Очистной комбайн, узкозахватный агрегат и способ обработки забоя

 

Группа изобретений относится к горной промышленности и может использоваться преимущественно при очистной выемке пластовых угольных месторождений системами отработки длинными лавами и узкими полосами по простиранию с применением очистных комбайнов, скребковых конвейеров и гидравлических крепей. Задачами группы изобретений является упрощение конструкции, снижение массы комбайна и трудоемкости управления комбайном. Очистной комбайн включает режущую часть со шнеком, рукоятью и гидродомкратами подъема шнека, подающую часть, систему пылеподавления, прицепную тележку машиниста комбайна с пультом управления, кондиционер с воздушным шлангом, вынесенным на прицепную тележку, и с воздухозаборником, вынесенным от комбайна в сторону поступления свежей струи. Подающая часть выполнена в виде электродвигателя с червячным редуктором и звездочкой на выходе. Режущая часть выполнена в виде трех электродвигателей, встроенных в расточках корпуса шнека и расположенных по кругу вокруг размещенного в центральной расточке корпуса шнека центрального планетарного редуктора с выходным валом, закрепленным в расточке рукояти. Внутри последней расположены электрокабель и шланг орошения оросительной системы, охлаждающей электродвигатели, от давления воды которой работают гидродомкраты подъема шнека. Они подключены к пульту управления, выполненному электрогидравлическим с дистанционным управлением. Для осуществления двухсторонней челноковой добычи очистной комбайн может быть выполнен из двух самостоятельных блоков зеркального исполнения, собранных друг с другом через промежуточный пустотелый корпус, заполненный породой или водой от системы орошения для увеличения веса и устойчивости комбайна при отбойке угля разнесенными шнеками. Узкозахватный агрегат для выемки угля включает шнековый комбайн, скребковый изгибающийся конвейер и секции крепи, расположенные в направлении подвигания забоя и связанные со ставом конвейера. Комбайн выполнен с одним шнеком со встроенными в него электродвигателями и редуктором, с механизмом подачи в виде электродвигателя с червячным редуктором и гидродомкратом подъема шнека, работающим от давления в системе орошения. Конвейер выполнен одноцепным, с криволинейным участком для движения по нему комбайна из штрека, вдоль которого расположен приводной участок конвейера, в лаву при зарубке. Крепь связана с конвейером балками, соединенными с конвейером вертикальными шарнирами и выполненными с задней опорой. Способ обработки забоя включает зарубку шнека, обработку верхней пачки пласта высотой, равной диаметру шнека, опускание шнека вниз до почвы и отбойку нижней оставшейся пачки с зачисткой почвы при его обратном движении к штреку. Зарубку шнека производят путем движения одношнекового комбайна по криволинейному участку конвейера из штрека с разворотом в плане. После выемки нижней пачки и зачистки почвы осуществляют выход одношнекового комбайна по криволинейному участку конвейера на штрек с разворотом в плане. 3 с. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Группа изобретений относится к горной промышленности и может использоваться преимущественно при очистной выемке пластовых угольных месторождений системами отработки длинными лавами и узкими полосами по простиранию с применением очистных комбайнов, скребковых конвейеров и гидравлических крепей.

Известен унифицированный ряд комбайнов РКУ с двухшнековым симметричным расположением исполнительных органов по концам машины, рассчитанных на челноковую схему работы (возможна также односторонняя схема работы с зачистным ходом), с бесцепной системой подачи по рейке. Комбайны РКУ 10-РКУ20 снабжены гидравлическими системами подачи с гидродвигателями РМНА 125/320, комбайн РКУП25 имеет электрический тиристорный механизм подачи с электродвигателем постоянного тока ДРТ-23,5. Для удержания комбайна от сползания в механизмах подачи установлены тормозные механизмы (Развитие техники для подземной добычи угля, калийных и марганцевых руд /Под ред. д.т.н. Хорина В. Н. - М.: Недра, 1985, с. 71-72).

Известен комбайн 2ГШ68Б с бесцепной системой подачи БСП, кинематическая схема которого имеет более 20 валов с соответствующим количеством подшипников, электродвигателей, гидродвигателей и насосов. (Л.И. Кантович, В.Н. Гетопанов. - М.: Недра, 1989, с. 75).

