Горнопроходческие машины и комплексы - Малевич Н.А.

Author: Малевич Н.А.
Tags: горные работы при разработке месторождений полезных ископаемых горные породы геология горное дело горные машины издательство недра горная промышленность
Year: 1980
Similar
Горные машины
Проектирование и конструирование горных машин и комплексов
Буровые машины и механизмы
Разгазирование и предварительное обезвоживание нефти в системах сбора
Text
                    Н. А. МАЛЕВИЧ
ГОРНО-
ПРОХОДЧЕСКИЕ
МАШИНЫ
И КОМПЛЕКСЫ
ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ
И ДОПОЛНЕННОЕ
Допущено Министерством высшего и среднего
специального образования СССР в качестве
учебника для студентов вузов, обучающихся
по специальности ^Строительство подземных
сооружений и шахт»
МОСКВА НЕДРА 1980
УДК 622.2G. 002.5 (075,8)
Малевич Н. А. Горнопроходческие машины и комплексы. Учебник для
вузов. 2-е изд., яерераб. и доп. М., Недра, 1980, 384 с.
В книге описаны машины и механизмы для бурения и зарядки шпуров
и скважин, погрузочные и буропогрузочные машины, машины и механизмы
для временного и постоянного крепления выработок, проходческие ком-
байны, проходческие комплексы: комбайновые, щитовые и тоннельные.
Изложены разработанные автором классификация, основы теории и рас-
чета, а также основные параметры и конструкции отечественных и зарубеж-
ных горнопроходческих машин и комплексов, предназначенных для прове-
дения горизонтальных и наклонных подготовительных выработок н строи-
тельства подземных сооружений и шахт.
Во 2-м издании (1-е изд.— 1971 г.), переработанном и дополненном,
большее внимание уделено наиболее прогрессивному комбайновому способу
проведения выработок, особенно с помощью проходческих комплексов, пра-
вилам эксплуатации, охране труда и основным направлениям и перспекти-
вам дальнейшего развития горнопроходческой техники.
Книга предназначена в качестве учебника для студентов горных вузов
и факультетов специальности 0206 «Строительство подземных сооружений
и шахт» и может быть использована для студентов специальности 0506 «Гор-
ные машины и комплексы».
Табл. 28, ил. 166, список лит.— 34 назв.
Рецензент: заведующий кафедрой горных машин Тульского по-
литехнического института, проф., д-р техн, наук В. А. БРЕННЕР
Малевич Николай Александрович
ГОРНОПРОХОДЧЕСКИЕ МАШИНЫ И КОМПЛЕКСЫ
Редактор издательства О. Н. Кожина
Переплет художника А. Е. Чучканова
Художественный редактор О. Н. Зайцева
Технический редактор В. В- Соколова
Корректор С. В. Зимина
ИБ № 2970
Сдано в набор 31.01.В0. Подписано в печать 10.07.80 Т-10079 Формат GO х 901Лв-
Еумага тлнографская№ I. Гарнитура «Литературная». Печать высокая. Усл. печ , । 24.0,
Уч. изд. л. 26.5В. Тираж 11400 экз. За каз 591/7497—12. Цена. 1р.20к.
Издательство «Недра», 103633. Москва К-12. Третьяковский проезд, 1/19
Ленинградская типография № 4 Ордена Трудового Красного Знамени Ленинградского
объединения «Техническая книга» им. Евгении Соколовой Союзполитрафпрома при Го-
сударственном комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
191126. Ленинград, Социалистическая ул., 14.
30704—246
М------------240—80. 2501020000
043(01)—80
I© Издательство «Недра», 1980
ПРЕД11СЛОВИЕ
Переиздание учебника «Горнопроходческие машины и ком-
плексы» вызвано в основном значительными изменениями содержа-
ния новой учебной программы 1976 г. по ее разделам «Горные ма-
шины» основного курса «Детали машин, горные и строите чьные ма-
шины», «Комплексы для проходки горизонтальных и наклонных
выработок» дополнительного курса «Горнопроходческие машины»
и дополнительного курса «Горностроительные машины» для выс-
ших учебных заведений по специальности 0206 «Строительство
подземных сооружений и шахт».
Первое издание учебника (1971 г.) было посвящено классифи-
кации и описанию горнопроходческих машин, в основном для бу-
ровзрывного способа проходки, их теории и расчету. Проходческие
комбайны и особенно проходческие комбайновые комплексы в пер-
вом издании были освещены недостаточно в связи с тем, что во
время написания книги создание комбайнов и комплексов только
начиналось.
В настоящее время в СССР основным направлением развития
горнопроходческих работ принят способ проведения горных выра-
боток, тоннелей и подземных сооружений с помощью комбайнов.
В мировой практике также принимается па вооружение комбайно-
вый способ проведения подготовительных выработок.
Во втором издании отражены современные тенденции развития
механизации i орнопроходческих работ; наряду с серийным рас-
смотрено перспективное оборудование, производство которого бу-
дет освоено в ближайшие годы.
За последние годы объемы проведения подготовительных выра-
боток в горнодобывающей промышленности, строительства тонне-
лей и коллекторов составляет тысячи километров. Следует отметить,
что наибольшие объемы проведения выработок имеют место в уголь-
ной промышленности, поскольку общая добыча необогащенного
угля в тоннах намного превышает добычу горной массы других
полезных ископаемых. Исходя из этого, средства механизации про-
ведения подготовительных выработок в угольной промышленности
и шахтном строительстве являются наиболее характерными и пред-
ставительными .
В 197В г. уровень механизации погрузки горной массы при про-
ведении подготовительных выработок на угольных шахтах соста-
. вил в среднем 80,8 % к объему выработок, в которых необходима
погрузка.
Из года в год увеличивается комбайновая проходка выработок,
объем которой в 1978 г. составил около 36% общего годового
объема проведения выработок, в которых требуется погрузка.
СССР занимает ведущее место в мире по проведению горных
выработок комбайновым способом. На угольных шахтах в 1978 г.
1*
з
в наличии находилось 1156 проходческих комбайнов. Отечествен-
ные проходческие комбайны поставляют в ЧССР, ПНР, СФРЮ
и другие страны.
Среднемесячные скорости (в метрах) проведения подготовитель-
ных выработок в угольной промышленности СССР в 1977 г. состав-
ляли 72,8 м/мес.
Производительность груда проходчиков по угольной промыш-
ленности в 1977 г. составляла 0,21 м/смену.
Для увеличения производительности труда требуется особое
внимание к совершенствованию средств комплексной механизации
и организации проведения подготовительных выработок.
Работы по созданию средств комплексной механизации прове-
дения горизонтальных и наклонных выработок ведутся в направ-
лении разработки более совершенных бурильных установок, по-
грузочных и буропогрузочпых машин, крепеустановщиков, при-
забойных транспортных машин, проходческих комбайнов, щитов
и комплексов.
Применение комбайновых комплексов с непрерывным процессом
разрушения забоя, крепления и доставки горной массы позволит
автоматизировать работы по проведению подготовительных вырабо-
ток и значительно повысить производительность труда проходчи-
ков.
На основе научно-исследовательских и конструкторских работ,
выполненных институтами: ЦНИИподземмаш, Гипроуглегормаш,
Донгипроуглемаш, ДонУГИ, КД1ИУИ, КузНИУИ, ВЗПИ, ИГД
им, А. А. Скочипского; машиностроительными заводами: Копейским,
Ясиноватским, Ново-1 орловским, Ясногорским, Александровским,
Кузнецким, заводами «Пневматика», Томским электромеханическим
и другими, а также теоретических разработок автора в книге из-
ложены основы теории и расчета горнопроходческих машин и ком-
плексов, а также обобщен опыт их создания и применения.
Отдельные параграфы написаны автором совместно с канд, техн,
наук В. А. Мостаковым (§ 7 главы 4, § 9 главы 5 и § 7 главы 6),
А. В. Вышинским и И. А. Малышевым (§ 8 главы 2 и § 5 главы 3)
и Я. И. Базером (§2 главы 5).
Большую помощь автору оказал рецензент проф., д.-р техн,
наук В. А. Бреннер, ценные указания которого способствовали
улучшению качества рукописи.
Автор приносит глубокую благодарность: проф., д-ру техн, наук
Д. И. Малиованову, кандидатам техн, наук Н. Н. Петухову,
Ю. А. Дмитраку, В. X. Клорикьяну, С. И. Киселеву, а также
А. К. Гедеванову, Г. Д. Гудкову, П. А. Овсянникову, Ю. А. Со-
колову, IO. М. Гапановичу И. Н. Григорьеву, И. И. Мельникову
за помощь, оказанную при подготовке книги к изданию, а также
всем организациям, особенно Ц11ИИПодзсммашу, предоставившим
автору графические и другие материалы.
Постоянную помощь при подготовке рукописи к печати оказы-
вала А. М. Малевич.
ГЛАВА I
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
§ I. СТРУКТУРНЫЙ СОСТАВ СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ.
ГОРНОТЕХНИЧЕСКИЕ И ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ,
ВЛИЯЮЩИЕ НА ВЫБОР ГОРНЫХ МАШИН
Проводить горные выработки и строить подземные сооружении
можно в однородных крепких, однородных мягких и неоднородных
породах и полезных ископаемых. Исключение составляет проведе-
ние выработок околоствольного двора и большого поперечного
сечения — железнодорожных и гидротехнических тоннелей [26 |.
Для проведения выработок применяют различные горнопроход-
ческие машины п комплексы, механизирующие основные проходче-
ские процессы: бурение, заряжание и взрывание шпуров, разруше-
ние полезного ископаемого и породы, погрузку и транспортирова-
ние полезного ископаемого и породы в пределах забоя и возведение
крепи.
Структурный состав средств механизации, применяемых при
проведении горных выработок, следующий.
1. Средства механизации основных проходческих операции:
машины и механизмы для бурения и зарядки шпуров и скважин;
погрузочные машины; машины и механизмы для временного и по-
стоянного крепления горных выработок; проходческие комбайны;
комплексы для проведения горизонтальных и наклонных вырабо-
ток; щитовые проходческие комплексы и комплексы оборудова-
ния для сооружения тоннелей.
2. Средства механизации вспомогательных проходческих опе-
раций: путеукладчики, машины для сооружения водоотливной
канавки, прокладки труб и кабелей, машины для дренажных ра-
бот и т. д.
Очевидно, что для ускоренных темпон ведения горнопроходче-
ских работ необходимо осуществить комплексную механизацию
всех процессов, в том числе и вспомогательных. Причем решать
эту задачу нужно путем взаимной увязки процессов между собой
с помощью комплексов оборудования.
Конструкции горнопроходческих машин и комплексов должны
соответствовать следующим основным требованиям: по габаритам
удовлетворять требованиям правил безопасности; иметь, как пра-
вило, дистанционное и автоматизированное управление; обеспечи-
вать заданное направление проведения выработки; обеспечивать
пылеподавление, шум и вибрацию в пределах санитарных норм.
Различают теоретическую (расчетную), техническую и эксплуа-
тационную производительность горнопроходческих машин и ком-
плексов.
5
Теоретическую производителъность машины определяют за ми-
нуту (за секунду) в соответствии с заложенными в машину теорети-
ческими параметрами и числом рабочих циклов за минуту (за се-
кунду).
Техническую производительность находят так же, как теорети-
ческую, но с участием коэффициентов, учитывающих неполное
использование заложенных в машину теоретических параметров.
Эксплуатационную производительность определяют за общее
время работы машины (час, смену, сутки) с учетом коэффициентов,
характеризующих неравномерность ее работы в процессе эксплуа-
тации, включая подготовительно-заключительные операции и раз-
личного рода простои по организационным причинам.
В горной промышленности СССР принята оценка прочности
породы с помощью показателя, приближенно характеризуюц его
относительную сопротивляемость горных пород разрушению при
добывании,— коэффициента крепости по шкале проф. М. М. Про-
тодьяконова.
За единицу коэффициента крепости f проф. М. М. Протодьяко-
нов принял временное сопротивление одноосному сжатию (раздав-
ливанию) образцов правильной 1 остоянной формы, равное,
100 кгс/смй.
В соответствии с этим по результатам испытания на сжатие ве-
личина коэффициента крепости
где о — временное сопротивление одноосному сжатию (раздавли-
ванию) образца правильной формы. Образцы правильной формы
обычно бывают квадратного или круглого сечения, равного длине
стороны или диаметру основания. Чаще всего применяют образцы
диаметром и высотой 40—42 мм.
k ' Значения коэффициента крепости можно определять также раз-
личными способами: по величине работы, затрачиваемой на дроб-
ление, по сопротивляемости бурению (или скорости бурения), рас-
ходу зубков на зарубку, расходу взрывчатого вещества на отбойку
и т. д. Однако основным способом установления коэффициентов
крепости является испытание на раздавливание образцов горных
пород правильной формы.
Коэффициент крепости той или иной породы приближенно ха-
рактеризует относительную сопротивляемость данной породы раз-
рушению при ее добывании.
На основе коэффициента крепости f проф. М. М. Протодьяконо-
вым была разработана классификация горных пород (табл. 1.1),
по которой все породы разделены на десять категорий, причем для
наиболее крепких пород f = 20 (максимальное значение), а для
наиболее слабых пород [ — 0,3 (минимальное значение).
Позднее Л. И. Барон предложил определять коэффициент кре-
пости по так называемому осредненному коэффициенту крепости
6
Таблица 1.1
Классификация пород проф. М. М. Протодьяконова
Категория	Степень крепости	Породы	Коэффициент крепости f
I	В высшей степени крепкие	Наиболее крепкие, плотные и вязкие квар- циты и базальты. Исключительные по кре- пости другие породы	20
II	Очень крепкие	Очень крепкие гранитные породы. Кварце- вый порфир. Очень крепкий гранит. Крем- нистый сланец. Менее крепкие, чем указан- ные выше, кварциты. Самые крепкие песча- ники и известняки	15
III	Крепкие	Гранит (плотный) и гранитовые породы. Очень крепкие песчаники и известняки. Кварцевые рудные жилы. Крепкий конгло- мерат. Очень крепкие железные руды	10
111а	То же	Известняки (крепкие). Некрепкий гранит. Крепкие песчаники. Крепкий мрамор. До- ломит. Колчеданы	8
IV	Довольно крепкие	Обыкновенный песчаник, железные руды	6
IVa	То же	Песчанистые сланцы. Сланцевые песчаники	5
V	Средине	Крепкий глинистый сланец. Некрепкий песчаник и известняк. Мягкий конгломерат	4
Va	То же	Разнообразные сланцы (некрепкие). Плотный мергель	3
VI	Довольно мягкие	Мягкий сланец, мягкий известняк, мел, ка- менная сэль, гипс. Мерзлый грунт, антра- цит. Обыкновенный мергель. Разрушенный песчаник. Сцементированная галька. Каме- нистый грунт	2
Via	То же	Щебенистый грунт Разрушенный сланец. Слежавшаяся галька. Щебень. Крепкий ка- менный уголь (/ -- 1,4ч-1,8). Отвердевшая глина	1,5
VII	Мягкие	Глина (плотная). Средний каменный уголь (/ = 1,0-г-1,4). Крепкий нанос—глинистый грунт	1,0
Vila	То же	Легкая песчанистая глина. Лёсс. Гравий. Мягкий уголь (/ = 0,6-ь 1,0)	0,8
VIII	Земляпистые	Растительная земля. Торф. Легкий сугли- нок. Сырой песок	0,6
IX	Сыпучие	Песок. Осыпи. Мелкий гравий. Насыпная земля. Добытый уголь	0,5
X	Плывучие	Плывуны. Болотистый грунт. Разжиженный лёсс и другие разжиженные грунты (/-; 0,1 -5-0,3)	0,3
7
по результатам испытаний па раздавливание образцов правильной
и неправильной формы. Указанный осрсднепный коэффициент кре-
пости /сс, вычисляется по формуле 13 |:
г ___ о-|- 10п'	। Г о + Юсу'
'с,ср 600 И *	120	’
где о' — разрушающая нагрузка при испытаниях на раздавлива-
ние образцов неправильной формы по М. М. Протодьяконе в у (млад-
шему) и В. С. Вобликову, кгс/сма.
Исследования, проведенные в ИГД им. А. А. Скочинского, по-
казали, что наиболее надежной характеристикой сопротивляемости
разрушению горных пород исполнитечьными органами проходче-
ских комбайнов, оснащенных резцами или штыревыми шарошками,
является контактная прочность, определяемая по методике, раз-
работанной Л. И. Бароном и Л. Б. Глатманом. Этот показатель
находится путем вдавливания индентора с плоским осно-
ванием в естественную (неполированную) поверхность породного
образца.
Как показали широкие исследования, проведенные в ИГД им.
А. А. Скочинского, показатель контактной прочности рк по срав-
нению с другими характеристиками горно-геологических свойств
пород, более точно соответствует сопротивляемости горных пород
разрушению резцовым и шарошечным инструментом. По величине
контактной прочности все горные породы делятся на шесть катего-
рий (табл. 1.2).
Связь между значениями коэффициентов крепости, подсчитан-
ными но каждой из трех приведенных ниже формул, и величинами
Таблица 1.2
Классификация пород по контактной прочности
Категория	Контактная прочность, кгс/мми	Породы
1	<40	Глинистые сланцы, аргиллиты, филлитовые слан- цы, слабые песчаники, алевролиты, каиниты, сильвиниты
II	40-65	Песчанистые сланцы, песчаники крупнозернистые, известняки, алевролиты, аргиллиты
111	65—135	Крепкие сланцы, песчаники средние и мелкозер- нистые, мрамор, крепкие известняки
IV	125—245	Многие металлические руды, апатитные руды, диабазы, сидериты, скарнлрованные породы, дже- спилиты, березиты
V	245—450	Граниты, кварциты, скарны, гранодиориты, ппро- ксениты, альбиты, эгириниты Монцониты, крепчайшие скарны и гранодиориты, роговики, железнсто-карбонатные породы
VI	>450	
8
Рис. 1.1 Зависимости коэф-
фициента крепости от контакт-
ной прочности
контактной прочности тех же горных пород рк будет следующей;
/ f \1’67
Рк ~ I „ ~ I ’
\ 0,63 /
рк = 4,4/!Л
р« = 5,85^сР-
На рис. 1.1 приведены указанные зависимости (1—3} соответст-
венно для первой, второй и третьей формул. Эти зависимости по-
зволяют приближенно оценить веро-
ятное среднее значение контактной
прочности, соответствующее задан-
ному общему коэффициенту крепости
горной породы.
