Комбайн очистной: классификация, устройство и характеристики

Очистные комбайны - это основное оборудование, используемое при подземной добыче полезных ископаемых в составе механизированных комплексов. От их производительности и надежности во многом зависит эффективность всего горнодобывающего предприятия.

Назначение и область применения очистных комбайнов

Очистной комбайн представляет собой комбинированную горную машину, которая механизирует одновременно технологические операции в очистном забое по отделению полезного ископаемого от массива пласта и погрузки его на транспортную машину.

Основные функции очистного комбайна:

• Разрушение угольного пласта на транспортабельные куски
• Погрузка отбитой горной массы на конвейер
• Перемещение вдоль линии очистного забоя

Комбайны эксплуатируются в сложных условиях подземных выработок на большой глубине при высоком горном давлении в забоях значительной длины.

Классификация очистных комбайнов

Существует несколько признаков классификации очистных комбайнов:

1. По конструкции исполнительного органа:

• Шнековые
• Барабанные

1. По ширине захвата исполнительного органа:

• Широкозахватные (более 1 м)
• Узкозахватные (до 1 м)

1. По углу падения пласта:

• Для пологих пластов (до 35°)
• Для крутых пластов (более 35°)

1. По мощности вынимаемого пласта:

• Для тонких пластов (менее 1,2 м)
• Для пластов средней мощности (1,2-2,5 м)
• Для мощных пластов (более 2,5 м)

В настоящее время основными являются узкозахватные шнековые комбайны для пологих и наклонных пластов различной мощности.

Конструкция и основные узлы очистного комбайна

Очистной комбайн состоит из следующих основных частей:

1. Исполнительный орган режущего типа (шнек или барабан)
2. Привод исполнительного органа
3. Механизм подачи вдоль забоя
4. Гидравлическая система
5. Электрооборудование во взрывобезопасном исполнении
6. Системы управления и автоматики

Рассмотрим подробнее конструкцию и работу основных узлов.

Исполнительный орган очистного комбайна выполняет функции резания угля и его погрузки. Наибольшее распространение получили шнековые органы, состоящие из вращающегося шнека, несущего на себе резцы. При вращении шнека резцы разрушают угольный пласт, а винтовая поверхность перемещает отбитый уголь на забойный конвейер, обеспечивая его погрузку. Также применяются барабанные исполнительные органы с резцами, закрепленными на цилиндрической поверхности барабана.

Привод исполнительного органа комбайна включает электродвигатель или пневмодвигатель и редуктор для передачи крутящего момента на вал шнека или барабана. Установленная мощность привода может достигать 600 кВт.

Для перемещения комбайна вдоль линии очистного забоя служит механизм подачи, осуществляющий контактное трение между цевочной звездочкой на комбайне и цевочной рейкой, закрепленной вдоль конвейера. Скорость подачи плавно регулируется и может достигать 20 м/мин.

Гидравлическая система комбайна используется для регулирования исполнительного органа по мощности пласта, а также приводов отдельных механизмов.

Вся электрическая часть комбайна выполнена во взрывобезопасном исполнении для работы в метаноопасных шахтах. Комбайны оснащают автоматизированными системами программного управления с дистанционными пультами.

Таким образом, устройство очистного комбайна довольно сложное, что обусловлено разнообразием выполняемых им функций в тяжелых условиях подземных горных выработок.

Режимы работы очистных комбайнов

Очистные комбайны могут работать в двух основных режимах:

1. По односторонней схеме, когда выемка угля осуществляется при движении комбайна только в одну сторону. В обратном направлении комбайн перегоняется вхолостую для зачистки забоя.
2. По челноковой схеме, предусматривающей выемку угля при движении комбайна в обоих направлениях.

При челноковой схеме зарубка в угольный пласт выполняется косыми заездами на ширину захвата шнека. Затем происходит выемка полосы угля по всей длине забоя при движении туда и обратно.

Скорость подачи комбайна может плавно регулироваться в пределах от 0 до 20 м/мин. Она ограничивается возможностями крепления забоя и нагрузкой на режущий орган.

Характеристики очистных комбайнов

Основные технические характеристики очистных комбайнов:

• Энерговооруженность (установленная мощность приводов) - 300-600 кВт
• Скорость подачи - до 20 м/мин
• Диаметр шнеков - 1600-2200 мм
• Ширина захвата шнеков - 0,5-1 м
• Вынимаемая мощность пласта - 1,3-4,3 м
• Допустимый угол падения пласта - до 35°

Помимо технических показателей, важны эксплуатационные характеристики - надежность, безотказность, удобство обслуживания и ремонта. От этого зависит общая производительность комплекса по добыче полезных ископаемых.

Проходческо-очистные комбайны

Для проходки подготовительных горных выработок используются специальные проходческие комбайны. Они отличаются от очистных комбайнов меньшими габаритами, более компактной конструкцией, возможностью поворота исполнительного органа для формирования выработки сечением до 20 м2.

На базе проходческих комбайнов созданы проходческо-очистные комбайны типа КП, предназначенные как для проходки подготовительных выработок, так и последующей отработки очистных забоев небольшого сечения.

Монтаж очистных комбайнов

Перед монтажом очистного комбайна производится соответствующая подготовка выработки - нивелировка почвы, оборка боков, установка вспомогательного оборудования.

Сборка и установка комбайна выполняется в следующем порядке:

1. Монтаж и выверка опорной площадки
2. Установка приводов и механизмов
3. Подсоединение электрооборудования и гидравлики
4. Монтаж исполнительного органа и защитных кожухов
5. Окончательная регулировка и испытания

Пусконаладочные работы и тестовый прогон комбайна являются важной частью перед вводом в эксплуатацию.

Техническое обслуживание очистных комбайнов

Регулярное техническое обслуживание (ТО) является залогом бесперебойной работы очистного комбайна. Плановое ТО подразделяется на ежесменное, еженедельное, ежемесячное.

При ежесменном ТО проверяется:

• Состояние крепежа узлов и механизмов
• Надежность электросоединений
• Уровни масел в редукторах
• Работа тормозов и датчиков

Еженедельное ТО включает:

• Зачистку электродвигателей от пыли
• Проверку состояния коллекторов
• Измерение сопротивления изоляции

Особенности ремонта очистных комбайнов

При капитальном ремонте очистного комбайна производят полную разборку, дефектацию, замену изношенных деталей и узлов, сборку с регулировкой.

Основные операции при капремонте:

1. Демонтаж узлов комбайна
2. Разборка и мойка узлов
3. Дефектация деталей
4. Замена изношенных деталей
5. Сборка и регулировка узлов
6. Монтаж узлов на комбайн
7. Испытания и обкатка комбайна

Модернизация очистных комбайнов

Для повышения эффективности работы проводится модернизация очистных комбайнов с заменой узлов на более производительные и надежные, увеличением степени автоматизации.

Основные направления модернизации:

• Установка приводов большей мощности
• Замена механических частей на более износостойкие
• Добавление систем автоматического контроля и управления