Наиболее близким из известных является очистной комбайн, включающий режущую часть со шнеком, рукоятью и гидродомкратами подъема шнека, подающую часть, систему пылеподавления, прицепную тележку машиниста комбайна с пультом управления (патент РФ 2131976, МПК E 21 D 23/13, опубл. 20.06.1999).

Недостатком известных комбайнов является чрезмерная сложность конструкции из-за большого количества зубчатых колес, валов и подшипников, из-за наличия отдельной насосной станции для работы гидропривода подачи и гидродомкратов подъема шнеков, большая трудоемкость управления комбайном, требующего от комбайнера непрерывно двигаться за комбайном в стесненных условиях и в сильно запыленной атмосфере.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, упрощение конструкции и снижение массы комбайна, упрощение его изготовления и эксплуатации, повышение надежности и работоспособности, улучшение условий работы.

Для решения поставленной задачи очистной комбайн, включающий режущую часть со шнеком, рукоятью и гидродомкратами подъема шнека, подающую часть, систему пылеподавления, прицепную тележку машиниста комбайна с пультом управления, снабжен кондиционером с воздушным шлангом, вынесенным на прицепную тележку, и с воздухозаборником, вынесенным от комбайна в сторону поступления свежей струи, подающая часть выполнена в виде электродвигателя с червячным редуктором и звездочкой на выходе, а режущая часть выполнена в виде трех электродвигателей, встроенных в расточках корпуса шнека и расположенных по кругу вокруг размещенного в центральной расточке корпуса шнека центрального планетарного редуктора с выходным валом, закрепленным в расточке рукояти, внутри которой расположены электрокабель и шланг орошения оросительной системы, охлаждающей электродвигатели, от давления воды которой работают гидродомкраты подъема шнека, подключенные к пульту управления, выполненному электрогидравлическим с дистанционным управлением. Для осуществления двухсторонней челноковой добычи он может быть выполнен из двух самостоятельных блоков зеркального исполнения, собранных друг с другом через промежуточный пустотелый корпус, заполненный породой или водой от системы орошения для увеличения веса и устойчивости комбайна при отбойке угля разнесенными шнеками.

Известен комплекс машин для камерно-столбовой отработки угольных пластов с закладкой или с обрушением с применением специального оборудования, включающего широкозахватный фронтальный агрегат типа ДЖОЙ, самоходную вагонетку и участковый транспорт (Н.П. Разумняк и др. Очистные работы на шахтах РФ. - М. : Недра, 1995, с. 132-135, рис. 2).

Применение таких комплексов имеет большие перспективы в сложных горно-геологических условиях, в нарушенных пластах, не пригодных для работы длинными лавами и длинными столбами, в отрабатывающихся шахтах, где имеется большое количество оставленных целиков или "косых" полей, а также в шахтах, не имеющих достаточных средств для приобретения или поддержания современных дорогостоящих комплексов.

Наиболее близким из известных является узкозахватный агрегат для выемки угля, включающий шнековый комбайн, скребковый изгибающийся конвейер и секции крепи, расположенные в направлении подвигания забоя и связанные со ставом конвейера (Клорикьян С.Х. и др. Машины и оборудование для шахт и рудников. Справочник. - М.: МГГИ, 1994, с.10-13).

Недостатками аналогов являются существенная стоимость техники, нерешенность процессов крепления выработанного пространства и вопросов вентиляции при камерно-столбовой технологии выемки угля.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и удешевление оборудования для отработки пластов в сложных горно-геологических условиях, улучшение условий работы.

Для решения поставленной задачи в узкозахватном агрегате для выемки угля, включающем шнековый комбайн, скребковый изгибающийся конвейер и секции крепи, расположенные в направлении подвигания забоя и связанные со ставом конвейера, комбайн выполнен с одним шнеком со встроенными в него электродвигателями и редуктором, с механизмом подачи в виде электродвигателя с червячным редуктором и домкратом подъема шнека, работающим от давления в системе орошения, конвейер выполнен одноцепным, с криволинейным участком для движения по нему комбайна из штрека, вдоль которого расположен приводной участок конвейера, в лаву при зарубке, а крепь связана с конвейером балками, соединенными с конвейером вертикальными шарнирами и выполненными и с задней опорой.