Существует еще очень важное
свойство пород, проявляющееся при
их добывании,— так называемая аб-
разивность. Под абразивностью по-
нимают физико-механические свойства
породы, выражающиеся в способности
изнашивать контактирующий с ней
инструмент в процессе трения. Абра-
зивностью обладают все горные по-
роды, но в самой различной степени.
За относительную меру абразивно-
сти горной породы принимают вы-
раженную в миллиграммах суммар-
ную потерю в массе вращающегося
стержня из калиброванной прутко-
вой ста таи-серебрянки диаметром 8 мм,
истираемого о необработанную по-
верхность образца горной породы. Истирание стержня произво-
дится в течение 600 с при осевой нагрузке 150 Н и частоте вра-
щения 6,6 с-1.
ИГД им. А. Л. Скочинского разработана классификация гор-
ных пород по показателю абразивности (табл. 1.3). Все горные по-
роды разделены на восемь классов абразивности. Весьма малоабра-
зивные породы (известняки, каменная соль, мягкие сланцы) имеют
показатель абразивности 5 мг, а в высшей степени абразивные по-
роды, содержащие корунд,— 90 мг. В середине классификации
находятся кварцевые песчаники и мелкозернистые граниты, имею-
щие показатель абразивности 30—45 мг.
Применяется также классификация углей и горных пород по
показателю сопротивляемости пласта резанию в неотжатой зоне
очистного забоя с учетом прослойков и включений а также по
показателю снижения сопротивляемости пласта резанию в зоне
работы исполнительного органа вследствие отжима (ко^рфнцнент
отжима Лот).
9
Таблица 1.3
Классификация пород по показателю абразивности
Класс	Характеристика абра- зив) ости пород	Показатель абразивно- сти а, иг	Породы
1	Весьма малоабразнв- ные породы	5	Известняки, мраморы, мягкие сульфи- ды без кварца (галенит, сфалерит, пирротин), апатит, каменная соль
II	Малоабразнвные по- роды	5—10	Сульфидные руды, барито-сульфидные руды, аргиллиты, мягкие сланцы: углистые, глинистые, хлоритовые, хлор ито- аспидные
III	Породы ниже сред- ней абразивности	10—18	Джеспилиты, роговики (рудные и не- рудные), магматические тонкозерни- стые породы, песчаники кварцевые и аркозовые тонкозернистые, руды железные, известняки окремненные Песчаники кварцевые и аркозовые, мелкозернистые диабазы, крупнозер- нистый пирит, арсенопирит, жильный кварц, кварцево-сульфидные руды, мелкозернистые магматические поро- ды, окварцованные известняки, джас- пероиды
IV	Среднеабразивные породы	18—30	
V	Песчаники	выше средней абразивно- сти	30—45	Песчаники кварцевые и аркозовые средне- и крупнозернистые, плагио- граниты, нефелиновые сиениты, мел- козернистые граниты, мелкозернистые диориты, порфириты, грейзены, габ- брогвейсы, скарны (рудные и неруд- ные)
VI	Породы повышенной абразивности	45—65	Средне- и крупнозернистые граниты, диориты, гранодиориты, порфириты, нефелиновые сиениты, сиениты, кера- тофиры, пнроксепнты, манцониты, ам- фиболиты, сланцы кварцевые и оквар- цованные, гнейсы
VII	Высокоабразивные породы	65—90	Порфириты, диориты граниты, грани- тондные нефелиновые сиениты
VIII	В высшей степени абразивные породы	90	Корундосодержащие породы
Эти характеристики определяются разрушением в определенном
(эталонном) режиме согласно ОСТ 12,47.001—73.
В отечественной практике наибольшее распространение полу-
чило определение характеристик сопротивляемости угля резанию
по приборам ДКС и СДМ, При этом устанавливается приращение
силы резания стандартным резцом на единицу толщины среза.
Приборы позволяют определять значение сопротивляемости
резанию как в глубине массива Ар, так и в зоне работы исполни-
тельного органа с учетом коэффициента отжима /1В.
10
Коэффициент отжима
§ 2. ОХРАНА ТРУДА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
ГОРНЫХ МАШИН
При эксплуатации горнопроходческих машин, конструкция ко-
торых должна обеспечивать санитарные и комфортные условия
труда рабочих, необходимо соблюдать условия охраны труда.
Горнопроходческие машины во время работы должны удовлетво-
рять санитарным нормам на содержание пыли в воздухе, производст-
венный шум, вибрацию и освещенность рабочего места. Рассмотрим
эти нормы подробнее.
Бурение и взрывание шпуров, разрушение и погрузка горной
массы сопровождаются значительным пылеобразованием, которое
может привести к заболеванию рабочих пневмокониозом или си-
ликозом. В соответствии с «Санитарными нормами проектирования
промышленных предприятий» (СН-245—71) во время работы ма-
шины предельно допустимая концентрация (миллиграммов в 1 м3
воздуха) в подземных выработках должна быть:
пыли, содержащей более 70 % свободной двуокиси кремния
в ее кристаллической модификации (кварц, кристобалит, триди-
мит, конденсат),— 1 мг/м3;
угольно-породной пыли, содержащей 10—70 % свободной двуо-
киси кремния,— 2 мг/м3;
угольной пыли, содержащей 2—10 % свободной двуокиси крем-
ния,— 4 мг/м3;
угольной пыли, содержащей менее 2 % свободной двуокиси
кремния,— 10 мг/м3.
Пылеподавленив при работе проходческих комбайнов, буриль-
ных установок, машин для бурения шпуров, погрузочных машин
и конвейеров осуществляется двумя способами: орошением
водой и пылеулавливанием вентиляторной уста-
новкой с пылеуловителем, В проходческих комбайнах для пылепо-
давления применяют оба способа, В бурильных установках во время
бурения осуществляют водяную промывку и очистку шпуров во-
дой или воздушно-водяной смесью, что обеспечивает подавление
пыли до санитарных норм. При этом улучшаются санитарно-тех-
нические условия труда бурильщиков благодаря уменьшению
грязи в забое выработки, а также снижению опасности вспучива-
ния почвы, что имеет место при бурении шпуров с промывкой во-
дой в породах, склонных к вспучиванию.
В погрузочных машинах применяют орошение водой.
Все горнопроходческие машины при работе создают шум. Осо-
бенно интенсивный шум возникает от бурильных машин, отбойных
молотков и перфораторов. Регулярное воздействие сильного шума
(I
вредно действует на здоровье человека: вызывает ухудшение слуха,
ускоряет утомление, понижает внимание и ослабляет реакцию ор-
ганизма, а следовательно, уменьшает работоспособность и способст-
вует возникновению травматизма.
Величину производственного шума при работе горнопроходче-
ских машин определяют шумомерами, предназначенными для из-
мерения уровней звукового давления в децибелах и уровней звука
в децибелах по шкале Л и частотными анализаторами, с помощью
которых производят спектральный анализ среднегеометрических
частот октавных полос в герцах.
Гигиенические нормы допустимых уровней звукового давления и
уровней звука на рабочих местах установлены ГОСТ 12.1003—76.
Замеры параметров шума производят на уровне уха рабочего.
Для установления основных источников шума замеры производят
при работе отдельных узлов или агрегатов машины, причем необ-
ходимо исключить из общего уровня шума изучаемой машины
влияние посторонних шумов.
Применение при проведении выработок ручных перфораторов,
сверл, отбойных молотков и других горнопроходческих машин со-
провождается воздействием местной вибрации на руки проходчиков
или общей вибрации, которые в зависимости от параметров вибра-
ции могут приводить к профессиональному заболеванию — вибра-
ционной болезни.
Вибрационная характеристика машины или ее узла опреде-
ляется совокупностью действующих значений колебательной ско-
рости (или их уровня) в октавных полосах частот, силы нажатия
(подачи) и удерживаемого руками оператора массы машины (в том
случае, если она ручная).
При работе с ручными машинами, создающими вибрации, пере-
даваемые на руки работающих, допустимые действующие значения
колебательной скорости и их уровня в октавных полосах частот,
измеряемых на рукоятках управления, с которыми контактируют
руки работающих, не должны превышать предусмотренных в
ГОСТ 17770—72.
Оценка степени вредности вибрации производится по колеба-
тельной скорости в диапазоне средних геометрических частот де-
вяти октавных полос — от 8 до 2000 Гц.
Для каждой частоты октавной полосы устанавливаются пре-
дельно допустимое действующее значение колебательной скорости
в метрах в секунду и уровень действующих значений в децибелах.
Согласно ГОСТу сила нажатия (подачи), прикладываемая ру-
ками работающего к ручной машине в процессе работы, не должна
превышать 200 Н, а вес вибрирующей машины, воспринимаемый
руками работающего в процессе работы, не должен превышать
100 Н.
На уровень вибрации для рабочих мест установлены допустимые
величины вибрации по колебательной скорости и се уровня в диа-
пазоне девяти октавных полос — от 1 до 250 Гц.
12
ГОСТ устанавливает допустимые величины вибрации рабочих
мест машиниста (сиденье, рабочая площадка и т. п.) для каждой
октавной полосы.
Важным фактором является нормальная освещенность рабо-
чего места, особенно в подземных условиях при проведении подго-
товительных выработок. Для оценки освещенности на горнопро-
ходческих машинах необходимо пользоваться люксметром по при-
нятой методике, а степень освещенности определять в люксах (лк).
При характеристике освещенности на горных машинах необхо-
димо отмечать число и расположение светильников на машине,
наличие местного и общего освещения. Особое внимание должно
быть уделено освещенности пультов управления и исполнительных
органов машины.
Места разрушения и погрузки горной массы, а также пульты
управления должны иметь уровни освещенности не менее БО лк.
ГЛАВА 2
МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ
ДЛЯ БУРЕНИЯ И ЗАРЯЖАНИЯ
ШПУРОВ И СКВАЖИН
§ 1. СПОСОБЫ БУРЕНИЯ. ОСНОВЫ ТЕОРИИ
РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА БУРЕНИЯ-
КЛАССИФИКАЦИЯ БУРИЛЬНЫХ МАШИН
Наиболее распространенным способом отделения от массива
пород средней крепости и крепких при современном состоя-
нии горнопроходческой техники является буровзрывной способ.
Однако, если применение взрывчатых веществ, введенных внутрь
массива породы, позволяет в доли секунды отделять большие
объемы горной породы, то бурение шпурсв, необходимых для раз-
мещения в массиве зарядов взрывчатых веществ, является одной
из наиболее трудоемких операций при проведении подготовитель-
ных выработок, составляющей 25—40 % общих трудовых затрат
па все работы производственного цикла и 55—60 % стоимости всех
проходческих работ при буровзрывном способе проведения выра-
боток.
Бурение шпуров малопроизводительными ручными и колонко-
выми электросверлами и перфораторами уменьшает производитель-
ность труда проходчиков и создает трудности в комплектовании
проходческих бригад, так как на бурение приходится выделять
значительно большее число рабочих, чем на погрузку породы.
В связи с этим задача исследования процессов механического
разрушения горных пород при бурении шпуров и создание на этой
основе полностью механизированных высокопроизводительных бу-
рильных машин и установок является весьма актуальной и от ус-
пешного ее решения в значительной степени зависит рост произво-
дительности труда при проведении подготовительных выработок
и создание ком4юртных условий труда проходчиков.
К способам механического разрушения горных пород разрушаю-
щими инструментами относятся резание, ударное разрушение и ре-
зание с одновременным наложением статических или ударных на-
грузок. При этом по характеру деформации породы в месте кон-
такта ее с лезвиями инструмента различают объемное и поверхност-
ное разрушение.
Наиболее эффективным является объемное разрушение, возни-
кающее в том случае, когда величина удельного давления контакта
лезвий инструмента на породу (осевого усилия) будет больше, чем
твердость породы на вдавливание, т. е.

14
где Р — осевое усилие, Н; ок — критическое напряжение породы
от статического вдавливания, Н/мма; S — площадь контакта лез-
вий инструмента с породой,'гмм3.
Поверхностное разрушение происходит тогда, когда удельное
давление контакта лезвий инструмента на породу будет меньше
твердости породы на вдавливание, т. е. когда осевого усилия не-
достаточно (Р<ок5), чтобы инструмент внедрился в породу.
При бурении шпуров применяют следующие способы бурения*.
вращательное, ударно-поворотное и вращательно-ударное (ударно-
вращательное).
Резание горной породы при вращательном способе бурения про-
исходит, когда резец совершает вращательное движение при по-
стоянном действии на него осевого усилия (давления) Р, вызываю-
щего внедрение инструмента в породу (рис. 2.1, а).
Эффективность вращательного бурения, производимого маши-
нами вращательного действия, определяется при прочих равных
условиях величиной осевого усилия, обеспечивающего внедрение
инструмента в породу на опреде сенную глубину. Обычно осевое
усилие изменяется ог 2,5 до 20 кН, а частота вращения — от 1,68
до 20 с“\
С энергетической точки зрения вращательное бурение является
достаточно совершенным процессом, но только при бурении мягких
и средней крепости неабразивных пород. При вращательном бу-
рении абразивных пород средней крепости и крепких этот метод
малоэффективен вследствие недостаточной величины осевых уси-
лий, не обеспечивающей объемного разрушения породы, а приво-
дящей лишь к поверхностному ее разрушению от истирания, и
вследствие быстрого износа и затупления инструмента при увели-
чении осевых усилий. Возможности вращательного бурения еще
недостаточно использованы, и область его применения может быть
расширена в сторону бурения более крепких пород.
Разрушение породы при ударно-поворотном бурении осущест-
вляется ударами инструмента с усилием Ат по породе (рис. 2.1, б),
наносимыми с определенной частотой по буровой штанге при пово-
рачивании инструмента на определенный угол а в период между
ударами.
В момент удара лезвие инструмента внедряется в породу, об-
разуя вруб (объемное разрушение), глубина которого зависит от
работы единичного удара, критического напряжения породы, дейст-
вия динамической нагрузки и площади контакта лезвия инстру-
мента с породой. Условие объемного разрушения породы в этом
случае
Луд> Ок5‘,
где Л энергия удара, Дж; п', — критическое напряжение по-
роды от действия динамической нагрузки, Н/мм8.
Основными параметрами ударно-поворотного бурения являются:
энергия единичного удара поршня по штанге, частота ударов ин-
15
струмента по породе, угол поворота инструмента между ударами
и осевое усилие подачи. Обычно энергия единичного удара состав-
ляет от 30 до 200 Дж частота ударов в секунду — от 30 до 50, осе-
вое усилие подачи 1150—2000 Н.
При удар но-поворот ном бурении можно создавать значительную
удельную нагрузку на инструмент, поэтому ударно-поворотное
бурение применяют для крепких и весьма крепких пород.
Недостатком ударно-поворотного бурения является прерыви-
стый и более длительный процесс разрушения, чем при вращатель-
Рис. 2.1, Способы бу-
рений:
п — вращательный; б —
ударно-поворотный
ном бурении, так как при обратном ходе ударника образуется
пауза и работы по разрушению породы в этот момент не произ-
водятся.
Для эффективного объемного разрушения пород необходимо,
чтобы при вращательном бурении удельное осевое усилие, а при
ударно-поворотном —- удельная энергия единичного удара были
больше твердости породы на статическое или динамическое вдав-
ливание.
Особенностью вращательно-ударного способа бурения является
одновременная передача на породу непрерывно вращающимся
разрушающим инструментом осевого статического усилия Р и пе-
риодических ударных импульсов Луд, направленных по оси ин-
струмента (см. рис. 2.1, а, б).
Внедрение инструмента в породу в процессе вращательно-удар-
ного бурения происходит как под действием ударной нагрузки и осе-
вого усилия, так и в результате вращения инструмента. При этом
требуется меньшее осевое усилие, чем при вращательном бурении,
так как внедрение инструмента в породу происходит также под
действием удара. Износ инструмента при этом уменьшается. Па-
раметры бурения вращательно-ударным способом обычно следую-
щие: энергия единичного удара от 40 до 80 Дж, осевое усилие до
16
12 000 Н, частота вращения инструмента до 2,5 об'с, частота уда-
ров в секунду 42—62. Вращательно-ударное бурение применяется
в породах средней крепости, где оно обеспечивает оптимальную
производительность. Однако для осуществления вращательно-
ударного способа требуются конструктивно более сложные
бурильные машины, чем для вращательного или ударно-пово-
ротного.
При бурении крепких и абразивных пород величину осевого
усилия следует ограничивать для уменьшения износа и затупления
инструмента, но она должна быть достаточной для того, чтобы пре-
пятствовать отскоку бурильной головки от забоя после удара. С по-
вышением напряженности породы в месте контакта ее с лезвием
инструмента необходимо использовать энергию удара на разруше-
ние породы.
Наряду с совершенствованием существующих способов бурения
шпуров, основанных на механическом разрушении пород, ведутся
поиски новых, бо.1 ее эффективных способов. К последним можно
отнести: термическое бурение, вибробурение, а также бурение с по-
мощью взрывчатых веществ, струй воды под высоким давлением,
ультразвука.
На основании отечественных и зарубежных исследований уста-
новлены следующие области применения различных способов меха-
нического бурения шпуров диаметром 32—52 мм: вращательное
бурение целесообразно применять при неабразивных породах с
/<8; вращательно-ударное бурение рекомендуется в породах с
f = 8-н16; при абразивных породах с наиболее эффективно
ударно-поворотное бурение.
При совершенствовании того или иного способа бурения область
их применения может изменяться.
Для бурения шпуров в подземных горных выработках приме-
няют бурильные машины и шахтные бурильные установки.
Совокупность конструктивно объединенных бурильной головки,
податчика, штанги и бурового инструмента представляет собой
бурильную машину. Бурильная головка создает крутящий момент
с ударами или без них.
Податчик с помощью штанг обеспечивает перемещения буриль-
ной головки и требуемые осевые усилия на буровом инструменте.
Бурильная машина придает буровому инструменту определен-
ное направление и обеспечивает бурение шпура.
Бурильные машины классифицируют по следующим основным
признакам:
типу бурильной головки — вращательного, вращательно-удар-
ного, ударно-вращательного, ударно-поворотного и универсаль-
ного действия;
массе — легкие (до 10 кг), средние (20—60 кг) и тяжелые
(свыше 60 кг);
способу установки — ручные, колонковые и механические, уста-
навливаемые на манипуляторах кареток;
17
роду потребляемой энергии — электрические, пневматические,
гидравлические и комбинированные;
частоте ударов бурильной головки в секунду — обычного типа
(до 80) и быстроударные (более 80);
типу податчика — с реечной, цепной, канатной, винтовой, гид-
равлической, пневматической и комбинированной подачей;
ходу податчика - - обычный (до 2 м), средний (до 3 м) и длин-
ный (3—5 м);
предельному значению диаметра буровой коронки — для бу-
рения шпуров малого диаметра (до 52 мм) и большого диаметра
(52—85 мм);
способу очистки шпура — промывка водой или воздушно-во-
дяной смесью, продувка и отсос пыли, очистка шпура витой штангой.
