Slide 1

Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"

Курс
Оборудование горного
производства
Лекция 7
ПРОХОДЧЕСКИЕ КОМБАЙНЫ И
КОМПЛЕКСЫ


Slide 2

Проходческие комбайны служат для:
-механизированного проведения
подготовительных выработок на
угольных шахтах и рудниках;
- проходки тоннелей при строительстве
подземных сооружений.


Slide 3

Классификация проходческих комбайнов
по способу обработки забоя исполнительным
органом:
– избирательного (цикличного) действия
с последовательной обработкой поверхности забоя;
– бурового (непрерывного) действия
с одновременной обработкой всей поверхности
забоя.


Slide 4

Классификация проходческих комбайнов
по крепости пород разрушаемого горного массива:

– для работы по углю и слабой руде
с прослойками и присечками слабых пород (f ≤ 4, );
–

для работы по породам средней крепости
(f = 4÷8);
– для работы по крепким породам (f ≥ 8);


Slide 5

Классификация проходческих комбайнов
по области применения:
– для проведения основных и вспомогательных
подготовительных выработок по полезному
ископаемому и смешанным забоям;
– для проведения основных и капитальных
выработок и тоннелей по породе;
– для нарезных работ по полезному ископаемому.


Slide 6

Классификация проходческих комбайнов

по площади сечения проводимых выработок:
- от 5 до 16 м2;
- от 9 до 30 м2;
- более 30 м2.


Slide 7

Области рационального применения
проходческих комбайнов
Проходческие комбайны
избирательного действия
применяются для:

- проведения выработок по породам с
коэффициентом крепости f ≤ 8;
- при необходимости изменения в широком
диапазоне размеров и формы сечений выработок;
- для раздельной выемки полезного ископаемого и
породы.


Slide 8

Области рационального применения
проходческих комбайнов
Проходческие комбайны
бурового действия
применяются для:
- проведения выработок постоянного сечения
круглой или арочной формы


Slide 9

Исполнительные органы проходческих
комбайнов избирательного действия

Комбайн КПД

Корончатый исполнительный орган, с осью
вращения, перпендикулярной к поверхности забоя,
работающий при дуговой подаче


Slide 10

Исполнительные органы проходческих
комбайнов избирательного действия

Комбайн КПУ

Корончатый исполнительный орган с осью
вращения, параллельной к поверхности забоя,
работающий при дуговой подаче


Slide 11

Исполнительные органы проходческих
комбайнов избирательного действия

Комбайн КПА

Корончатый исполнительный орган с осью вращения,
параллельной к поверхности забоя, совершающий
перемещения вдоль оси при дуговой подаче в
вертикальной плоскости


Slide 12

Исполнительные органы проходческих
комбайнов избирательного действия

Схемы отработки забоя


Slide 13

Исполнительные органы проходческих
комбайнов избирательного действия


Slide 14

Исполнительные органы проходческих
комбайнов бурового действия

Роторный одноосевой исполнительный орган


Slide 15

Исполнительные органы проходческих
комбайнов бурового действия

Проходческий комплекс Союз-19

Роторный одноосевой шарошечный
исполнительный орган


Slide 16

Исполнительные органы проходческих
комбайнов бурового действия

Комбайн ПК-8МА

Роторный сооснопланшайбовый исполнительный
орган


Slide 17

Исполнительные органы проходческих
комбайнов бурового действия

Комбайн ПК-10

Роторный параллельно-осевой исполнительный орган


Slide 18

Исполнительные органы проходческих
комбайнов бурового действия

Комбайн Урал-10А

Планетарно-дисковый исполнительный орган


Slide 19

Примеры работы проходческих комбайнов
избирательного действия

Проходческий комбайн КПД


Slide 20

Примеры работы проходческих комбайнов
избирательного действия

Комбайн для разработки пластов угля камерностолбовым способом


Slide 21

Режущий инструмент исполнительных
органов проходческих комбайнов
избирательного действия

Радиальный резец
ШБМ2С1
предназначен для
ПК по угольным и
соляным забоям

Породный
радиальный резец
РПП2 предназначен
для ПК по угольному
пласту любой
крепости

Породный резец
РКСЗ для ПК по
угольным или
породным забоям


Slide 22

Шарошечный инструмент исполнительных
органов проходческих комбайнов
бурового действия

лобовая
шарошка

тангенциальная
шарошка

шарошка , армированная
штырями из твердого сплава


Slide 23

Ходовое оборудование проходческих комбайнов
Предназначено для:
-создания напорного усилия на забой при
разрушении пород забоя и при погрузке отбитого
материала;
-маневрирования комбайна в забое во время
работы;
-транспортирования комбайна при перегонах по
горным выработкам.
Применяют гусеничное (избирательные и
буровые ПК) или шагающее (буровые ПК)
ходовое оборудование.


Slide 24

Ходовое оборудование проходческих комбайнов
гусеничное (избирательные и буровые ПК)
Комбайн 1ГПКС-3

Гусеничное ходовое
оборудование

Комбайн ПКС-8

Гусеничное ходовое
оборудование


Slide 25

Ходовое оборудование проходческих комбайнов
шагающее (буровые ПК)

лобовая
шарошка
Шагающее ходовое
оборудование

тангенциальная
шарошка


Slide 26

Погрузочное оборудование проходческих комбайнов

нагребающие лапы или звезды
(избирательные ПК)
Комбайн П110-01М

нагребающие лапы

Комбайн 1ГПКС-3

нагребающие звезды


Slide 27

Погрузочное оборудование проходческих комбайнов

скребковые цепи (избирательные ПК)

скребковые цепи

Комбайн 1КПЛ


Slide 28

Погрузочное оборудование проходческих комбайнов

ковши (буровые ПК)

погрузочный ковш

погрузочный ковш


Slide 29

Погрузочное оборудование проходческих комбайнов

шнеки (буровые ПК)

погрузочный шнек
(бермовая фреза)


Slide 30

Силовое оборудование проходческих комбайнов
Основной вид энергии проходческих комбайнов –
электрическая энергия.
электрические двигатели используют для привода:
- исполнительных органов,
- органов погрузки,
- перегружателей,
- органов перемещения,
- насосов маслостанций комбайнов.
Применяются асинхронные короткозамкнутые
электродвигатели в рудничном взрывобезопасном
исполнении РВ.
Синхронная частота вращения ротора 1500 мин–1.