Известен способ обработки забоя, включающий зарубку шнека, обработку верхней пачки пласта высотой, равной диаметру шнека, опускание шнека вниз до почвы и отбойку нижней оставшейся пачки с зачисткой почвы при его обратном движении к штреку (Кундель X. Выемка угля. - М.: Недра, 1986, с.236). Данный способ является наиболее близким к заявленному способу.

Недостатком известного способа является сложность и трудоемкость ведения работ.

Задачей изобретения является упрощение эксплуатации оборудования, снижение трудоемкости ведения работ, особенно по концам лавы.

Для решения поставленной задачи в способе обработки забоя, включающем зарубку шнека, обработку верхней пачки пласта высотой, равной диаметру шнека, опускание шнека вниз до почвы и отбойку нижней оставшейся пачки с зачисткой почвы при его обратном движении к штреку, зарубку шнека производят путем движения одношнекового комбайна по криволинейному участку конвейера из штрека с разворотом в плане, а после выемки нижней пачки и зачистки почвы осуществляют выход одношнекового комбайна по криволинейному участку конвейера на штрек с разворотом в плане.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид комбайна, поперечное сечение; на фиг.2 представлен общий вид комбайна, вид со стороны забоя; на фиг.3 представлен вид в плане на комбайн модульной сборки с двумя исполнительными органами и промежуточным пустотелым корпусом; на фиг. 4 - представлен общий вид узкополосного агрегата, состоящего из одношнекового комбайна, криволинейного конвейера и секций крепи - вид в плане.

Очистной комбайн 1 состоит из режущей части 2 с рукоятью 3 и приводным гидродомкратом 4 подъема шнека, подающей части 5 с электродвигателем 6, червячным редуктором 7 и приводной звездочкой 8, электрической части 9 с электрогидравлическим пультом 10 управления, вынесенным на тележку управления 37 машиниста комбайна, прицепленную к комбайну цепочкой 11 и двигающуюся за комбайном по направляющим 12 и 13, приваренным к желобу кабелеукладчика 14.

Шнек 15 режущей части 2 состоит из корпуса, выполненного в виде трех погрузочных винтовых лопастей 16 и трех расточек с встроенными электродвигателями 17 и одной центральной расточки 18, в которой размещен планетарный редуктор 19. Приводом входной шестерни 20 планетарного редуктора 19 является зубчатое колесо 21, сцепленное с тремя быстроходными шестернями 22 всех трех электродвигателей 17, опирающееся на два сферических подшипника 23 и имеющее внутренние шлицы, соединяющиеся с наружными шлицами входной шестерни 20. Входная шестерня 20 полая внутри сцеплена своими наружными зубьями с пятью (тремя) сателлитами 24, прокатывающимися по внутреннему зубчатому венцу солнечного колеса 25, жестко посаженного внутри расточки 18 корпуса шнека 15. Все пять сателлитов заделаны своими двухопорными осями в монолитную конструкцию выходного вала 26, образуя вместе с ним конструкцию типа сепаратора роликоподшипника, внутреннее кольцо которого вращается со скоростью колеса 21, наружное кольцо которого имеет нулевую скорость, а выходной вал вращается со скоростью сепаратора. Опорой выходного вала 26 являются сферические подшипники 27 такого же диаметра, что и подшипники 23, и подшипник большого диаметра 28, рассчитанный на всю нагрузку, действующую на шнек комбайна со стороны забоя с учетом мощности всех трех электродвигателей.

Выходной вал 26 закреплен в расточке 29 рукояти 3, внутри которой располагается электрокабель 30 и шланг орошения 31.

В расточке вала 26 в цилиндрической взрывобезопасной оболочке размещен электрический коллектор 32, корпус которого неподвижен относительно рукояти, а выходная цилиндрическая часть соединена кинематически с внутренней трубой 33 корпуса шнека 15 и вращается с угловой скоростью шнека. От выходной цилиндрической части коллектора 32 по трубе 33 проложены три электрокабеля, расположенных по кругу вокруг одной жесткой трубы орошения 35. По карманам 36 в литье корпуса шнека проложены кабели и трубы к каждому электродвигателю для его электропитания и охлаждения.