Шахтные бурильные установки позволяют с высокой скоростью
бурить шпуры в средних и крепких породах при проведении гор-
ных выработок в угольных шахтах и рудниках, исключают ручной
труд, улучшают санитарно-гигиенические условия работы и ча-
стично механизируют процессы крепления и заряжания шпуров.
Бурильные установки применяют также при строительстве тонне-
лей и подземных сооружений.
Шахтные бурильные установки классифицируют по следующим
признакам:
назначению — для бурения шпуров в одно- и двухпутных под-
готовительных выработках шахт и рудников сечением в свету
4,4—8,0 м2 и 8—27 м2, для бурения шпуров в тоннелях п камерах
сечением 27—85 ми;
крепости обуриваемых пород—-для пород f 6-н8, для по-
род 10 ч-15 и для пород f 15-н20;
наибольшей высоте бурения (при расположении бурильной
машины параллельно почве выработки) — первый размер — 2 м,
второй — до 2 5 м, третий — до 3,6 м, четвертый — до 5 м, пятый
до 7 м, шестой — до 11,2 м;
наибольшей ширине бурения с одной позиции — первый раз-
мер — не менее 2,2 м, второй — не менее 3,3 м, третий — не менее
4,5 м, четвертый — не менее 5,5 м, пятый — не менее 6,5 м, шестой—
не менее 7,5 м;
типу бурильной ^машины — вращательного, ударно-поворот-
ного, вращательно-ударного и универсального бурения;
роду энергии — пневматическая, электрическая и гидравлическая;
зоне бурения — фронтальная (только по забою) и радиально-
фронтальная (по забою, в кровлю, бока и почву выработки);
глубине бурения — для бурения шпуров малой глубины (до
2 м), средней глубины (до 3 м) и глубоких (более 3 м);
числу бурильных машин — одно-, двух-, трех- и четырехма-
шинная;
ходовой части — колесно-рельсовая, пневмо ко лесная п гусе-
ничная;
пгччцЗу перемещения самоходная и несамиходпая.
18
§ 2.	БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ
Для бурения шпуров при проведении горных выработок приме-
няют буровой инструмент с цельным буром либо состоящий из бу-
ровой штанги и сменного резца или буровой коронки, армирован-
ной твердым сплавом. Преимущества съемных резцов или буровых
коронок по сравнению с цельными бурами заключаются в сокраще-
нии расходов на доставку буров, экономии буровой стали, твердого
сплава и упрощении бурового хозяйства.
Рис. 2.2. Буровой инструмент
Ежегодно в СССР изготовляется несколько миллионов резцов
и буровых коронок, поэтому конструкция и качество бурового ин-
струмента и особенно его долговечность являются весьма важными
факторами в повышении производительности и снижении стоимости
бурения шпуров.
В соответствии с тремя способами бурения различают буровой
инструмент для вращательного, ударно-поворотного и враща-
тельно-ударного бурения шпуров.
Буровой инструмент для вращательного бурения ручными и ко-
лонковыми сверлами (рис, 2.2, а) состоит из съемных резцов /,
буровой витой штанги 2 ромбического сечения, имеющей па одном
конце хвостовик с конусом, а на другом — головку с гнездом под
19
хвостовик резца, и шпильки <7 для соединения резца со
штангой.
Двойной угол при вершине резца равен 120 , угол за-
точки 65°.
Буровой инструмент для вращательного бурения механическими
бурильными машинами (рис, 2,2, б) состоит из съемного резца 1
и буровой штанги 2. Резец состоит из корпуса 3, хвостовика 4 и
перьев 5. Существуют резцы для бурения по углю и но породе.
В резцах для угля углы заточки лезвий меньше по величине, чем
у породных.
Различают двухперые и трехперые резцы. Резцы бывают диа-
метром 41, 44 и 60 мм.
Корпуса резцов изготовляют из стали У7, ЗОХГСА или 35ХГСА
и подвергают термообработке. К ним припаивают пластинки твер-
дого сплава ВК-6В, ВК-8В или ВК-15 с небольшим содержанием
кобальта.
Резцы для вращательного бурения механическими бурильными
машинами должны:
обеспечивать передачу осевых усилий до 20 000 II;
иметь достаточной величины сечения выходных отверстий для
подачи воды (до 0,25—0,33 л/с) под давлением 0,4—1,0 МПа;
иметь для двухперого резца два отверстия для воды, а для трех-
перого — три;
иметь обтекаемую внешнюю форму резца и места соединения
его со штангой для обеспечения свободного выхода шлама;
обладать прочностью соединения пластинок твердого сплава
с корпусом резца на сдвиг не менее чем 150 Н/мм8;
обеспечивать плотное соединение резца со штангой без вибра-
ций и протекания промывочной жидкости.
Двухперые резцы широко применяют при бурении по углю,
в породах слабых и средней крепости. При бурении в более крепких
и трещиноватых породах двухперые резцы заклиниваются, плохо
забуриваются и вызывают значительные вибрации штанги и
машины. Поэтому для бурения в этих условиях целесообразно
использовать трехперые резцы, которые не имеют указанных не-
достатков.
Существует несколько видов соединений резца со штангой:
конусное, резьбовое, кулачковое с цилиндрическим хвостовиком
и шплинтовкой.
Конусное соединение обеспечивает надежное уплотнение и нор-
мальную передачу осевого усилия, но ненадежно при передаче
большого крутящего момента — штанга может проворачиваться
относительно резца и нагреваться до температуры, не допустимой
для шахт, опасных по газу. При конусном соединении резца со
штангой целесообразно применять устройство против проворачива-
ния. Конусность обычно принимают 1 : 12 и 1 : 16.
Резьбовое соединение надежно, но при работе наблюдается
чрезмерное затягивание резьбы, в результате чего бывает трудно
20
спять резец. Кроме того, изготовление резьбового соединения бо-
лее сложно и увеличивает стоимость инструмента.
Буровой инструмент для ударно поворотного бурения перфора-
торами (рис. 2.2, в) состоит из съемной перфораторной коронки 1
и буровой штанги 2.
Коронки бывают пластинчатыми, т. е. со вставленным в коронку
твердым сплавом в виде пластинки, и штыревыми, когда твердый
сплав вставлен в коронку в виде отдельных штырей. Различают
долотчатые коронки (КДП и КДШ), трехперые (КТП и К1Ш),
четырехперые— крестовые (ККП и ККШ), X-образные (КХП
и КХШ). Существуют коронки одноразовые (КОШ), которые мо-
гут иметь сплошное или прерывистое лезвие.
Долотчатые коронки предназначены для бурения в монолитных
породах, а трехперые и четырехперые крестовые коронки—для
бурения шпуров в монолитных и трещиноватых породах. Коронки
одноразовые не требуют переточки и рекомендуются для бурения
шпуров и хрупких неабразивпых породах. Диаметры долотчатых
коронок бывают 32—60 мм, а корончатых — до 85 мм.
Буровые перфораторные коронки выполняют с конусным или
резьбовым соединением со штангой. Применяемые резьбы профилей:
упорная, веревочная и обратно-упорная.
Буровые коронки 1 с конусным соединением (см. рис. 2.2, е)
для лучшего соединения со штангами 2 рекомендуется применять
с прокладками из меди пли латуни. Конусность обычно прини-
мают I : 8.
Основные требования к перфораторным коронкам следующие:
обеспечение формы шпура, близкой к цилиндрической; легкое за-
буривание и свободное извлечение из шпура; надежное крепление
пластинок твердого сплава и максимальное их использование; мак-
симальное упрочнение рабочих поверхностен коронки с тем, чтобы
с учетом некоторой разработки шпура конечный его диаметр был
близок к номинальному диаметру коронки; суммарное сечение про-
буренных отверстий должно обеспечить падежный вынос разбу-
ренной породы при продувке, промывке и отсосе; угол заточки лез-
вий должен составлять 110".
Для изготовления перфораторных коронок рекомендуются сле-
дующие твердые сплавы: ВК-15 для пород с f = 15-н20; В К-8 В
для пород с f = 10-=—15.
Буровой инструмент для вращательно-ударного бурения бу-
рильными машинами показан на рис. 2.2, г. Буровая коронка 1
имеет два боковых промывочных отверстия. Армирована она пла-
стинками твердою сплава ВК-8В. Корпуса коронок изготовляют
из стали У 7. Для вращательно-ударного бурения шпуров по бо-
лее крепким трещиноватым породам применяют трехперые коронки
(конусность I : 12),
Буровые штанги 2 обычно имеют диаметр 22—32 мм, длину
3—5 м в зависимости от глубины бурения и осевой капал диамет-
ром 8 мм для подачи воды.
21
§ 3.	БУРИЛЬНЫЕ ГОЛОВКИ II ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ БУРЕНИЯ
Различают бурильные головки: вращательного действия, пере-
дающие бурильному инструменту только крутящий момент, так
называемые вращатели; вращательно-ударного действия, передаю-
щие бурильному инструменту крутящий момент в сочетании с уда-
рами; ударно-вращательного действия, передающие бурильному
инструменту удары в сочетании с крутящим моментом; ударно-по-
воротши’о действия, передающие бурильному инструменту удары
Рис. 2.3. Электрическая бурильлвя головка вращательного буренья
тина БУЭ
с поворотами при холостом ходе; универсальные — вращатель-
ного и вращательно-ударного действия, передающие бурильному
инструменту крутящий момент либо крутящий момент в сочетании
с ударом.
Бурильная головка электровращателиного действия типа БУЭ,
так называемый вращатель (рис. 2.3), состоит из двигателя /, кор-
пуса редуктора 2, блока 3 первой, блока 4 второй, блока 5 третьей
передач, обеспечивающих три скорости бурения.
Вращатели с асинхронным двигателем имеют повышенные массу
и размеры, сложную защиту двигателя от перегрузок, а также не
допускают регулирования частоты вращения в широких пределах
при сохранении постоянной мощности. Преимущества электриче-
ского привода: простота и высокий к. п. д.
Электродвигатель бурильных головок должен быть влагостой-
ким, а для угольной промышленности и взрывобезопасным.
Мощность привода бурильных головок колеблется от 4 до
7,5 кВт, ио намечается тенденция к увеличению мощности до
10 кВт.
22
Таблица 2.1
Техническая характеристика бурильных головок и податчиков					
Параметры	БУЭ (вращатель )	МБЭ-1	Б К Г-2	1100-1-1 м.	Б ГА-1 м
		Бурильная головка			
Тип	Вращательная	Вращательная н вращательно- ударная		Вращательно- ударная	Ударно-враща- тельная
Привод	Электрический	Электромехани- ческий	Гидравлический	Пневмап	'ический
Частота вращения инстру- мента. с-1 (об/мин)	2,5; 5,25; 12,2 (151, 317, 731)	2,4; 6,3 (144, 376)	2,5; 4,1; 4,9; 6,7; (175, 245, 290, 400)	2,5 (150)	1,66 (100)
Крутящий момент, Н-м	130; 310: 650	130; 340	Н. д.	245	216
Энергия единичного удара, Дж	—	50	70	40	85
Частота ударов в секунду (в минуту)	1	—“	42 (2500) Податчик	50 (,3000)	58 (3500)	42 (2600)
Тип	Гндронилиндровый С цепным удвоителем		Г идроцилиндри- ческий	Цеп	ной
Ход подачи, м Скорость подачи, м/с:	3	3	2,8	2,1; 2,7; 3,3	2,1; 2,7; 3,3
рабочая	0,13	0,06	0,06	0,5—0,067	0,5—0,067
обратного хода	0,28	Н. д.	Н, д.	0,88—0,1	0,88—0,1
Усилие подачи, кН ьэ V 		17	12	17	11	12
Применение многоскоростного привода вращателя обеспечивает
выбор оптимальной частоты вращения инструмента при бурении
пород различной крепости, однако усложняет конструкцию ма-
шины из-за необходимости использования многоскоростных редук-
торов. Поэтому следует создать простые и надежные в эксплуата-
ции приводы с плавно регулируемой частотой вращения для обес-
печения заданного крутящего момента, например гидропривод.
Весьма важным является автоматическое регулирование уси-
лия подачи при изменении крепости пород в процессе бурения.
Рис. 2.4. Универсальная гидравлическая бурильная головка типа БКГ-2
Техническая характеристика электрической бурильной головки
вращательного действия типа ВУЭ приведена в табл. 2.1.
За последнее время получили широкое распространение уни-
версальные бурильные головки вращательного или вращательно-
ударного действия в зависимости от крепости буримых пород.
В этом случае головкой можно бурить шпуры в породах с f8
во вращательном режиме и с f < 16 во вращательно-ударном.
В таких головках вращательно-ударный механизм превращается
во вращательный при отключении ударника.
Универсальные головки бывают гидравлическими, гидромехани-
ческими и электромеханическими.
Универсальная гидравлическая бурильная головка ВКГ-2
(рис. 2,4) имеет вращатель и гидроударник. Вращение бурильному
инструменту передается от гидродвигателя 1 через валы-шестерни
2 и 3, блоки шестерен 4 и 5, шпиндель 6 и хвостовик 7. Переклю-
чение блок-шестерни 4 позволяет получить две частоты вращения.
Через бток-шестерни 5 и 9 и шлицевой вал 10 вращение передается
на распределитель //, соединяющий полость плунжера 12 с нагпе-
24
танием или сливом. Во время нагнетания плунжер 12 разгоняет
боек 8, который наносит удар ио хвостовику 7. Обратный ход бойка
8 осуществляется двумя плунжерами диаметром по 9 мм в тот мо-
мент, когда полость плунжера 12 распределителем 11 соединена со
сливом. В момент перекрытия распределителем 11 нагнетательного
капала масло поступает в гидроаккумуляторы /3, а затем накоп-
ленная энергия жидкости отдается при разгоне бойка. Гидроакку-
муляторы служат также для сглаживания пульсаций в гидросистеме.
Заряжаются гидроаккумуляторы азотом под давлением 3,0—,
3,5 МПа.
Рнс. 2.5. Универсальная гидромеханическая бурильная головка типа УБГ-1
Преимуществами гидравлических бурильных головок по срав-
нению с электрическими являются их относительно малые размеры
и масса, возможность бесступенчатого регулирования частоты вра-
щения бура, простая защита от перегрузок.
Универсальная гидромеханическая бурильная головка с гидро-
мотором УБГ-1 отличается от гидравлической тем, что имеет удар-
ник механического действия и состоит из гидромотора 1 (рис. 2,5),
передач 2 и 3, двухскоростного редуктора, передающего вращение
от гидромотора на инструмент, а также ударного узла. Ударный
узел механический кулачкового типа с энергией удара 50 Дж. При
бурении по нсабразивным породам с /<;8 ударный узел может
быть отключен и бурильная головка тогда будет работать во вра-
щательном режиме.
25
Ударный узел состоит из бойка-ударннка 4, имеющего на на-
ружной поверхности замкнутый криволинейный выступ 5, охваты-
ваемый двумя парами направляющих роликов 6, опирающихся на
подшипники качения 7. При вращении боек-ударник 4 одновре-
менно получает возвратно-поступательные движения и при ходе
вперед наносит удары по торцу промежуточного бойка 8. Удары
сопровождаются отскоками бойка 4, при которых происходит со-
ударение поспеднего с направляющими роликами 6. Для предохра-
нения роликов, а также подшипников последних от разрушения
под воздействием соударений и уменьшения силы отдачи подшип-
ники роликов заключены в упругие резиновые амортизаторы 9,
укрепленные в центральном корпусе ударника. Кроме того, концы
обоих направляющих роликов опираются на осевые амортизаторы.
При работе ударного механизма происходит некоторый нагрев
его трущихся частей и амортизаторов. Для охлаждения ударника
и смазки, залитой в корпус, предусмотрены два холодильника,
выполненных на верхней и нижней крышках центрального корпуса
ударника. Между собой холодильники соединены рукавом. Вода,
подводимая к штуцеру нижней крышки, пройдя холодильники,
поступает через муфту боковой промывки в канал буровой штанги
и далее используется для очистки шпура от выбуренной породы.
Универсальная электромеханическая бурильная головка
МБЭ-1 (см. табл. 2.1) отличается от гидромеханической наличием
электродвигателя вместо гидромотора и несколько другой компо-
новкой. Ударный узел в ней механический кулачкового типа, пол-
ностью аналогичный предыдущей головке.
При бурении пород с /<8 ударный узел может быть отключен
и тогда бурильная головка будет работать во вращазельном ре-
жиме.
Пневматическая бурильная головка вращательно-ударного дей-
ствия 1100-1-1М типа БУ-1 (см. табл. 2.1) применяется в пневмати-
ческих бурильных установках. Ударный механизм в головке одно-
поршневой.
Применение двухпоршневых ударных механизмов хотя и не-
сколько повышает скорость бурения по сравнению с однопоршне-
выми, но ведет к значительному усложнению конструкции, изго-
товления и эксплуатации, увеличению массы, размеров и стоимо-
сти. Поэтому для повышения скорости бурения более крепких по-
род целесообразно стремиться к увеличению работы удара, т. е.
переходить к головкам ударно-вращательного действия.
Пневматическая бурильная головка ударно-вращательного бу-
рения с амортизатором БГА-1М (см. табл. 2.1) состоит из пневмо-
двигателя 1 (рис. 2 6), редуктора 2, корпуса 8, кожуха 4, бокового
вала 5, пневмоударника 6, резинового амортизатора 7, редуктора 8
и патрона 9.
Энергия удара головки БГА-1М равна 85 Дж, т. е. почти вдвое
больше, чем у головки БУ-I, а крутящий момент несколько
меньше. Соответственно требуемое осевое усилие почти в полтора
2fi
раза меньше. Бурильная
головка при бурении по-
род? средней крепости ра-
ботает в режиме ударно-
вращательного бурения,
при котором преобладает
разрушение породы от
удара.
В конструкции готовки
применено предохрани-
тельное устройство в виде
резинового амортизатора,
защищающего детали вра-
щателя от динамических
нагрузок, благодаря чему
повышаются ее надежность
и долговечность.
Податчик (рис. 2.7)
служит для перемещения
бурильной головки вместе
с инструментом и создания
осевого давления на забой
при бурении. На направ-
ляющей балке 1 податчика
укреплены гидроцичиндр 2
и цепь 3 податчика, не-
подвижный 4 и подвижный
5 люнеты и упоры 6.
