизированная гидрофицированная крепь состоит из крепежных секций или комплектов, насосной станции, распределительной и контрольно-регулирующей гидроаппаратуры и гидрокоммуникаций. Секции крепи или комплекты располагаются по всей длине очистного забоя, они активно поддерживают породы кровли в рабочем призабойном пространстве очистного забоя и управляют горным давлением. По мере выемки угля секции крепи передвигаются к забою в определенной последовательности.

Все механизированные крепи по основным функциональным критериям и их взаимодействию с боковыми породами можно разделить на оградительные, поддерживающие и оградительно-поддерживающие. В оградительно-поддерживающих крепях возможно преобладание поддерживающей части (тогда эти крепи называются поддерживающе-оградительными) или, наоборот, оградительной (оградительно-поддерживающие крепи). Соотношение этих функций можно установить величиной проекции поддерживающих и оградительных элементов на плоскость почвы пласта.

Оградительные крепи (рис. 9, а) имеют одну основную функцию — ограждение рабочего пространства лавы от проникновения в него обрушенных пород кровли. Эти крепи не имеют элементов для поддержания кровли (L_п = 0). Конструктивно они наиболее просты и наименее металлоемки, но имеют ограниченную область применения. Они не исключают проникновения в рабочее пространство пород кровли, обрушающихся по линии забоя пласта. В России применяется только один тип оградительной крепи — КТУ (на шахтах Кузбасса в 12—15 лавах) при слоевой выемке мощных (6−15 м) пологих пластов для отработки нижнего слоя мощностью 2,4−2,7 м.

Секция оградительной крепи КТУ состоит из основания 1, гидродомкрата 2 для передвижения крепи и конвейера, двух стоек 3 и ограждающего щитового перекрытия 4.

Поддерживающие крепи (рис. 9, б) выполняют две основные функции: управление горным давлением и поддержание кровли в рабочем пространстве лавы. Секции крепи этого типа имеют основание 1 (или другие опорные элементы), от двух до шести гидравлических стоек 2, один или два гидродомкрата передвижения 3, верхнее перекрытие 4 (L_п значительно по величине) и оградительный элемент, выполненный в виде вертикально расположенного щитка 5 (L_ог = 0).

Основное преимущество поддерживающих крепей заключается в том, что они сохраняют устойчивость пород кровли над рабочим пространством и обеспечивают управление горным давлением способом полного обрушения за поддерживающей частью крепи. Поддерживающие крепи получили широкое применение на пластах мощностью менее 1,8 м («Донбасс», МК97, М103, М87УМ и др.).

Оградительно-поддерживающие крепи (рис. 9, в) выполняют все три функции: управление горным давлением, поддержание кровли в рабочем пространстве и ограждение его от проникновения обрушающихся пород кровли. Оградительный элемент преобладает над поддерживающим (L_ог > L_п). Крепи этого типа (ОКП и др.) получили широкое распространение в нашей стране и применяются при разработке пологих пластов мощностью 1,8−3,5 м (ОКП) с легкообрушающимися породами кровли.

Секция оградительно-поддерживающей крепи состоит из основания 1, четырехзвенника 2, щитового перекрытия 3 (оградительный элемент), козырька 4 (поддерживающий элемент), одной наклонной гидростойки 5 и гидродомкрата передвижения 6, Основным преимуществом крепей этого типа является небольшая ширина полосы поддерживаемых пород кровли в призабойном пространстве (L_п), что уменьшает нагрузку на крепь, позволяет увеличить ширину секции крепи и улучшить ее устойчивость. Недостатком является сравнительно малое рабочее пространство, что затрудняет размещение оборудования, перемещение людей и проветривание лавы.

Поддерживающе-оградительные крепи (рис. 9, г) выполняют те же функции, что и оградительно-поддерживающие, но поддерживающий элемент у них преобладает над оградительным (L_п > L_ог). Крепи этого типа (1МКМ, МК75, КМ130 и др.) применяются при разработке пологих пластов мощностью 1,4−3,2 м как с легко обрушающимися, так и устойчивыми породами кровли.

Секция крепи 1МКМ, например, состоит из основания 1, четырехзвенника 2, щитового перекрытия 3 (ограждающий элемент), верхнего перекрытия 4 (поддерживающий элемент), двух гидростоек 5 и гидродомкрата передвижения 6.

Основным преимуществом поддерживающе-оградительных крепей перед оградительно-поддерживающими является большее рабочее пространство, позволяющее более удобно расположить оборудование и обеспечить свободный проход для людей.

Рассмотрим общий состав и работу очистного комплекса на примере комплекса 2ОКП.

Оборудование комплекса 2ОКП (рис. 10) имеет: двухшнековый комбайн 3 типа КШ1КГ или 2КШ3; концевое устройство для закрепления конца цепи 5 или тягового устройства 6 (при работе по полиспастной схеме); изгибающийся скребковый конвейер 4 типаСУОКП с кабелеукладчиком 7; механизированную передвижную крепь 2 типа 2ОКП; крепь сопряжения лавы с конвейерным штреком I типа Т6К; предохранительную лебедку 8 (при работе на пластах с падением 9° и выше); электроосвещение 9; гидравлическое и электрическое оборудование, смонтированное на энергопоезде в штреке.

Линейная секция крепи комплекса 2ОКП (рис. 11, а) состоит из: основания 1; гидростойки 7 со стоечным гидроблоком 10, в корпусе которого расположены предохранительный и обратно-разгрузочный клапаны; оградительного перекрытия 8; поддерживающего козырька 4 увеличенной (по сравнению с ОКП) длины; траверс 11 и 9, образующих шарнирный четырехзвенник; двух гидродомкратов передвижки 12 (вместо одного у ОКП), которыми можно осуществлять разворот секции в плоскости пласта; гидродомкрата 6 для выравнивания положения секций с гидрозамком 5; блока управления с распределителем 2 при управлении с соседней закрепленной секции; блока отсекателей 3. Секции крепи обладают большей несущей способностью (по сравнению с ОКП) и снабжены противоотжимным щитком для крепления верхней части забоя. Эффективно применяются на очистных комплексах 20КП противоотжимные щитки местной навесной конструкции (рис. 11, б). К козырьку 1 секции крепи прикреплен гидродомкрат 2 с противоотжимным щитком 3, который может занимать три положения: I — для подхвата и удержания кровли в призабой-ной зоне вслед за выемкой угля комбайном до передвижки секции; II — при удержании от обрушения верхней части забоя с активным подпором; III — нейтральное положение. Применяются и другие конструкции противоотжимных щитков.

Технологическая схема выемки угля комбайном может быть челноковая или односторонняя. В исходном положении конвейер придвинут к забою, стойки секций крепи располагаются от конвейера на расстоянии, равном шагу передвижения (0,5 или 0,63 м), комбайн самозарубился в пласт угля или заведен в нишу. Вслед за проходом верхнего шнека комбайна производятся разгрузка и передвижка к конвейеру секций крепи с активным подпором или без него. Конвейер в это время удерживается в неподвижном состоянии гидродомкратами передвижения соседних распертых секций. Секции передвигаются вслед за выемкой последовательно или через одну при устойчивой кровле. Управление передвигаемой секцией в целях безопасности осуществляется с соседней неподвижной распертой секции. Передвижка рештачного става производится с его изгибом («волной») на расстоянии 8−12 м от комбайна, либо фронтально по окончании выемки комбайном полосы угля.