Подъем и опускание рукояти 3 производится гидродомкратом 4 большого диаметра подъема шнека, который питается от давления воды в гидросистеме орошения и управляется электрогидравлическим пультом 10 управления с дистанционным управлением, вынесенным на тележку управления 37.

Подающая часть 5 комбайна состоит из электродвигателя 38, однотипного с электродвигателем 17 комбайна, червячного редуктора 7, на выходном валу которого закреплена выходная звездочка, взаимодействующая с цевками рейки. Наружный контур рейки выполнен прямоугольного сечения, по которому движутся прямоугольные лыжи с захватами 40, которые обеспечивают направление комбайна как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости с возможностью воспринимать любые прямые и обратные реакции и обеспечивают движение комбайна без заклинивании с хорошим соотношением между длиной базы с шириной опор.

С забойной стороны комбайн опирается на колесные опоры 43 и имеет обратные захваты 44 для восприятия отрицательных реакций при действии на комбайн опрокидного момента в направлении от забоя, если он превышает восстанавливающий момент от веса шнека и корпуса комбайна. Ввиду сосредоточения в шнеке веса трех двигателей и редуктора величины отрицательных реакций незначительные и они будут обеспечены захватом 44.

Представленная компоновка комбайна с одним шнеком является наиболее экономным исполнением и составляет функционально полный модуль для самостоятельной добычи угля на всю мощность пласта и всю длину лавы при условии, что на одном штреке имеется ниша в забое на размер корпуса комбайна (2-3 м) или уширение штрека на эту величину. В случае больших длин лавы и недостаточной мощности на отбойку угля может быть использована классическая схема из двух модулей для двухсторонней выемки угля сразу на всю мощность пласта по челноковой схеме, представленной на фиг.3. В этой схеме два комбайна основного модуля собираются между собой в левом и правом исполнении непосредственно или соединяются между собой пустотелым корпусом 45, в котором предусмотрена емкость для заполнения ее породой или емкость для воды, например, от системы орошения, которую легко залить или слить. Увеличение веса при такой сборке приравнивает вес модульного комбайна к существующим комбайнам для повышения устойчивости резания угля двумя разнесенными по длине комбайна шнеками.

Став конвейера 46 в компоновке с предлагаемым комбайном несет ряд функций агрегатной увязки всего оборудования. Помимо транспортировки угля он осуществляет привязку комбайна с помощью передней забойной направляющей 47, задней завальной направляющей 48, крепление желоба кабелеукладчика 14 с направляющими для тележки управления 37 машиниста комбайна. Для привязки крепи став имеет проушины 52 для вертикального пальца 53 крепления секционной балки с лыжей 54, которая вместе с лыжей-лемехом 55 обеспечивает уширенную базу для восприятия ставом реакций от комбайна и одновременно обеспечивает вписывание става в криволинейную гипсометрию почвы пласта без средств принудительного поворота конвейера в вертикальной плоскости.

В схеме узкополосного агрегата, предназначенного для отработки целиков угля, камер с обрушением или с закладкой или очистной выемки угля узкими полосами в пластах с горно-геологическими нарушениями, конвейер должен быть изгибающимся, при этом часть балок соединены с секциями крепи, а некоторые могут размещаться самостоятельно для установки после подвигания конвейера инвентарных стоек крепи с целью сохранения конвейерного или обоих штреков, при этом комбайн отрабатывает кусок забоя в зоне хвостовой головки конвейера, а приводная головка конвейера после изгиба на 90^o оказывается в конвейерном штреке и комбайн заходит в этот штрек, повернувшись в плане также на 90^o, исключая тем самым всякие концевые операции с креплением и зарубкой, которые в обычных лавах являются трудоемкими и весомыми при выборе длины лавы.

Схема работает следующим образом. В исходном положении комбайн находится в конвейерном штреке. Став придвинут к забою. При включении в работу комбайна он движется по криволинейному участку конвейера, постепенно врубаясь в забой без каких-либо маневров, и далее вынимает полосу угля по всей длине забоя.