Люнеты 4 и 5 служат
для поддержания штанги
во время бурения, а упоры
6 —- для распора резца
между забоем и машиной
во время забуривания и
бурения.
Подача с помощью гид-
роцилиндров простая и
имеет малую массу, однако
при значительном ходе
гидроцил индров п роисхо-
дит нарушение уплотнения
и, 'следовательно, утечка
масла. Поэтому находит
распространение комбини-
рованная подача с по-
мощью гидроцилиндров,
цепей и реечного умножи-
теля.
Рис. 2,6. Пневматическая бурильная головка ударно-вращательного бурения типа БГА-1М
27
Рис. 2.7. Податчик
Простейшим типом подачи является канатная с барабаном.
Развитие конструкций бурильных машин идет по пути совер-
шенствования податчиков. Гидравлические податчики вытесняют
применявшиеся ранее дифференциально-винтовые, удлиняется ход
подачи.
Применяется комбинированный податчик бурильном головки
с цепным удвоителем. Гидроцилиндр подачи, передвигаясь на ве-
личину хода, одновременно перемещает плиту с бурильной голов-
кой. Передний конец гидроцилиндра связан со стойкой подвижного
люнета, поддерживающего штангу.
Распор рамы во время бурения шпуров осуществляют гидроци-
линдры.
На один и тот же податчик могут устанавливаться сменные бу-
рильные головки различного действия в зависимости от крепости
буримых пород.
Техническая характеристика податчиков приведена в табл. 2.1.
Манипулятор предназначен для обеспечения перемещения бу-
рильной машины в пространствен ее установки в положение для
бурения шпуров.
Манипулятор прикреплен подвижно, что позволяет поднимать
и опускать его с и мощью гидродомкрата. Поворот манипулятора
вокруг своей оси осуществляется механизмом поворота.
Различают два типа манипуляторов: стреловидные и колонко-
вые. Большинство бурильных установок оборудовано стреловид-
ными манипуляторами с гидравлическим приводом, и лишь отдель-
ные установки имеют колонковые манипуляторы. При стреловид-
ном манипуляторе изменение утла наклона или поворота стрелы
вызывает изменение расстояния от податчика до забоя. Поэтому
бурильную машину нужно подвигать к забою для компенсации ее
отхода при поворотах манипулятора. Эта операция подвигания
бурильной машины выполняется различными способами. В неко-
торых установках передвигают корпус, на котором прикреплен
манипулятор. Этот способ вызывает увеличение массы установки
и делает невозможным создание общего пульта управления двумя
бурильными машинами. В других установках стрелы манипулято-
ров выполняют телескопическими, что позволяет компенсировать
отход бурильной машины от забоя при поворотах удлинением
стрелы. В последнем случае стрела манипулятора не имеет внутри
свободного пространства для укладки гидрокоммуникаций, ко-
торые приходится прокладывать снаружи. При этом незащищен-
ные рукава подвержены повреждениям и мешают при работе.
Па многих бурильных установках отход бурильных машин от
забоя при поворотах компенсируют с помощью гидроцилиндра,
установленного на конце манипулятора. Манипулятор обычно
подии мае гея и опускается в вертикальной плоскости вверх па 55°
и вниз па 20'.
Преимуществом колонковых манипуляторов является отсутст-
вие отхода бурильной машины от забоя при перемещении ее в при
29
забойном пространстве. Расстоя-
ние от переднего торца автопо-
датчика до забоя практически
не изменяется. Однако колонко-
вые манипуляторы имеют худ-
шую маневренность, недосягае-
мые зоны бурения п при работе
двух манипуляторов мешают
друг другу.
Обычно стреловидные мани-
пуляторы имеют следующую
конструкцию (рис. 2.8). Труба 1
задним концом опирается на
подшипники, посаженные в рас-
точки кронштейна 2. Хвостовая
часть кронштейна выполнена в
виде вилки 3, которой манипу-
лятор подвешивается к корпусу
бурильной установки. В нижней
части манипулятора имеется
кронштейн 4 с вилкой и отвер-
стиями для цапф гидроцилиндра
подъема стрелы. В заднем конце
трубы 1 расположен механизм
вращения на 180°, состоящий
из реечного механизма 5 и ко-
нической передачи. К переднему
концу трубы приболчивается
кронштейн б, на котором шар-
нирно установлена поворотная
стойка с плитой 7 для бурильной
машины. Плита 7, а вместе с
ней бурильная машина повора-
чивается в горизонтальной плос-
кости гидроцилиндром поворота
8 и поднимается гидроцилинд-
ром подъема 9.
Для фиксации положения
манипулятора и бурильной ма-
шины предусмотрены гидро-
замки, закрепленные на гидро-
цилиндрах.
При съеме коронок исполь-
зуют ручные или гидравличе-
ские съемники.
Для смазки бурильных голо-
вок применяют автоматические
масленки.
311
Большое значение имеет борьба с шумом, возникающим при
работе бурильных головок, особенно пневматических. Обычно в ка-
честве глушителей служит кожух, размещенный снаружи головки,
в который закладывают вату или шумопоглощающий материал.
С целью повышения эффективности бурения весьма большое
значение имеют устройства для очистки шпуров пылеподавлением
и пылеулавливанием, поскольку буровая мелочь, возникающая при
бурении и остающаяся в шпуре, подвергается повторному разруше-
нию и препятствует бурению.
В настоящее время очистку шпуров от буровой мелочи при бу-
рении производят различными способами: промывкой водой под
давлением, сухим пылеулавливанием и продувкой сжатым возду-
хом.
Наиболее распространена промывка шпуров водой под давле-
нием с подачей се через центральную промывочную трубку или че-
рез специальную боковую муфту, надеваемую на цилиндрическую
часть хвостовика буровой штанги. Расход воды при водяной про-
мьвке колеблется от 0,03 до 0,13 л/с.
Вода поступает непосредственно из водопровода или из резер-
вуара. Пыпеподавтение водой несколько усложняет эксплуатацию,
кроме того, интенсивная промывка увеличивает обводненность
выработки.
ЦПИИПо земмаш разработал способ очистки шпуров промыв-
кой воздушно-водяной смесью при бурении бурильными машинами
вращательно-ударного действия и перфораторами. Сущность этого
способа заключается в следующем. Через промывочный канал бу-
ровой штанги в шпур подается предварительно приготовленная
смесь воды и воздуха в виде плотного тумана. Тончайшие частицы
воды, содержащиеся в турбулентном потоке воздушно-водяной
смеси, поступая в шпур со скоростью 250—300 м/с, сталкиваются
с частицами буровой мелочи, обволакивают их и через кольцевой
зазор между стенками шпура и штангой выносятся на поверхность.
В кольцевом зазоре, имеющем площадь сечения, во много раз
большую площади сечения промывочных отверстий буровой коронки,
скорость потока воздушно-водяной смеси резко падает. Вследствие
этого частицы воды и захваченные ими частицы буровой мелочи
коагулируют, укрупняются до определенных размеров и, попадая
затем на почву, не загрязняют воздух у рабочих мест бурильщиков.
При очистке шпуров воздушно-водяной смесью расход воды со-
ставляет 0,01 л/с вместо 0,13 л/с при промывке водой, т. е. в десять
раз меньше, что положительно влияет па эксплуатацию.
§ 4.	БУРИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ
К бурильным машинам вращательного действия относятся;
сверла ручные и механические бурильные машины, станки для бу-
рения скважин и станки для шарошечного, алмазного, дробового
и огневого бурения и для бурения грунтов.
31
Сверла ручные. Электрические ручные сверла применяют для
бурения шпуров диаметром до 43 мм в породах с f 4. Сверла с ме-
ханической подачей используют для бурения шпуров диаметром до
43 мм в породах с f = <"5.
Широкому распространению ручных горных сверл способство-
вали их низкая стоимость и незначительные затраты вспомогатель-
ного времени (последние при применении колонковых горных сверл
достигают 70% общего времени бурения), а также наличие боль-
шого количества сравнительно мягких пород и полезных ископае-
мых, допускающих бурение вручную.
Ручное горное электрическое сверло состоит из электродвига-
теля, редуктора и выключателя.
Передаточные числа редуктора подбирают исходя из нормальной
частоты вращения буровой штанги, которая должна находиться
в пределах 5—16 с^1. В сверлах предусмотрена возможность за-
мены зубчатых передач для изменения частоты вращения инстру-
мента.
К электродвигателям ручных горных электросверл предъяв-
ляют особые требования: они должны иметь малую массу при срав-
нительно большой мощности и быть взрывобезопасными для при-
менения в шахтах, опасных по газу или пыли. Напряжение тока
электродвигателей составляет 127 В. Уменьшения массы сверл до-
стигают использованием асинхронных электродвигателей трехфаз-
ного тока с частотой вращения вала 50 с-1. Применяют также
электродвигатели тока повышенной частоты — 150—250 пер/с.
Масса двигателя составляет около 0,6—0,7 массы сверла. Удель-
ная масса сверла ио отношению к мощности обычно 120—210 Н/кВт.
Механическую подачу сверл осуществляют канатом, навивае-
мым на барабан. Последний установлен на корпусе сверла, причем
крюк каната закрепляют па стойке.
Техническая характеристика горных ручных электросверл,
изготовляемых отечественной промышленностью, приведена в
табл. 2.2.
Дпя бурения шпуров диаметром до 55 мм в углях и породах с
/	4 изготовляют ручные пневматические горные сверла СР-3
Таблица 2.2
Техническая характеристика горных ручных электросверл
Параметры	ЭР14Д-2М	ЭР18Д-2М	ЭРП1ВД-2М	СЭР-19М
Мощность электродам-	1,0	1,4	1,4	1,2
гателя	получасовая, кВт Частота	вращения	14,3 (860)	10,7(640)	5 (300)	5,7; 11,6
шпинделя, с~> (об/мнп) Усилие подачи, Ц	—		3000	(340; 700)
Масса, кг	16,5	18	24,5	16,5
32
и СР-ЗМ с ручной подачей, а в породах с /	6 — сверло СПР13-750
с ннсвмоподдержкой.
Указанные сверла имеют пневмодвигатели мощностью соответст-
венно 2,6; 2,6 и 3,5 л. с. и частоту вращения шпинделя 5,4; 5,4 и
12,5 с-1. Масса сверл 13,0; 13,2; 13.0 кг. Сверла СР-3 и СР-ЗМ при-
меняют также для бурения дегазационных скважин диаметром до
250 мм.
Механические бурильные машины. К ним относятся колонковые
сверла вращательного действия, объединяющие в своей конструк-
ции бурильную головку и податчик. Из-за большой массы такие
сверла устанавливают на распорной колонке.
Рис. 2.9. Электрогидравлический колонковый бур ЭБГП-1
Подача инструмента па забой осуществляется выдвижением
шпинделя неподвижного сверла. Сверло на колонке можно устанав-
ливать на различной высоте и поворачивать под любыми углами для
обуривания забоя. Колонковые сверла бывают двух типов: с гид-
равлической и с механической подачей шпинделя. Колонковые
сверла предназначены для бурения шпуров диаметром до 50 мм
в породах с / < 12.
Электрогидравлпческий бур ЭБГП-l (рис. 2.9) представляет
собой колонковое сверло вращательного действия, состоящее из
электродвигателя /, двухскоростного редуктора 2. гидропривода 3,
Траверсы со шпинделем 4 и промывочным устройством п двух гпд-
роцилмндров подачи 5. Электродвигатель через редуктор передает
вращение шпинделя и приводит в действие шестеренный иасос,
который под давлением нагнетает масло под поршни гидроцилинд-
ров 5. Поршни и связанные с ними штоки выдвигают патрон со
шпинделем, обеспечивая при этом необходимое усилие подачи
штанги с коронкой, закрепленной в патроне. Максимальное давле-
ние масла в гидросистеме до 6,5 МПа.
Максимальная глубина шпура, буримого без замены штанги,
составляет 2,2 м, скорость подачи 0,023 м с, мощность на шпинделе
Заказ Л» 531
33
2,5 кВт, частота вращения штанги 2,84—5,25 с-1, усилие подачи
15 кН, масса бура 130 кг.
У некоторых колонковых сверл скорость бурения автоматически
изменяется в зависимости от крепости пород. При этом заданное
усилие подачи остается неизменным.
Удельная масса колонковых сверл на I кВт установленной мощ-
ности колеблется от 23 до 53 кг.
Для установки колонковых сверл применяют колонки, которые
раскрепляют в выработке распорным винтом. Масса колонки 60 кг.
Максимальная поперечная нагрузка на колонку 15 кН.
Конструкции ручных и колонковых бурильных машин должны
отвечать следующим специальным требованиям по технике безо-
пасности;
Рис. 2.10. Электрическая бурильная машина вращательного бурении
типа БУЭ
оболочки или части оболочек ручных и колонковых электро-
сверл и отбойных молотков, если они изготовлены из алюминиевых
сплавов, должны иметь прочное покрытие из материалов, без-
опасных в отношении фрикционного искрения;
бурильные машины и колонковые электросверла должны иметь
механическое ограждение шпинделей;
рекомендуется такая конструкция колонковых электросверл,
при которой не требуется инструмент направлять вручную в про-
цессе забуривания.
Рукоятки и тыльная сторона корпуса (кожуха вентилятора)
ручных электросверл, а также рукоятки, кожух шпинделя и дру-
гие выступающие части колонковых электросверл, за которые по-
является необходимость держаться человеку в процессе бурения,
должны иметь защитное изоляционное покрытие.
Электрическая бурильная машина вращательного бурения типа
БУЭ показана на рис. 2.10. Ее устанавливают на манипуляторе
в бурильных установках. Л1ашина состоит из бурильной головки /,
податчика 2, штанги 3 с буровым инструментом 4 и двух люнетов
5 и 6. Машина предназначена для бурения шпуров глубиной до
3 м в породах с / < 8.
Этектродвигатель имеет мощность 7,5 кВт.
На податчик бурильной машины может быть установлена смен-
ная бурильная головка вращательного или вращательно-ударного
действия.
34
Станки для бурения скважин. При проведении подготовитель-
ных выработок и выполнении очистных работ требуется бурение
большого числа скважин диаметром 42—1000 мм и глубиной 30—
300 м различного назначения по углю и вмещающим породам (231.
Станки для бурения скважин классифицируют по назначению:
для бурения различных технических восстающих скважин,
(сбоечно-буровые машины);
для бурения опережающих скважин, пробуриваемых из очист-
ных и подготовительных забоев;
для бурения скважин для нагнетания воды в пласт, пробуривае-
мых из очистных и подготовительных забоев;
для бурения из подготовительных выработок дегазационных
скважин в угольном пласте;
для бурения скважин, предназначенных под торпедирование
угольных пластов.
Современные образцы буровых станков обеспечивают бурение
скважин по пластам, опасным по внезапным выбросам угля и газа,
и по пластам с повышенным газовыделением при дистанционном
управлении процессом бурения.
Большинство типов станков оснащено гидрофицированными ме-
ханизмами подачи, допускающими регулирование режима бурения
в широких пределах, и механизмами для закрепления буровых
станков в выработках. Отдельные станки имеют средства дистан-
ционного механического наращивания бурового става в процессе
бурения.
В основном используют станки вращательного бурения с буро-
выми коронками и со ставом буровых штанг. Применяют также
станки, оснащенные буровыми снарядами и невращающимися ста-
вами труб. Выбуренная масса из скважин в зависимости от угла
наклона последних выдается самотеком, шнеками, промывкой во-
дой или продувкой сжатым воздухом.
Техническая характеристика станков для бурения скважин
приведена в табл. 2.3.
Сбоечно-буровая машина Б ГА-4 (рис, 2.11) предназначена для
бурения и разбуривания скважин по углям любой крепости в шах-
тах. опасных по газу или пыли.
Бурение машиной осуществляется с основных и вспомогатель-
ных выработок в пластах крутого, наклонного и пологого падения
снизу вверх в плоскости их залегания. Разбуривание скважин на
больший диаметр производится при обратном ходе сверху вниз»
но только на пластах крутого падения (45—90) °. Пробуренные
скважины используются для вентиляции, спуска угля, воды и дру-
гих целей.
Машина Б ГА-4 состоит из бурового станка, маслостаниии, стан-
ций управления и орошения, комплекта бурового инструмента.
Вращение бурового инструмента осуществляется через редуктор
электродвигателя, а подача — двумя гидравлическими домкра-
тами.
85
Таблица 2.3
Техническая характеристика станков для бурения скважин
Параметры	Технических восстающих			Опережающих		Для нагне- тания воды в пласт БС-1М	Дегазационных	
	Б ГА-4	Б ГА-2	БШ-2М	БИП-2	«Старт»		БИ К-2	СБГ.1М
Производительность бу- рения, м/ч (м/смену)	(60)	(60)	(60)	15	(80-100)	17 (60)	17	4—10
Диаметр скважины, мм	390; 500; 850	300; 500	170; 300	90; 130	250; 300	42; 45	90: 130	100; 150; 300
Глубина бурения, м	80—150	60—100	150	120	30	100	120	300
Угол бурения, градус	0-90	0—90	±45 ... 90	±45	±30	0—360	±45. . .90	0—360
Тип привода	Электри- ческий	Электри- ческий, пневмати- ческий	Пневмати- ческий	Э	лектрическ	ин	Пневмати- ческий	Электри- ческий
Мощность привода вра- щателя, кВт (л. с.)	17	13(18)	(25)	5,5	5,5	4,5	(8,0)	15
Частота вращения ин- струмента, с-1 (об/мин)	2,06 (124)	(Н5)	2,5(156)	1.9(113)	1,78(107)	7,5(450)	1.3(78,5)	2; 5,1 (199; 306)
Скорость подачи рабо- чая, м/с Усилие подами, кН	0-0.021	0—0,018	0,003—0,013	0-0,025	0—0.028	0-0,083	0—0,025	0—0.045
	ПО	53	150	22	30	4	22	64,5
Ход подачи, м Габаритные размеры, мм:	0,757	0,722	1,36	1,2	0,93	0.45	1,2	0,46
длина	1200	1170	2765	2070	1660	1360	2080	1912
ширина	900	845	1150	600	646	360	390	932
высота	1900	Н. д.	545	700	490	500	690	2685
Масса станка, кг	1040	885	1397	550	1090	168	570	1950
Управление станком — изменение направления вращения и по-
дачи — дистанционное с пульта управления.