Slide 31

Силовое оборудование проходческих комбайнов
В ПК получили широкое распространение системы
силового объемного гидропривода типа:
«насос – силовой гидроцилиндр» (перемещение
стреловидных ИО комбайнов избирательного действия в
горизонтальной и вертикальной плоскостях, раздвижность
телескопической
стрелы,
подъем
и
опускание
разгрузочного конца конвейера комбайна, шагающераспорный орган перемещения комбайнов бурового типа);
«насос – гидромотор» (привод гусеничного хода ПК).


Slide 32

Проведение выработок комбайновым комплексом

1 — проходческий комбайн;
2 — боковые секции крепи;
3 — перекрытие над комбайном;
4 — кассета для металлической сетки;
5 — бурильная установка для возведения анкерного крепления;
6 — перегружатель ленточный передвижной;
7 — пылеулавливающая установка;
8 — насосная установка


Slide 33

Сооружение тоннелей щитовым комплексом

1 — исполнительный орган;
2 — погрузочный орган;
3 — щит;
4 — блокоукладчик;
5 — передвижная платформа;
6 — перегружатель;
7 — блоковоз;
8 — вагонетки;
9 — блочная крепь


Slide 34

Нагрузки на исполнительный орган
проходческого комбайна
Крутящий момент на исполнительном органе, Нм:
k

M 

 Z i  Ri
i 1

где Zi – усилие резания на единичном резце, Н;
Ri – радиус установки i-го резца относительно оси
вращения исполнительного органа, м;
k – число резцов, одновременно находящихся в
контакте с углём или породой (приближённо можно
принять равным половине числа резцов, установленных
на коронке).


Slide 35

Нагрузки на исполнительный орган
проходческого комбайна
Необходимое значение мощности приводного двигателя
исполнительного органа, кВт:

N 

M  n и.о.
160  

где nи.о. – частота вращения исполнительного органа, с-1;
nи.о. = 0,1047n; n = 29; 46 мин-1;
М – необходимое значение крутящего момента, Н·м;
η – к.п.д. привода исполнительного органа.


Slide 36

Теоретическая производительность
ПК избирательного действия
При разрушении углей обычно определяется в тоннах в
минуту
Qтеор = S  Vn  γ,
а при разрушении пород в кубических метрах в минуту
Qтеор = SV,
где S – площадь разрушаемого исполнительным органом
сечения, перпендикулярного к направлению подачи, м2;
Vn – скорость подачи исполнительного органа на забой в
данных горно-геологических условиях, м/мин;
γ – плотность угля, т/м3.


Slide 37

Теоретическая производительность
ПК избирательного действия
Для комбайнов избирательного действия с исполнительным
органом в виде коронки при поперечном резе значение S
совпадает с площадью сечения заглубленной части коронки,
проходящего через её ось
S = Sк.
В случае, если коронка имеет форму усеченного конуса, м2

S 

D d
2




Slide 38

Теоретическая производительность
ПК избирательного действия
В случае конических коронок

S 

D



2
где d и D – соответственно малый и большой диаметры
заглубленной части коронки, м;
l – длина заглубленной части коронки, а при полном
заглублении коронки – ее длина, м;


Slide 39

Теоретическая производительность
ПК бурового действия
При разрушении пород, м3/мин

Qтеор = SV,
где S – площадь сечения проходимой выработки, м2;
V – скорость подачи ПК на забой в данных горногеологических условиях, м/мин.


Slide 40

Теоретическая производительность
ПК бурового действия
Теоретическая производительность буровых проходческих
комбайнов зачастую определяется в метрах в минуту и
отождествляется со скоростью подачи исполнительного
органа, то есть

Qтеор = V.


Slide 41

Теоретическая производительность
ПК бурового действия
Скорость подачи, м/мин:

V = 0,06nи.о.hmax  m′ ,
где nи.о – частота вращения исполнительного органа, с–1;
hmах – максимальная толщина стружки (для шарошек –
глубина разрушения), мм;
m′ – число резцов (шарошек) в линии разрушения.


Slide 42

Техническая производительность ПК
Техническая производительность , т/мин

Qтех = kтех Qтеор,
где kтех – коэффициент технически возможной непрерывности
работы комбайна,
1
k тех 
T п.к.  Q теор
1

kг
L Sв
где kг – коэффициент готовности комбайна, учитывающий
относительное время простоев по устранению неисправностей;
Tп.к – время простоев за цикл, зависящих от конструкции
комбайна, инструмента, мин;
L – длина проходки за цикл, м;
Sв – площадь сечения выработки в проходке, м2.


Slide 43

Эксплуатационная производительность ПК
Эксплуатационная производительность , т/час

Qэ = 60kэ Qтеор,

где kэ – коэффициент непрерывности работы, учитывающий все
виды простоев при работе комбайна ,
kэ 

А
1
kг



T п.к.

 T п.о.   Q теор
L Sв

где А = 0,8 – коэффициент, учитывающий регламентированные
перерывы в работе;
Тп.о – время простоев по организационно-техническим
причинам на возведение крепи, обмен вагонеток и др.