Сначала шнек обрабатывает верхнюю пачку угля по кровле и сразу за шнеком производится выброс вперед козырьков крепи без разгрузки и передвижки секций крепи. В конце лепты забоя шнек опускается по мощности пласта до почвы и производит обратную отбойку оставшейся у почвы пачки угля и погрузку оставшейся массы угля на конвейер. После этого весь одношнековый комбайн входит по криволинейной части конвейера в штрек с разворотом комбайна в плане. После этого производится подача става конвейера на забой, при этом забой обработан шнеком с оставлением у почвы обратного клина, способствующего облегчению погрузки на конвейер оставшейся на почве после погрузки штыба. С этой целью шнек комбайна имеет в поперечном сечении соответствующую фаску или радиусную часть, а ширина шнека увеличена на размер этой погрузочной фаски.

Благодаря этому став передвигается на забой с заданной величиной недохода до груди забоя и не требуется применения на комбайне погрузочных щитков за шнеком.

Управление комбайном осуществляется машинистом комбайна с электрогидравлического пульта 10, вынесенного на тележку, прицепленную цепочкой к трубе 56 воздухозаборника, направленной в сторону поступления свежей струи вентиляции. Дополнительно очищенный на комбайне воздух подается принудительно в зону тележки по воздушному шлангу от комбайна вместе с электрокабелем пульта 10 управления.

Формула изобретения

1. Очистной комбайн, включающий режущую часть со шнеком, рукоятью и гидродомкратами подъема шнека, подающую часть, систему пылеподавления, прицепную тележку машиниста комбайна с пультом управления, отличающийся тем, что он снабжен кондиционером с воздушным шлангом, вынесенным на прицепную тележку, и с воздухозаборником, вынесенным от комбайна в сторону поступления свежей струи, подающая часть выполнена в виде электродвигателя с червячным редуктором и звездочкой на выходе, а режущая часть выполнена в виде трех электродвигателей, встроенных в расточках корпуса шнека и расположенных по кругу вокруг размещенного в центральной расточке корпуса шнека центрального планетарного редуктора с выходным валом, закрепленным в расточке рукояти, внутри которой расположены электрокабель и шланг орошения оросительной системы, охлаждающей электродвигатели, от давления воды которой работают гидродомкраты подъема шнека, подключенные к пульту управления, выполненному электрогидравлическим с дистанционным управлением.

2. Очистной комбайн по п. 1, отличающийся тем, что для осуществления двухсторонней челноковой добычи он выполнен из двух самостоятельных блоков зеркального исполнения, собранных друг с другом через промежуточный пустотелый корпус, заполненный породой или водой от системы орошения для увеличения веса и устойчивости комбайна при отбойке угля разнесенными шнеками.

3. Узкозахватный агрегат для выемки угля, включающий шнековый комбайн, скребковый изгибающийся конвейер и секции крепи, расположенные в направлении подвигания забоя и связанные со ставом конвейера, отличающийся тем, что комбайн выполнен с одним шнеком со встроенными в него электродвигателями и редуктором, с механизмом подачи в виде электродвигателя с червячным редуктором и гидродомкратом подъема шнека, работающим от давления в системе орошения, конвейер выполнен одноцепным, с криволинейным участком для движения по нему комбайна из штрека, вдоль которого расположен приводной участок конвейера, в лаву при зарубке, а крепь связана с конвейером балками, соединенными с конвейером вертикальными шарнирами и выполненными с задней опорой.

4. Способ обработки забоя, включающий зарубку шнека, обработку верхней пачки пласта высотой, равной диаметру шнека, опускание шнека вниз до почвы и отбойку нижней оставшейся пачки с зачисткой почвы при его обратном движении к штреку, отличающийся тем, что зарубку шнека производят путем движения одношнекового комбайна по криволинейному участку конвейера из штрека с разворотом в плане, а после выемки нижней пачки и зачистки почвы осуществляют выход одношнекового комбайна по криволинейному участку конвейера на штрек с разворотом в плане.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4