Буровой станок «Старт» предназначен для дистанционного бу-
рения по углю горизонтальных и наклонных опережающих сква-
Рнс. 2.11. Сбоечне-
бурона я машина
Б ГЛ-4
жив в очистных забоях пологих пластов мощностью 0,8—1,9 м,
опасных по внезапным выбросам угля и газа. Может применяться
также для бурения опережающих скважин в угольных забоях под-
готовительных выработок и вспомогательных скважин различного
назначения; состоит из станка, пульта управления, питателя, пе-
регружателя, бурового инструмента, лебедки и пускателя.
Станок вращает и подает инструмент во время бурения, а также
развинчивает штанги в процессе их извлечения из скважин. Вра-
щатель станка закреплен на подвижной каретке, которая гидро-
37
цилиндром перемещается по направляющей раме. В месте бурения
скважин станок раскрепляется между почвой и кровлей пласта
с помощью двух гидравлических стоек. Подавление пыли и смачи-
вание выбуренного штыба производятся двумя зонтичными фор-
сунками, установленными у устья скважины.
Перегружатель шнекового типа предназначен для погрузки
выбуренного угля от устья скважины на забойный конвейер.
Лебедка предусмотрена для транспортировки станка и пульта
управления к месту бурения. Она устанавливается на станке и при-
водится в действие от патрона вращателя.
Конструктивной особенностью бурового станка «Старта яв-
ляется возможность наращивания штанг с дистанционного пульта
управления, находящегося на расстоянии до 20 м от места бурения.
Буровой станок БС-1М предназначен для бурения скважин по
углям различной крепости и для нагнетания в них очищенной
шахтной воды с целью увлажнения угольного массива Станок со-
стоит из буровой машины, распорной стойки, распределителя, ру-
кавов высокого давления с гидроаппаратурой и комплекта буровых
штанг с буровыми резцами.
Станок — вращательного действия. Вращение шпинделю в ко-
тором закреплен буровой став, передается от электродвигателя
через редуктор. Буровой инструмент подается гидравлическим
домкратом, зажим и отжим буровой штанги в патроне и люнете
осуществляются гидравлически. Бурение ведется путем последо-
вательного наращивания бурового става. Штан1 и между собой сое-
диняются резьбовым соединением. Способ удаления штыба — про-
мывка водой.
Управление станком — дистанционное.
Буровой станок БИК-2 — пневматический, предназначен для
бурения дегазационных скважин ио углю любой крепости сверху
вниз с выдачей штыба сжатым воздухом и скважин снизу вверх
на пластах крутого падения, опасных по внезапным выбросам угля
и газа.
Станок БИК-2 (рис. 2.12) состоит из бурового става 1 с враща-
телем, гидравлическим механизмом подачи, распорным домкратом
и распорной рамой 2, маслостанции 3 дистанционного управления
процессом бурения, герметизатора, бурового инструмента 4 и пы-
чегасящей установки 5.
Маслостанция состоит из пневмопривода, контрольной и регу-
лирующей аппаратуры.
Станки шарошечного, алмазного, дробового, огневого бурения.
При проходке взрывных скважин применяются станки шарошеч-
ного, алмазного, дробового и огневого бурения 14].
Па карьерах в породах с j — 8ч-16 более эффективно бурение
шарошечными долотами с помощью самоходных буровых станков
на гусеничном ходу типа СБШ. Станки типа СБШ имеют большую
массу, для того чтобы создавать высокие нагрузки ла шарошечные
долота,
«8
Станки'могут бурить вертикальные и наклонные до 30° сква-
жины. Бурение ведется с продувкой сжатым воздухом и водовоз-
душной смесью.
Подача инструмента может быть гидравлической или канатно-
гпдравлической. Осевое усилие в разных станках колеблется от
250 до 700 Н. Вращатели станков бывают шпиндельного типа, с не-
подвижным ротором, с подвижным ротором. Привод вращателя
Рис. 2.12. Станок для бурения дегазационных скважин БИК-2
осуществляется от асинхронного двигателя через многоступенча-
тую коробку передач, от двигателя постоянного тока, от гидравли-
ческого двигателя.
Диаметр шарошечного долота бывает 214—320 мм. Глубина бу-
рения 32—40 м.
Для бурения подземных взрывных скважин диаметром 37
76 мм и глубиной 15—40 м в весьма крепких породах применяют
станки, оснащенные алмазными долотами. Достоинствами послед-
них являются то, что скважина может быть проведена за один
рейс, мало искривляется и почти не изменяет диаметра. Легкие
и компактные станки для подземного алмазного бурения быстро
39
раскрепляются в выработках с помощью распорных колонок.
Масса станков колеблется от 70 до 150 кг. Станки для подземного
алмазного бурения обычно оснащены пневматическим приводом.
Они обеспечивают бурение веера скважин в разных направлениях
с одной установки. Подача шпинделя бывает гидравлической,
пневматической или винтовой. Осевая нагрузка на коронку
6 12 кН. Частота вращения инструмента при алмазном бурении
25—50 с-1.
Промывка водой во время бурения должна быть интенсивной.
Для бурения вертикальных взрывных скважин по абразивным
породам с /Д>8, диаметром до 150 мм, глубиной до 80 м
применяются станки дробового бурения с колонковым дробовым
снарядом. Обычно дробовым бурением проводят вертикальные и
крутонаклонные скважины под углом до 60°. Наклонные скважины,
буримые дробью, искривляются в сторону выполаживания. Ча-
стота вращения инструмента принимается в пределах 2,5—5,0 с"1
и берется тем больше, чем меньше диаметр дробовой коронки. По-
следняя имеет форму полого цилиндра, в верхней части которого
нарезана наружняя резьба под колонковую трубу, а в нижней
части сделан наклонный прорез для питания забоя скважины
дробью.
Основными недостатками описанных выше механических спо-
собов бурения горных пород являются быстрый износ рабочих ис-
полнительных органов в крепких породах, что требует большого
времени на замену породоразрушающею инструмента, и очень
низкий коэффициент использования энергии на инструменте, рав-
ный 0,08—0,1.
Для осуществления более эффективного бурения ведутся ис-
следования по новым методам разрушения горных пород с исполь-
зованием достижений в области физики и обработки твердых ма-
териалов.
Новые способы разрушения и бурения горных пород разделяют
на термические, взрывные, гидравлические, электрофизические и
комплексные.
ермический, или огневой, способ применяется при бурении
взрывных скважин в крепких породах. Остальные способы не вы-
шли из стадии поисковых научно-исследовательских работ.
Для огневого способа бурения горных пород наиболее эффектив-
ными являются реактивные горелки, обеспечивающие высокую
температуру факела — до 3000° С и большое тепловыделение. Ско-
рость истекающих раскаленных газов должна быть сверхзвуковой—
порядка 1800—2200 м/с.
Станки огневого бурения разделяются на станки с вращаю-
щимся и невращающимся исполнительным органом.
Станок огневого бурения типа СБО предназначен для термиче-
ского бурения взрывных скважин диаметром 180—220 мм и глу-
биной до 20 м в крепких монолитных породах. Станок выпуска-
ется с горелками двух модификаций, работающими на жидком
40
горючем и газообразном кислороде и на жидком горючем и сжатом
воздухе. При применении в качестве окислителя кислорода ско-
рость термического бурения в два раза выше, чем при окисли-
теле — сжатом воздухе.
Станки для бурения грунтов. Для бурения грунтов и мягких
пород применяют станки вращательного шнекового бурения. Сущ-
ность вращательного бурения шнеками заключается в том, что
разрушаемая долотом порода в процессе бурения поднимается шне-
ком на поверхность одновременно с углублением забоя, чем обеспе-
чивается высокая скорость проведения скважины.
Шнековый способ не требует применения промывочной жид-
кости, что упрощает организацию работ, особенно зимой. Ин-
струмент дня шнекового бурения состоит из долота и колонны шне-
ковых штанг, представляющих собой трубы диаметром 60 или
73 мм с навитой на них спиралью стальной ленты — реборды тол-
щиной 5—6 мм.
Станки шнекового бурения имеют мачту высотой 8—10 м. Сква-
жины этими станками бурят диаметром 80—300 мм и более и глу-
биной 50—75 м.
Частота вращения шпеков 1.67—5 с
§ 5. БУРИЛЬНЫЕ МАШИНЫ УДАРНО-ПОВОРОТНОГО,
УДАРНО ВРАЩАТЕЛЬНОГО И ВРАЩАТЕЛЬНО-
УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ
Р у ч н ы е п н е в м а т и ч е с к и с и е р фо р а то р ы от-
носятся к бурильным машинам ударно-поворотного бурения. Их
применяют для бурения шпуров диаметром до 46 мм и глубиной
до 5 м в породах средней крепости и крепких. Оптимальное усилие
нажатия 550—1150 Н. Для облегчения труда проходчика при бу-
рении перфораторами нужно обязательно применять пневмопод-
держки, а для уменьшения вибраций — виброгасящее устройство.
Ручные пневматические перфораторы должны отвечать следую-
щим требованиям:
соответствовать нормам на вибрацию, шум и пыль;
их пусковые устройства должны предусматривать управление
одной рукояткой;
обеспечивать пылеподавление с помощью специального уст-
ройства;
иметь смазочное устройство или возможность присоединения
автомасленок;
осуществлять быстрое и надежное соединение с пневмоподдерж-
кой .
Воздухораспределительные устройства,
предназначенные для изменения направления подачи сжатого воз-
духа, бывают клапанные, золотниковые, комбинированные и с са-
мо р а с 11 редел нтслем.
4!
Таблица 2.4
Техническая характеристика ручных пневматических перфораторов
	 »	в	 Параметры	ПР-20 В	ПР 25 НВ	ПР-27 В	пр-з^1 в
Энергия удара, Дж	.35—37	49,1	55—58	61 >—67
Частота ударов в секунду	33,3—41.5	33,3	38,5—11,5	30—31
Крутящий момент. Н-м	17,И	19,6	30,05	27,5
Длина, мм Масса, кг	730	820	820	845
	24	25	30,5	32
Поворотные устройства для ударника и буровой
штанги могут быть зависимого и независимого действия.
Техническая характеристика ручных пневматических перфора-
торов приведена в табл. 2.4.
Рекомендуемая область применения ручных пневматических
перфораторов при бурении шпуров следующая:
Типы перфораторов . . . . ПР-20
Диаметр бурения, мм . . 32—40
Глубина бурения, м - . 	2
Коэффициент крепости по-
род не более..........	12
ПР-25	ПР-27
36—40	36—40
3	3
ПР 30
40—46
о
17	20	20
Колонковые перфораторы ударно-поворотного
бурения устанавливают на специальных колонках или на податчи-
ках бурильных машин. Колонковые перфораторы применяют для
бурения шпуров таких же диаметров и глубин, что и ручные, но
только в породах очень и в высшей степени крепких.
Мощные колонковые перфораторы ПК-60 и ПК-75 отличаются
независимым вращением бура и усилием подачи 10 000 Н. Масса
перфораторов ПК 60 и ПК-75 соответственно 60 и 75 кг, энергия
удара 92 и 150 Дж, частота ударов 47 и 37 с-1, крутящий момент
176 и 255 11-гл.
Пневматическая бурильная м а ш и и а 1 БУ-1 (рис. 2.13)
в зависимости от применения сменных бурильных головок БГА-1М
или 1100-1-1М осуществляет удар но-вращатель ное или враща-
тельно-ударное бурение. Машину устанавливают на манипулято-
рах бурильных установок или на буропогрузочных машинах.
Машины ударно-вращательного и вращательно-ударного буре-
ния классифицируют по следующим признакам.
по частоте ударов головки — с частотой ударов в сек) нду
84—116 и 42 - 67;
по энергии удара головки — с энергией удара до 50 н 60—
85 Дж;
по конструкции привода вращателя — на одно-, двух- и трех-
скоростные;
по конструкции привода податчика — с автоматическим регу-
лированием осевого усилия и без рсгу.шгювання осевого усилия.
42
Рис, 2.1J. Бурильная машина вращательно ударного бурения 1БУ-1
Остальные параметры вращательно-ударных бурильных ма-
шин обычно следующие: расход воздуха 0,17—0.24 ма.'с, диаметр
коронки до 42 мм, длина шпура до 5 м. Способ очистки шпура и рас-
ход промывочной жидкости практически одинаковы во всех кон-
струкциях.
Пневматическая вращательно-ударная бурильная и а -
шина 1БУ-1 (см. рис. 2.13) состоит из пневматического дви-
гателя ] и редуктора подачи 2, клапана/?, крана концевого выклю-
чателя 4, бурильной головки 5, подвижного люнета 6, распорного
домкрата 7, буровой штанги 6* и буровой коронки.
Бурильная головка перемещается с помощью по-
датчика по направляющей балке и производит бурение шпура на
заданную глубину, после чего автоматическим или ручным вклю-
чением механизма подачи на обратный ход отводится в начальное
положение.
Одним из важных технических показателей бурильных машин,
поскольку он влияет на конструктивные размеры манипуляторов
бурильных установок, является относительная масса, определяе-
мая как отношение номинальной массы машины в килограммах
к длине подачи в метрах.
К машинам ударно-вращательного действия относятся машины
пневмоударного бурения. Этот способ бурения, осуществляемый
погружными пневмоударниками, получил широкое распростране-
ние на рудниках при бурении взрывных скважин 14 ].
Основная особенность буровых станков с п о г р у ж -
н ы м и п п е в м о у д а р н и к а м и, работающими в скважине,
заключается в том, что ударное действие и вращение осуществлены
двумя независимо работающими механизмами. Наличие одного
ударного механизма в пневмоударнике увеличивает силу удара,
упрощает конструкцию пневмоударника и уменьшает его внешний
диаметр.
Благодаря достаточной мощности вращателя обеспечивается рав-
номерность работы пневмоударника.
Бурение скважин погружным пневмоударником исключает пе-
редачу удара поршня с бойком через колонну штанг, из-за чего
механическая скорость бурения с увеличением глубины скважины
снижается незначительно.
Погружной пневмоударник состоит из ствола цилиндра, поршня
ударника, воздухораспределителя и переходника. К буровым стан-
кам с пневмоударником относится станок НКР-100М, предназна-
ченный для подземного бурения взрывных скважин диаметром
105—110 мм и глубиной до 50 м. Станок бурит скважины в любом
направлении по рудам и породам средней крепости п крепким.
Станками с погружными пневмоударниками можно бурить сква-
жины диаметром 80—150 мм и глубиной 30—100 м.
Для отбойки угля, слабой руды и пород при проведении подго-
товительных выработок и в очистных забоях, особенно при крутом
падении пластов, применяются о т б о й н не молотки. Они
44
находят также широкое применение при различных строительных
работах.
Принцип действия отбойных молотков аналогичен бурильным
машинам (перфораторам) ударно-поворотного действия, но в них
отсутствуют поворотный механизм и устройство для продувки.
Отбойные молотки применяют только как ручные. По массе их
можно классифицировать на три типа: легкие — массой до 8 кг,
средние — 8—9 кг и тяжелые — массой более 9 кг.
Отбойные молотки могут иметь пневматический и электрический
привод. Пневматические отбойные молотки нашли большее при-
менение.
Пусковое устройство отбойных молотков может быть автомати-
ческим или принудительным. Более прогрессивным и экономичным
с точки зрения расхода сжатого воздуха является автоматическое
пусковое устройство, при котором пуск воздуха начинается с на-
жатием рукоятки на вентиль. Сжатый воздух при этом не расхо-
дуется вхолостую.
Томским электромеханическим заводом серийно изготовляются
три типоразмера легких пневматических отбойных молотков
М0-5П, М0-6П и МО-7П, отличающиеся от других аналогичных
машин резко уменьшенной вибрацией, сниженным усилием нажатия
и меньшей массой при одновременном сохранении высоких энерге-
тичсских параметров.
Рабочее давление воздуха в молотке 0,5 1ЧПа.
Техническая характеристика отбойных молотков приведена
в табл. 2.5.
У д а р н о - к а н а т н о е бурение применяют при про-
ходке гидрогеологических и водозаборных скважин, при разведке
россыпных месторождений н вкрапленных руд, для проходки взрыв-
ных скважин |4 1.
Суть ударно-канатного бурения заключается в том, что испол-
нительный орган — долото подвешивается в скважине на канате,
периодически поднимается и, резко опускаясь, ударяет по забою,
разрушая его. Для получения скважин круглого сечения долото
после каждого удара должно поворачиваться при его подъеме над
забоем. Ударно-канатное бурение производится без промывки, но
на забое скважины должна быть вода.
Таблица 2.5
Техническая характеристика отбойных молотков
Парамст ры	МО-5П	МО-СП	МО-7П
Энергия единичного удара па удар- нике. Дж	30	36.5	42,5
Частота ударов в секунду	’25	21,6	18,4
Длина, мм, по более	540	580	630
/Масса, к[	7,2	7,7	8
45
Буровой инструмент при ударно-канатном бурении состоит из
бурового снаряда для углубления скважины, инструмента для
чистки скважин от шлама. ловильного инструмента и обса ных
труб.
Станки для ударно-канатного бурения — передвижные на ко-
лесном или гусеничном ходу и имеют мачту. Они состоят из транс-
миссионного вала, ударною механизма, инструментального и же-
лоночного барабанов. Диаметр бурения обычно 135—800 мм, мак-
симальная глубина бурения 100—500 м.
§ 6. ОСНОВЫ ТЕОРИИ И РАСЧЕТА
БУРИЛЬНЫХ МАШИН И ГОЛОВОК
Основы выбора параметров, теории и расчета машин враща-
тельного бурения. I !сследованию режимов вращательного бурения
шпуров посвящены работы В. Г. Михайлова, О. Д, Алимова и
Л. Т. Дворникова 11], Л. А. Шрейнера, Г. И. Покровского и др.
Большое количество экспериментальных данных по бурильным
машинам вращательного бурения накоплено ЦПИИПодзсммашем.
Характеристика бурильной машины должна обеспечивать воз-
можность настройки на оптимальный для данных конкретных уси-
лий режим бурения, при котором обеспечиваются наибочыпая ско-
рость бурения, наименьшая энергоемкость и наибольшая стойкость
инструмента.
С увеличением усилия подачи растет скорость бурения. При этом
удельная энергоемкость процесса бурения снижается. На рис. 2.14
показан полученный проф. Л. А. Шрейнером график зависимости
скорости бурения v от усилия подачи Р, из которого видно, что
наиболее выгодный режим получается при условиях подачи, со-
ответствующих II и III зонам, так как в них по мере увеличения
усилия подачи скорость бурения резко возрастает.
Ограничивающим фактором для увеличения усилия подачи яв-
ляется прочность инструмента. При более стоиком инструменте
усилия подачи могут быть увеличены.
