Добычной комбайн

ДОБЫЧНОЙ КОМБАЙН (а. miner, header, heading machine, cutter-loader; Н. Abbaukombine; ф. haveuse, abatteuse-chargeuse; и. rozadora cargadora) — комбинированная горная машина для отделения полезного ископаемого от массива с одновременной погрузкой (навалкой) на забойный конвейер. Добычной комбайн предложен в 1897 русским изобретателем А. Калери. В 1926 в СССР впервые запроектирован добычной комбайн для добычи угля в длинных очистных забоях. Первая работоспособная конструкция добычного комбайна (А. И. Бахмутского) Б-1 изготовлена Первомайскими рудничными мастерскими в Донбассе в 1931. Одновременно были созданы также добычные комбайны типа ЯР-3 и ЯР-4 конструкции В. Г. Яцких и Г. И. Роменского (рис. 1).

Производство этих трёх моделей начато на Горловском заводе в 1932. Первые зарубежные добычные комбайны, аналогичные отечественным конструкциям, появились в 1932 в Германии (добычные комбайны фирмы "Knapp") и в 1936 в Великобритании (добычные комбайны фирмы "Месо-Moor"). В 1935-46 в СССР для различных условий разработаны добычные комбайны С-24 и С-29 с изогнутыми барами конструкции А. К. Сердюка, ВОМ с кольцевым баром конструкции А. Д. Гридина и др. В 1944 появились многоярусные добычные комбайны КМ-4,5 с изогнутыми барами конструкции С. С. Макарова для выемки угля из мощных пологих пластов в Карагандинском бассейне.

В 1948 начато серийное производство комбайна "Донбасс" с кольцевыми баром и грузчиком, предложенного М. Р. Горшковым. В 1949-56 для выемки угля тонких пологих пластов разработаны добычные комбайны с буровыми коронками — УКТ, КЦТГ и с кольцевыми барами — "Кировец", "Горняк", "Шахтёр". С 1953 созданы отечественные узкозахватные добычные комбайны КУ-1 с кольцевым баром, КУ-57-60, УКМ-1, К-52 с горизонтальными барабанами и шнеками, МК с вертикальными барабанами и др., которые постепенно были заменены более совершенными добычными комбайнами для пологих пластов — 2К-52, 1К-101, КШ-1КГ, ГШ-68, КШ-3М со шнековыми исполнительными органами и добычные комбайны для крутых пластов — "Темп", "Комсомолец" и др. В США и затем в СССР были созданы добычные комбайны для узких забоев-камер. Первыми отечественными моделями стали комбайн К-56 с боковой погрузкой полезных ископаемых на забойный конвейер и К-56 МГ с гидросмывом полезных ископаемых по почве наклонного забоя. В начале 80-х гг. в СССР ежегодно выпускается около 1 тысячи добычных комбайнов.

Современные добычные комбайны (табл.) подразделяются: по назначению — для длинных забоев (лав) и для коротких (камер); по углу наклона (падения) — для забоев, ориентированных к горизонту под углом до 35° и от 35° до 90°.

Различают добычные комбайны также по виду добываемых полезных ископаемых и ширине захвата — на широкозахватные (от 1 до 1,6-1,8 м) и узкозахватные (менее 1 м). Добычные комбайны длинных забоев состоят: из исполнительных органов, отделяющих от массива полезных ископаемых и осуществляющих его погрузку на забойный конвейер; механизмов для перемещения (подачи) комбайна по забою; приводов для приведения в движение исполнительных органов и механизмов подачи. Развитие исполнительных органов добычных комбайнов происходило в направлении постепенного упрощения их конструкции и повышения надёжности работы. Первые добычные комбайны имели по несколько исполнительных органов (рис. 2, а, б) и, кроме того, отдельные скребковые пластинчатые и сетчатые конвейеры для погрузки полезных ископаемых на забойный конвейер. Инструментом, отделяющим полезные ископаемые от массива, служат резцы, буровые коронки, а также дисковые шарошки, струи воды высокого давления (до 30-50 МПа и более) и ударные долота. На большинстве добычных комбайнов, работающих в лавах, применяются отбойно-погрузочные шнековые (рис. 2, г), барабанные (рис. 2, б, г), буровые (рис. 2, ж) и корончатые (рис. 2, в, з) исполнительные органы, осуществляющие как отделение полезных ископаемых от массива, так и погрузку его на забойный конвейер. На современных добычных комбайнах, работающих в камерах, исполнительные органы главным образом корончатые и шнековые (рис. 2, з и рис. 3).

Добычные комбайны с отбойной коронкой и погрузочным устройством (рис. 2, з) используются для очистных работ в лавах и в камерах. Погрузка полезных ископаемых на забойные конвейеры осуществляется с помощью шнеков, погрузочных лопаток на барах и барабанах, неподвижных и поворотных лемехов, загребающих лап.

Для перемещения добычных комбайнов в лавах пластов с углом наклона до 35° применяют бесцепные механизмы подачи (БСП) с цевочными или зубчатыми рейками, укрепляемыми к рештакам забойных конвейеров, которые вытесняют цепные модели этих механизмов. В лавах на пластах с углами свыше 35° добычные комбайны перемещаются вниз под собственным весом, а вверх с помощью лебёдок с двумя канатами: тяговым и предохранительным. Комбайны, работающие в камерах, обычно оборудуют гусеничными механизмами перемещения. На добычных комбайнах используют встроенные механизмы подачи трёх типов: гидравлические, имеющие механический редуктор и гидродвигатель, питаемый от специального гидронасоса, установленного на комбайне; электрический — также механический редуктор и электродвигатель постоянного тока с регулируемой частотой вращения; механические редукторы, представляющие автоматические коробки передач с 5-11 скоростями, приводимые в движение от основного электродвигателя добычного комбайна. При углах падения пластов свыше 10° для обеспечения безопасности работ в лавах, кроме механизмов подачи, применяют предохранительные канатные лебёдки, располагаемые на верхнем штреке и удерживающие комбайн при обрыве тяговой цепи или при аварии одиночного бесцепного механизма подачи. Такие лебёдки работают автоматически, постоянно поддерживая канат в натянутом состоянии. Для тех же целей вместо предохранительных лебёдок на добычных комбайнах используют 2 параллельно работающих двигателя бесцепных механизмов подачи.

Способы управления современными добычными комбайнами: ручной (всеми операциями) — с помощью кнопок и рукояток, расположенных на корпусе комбайна; дистанционный (всеми операциями) — с переносного кнопочного поста по кабелю или по радио; программный (операциями изменения положения исполнительных органов) — специальными носителями информации, закладываемыми в аппарат управления, установленными на комбайне или в штреке, а также в специальные устройства, располагаемые вдоль лавы; автоматизированный — с помощью датчиков, определяющих границы "полезное ископаемое — порода" и изменение гипсометрии пласта.

Большинство добычных комбайнов лав снабжаются аппаратами для автоматического изменения скорости подачи в зависимости от сопротивляемости полезных ископаемых разрушению, для защиты комбайновых электродвигателей от перегрузок и т.п., а также средствами сигнализации при пуске комбайнов. Для уменьшения запылённости забоев добычные комбайны имеют пониженные скорости движения резцов (не свыше 1,8-2 м/с), системы подачи распылённой воды на каждый резец и в зону работы исполнительных органов, а также отсоса пыли. На добычных комбайнах, работающих на пластах мощностью свыше 2-2,5 м с частыми вывалами полезных ископаемых из забоя, устанавливают дробилки.