Установлено, что скорость бурения при прочих равных условиях
растет с увеличением частоты вращения инструмента, но по дости-
жении определенного значения она начинает снижаться.
Частота вращения инструмента, при которой достигается наи-
большая скорость бурения, является оптимальной. График зави-
симости скорости v бурения по песчанику от частоты вращения п
инструмента и усилия подачи Р, полученный проф. Г. И Покров-
ским, показан на рис. 2.15.
Величина оптимальной частоты вращения инструмента зависит
от крепости горных пород и усилия подачи, но изменение оптималь-
ной частоты вращения от усилия подачи невелико и нм можно пре-
небречь. Поэтому с достаточна й степенью точности можно считать,
что оптимальная частота вращения инструмента при заданном осе-
46
вом усилии зависит только от физико-механические свойств горной
породы.
Наилучшей является бурильная машина, привод головки ко-
торой может обеспечивать бесступенчатое регулирование частоты
вращения инструмента.
Большинство подготовительных выработок проводят по различ-
ным породам, причем крепость пород по длине выработки может
меняться.
Бурильная машина должна обеспечивать быструю настройку
на оптимальную частоту вращения инструмента для пород различ-
Рис. 2.14. Зависимость скорости
бурении от усилия подачи:
1 - згши пот pxiiociноги истирания:
If — переходная .mii.i; III зона
объемного разрушения
Рис. 2.15. Зависимости скорости
бурения от частоты вращения
инструмента
ной крепости. Поэтому для таких машин рекомендуется иметь две-
три быстропереключающиеся частоты вращения инструмента:
1,7—2,5; 3,3—5 и 10—12,5 с"1.
Для вращатепьных бурильных машин рекомендуется принимать
максимально возможные скорости прямой подачи — до 0,13 м/с
и обратной — до 0,33 м/с.
Установлено, что для эффективного выноса разбуренной породы
из шпура необходим расход воды, равный 250—330 см3/с на одну
бурильную машину.
При расчете элементов машин вращательного бурения наиболь-
ший интерес представляет нахождение исходных нагрузок для рас-
чета редуктора бурильной головки и потребной величины усилия
подачи.
Определение исходных нагрузок для расчета редуктора буриль-
ных голосок вращательного бурения. На редуктор бурильной го-
ловки при бурении шпуров действуют переменные нагрузки, обус-
ловленные различной крепостью пород.
47
На рис. 2.16 показан режим нагрузок, действующих на редук-
тор, обычно принимаемый при расчете продолжительности дейст-
вия различных значений крутящих моментов М за весь срок Т
службы редуктора.
При расчете зубчатых колес редуктора на усталостное выкра-
шивание поверхностей зубьев при многократном нагружении и на
излом зубьев усталостного характера расчетный крутящий момент
следует принимать равным двойному номинальному моменту дви-
гателя.
При расчете зубьев колес на разрушение поверхностей и разру-
шение при изломе расчетный крутящий момент следует принимать
равным четырем номинальным моментам двигателя. Такой выбор
расчетных значений крутящих моментов связан с возможностью
заклинивания буровой штанги, так как во время работы бурильны х
машин при внезапном заклинивании штанги момент на ней воз-
растает в три-четыре раза по сравнению с номинальным.
При расчете валов редуктора на статическую прочность и под-
шипников на статические нагрузки за расчетные моменты, дейст-
вующие на зубчатые колеса, следует принимать величины моментов,
соответствующие четырем номинальным моментам двигателя.
Кроме рассмотренных, должны быть учтены также дополни-
тельные нагрузки на буровую штангу, которые возникают вследст-
вие малой ее жесткости и ее прогиба на участках между бу рильной
головкой и подвижным люнетом и между люнетами.
Рассмотрение буровой штанги как многопролетной балки, сжа-
той эксцентричными продольными силами, и нахождение ее проги-
бов, опорных реакций и моментов представляют определенные труд-
ности. Поэтому для упрощения определим дополнительные нагрузки
па шпиндельный вал, рассмотрев отдельные участки штанги. Опре-
делим прогиб штанги на участке между подвижным и неподвижным
люнетами (рис. 2.17, о), закрепление концов штанги— шарнир-
48
ное. При действии на штангу усилия подачи Рс с 'эксцентрисите-
том с прогиб в середине штанги
( .	Xl I
С I I — COS ---
\	2 2
xl
СО 5 --
2
где / — расстояние между люнетами.
Величина
EJ ’
где £ — модуль упругости; J — момент инерции сечения
На участке между подвижным люнетом Л и бурильной головкой
(рис. 2.17, 6) величина прогиба должна быть несколько меньше, чем
Рис. 2.17. Схема нагрузок, действующих на штангу
на участке между люнетами. Это объясняется тем, что один конец
штанги жестко защемлен в патроне П, а другой конец Л — сво-
бодно оперт.
Однако с некоторой погрешностью можно принять величину
наибольшего прогиба на участке между подвижным люнетом и бу-
рильной головкой такой же, как и на участке между люнетами.
С учетом принятого допущения опора Л на участке между лю-
нетами рассматривается как неподвижная (см. рис. 2.17, а), а на
участке между подвижным люнетом и бурильной головкой - как
подвижная (см. рис. 2.17,6).
Наибольший прогиб штанги на участке между патроном И бу-
рильном головки и подвижным люнетом Л
Надопорный момент, действующий в подвижном люнете.
49
Приняв с некоторым допущением f2 равным /а, получим
Л/л =
(*/
1 _ cos —
___________2_
,, jcZ
cos -—-
2
Момент в заделке (патроне) Л1п »— Ма. Реакция в заделке
п _ 3 -М л
л— 2 4
Во вращательных бурильных машинах нагрузка /?п на шпин-
дельный вал не меняет своего положения относительно вала при
непрерывном действии усилия подачи, т. е. изменяется по второму
режиму нагрузок.
Рис. 2.18. Схема
нагрузок, дейст-
вующих на плиту
бурильной голов-
ки
Определение усилия подачи бурильной головки. Потребные ве-
личины усилия подачи и крутящего момента устанавливают в со-
ответствии с данными экспериментальных исследовании. Подачу
бурильной головки на забой осуществляют различными способами.
В одних бурильных машинах усилие подачи создается с помощью
гидроцилиндров, в других — гидроцилиндров и цепной подачи.
Возможны и другие конструктивные решения.
Рассмотрим определение усилия подачи на штанге бурильной
машины, в которой подача осуществляется гидр о цилиндрами и цеп-
ной передачей. Между усилием подачи на штанге и усилием натя-
жения, передаваемым бурильной головке цепью, существует сле-
дующая зависимость:
Рс-П г“
где Рб — усилие подачи на штанге (рис. 2.18, а), Н; Рб_ г — уси-
лие, передаваемое бурильной головке цепью; Wх — сопротивление
перемещению бурильной головки от эксцентричного приложения
усилия подачи; №2 — сопротивление перемещению бурильной го-
ловки от крутящего момента Мкр на штанге.
Две последние составляющие можно определить по формулам:
В71 = 2Л',/=^^;
&пр
&ПОП
50
где .Vj — поперечные усилия в направляющих от действия изги-
бающего момента; Лг2 — поперечные усилия в направляющих от
действия крутящего момента; f — коэффициент трения стали по
стали; е— эксцентриситет приложения усилия подачи Рб; —
плечо пары сил Л\, действующей в продольном сечении плиты
(см. рис, 2.18, с); /;поп — плечо пары сил ЛС, действующей в попе-
речном сечении плиты (рис. 2.18, б).
По подсчитан ному усилию, передаваемому цепью бурильной
головке, можно определить натяжения ведущей и ведомой ветвей
цепи и потребную мощность двигателя.
В i6op параметров, основы теории и расчета машин враща-
тельно-ударного бурения. В настоящее время широко ведутся ис-
следования по определению оптимальных параметров вращательно-
ударного бурения пород различной крепости и целесообразной
области применения этого способа.
При бурении шпуров в породах с f 10ч-12 величину осевого
усилия рекомендуется принимать в пределах 10—12 кН, так как
осевое усилие при непрерывном вращении инструмента должно
обеспечивать реализацию крутящего момента.
При бурении пород cf = 14 ч-16 осевого усилия, равного 12 кН,
оказывается недостаточным для объемного разрушения породы и оно
производит лишь интенсивный износ инструмента. Объемное раз-
рушение породы в этих условиях происходит в основном от удар-
ной нагрузки, величина которой определяется энергией единичного
удара бойка ио инструменту и числом ударов. В этих условиях
осевая нагрузка должна обеспечить лишь постоянное прижатие
инструмента к забою, и, следовательно, величина ее будет меньше
(порядка 8000 Н) и определится величиной отскока инструмента
от пороты после удара, т. е. величиной отдачи, которая растет с
увеличением работы удара и крепости породы.
При бурении пород любой крепости энергия удара должна быть
достаточной для обеспечения объемного разрушения породы, и,
следовательно, с увеличением крепости породы энергия удара
должна увеличиваться. Рекомендуется работу удара принимать
равной 40—оО Дж для пород с f = 10ч-12 и 70—80 Дж —с f =
- 14ч- 16.
Число ударов и скорость бурения должны быть увязаны таким
образом, чтобы обеспечить определенное число ударов на один обо-
рот инструмента. Этот параметр имеет важное значение при работе
в режиме ударно-вращательного бурения, т. е. когда разрушение
породы происходит в основном под действием ударной нагрузки.
При увеличении крепости породы эффективность бурения возрас-
тает с увеличением числа ударов на один оборот инструмента, поэ-
тому рекомендуется, наоборот, принимать до 25 ударов при / =
= 10ч-12, а при f — 14ч-16 — до 30 ударов.
Методика paciema пневмоударника.. Расчет пневмоударника про-
изводят по методике, предложенной д-ром техн, наук Б. В. Судни-
шниковым. Согласно этой методике давление сжатого в оздуха над
Ft
пневмоударником перед выхлопом равно
Р = УмРо» МПа,
где ук — коэффициент снижения давления сжатого воздуха в ка-
мере под поршнем в момент начала открытия выхлопных отверстий
(по данным Б. В. Суднишникова ук = 0,6ч-0,7); р0 — рабочее
давление воздуха, МПа.
Соотношение между временем
поршня
fc=-^.
''р
где ta — время обратного хода
обратного и рабочего ходов
пневмоударника, с, ф — время
рабочего хода пневмоудар-
ника, с.
Обычно k = 1,34-1,5.
Путь LK (рис. 2.19), прохо-
димый пневмоударником под
давлением от верхней мертвой
точки до начала открытия вых-
лопных отверстий,
L — Д/
Рлс. 2.19. Расчетная схема пневмо-
уда р нм ка
LK =---------- , м,
1000
где L —ход поршня, мм; А1—
путь, проходимый пневмоудар-
ником от начала выхлопа до
момента удара, мм.
В соответствии с принятой
методикой расчета пневмоудар-
ника среднее рабочее давление над пневмоударником
, МПа.
Рср
4(2 + Тк)
Отсюда работа молотка, или кинетическая энергия поршня пнев-
моударника, определится по формуле
Лу = рсрЬк-^Ъд, Дж,
4
где — диаметр поршня ударника, мм.
Число ударов в секунду „Л
П = —
у1-К
.	Д. i.	-	,	, А/
где kn — коэффициент, учитывающий значения yK,fe и А —-------------;
Ьк
Л„=(Ц-Й) —ACZUJ
'1 2 + Vk
52
g — ускорение силы тяжести, м/с2; Fy — площадь поршня пнев-
моударника, мм2; Gy — вес поршня пневмоударника, Н.
Таким образом, зная рабочее давление воздуха, диаметр поршня,
его вес и ход, можно определить работу пневмоударника и необ-
ходимое число ударов в минуту.
Методика расчета основных параметров шестеренного пневмо-
двигателя вращателя. Теоретическая мощность пневмодвигателя
вращателя может быть определена по формуле
•,	1	Г п *	2	/ 2 1 п I 4 ц D
'V*^‘ Г“  (Р — Р‘д Яг—Г------Te+2e+v» КВТ’
10е	[	4 \	d )
где b — ширина шестерни, мм; п — частота вращения двигателя,
с-1, р — абсолютная величина давления сжатого воздуха при
входе, МПа; р0 — абсолютная величина давления воздуха в ка-
мере выхлопа, МПа; f^e — радиус окружности выступов зубчатого
колеса, мм; г — радиус начальной окружности зубчатого колеса,
мм; — шаг по основной окружности зубчатого колеса, мм, с —
коэффициент перекрытия.
Мощность, потребная для вращения пневмодвигателя, может
быть определена па основании экспериментальных данных.
Эффективная мощность на валу двигателя
N9 — ПЛ, кВт,
где = 0,77ч~0,8 — к. п. д. пневмодвигателя.
Номинальный крутящий момент
л t 1; >9 2 ;V э	и
Л1Н =--- , Н-м.
п
Пусковой момент
МП=],2М(|, Н-м.
Удельный расход свободного воздуха
0,0102 /.	1	\
. Г ' 1 $
ЧмПд \ Юрд /
м3/(кВт- с),
где »|А = 0,8 — коэффициент, учитывающий потери сжатого воз-
духа в пневмодвигателе; рд — избыточное давление сжатого воз-
духа, МПа.
Расход воздуха
=	м3/с.
§ 7.	ШАХТНЫЕ БУРИЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ.
СРЕДСТВА МЕХАНИЗИРОВАННОГО ЗАРЯЖАНИЯ ШПУРОВ
шахтные бурильные установки должны удовлетворять следую-
щим требованиям: полностью обуривать всю площадь забоя, быть
простыми в управлении, быть транспортабельными по выработкам.
Кроме того, при работе они должны отвечать требованиям техники
53
безопасности и санитарным нормам. Габаритные размеры буриль-
ных установок должны быть такими, чтобы при их применении
в сочетании с погрузочной машиной не требовалось расширения
выработки в местах размииовки.
Электрическая часть бурильной установки при использовании
последней в угольной шахте должна иметь взрывобезопасное руд-
ничное исполнение.
Содержание пыли в воздухе при бурении шпуров или выбури-
вания угля не должно превышать санитарных норм. Для пыле-
подавления в бурильных установках необходимо предусмотреть
устройства, осуществляющие водяную или воздушно-водяную про-
мывку.
Бурильная установка должна быть снабжена светильниками,
обеспечивающими освещение забоя и выработки в пределах дейст-
вующих норм при бурении и передвижении по выработке.
При проведении выработок по смешанному забою необходимо
предусмотреть в забоях, где запрещены взрывные работы по углю,
оборудование для выбуривания угля скважинами большого диа-
метра.
ГОСТ 20785—75 предусмотрены шесть типоразмеров бурильных
установок, причем первые три типоразмера относят к шахтным бу-
рильным установкам для подготовительных выработок, а три по-
следних к шахтным бурильным установкам в камерных системах
и для строительства тоннелей и других подземных сооружений.
Шахтные бурильные установки состоят из следующих основных
узлов; бурильной машины, манипулятора, корпуса, рамы с ходо-
вой частью и системы управления.
Манипулятор и бурильные машины описаны
выше (см. гл. 2, в § 3—5).
Корпус состоит из каркаса; бака для масла, в котором мон-
тируется фильтр для очистки масла; гидравлической станции уп-
равления, в которой смонтирован насосный узел, и электрической
станции управления. На корпусе смонтирован пульт управления
бурильной установкой
Для компенсации неровности забоя, а также отхода бурильной
машины при повороте манипулятора в некоторых конструкциях
корпус перемещается вдоль рамы на катках специальным механиз-
мом перемещения.
Рама служит основанием бурильной установки при бурении,
а также для ее перемещения и может быть оснащена колесно-рель-
совым, гусеничным или пневмоколесным ходом. Для перемещения
установок применяется электро- и гидропривод.
Рама с колесно-рельсовым ходом опирается на два полуската
с колесами от вагонетки. В двух боковых кронштейнах рамы мон-
тируются захваты, служащие для фиксации установки относи-
тельно рельсов. К передней стейке рамы прикрепляются боковые
опоры, обеспечивающие устойчивость бурильной установки в про-
цессе бурения шпуров.
54
К раме, установленной на гусеничном ходу, прикреплены два
привода гусеничной цепи с двигателями и кронштейны с двумя вин-
товыми домкратами. Для обеспечения неподвижности гусеничного
хода при бурении шпуров червячная передача привода гусеничной
цепи выполняется самотормозящейся. При транспортировке бу-
рильной установки буксиром производят отключение самотормозя-
щейся червячной передачи рукояткой управления.
Применение бурильных установок целесообразно в сочетании
с погрузочными машинами, поэтому ходовую часть (на колесно-
рельсовом или гусеничном ходу) бурильных машин следует согла-
совывать с ходовой частью погрузочных машин.
Бурильные установки с колесно-рельсовым ходом нашли ши-
рокое применение в угольной промышленности, а бурильные уста-
новки на гусеничном или пневмоколесном ходу — в горнорудной
и ромы тленности.
Система управления бурильными машинами и ма-
нипуляторами может быть раздельной или сосредоточенной. При
раздельном управлении каждая бурильная машина имеет свой
пульт управления, расположенный около опоры манипулятора,
которым в этом случае управляет машинист. Обслуживать буриль-
ные установки с двумя и более манипуляторами должно соответст-
вующее число машинистов. Сосредоточенное управление наиболее
удобно, так как позволяет бурильщику с одного рабочего места
управлять двумя и более манипуляторами и буритьными машинами.
Бурильные установки снабжают дистанционным кнопочным уп-
равлением. Пульты управления бурильными машинами и ходовой
тележкой целесообразно размещать в задней части бурильной уста-
новки, так как в стесненных условиях, в которых они работают,
боковое размещение пульта усложняет эксплуатацию.
Наиболее прогрессивным является программное управление бу-
рильной машиной, при котором последняя заранее настраивается
и обуривает забои по заданной программе без участия машиниста.
Прогрессивным является устройство БАР (блок автоматического
регулирования), позволяющее автоматически регулировать вели-
чину подачи электровращательной бурильной головки в зависимо-
сти от крепости буримых пород.
Техническая характеристика шахтных бурильных установок
приведена в табл. 2.6.
Шахтные бурильные установки
для подготовительных выработок
'Шахтные бурильные установки предназначены для бурения
шпуров при проведении квершлагов и штреков. Особенности ра-
боты бурильных установок для подготовительных выработок за-
ключаются в том, что они бурят шпуры в подземных выработках
малого и среднего сечений. Высота обуривания забоя должна быть
2—5 м. Установки могут быть на колесно-рельсовом, гусеничном
55
Техническая характеристика шахтных
	Вращательное п вращательно-ударное бурение				
Параметры			1 мпсраэмеры		
	2	3	3	—	
	ЬЛ Э-1М	БУЭ-3	Б К Г-2	ВУА-7С	
Размеры забоя, обуриваемого с одной Позиции, м: высота ширины Коэффициент крепости буримой породы /. не белее Сечение выработки в проходке. м- Днэчетр выбурнваской скважины пи уг- лю, .мм Глубина бурения uinypw. и Бурильная иашниА: тип число Тип привода Установленная мощность электродвигате- лей бурильной установки, кВт Расход сжатого воздуха, м’ с Ходсвдя часть, тип колея, мм Габаритные размеры в tрапспортпом по- ложении, м: длина ширина высота Масса, т	4 3.8 8—16 8-12 3 3 БУЭ; МБЭ 1 Элскт 15 Кол 600; 7S0; 900 8.9 1,15 1.2 5.4	4,2 5,4 16 9—25 JU 0 МБЭ 2 рнческий и 30 есно-рельс.о 750; 900 8,6 КЗ 1.6 9.8	3.5 4.5 16 9—22 2,8 БКГ 2 гидраплич 40 лая 9> и 1 6.8 1.41 1,61 5.5	3.1 3.7 5 13 2,5 БУД 1 ескпн 24,5 Гусенич- ная 7,35 1.45 1 .4 5.1	
пли пневмоколесном ходу; они бурят горизонтальные, а при не-
обходимости вертикальные uinyptij [6, 8, 18|.
Шахтные бурильные установки применяются с бурильными го-
ловками вращательного, универсального (т. е. вращательного или
вращательно-ударного), ударно-поворотного и вращательно-удар-
ного бурения.
Шахтные бурильные установки 1-го и 2-го типоразмеров имеют
одну или две бурильные машины, отличаются небольшими разме-
рами и массой, применяются в выработках сечением 5—12 м2 с глу-
биной бурения шпуров 2 — 3,3 м. Распространение получили уста-
новки на колесно-рельсовом и пневмоколесном ходу. Шахтные бу-
рильные установки 3-го типоразмера имеют две бурильные машины
и применяются двухпутных выработках сечением 8—25 м2 с глу-
биной бурения шпуров 3—3,3 м. Их ходовая часть колесно-рельсо-
вая и гусеничная.
Рассмотрим шахтные бурильные установки с бурильными го-
ловками вращательного или универсального действия.
56
Таблица 2.6
бурильных установок
Ударно-поворотное бурен ие
Вращательно-ударное бурение
по гост 207ВД—75
	2	2	3	5	2	3	3	4
	СБКНС-2	С Б КН-2D	2БКП-3	ЗБК-5Д	1 БУЛ	1 СБУ -2	1 БУР-2	1 СБУ-2К
	3	2.5	3,6	7.1	4	3,92	4	5,6
	3,55	3,3	4,5	8,5	5,2	5.68	5.8	6.2
	12—2(1	12—20	12-20	12—20	16	16	16	16
	5-IC	5—U	9—20	60	8—12	12—20	12— 20	20—Зи
	—	—	—	—	200	—	200	—
	2	2.5	3	4	2.7; 3,3	2,7; 3,3	2.7; 3,3	4
	В Т-36.Ч; ПК-60	11Т-36М. П к-60	ПК-60	ПК-75	БГАЛМ; 1 Б ГАЛ; ПК-75	БГАЛМ; ПК-75	БГАЛМ; 1 Б ГАЛ; ПК-75	БГАЛМ
	2	2	2	3 Пневма-	1 гнческнЛ	2	2	2
	—	—	—		—-	—	—	—
	0,13—0,18	0,42	0,3—0.37	0,3—0.37	0,21—0.25	0.42—0.5	0,42—U. 5	0,4'2—0,5
	К с,л C'*l; 75<i	сс ио-роль СО	В kJ Я 75(1; &Ю	Пневмо- , колесная	Колеси о- рельсовая frju; 75о; •МЛ ।	Гусенич- ная	Кояссно- рельсовил 7.51; 9(10	Гусенич- ная
	5,28	6.5	8.7	11 ,8	6,7	9.1	8.7	9.2—10
	ч,95	1.35	1,75	2,4	0.85	>	1,35	2,4
	1.17	1.60	1.6	2.5	1.5	7,8	1 >5	2.35—2,75
	4,63	5.1	9	29	4.05	8; 9	6,5	I3.9-U.6
Шахтная бурильная установки БЪЭ-1М конструкции ЦНИИПод-
земмаша н Ново-Горловского машиностроительного завода пред-
назначена для бурения шпуров и выбуривания угля при проведе-
нии преимущественно однопутных горизонтальных выработок.
Электрические бурильные установки БУЭ-1М являются уста-
новками вращательного действия и обеспечивают эффективное бу-
рение шпуров в породах с [	3 -н8. Бурение шпуров по породам
с / > 8ч-16 производится в основном пневматическими бурильными
машинами. Для решения вопроса механизации бурения шпуров
в породах с f = 8ч-16 на шахтах, не располагающих пневматиче-
ским хозяйством, в бурильной установке БУЭ-1М предусматри-
вается применение бурильных головок вращательного действия
для пород с / = Зч-8 или вращателыю-ударного действия для по-
род с f 8ч-16 с электрическим приводом.
Шахтная бурильная установка БУЭ-1М (рис. 2.20, «) состоя 1
из следующих основных узлов: бурильной машины 1 с бурильной
головкой 2 вращательного действия или вращательно-удар но го
57
действия; манипулятора 3, предназначенного для пространствен-
ного перемещения податчика, придания ему направления и удер-
жания в заданном положении при бурении; верхней рамы 4, яв-
ляющейся опорой для .манипулятора; гидравлической станции
управления 5; электрической станции управления 6 с блоком авто-
------WW
Риг. 2-20. Шахтная бурильная установка БУЭ-1М
матического регулирования БАР; шасси 7, на котором смонтиро-
ваны все узлы установки; ходовой части 8 колесно-рельсовой само-
ходной с раздвижкой ходовых тележек.
Буровой инструмент — резцы диаметром 42 мм типа РБ42-2
или БИ-741 для вращательного и коронки типа БУ для враща-
телыю-удг рного бурения; штанги — круглые диаметром 32 мм
с каналом диаметром 9 мм для промывки.
«8
Установка должна быть оснащена оборудованием для бурения
скважин по углю (рис. 2.20,6), используемым при проведении подго-
товительных выработок по смешанному породно-угольному забою,
где запрещены взрывные работы по углю, и состоящим из коронки /,
шнека 2 и шпинделя 3.
В состав бурильной машины входят бурильные головки и цеп-
ной податчик. Для привода цепи используется гидроцилиндровый
механизм с реечным умножителем хода.
Оборудование для выбуривания угля устанавливается на бу-
рильной машине вместо штанги для бурения шпуров. Стреловой
манипулятор установки БУЭ-1М осуществляет следующие опе-
рации: подъем, поворот стрелы, подъем и поворот бурильной ма-
шины относительно манипулятора.
Шасси состоит из рамы, к которой на полуосях крепится левая
и правая ходовые тележки. На ходовых тележках смонтированы
колеса, рельсовые захваты и перекатные ролики. С помощью гидро-
цилиндров ходовые тележки раздвигаются относительно рамы и фик-
сируются в необходимом положении. Пульт управления состоит
из двух блоков секционных гидравлических распределителен и
электроблока с кнопочным управлением пуска электродвигателей
вращателя и насоса и включением освещения.
Механизм передвижения расположен на правой ходовой те-
лежке и с помощью цепной передачи передает крутящий момент
переднему и заднему колесам тележки.
В состав установки БУЭ-IM входит перекатная платформа, на
которую скатывается бурильная установка БУЭ-1М при разми-
новке.
Установка БУЭ-1М обладает следующими достоинствами: воз-
можностью выбуривать уголь в смешанных забоях, где по условиям
безопасности запрещены взрывные работы по углю; малые ширина
и высота позволяют применять се в однопутных выработках в ком-
плексе с погрузочными машинами без специального расширения
выработки, так как машину после бурения можно разместить
сбоку от рельсового пути; способностью механизированного пере-
мещения в поперечном направлении по перекатной платформе;
возможностью выбора оптимальных режимов бурения благодаря
наличию трех частот вращения инструмента, а также регулирова-
нию скорости и усилию подачи в широком диапазоне; автоматиза-
цией возврата бурильной головки в исходное положение после
окончания бурения шнуров на заданную глубину.
Для повышения эффективности бурения шпуров бурильными го-
ловками вращательного действия предусматривается применение
блока автоматического регулирования типа БАР, обеспечивающего
автоматический режим подачи в зависимости от крепости буримых
пород.
Гидравлическая система установки обеспечивает подачу инстру-
мента при бурении, все вспомогательные установочные и маневро-
вые операции, связанные с подготовкой к бурению, передвижение.
54
установки по рельсовым путям, а также се перестановку с рельсо-
вых путей на перекатную платформу и обратно, В гидросистему бу-
рильной установки входят следующие основные узлы: станция уп-
равления, маслобак и исполнительные органы — гидроцилиндры
поворота, подъема и вращения манипулятора, механизма вращения
манипулятора, раздвижки ходовых тележек, подачи инструмента,
Повьем Поворот
бурильной бурильной
Подауа инструмента	Надвигание	машины машины
Рис. 2.21. Гидравлическая схема установки БУЭ-1М
надвигания, подъема и поворота бурильной машины, а также гид-
родвигатель передвижения установки.
Устройство и работа гидросистемы с пультом, собранным на
базе гидроаппаратуры У Г-10, показаны на принципиальной гид-
равлической схеме (рис. 2.21). Рабочая жидкость под давлением
подается насосом / типа НМШ-0,03С через нагнетательный коллек-
тор к переднему 2 и заднему 3 гидроблокам. Гидросистема имеет
сетчатый фильтр 4, установленный на сливной линии и встроенный
в маслобак.
Электрооборудование бурильной установки БУЭ-1М с блоком
БАР (рис. 2.22) включает в себя: станцию управления, электродвн-
60
гатели вращателя Ml и гидронасоса М2, две фары Н2 и ИЗ, устрой’
ство контроля давления и расхода промывочной жидкости В1 и
сервопривод У. В станции управления установлены контакторы
К! и К2, штепсельный разъем XI, трансформатор Т1, предохрани-
тель F1, кнопки S1—S6, лампа Н1, указатель нагрузки РА1, блок
VE R1 и элементы устройства автоматического управления (блок
забуривания Е1, блок регулятора Е2, датчик тока Т2, кнопка S7,
переключатель щеточный S£).
Подключение станции управления к сети производится через
штепсельный разъем ХЕ Подача напряжения на машину, нулевая
Рис. 2.22. Электрическая схема установки БУЭ-IM с блоком БАР
защита, защита от потери управляемости и увеличения сопротивле-
ния цепи заземления осуществляется магнитными пускателями,
установленными на выработке. Дистанционное включение магнит-
ного пускателя производится кнопками S1 и S2 по искробезопас-
ной цепи
Трансформатор Т1 с вторичным напряжением 36 В питает цепи
управления и освещения. Защита этих цепей от коротких замыка-
ний осуществляется предохранителем ГЕ
При нодачс напряжения па машину зажигаются фары 112 и НЗ
освещения призабойного пространства и лампа подсветки HI ука-
зателя нагрузки РА1 электродвигателя вращателя ME Включение
и отключение двигателей вращателя Ml и гидронасоса Л42 осу-
ществляются соответственно через контакторы /</ и R2 кнопками
S4, S3 и S5, S6.
Аварийное отключение двигателя вращателя Ml осуществляется
при снижении давления или расхода промывочной жидкости уст-
ройством В1. а при недопустимой перегрузке — контактом блока
регулятора Е2.
61
Ввод в действие автоматического блока регулирования произ-
водится кнопкой S7. После запуска с выдержкой 5 с, осуществляе-
мой блоком забуривания £7, включается в работу блок регулятора
Е2, сравнивающий величину сигнала отдатчика тока Т2 с заданной.
При их разнице управляющий широтно-импульсный сигнал блока
регулятора F2 направляется в сервопривод У, который вращает
в соответствующем направлении дроссель подачи и стабилизирует
таким образом нагрузку двигателя вращателя. Величина задаю-
щего сигнала регулируется переключателем S8. При нагрузке,
близкой к «опрокиду» двигателя вращателя Ml, блок регулятора
Е2 отключает двигатель маслонасоса Л12, а при дальнейшем ее
увеличении и «опрокиде» отключается двигатель вращателя.
По окончании бурения шпура и отключении двигателя враща-
теля подача автоматически прекращается.
Бурильная вращательная и вращательно-ударная установка
с электроприводом БУЭ 3 третьего типоразмера конструкции,
ЦНИИПодземмаша и Ново-Горловского машиностроительного за-
вода предназначена для бурения шпуров при проведении горизон-
тальных горных выработок сечением в проходке 9—25 м2 в поро-
дах с f 16.
Установка оснащена дополнительным оборудованием для вы-
буривания угля при проведении выработок со смешанным угле-
породным забоем, в которых запрещены взрывные работы по
углю.
Шахтная бурильная установка БУЭ-3 (рис. 2.23), унифициро-
ванная с бурильной установкой БУЭ 2, состоит из двух бурильных
машин /, двух манипуляторов 2, корпуса 3, ходовой части 4. элек-
трооборудования 5 и гидросистемы.
Особенность бурильной установки БУЭ-3 — наличие универ-
сальной электромеханической бурильной головки МБЭ, которая
может бурить во вращательном режиме породы с f 8 и во враща-
тельно-ударном режиме — с f 16.
В процессе работы бурильная головка механизмом подачи пере-
мещается по податчику до заданной глубины, после чего происходит
автоматическое переключение и бурильная головка ускоренно
возвращается в исходное положение.
Ходовая часть — ко чесо-рельсовая. Привод — электрический.
К шахтным бурильным установкам третьего типоразмера отно-
сится бурильная установка БКГ-2 конструкции КузНИУИ и Куз-
нецкого машиностроительного завода с двумя универсальными
гидравлическими бурильными головками вращательного и враща-
тельно-ударного бурения. Установка имеет колесно-рельсовый
ход. Ее привод — электрогидравлнческий^
ЦНИИПодземмаш и Ново-Горловский машиностроительный за-
вод совместно разработали (главные конструкторы проекта
Л, Б. Файнер и Б. М. Шмаков) семейство унифицированных бу-
рильных установок типа УБГ с поузловой унификацией до 80%.
предназначенных для бурения шпуров диаметром до 42 мм, глуби-
62

ной до 3 м по породам с 16 при проведении выработок буро-
взрывным способом в угольных шахтах.
На основе базовой модели гидравлической бурильной установки
на рельсовом ходу УБГ-1Р с электроприводом и одним бурильным
агрегатом для бурения шпуров в выработках сечением 7 16 м2
Ново-Горловским машиностроительным заводом создаются со-
гласно ГОСТ 20785—75 модели бурильных установок типа УБГ-1
с одним бурильным агрегатом и типа УБГ-2 с двумя бурильными
агрегатами. Причем бурильные установки УБГ-2 компонуются
из двух поставленных рядом на общую раму установок УБГ-1.
Установки УБГ-2 предусматриваются на колесно-рельсовом, гу-
сеничном и пневмоколесиом ходу: УБГ-2Р на рельсовом ходу для
бурения шпуров в выработках с сечением в свету 9—20 м3; УБГ-1 РУ
и УБГ-2РУ на рельсовом ходу для проведения наклонных (до
35е) выработок сверху вниз с подвеской на лебедке; УБГ-2Г
на гусеничном ходу для проведения выработок с углом наклона
до — 18°; УБГ-2К на пневмоколесиом ходу для сланцевой и дру-
гих отраслей горнодобывающей промышленности с камерной си-
стемой разработки. Для пластов, опасных по внезапным выбросам
угля, предназначены бурильные установки с дистанционным уп-
равлением.
Техническая характеристика машин семейства унифицирован-
ных бурильных установок приведена в табл. 2.7. Все бурильные
установки разработаны на базе единого унифицированного буриль-
ного агрегата (рис. 2.24, а), состоящего из бурильной машины /
и манипулятора 2. Податчики 3 в бурильной машине 1 сменные:
для обуривания забоя и анкерования применяется универсальный
податчик (рис. 2.24, 6), а только для обуривания забоя — фрон-
тальный. Гидравлическая система и система управления макси-
мально унифицированы.
Управление унифицированными бурильными установками пре-
дусмотрено как вручную, так и автоматически по заданной про-
грамме. Система автоматизации разработана институтом Донавто-
матгормаш. Управление и контроль за выполнением программы
бурения шпура и обуривания забоя на шахтах, опасных по вне-
запным выбросам производится бурильщиком дистанционно с вы-
носного пульта управления, расположенного на расстоянии 20—
30 м от забоя.
Все бурильные установки снабжены унифицированным съемным
устройством для выбуривания угля скважинами диаметром 300 мм
при проведении выработок смешанным забоем по пластам угля,
опасным по газу. Семейство унифицированных бурильных устано-
вок позволяет упростить их ремонт, значительно расширить об-
ласть применения, сократить число типоразмеров.
Унифицированный бурильный агрегат имеет гидравлические
устройства для автоматического сохранения параллельности при
переходе от шпура к шпуру и для компенсации отхода бурильной
машины от забоя при повороте стрелы манипулятора.
6-1
Таблица 2.7
Техническая характеристика семейства унифицированных
бурильных установок
	Он	ТРУ	ГХ С1			€4
Параметры	Ц		ц	ц	tL	
	и	Ш	и		й	
				>5		
Сечение выработки, мв	7—16	9—20		
Размеры забоя, м: высота ширина Мощность привода насосной станции, кВт Частота вращения инстру- мента, с (об/мин): для вращательного спо- соба для вращательно-удар- ного способа Тип ходовой части	2,5 3,3 30 Колесно-[	3,6—11,6(215 3—3,75(180— зельсовый	3,6 4,5 60 —700) 225) Г усе-	Пневмо-
Габаритные размеры в транс- портном положении, м: ширина высота	0,65—1,1 1,5	1,5	ничяый 1,35 2	колес- ный 2
Масса, т	6,5	13	14	13
Кинематическая схема агрегата позволяет наводить бурильную
машину для бурения любого шпура, совершая всего два движения:
поворот манипулятора вокруг центральной оси и его отклонение.
В агрегате предусмотрены наклон и поворот бурильной машины
относительно манипулятора, а также надвигание бурильной ма-
шины для компенсации неровностей забоя.
Универсальная бурильная головка, гидравлическая или гид-
ромеханическая, позволяет бурить шпуры как во вращательном,
так и во вращательно-ударном режиме соответственно по породам
с / < 8 и 16.
Бурильная гидравлическая установка УБГ-1Р на рельсовом
ходу является базовой моделью семейства унифицированных бу-
рильных установок для угольной промышленности и предназначена
для бурения шнуров по забою и под анкерную крепь, а также вы-
буривания пропластков угля в забоях подготовительных горных
гштработок.
Установка УБГ-1Р может применяться в подготовительных
горных выработках угольных шахт, опасных по газу или пыли,
проводимых буровзрывным способом. Сечение горной выработки
может быть равным 7—1G м3, угол ее — 0—35°, Породы, по кото-
рым производится бурение, могут иметь / — 4—J6.
3 Заказ к» 591
65
a
Рис. 2.24. Унифицированный бурильный агрегат типа УБГ
Унифицированная базовая
бурильная установка УБГ-1Р
(рис. 2.25) состоит из шасси /,
унифицированного бурильного
агрегата 2, маслобака и насосной
станции 5, пультов управления
4, гидро-и электрооборудования.
Установка разработана по
агрегатному принципу и комп-
лектуется из отдельных унифи-
цированных узлов и агрегатов,
собираемых на шасси. Исполни-
тельным органом бурильной ус-
тановки является гидравличе-
ский унифицированный буриль-
ный агрегат, смонтированный
в передней части шасси.
Все операции на бурильной
установке осуществляются с
помощью гидравлических уст-
ройств. Гидросистема установки
состоит из насосной станции с
маслобаком, пультов управле-
ния и гидрооборудования, смон-
тированных на шасси, имеющем
колесно-рельсовый ход. В зад-
ней части шасси установлена
станция управления системы
электрооборудования.
Для машиниста, обслужи-
вающего установку, предусмот-
рено сиденье, расположенное в
центральной части машины.
Бурение шпуров произво-
дится с помощью круглых
штанг диаметром 32 мм с отвер-
стием диаметром 9 мм и резцов
БП-741А или РБ-42-2 (враща-
тельное бурение) или коронок
БУ I (вращательно-ударное бу-
рение).
Бурильная установка УБГ-1 Р
снабжена гидравлическим корон-
косъемннком, облегчающим за-
мену резцов и коровок.
Для скатывания установки
с рельсового пути в сторону
(к стенке выработки) с целью
00SI
Рис. 2.25. Унифицированная базовая бурильная установка УБГ-1Р
3*
67
разминовки с другим оборудованием предусмотрена перекатная
платформа.
Унифицированный бурильный агрегат разработан по схеме
вращающейся стрелы и состоит из манипулятора, включающего
в себя стрелу, гидравлический параллелограмм и механизмы вра-
щения и компенсации отхода, сменных податчиков (универсаль-
ного и фронтального) и бурильной головки.
Гидросистема, предназначенная для привода гидроударника,
вращателя, механизмов бурильного агрегата и хода установки,
получает питание от маслостапции, расположенной в задней части
бурильной установки.
Гидросистема состоит из маслобака, насосной станции, дозатора-
аккумулятора гидроцилиндров, пультов управления, указателя
подачи.
Пульт управления установлен в средней части бурильной уста-
новки.
Гидравлические пульты управления собраны из унифицирован-
ной гидроаппаратуры УГ-10.
Гидравлическая аппаратура автоматизации процесса бурения
шпура предназначена дчя автоматического или ручного управления
бурильной головкой в процессе бурения при вращательном или
вращательно-ударном режиме работы. Гидроаппаратура обеспе-
чивает автоматическое выполнение следу ощих операций по управ-
лению бурильной головкой:
стабилизацию момента гидродвигателя вращателя путем изме-
нения расхода рабочей жидкости, подводимой к гидроцилиндру
подачи, при вращательном или вращательно-ударном режиме бу-
рения;
регулирование по заданному закону частоты вращения (при
вращательном бурении) или частоты и силы удара (при враща-
тельно-ударном бурении) в зависимости от усилия подачи путем
изменения подачн насоса переменной производительности;
установку и поддержание требуемой скорости подачи, частоты
вращения или частоты удара бурильного инструмента при забури-
вании и переход от режима забуривания к автоматическому ре-
жиму работы бурильной установки;
выдачу в виде импульса давления при защемлении или зашты-
бовке бурильного инструмента;
ручное управление скоростью подачи, частотой и силой удара
бурильного инструмента.
Электрооборудование установки состоит из станции управле-
ния, электровозных фар ФВУ-ЗЛ, аппаратуры предупредительной
сигнализации типа ПС-ИУ с двумя акустическими излучателями,
двигателя мощностью 30 кВт, датчика — реле уровня жидкости
РУ-1М, устройства контроля давления и расхода УКДР.
Бурильная установка БУЛ-ЗС предназначена для бурения го-
ризонтальных шпуров в камерах и лавах сланцевых шахт высотой
до 3 м. Она оснащена электрической бурильной машиной с головкой
GS
вращательного действия и гидрофицированным манипулятором,
обеспечивающих эффективное бурение шпуров по породам с f 4.
Бурильная установка БУЛ-ЗС (рис. 2.26) состоит из бурильной
машины / с вращателем 2, манипулятора 3, рамы 4, гусеничного
хода 5, пульта управления 6 и маслобака с насосом 7.
Пусковая аппаратура, обеспечивающая работу электродвига-
теля привода насоса и фар, смонтирована в электроблоке.
Электрооборудование установки БУЛ-ЗС имеет рудничное взры-
вобезопасное исполнение, что позволяет использовать установку
в шахтах, опасных по газу или пыли.
Управление установкой — дистанционное с централизованного
пульта управления.
2
7000
Рис. 2.26. Бурильная установка БУА-ЗС
Шахтные бурильные установки пневматические с бурильными
головками ударно-поворотного бурения представлены установ-
ками СБКНС-2 к СБКН-2П (см. табл. 2.6).
Установки СБКНС-2 и СБКН-2П второго типоразмера с буриль-
ными головками ударно-поворотного действия (перфораторами)
конструкции института Нипигормаш и Дарасунского машино-
строительного завода предназначены для бурения шпуров при про-
ведении горизонтальных подготовительных выработок в породах
и рудах с f = 12 4-20. Установки оборудованы двумя манипуля-
торами с перфораторами ПТ-36М или ПК-60.
Установка СБКНС-2 состоит из колесно-рельсовой ходовой
части, поворотной платформы, маслонапорной станции, двух стре-
ловидных гидравлических манипуляторов, двух автоподатчиков
с перфораторами, тормозного устройства, боковых упоров, пульта
управления всеми механизмами каретки н контрольно-регулирую-
щей аппаратуры.
Установка СБКН-2П выполнена на колесном ходу. Ее привод —
пневматический. Установка может быть использована для бурения
шпуров под анкерную крепь.
Для бурения шпуров по крепким породам в горнорудной про-
мышленности СКВ Самоходного горного оборудования создана
портальная бурильная установка 2 Б КП-3 (рис. 2.27) для бурения
69
шпуров при проведении подготови-
тельных выработок. Эта установка
оснащена двумя автоматизирован-
ными манипуляторами и буриль-
ными машинами с мощными ко-
лонковыми перфораторами ПК-60,
смонтированными на корпусе с ко-
лесно-рельсовым ходом.
В целях повышения технической
скорости бурения установка осна-
щена полуавтоматической системой
стабилизации режимов бурения,
обеспечивающей возможность ее
работы на оптимальных режимах.
Для сокращения вспомогатель-
ного времени на установке при-
менены автоматизированные буро-
вые стрелы, осуществляющие со-
хранение параллельности бу-
рильной машины первоначальному
положению, а также автоматиче-
скую компенсацию отхода буриль-
ной машины от забоя. Сокращение
вспомогательного времени дости-
гается также применением системы
автоматического управления бу-
рильной машиной, обеспечиваю-
щей полную автоматизацию цикла
бурения единичного шпура.
Бурильная установка 2БКП-3
предназначена для проведения
однопутных выработок сечением
9—20 м2, имеющих большую про-
тяженность.
Бурильная установка 2БКП-3—
третьего типоразмера; она пред-
назначена для работы в комп-
лексе с но! рузочными машинами
непрерывного действия типа ПНБ;
имеет раздвижной портал с прое-
мом шириной 2500 мм, благодаря
которому осуществляется обмен
проходческого оборудования в при-
забойном пространстве без созда-
ния разминовок и передвижных
стрелочных переводов.
Улучшение условий труда про-
ходчиков достигается упрощением
70
Рис. 2.23. Шахтная бурильная установка 1СБУ-2
управления машиной, полной изоляцией бурильщика от вибраций
исполнительного органа и применением защитных козырьков на
рабочем месте машиниста.
СКБ самоходного горного оборудования создает типажный ряд
шахтных бурильных установок УБШ, предназначенных для бу-
рения шпуров при очистной выемке на подземных рудниках, а
также при проходке горных выработок различного назначения.
Шахтные пневматические бурильные установки типа 1БУ-1,
1СБУ-2 и 1 БУР-2 с бурильными машинами вращательно-удар-
ного действия находят широкое применение в шахтах, рудниках,
шахтном и подземном строительстве, где при проведении выработок
применяют сжатый воздух. Бурильные установки состоят из бу-
рильной машины, манипулятора, корпуса, рамы с ходовой частью
и пульта управления.
Их особенность по сравнению с бурильными установками БУ-1,
СБУ-2 и БУР-2 — увеличенный до 3,3 м ход подачи, наличие цеп-
ного податчика и возможность применения, кроме бурильной го-
ловки БГА-1М, перфоратора ПК-75. Крепость буримых пород f —
- 6-н 16.
Шахтная бурильная вращательно-ударная установка 1СБУ-2
предназначена для обуривания забоев горизонтальных выработок
различного назначения высотой 2—5,88 м (околоствольные дворы,
подготовительные выработки и камеры). При высоте выработки не
менее 4,2 м с помощью установки 1СБУ-2 можно бурить шпуры,
направленные в почву и кровлю выработки.
Шахтная бурильная установка 1СБУ-2 (рис. 2.28) состоит из
двух бурильных машин /, левого и правого манипуляторов 2, верх-
них тележек 3, гусеничного хода 4 и пульта управления 5.
Основными узлами бурильной машины являются бурильная
головка вращательно-ударного действия и податчик, перемещаю-
щий бурильную головку и осуществляющий осевой нажим с по-
мощью цепного механизма подачи с приводом от ппевмодвигателя.
Шахтные бурильные установки
для тоннелей и камер
За последние годы значительно увеличился объем работ по про-
ведению буровзрывным способом транспортных и гидротехниче-
ских тоннелей большого сечения. Необходимость механизации ра-
бот по обуриванию забоев, имеющих большие сечения, привела
к созданию бурильных установок 4-—6 типоразмеров, оснащенных
бурильными машинами с глубиной бурения 4 м. Они предназна-
чены для бурения шпуров при проведении транспортных и гидро-
технических тоннелей и при камерной системе отработки полезных
ископаемых.
Бурильные установки выполнены самоходными на гусеничном
или пневмоколесном ходу и могут обуривать выработки большого
сечения: установки 4-го типоразмера — до 48 м2, а 6-го типораз-
72
мера — до 85 м2. При этом высота обуривания забоя достигает
6,0—11,2 м. Вследствие больших размеров некоторых установок
их верхние платформы поднимаются с помощью гидравлических
цилиндров. Удельная масса установок на одну бурильную машину
колеблется от 6 до 9 т.
Отличительной особенностью установок является наличие пло-
щадки для оборки кровли и вспомогательного навесного оборудо-
вания для подъема рабочих в люльках и различных грузов. Этими
установками можно бурить не только горизонтальные, но и верти-
кальные шпуры в кровле и почве.
Рис. 2.29. Шахтная бурильная установка ЗБК-5Д
Бурильная установка 1СБУ-2К предназначена для бурения
шпуров при проведении тоннелей и в очистном забое при камерной
системе разработки. Установкой можно бурить также шпуры в
почве и кровле. Установка оборудована двумя пневматическими
бурильными машинами БГА-Ш вращательно-ударного действия.
Конструктивной особенностью бурильной установки 1СБУ-2К
является то, что она не имеет верхней поднимающейся платформы,
а возможность бурения шнуров на высоте достигается с помощью
специальной проставки-станины, установленной на раме.
Увеличение высоты бурения верхнего горизонтального шпура
до 5,4 м позволяет применять для погрузки горной массы вместо
погрузочных машин экскаваторы. Увеличение ширины обуривае-
мого забоя до 6 м сокращает время на вспомогательные работы при
перестановке бурильной установки в забое.
73
Установка оснащена люлькой грузоподъемностью 150 кг для
подъема рабочих при заряжании шпуров, установке анкерных бол-
тов и осмотре кровли; грузоподъемником грузоподъемностью
1000 кг н высотой подъема 4,1 м, смонтированным на заднем крон-
штейне нижней рамы, и крышей для защиты машиниста от выва-
лов породы.
Шахтная бурильная установка ЗБК-5Д (рис. 2.29) предназна-
чена для бурения шпуров на высоте до 7,1 м при проведении тонне-
лей и в очистном забое при камерной и камерно-столбовой систе-
мах разработки. Установка оснащена дизельным приводом, пневмо-
колесным ходом и имеет три бурильных машины с перфораторами
ПК-75 на манипуляторах с телескопической раздвижкой.
Средства механизированного заряжания шпуров
Установка УМЗ-1 предназначена для механизированного заря-
жания шпуров водонаполненными ВВ при проходке подготовитель-
ных горизонтальных, вертикальных и наклонных горных вырабо-
ток.
Механизация процесса заряжания с помощью установки УМЗ-1
обеспечивает безопасное, высокопроизводительное и качественное
заряжание на все сечение и длину шпура, в результате чего по срав-
нению с ручным заряжанием к. и. ш. возрастает на 10—15%, со-
кращается время на заряжание в 1,5—2 раза и уменьшается объем
бурения за счет сокращения на 20-—25% числа шпуров.
Установка для механизированного заряжания шпуров УМЗ-1
(рис. 2.30) состоит из следующих основных узлов: корпуса 1 на-
соса, диафрагмы 2, крышки <3, пневмодвигателя или электродвига-
теля 4, редуктора 5, качающего механизма 6, бункера 7, предохра-
нительного клапана 8, всасывающего патрубка 9, нагнетательного
патрубка 10.
Установка работает в жестком режиме, обусловленном переме-
щением высоковязкой жидкости, в состав которой могуч входить
твердые частицы.
Установка имеет два исполнения: с электрическим и пневмати-
ческим приводом. Кроме того, конструкция установки предусматри-
вает возможность применения гидропривода для обеспечения воз-
можности монтажа УМЗ-1 на шахтных бурильных установках.
Техническая характеристика установки УМЗ-1
Производительность, м3/ч.............................  1
Максимальное давление, МПа...........................0,7
Дальность транспортирования ВВ по горизонтали, м . .	80
Вместимость бункера, кг ... ......................... 60
Число зарядных рукавов..........................  .	I—2
Масса, кг............................-.............. 80
В конструкции установки исключена возможность соприкосно-
вения взрывчатого вещества с движущимися и трущимися метал-
74
лпческими деталями зарядчика, а также возможность скапливания
ВВ в каких-либо пазах и пустотах в процессе промывки установки.
В установках с электрическим приводом предусмотрено взрыво-
безопасное исполнение электрооборудования.
Рис. 2.30. Установка для заряжания шпуров УМЗ-1
Материал для корпуса установки, крапа управления, клапанов
и трубопроводов учитывает химическую агрессивность водонапол-
ненных ВВ, определяющуюся растворенной селитрой.
Во время работы к установке подводится сжатый воздух под
давлением 0,5 МПа и расходом воздуха не менее 0,03 мэ/с или ток
напряжением 380 или 660 В. Мощность двигателя 2,5 кВт.
Установку обслуживает один проходчик при работе с одним
зарядным рукавом и два — при работе с двумя зарядными рука-
вами.
75
§ 8.	ОСНОВЫ ТЕОРИИ И РАСЧЕТА
БУРИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
В теории и расчете бурильных установок наибольший интерес
представляют: определение технической производительности; уста-
новление исходных нагрузок, действующих на манипулятор, верх-
нюю тележку и элементы подъема верхней платформы; нахожде-
ние мощности двигателя, необходимой для передвижения тележки,
и мощности колесно-рельсовых бурильных установок. Расчет ос-
тальных элементов и узлов бурильных установок выполняют по
известным методам расчета деталей общего машиностроения.
Производительность бурильных установок. Техническая
производительность бурильных установок показы-,
вает, сколько может быть пробурено шпурометров за один час чи-
стого машинного времени в типичных эксплуатационных условиях:
л =________™____
Чтехн .	.	’
ч5ур “г 'всп
где /Гур — чистое время бурения шпура длиной I м, мин; /вси —
вспомогательное технологическое время, необходимое для бурения
шпура длиной 1 м, мин.
Чистое время бурения
=	*	> мин,
6ОАопи
где /у — коэффициент одновременности; при двух бурильных м—
шинах k0 — 0,7; п— число одновременно буримых шпуров; иа
скорость бурения, м/с. Зависит от крепости пород и принимается
согласно технической характеристике бурильной машины.
Вспомогательное технологическое время
^всп = ^маи Тх“Ь ^к» МИН,
где £Маи — время, затрачиваемое на манипуляции по установке
и перестановке бурильных машин, обычно равно 0,25—0,5 мин
на 1 м шпура; to. х — время обратного хода бурильной головки
на 1 м шпура; tK — время на замену коронок, мин; обычно по прак-
тическим данным принимают равным 0,1 мин на бурение 1 м шпура.
Таким образом, техническая производительность (ш л уромет-
ров в час)
О =_____________»___________
Чтехп ।
-----F Оман Н~ 0) х + М
krflV
Эксплуатационная производительность
бурильных установок (в шпурометрах) определяется за общее
время работы (обычно в смену) с учетом времени на подготовитель-
76
иые и заключительные операции и различного рода простои по
организационным и техническим причинам:
„	’•-(/„.,+/„+О HBsp)
Чэ—	,	»
—-----F (^ман 4* х 4“ ^к)
k^nu
где Т — продолжительность смены, мин; /п. э — время общих
подготовительно-заключительных операций за смену, принимаемое
равным 2,5% продолжительности смены, мин; /п. 3— время под-
готовительно-заключительных операций при бурении шпуров, при-
нимаемое равным 9,5% продолжительности смены, мин; О — время
отдыха проходчиков, принимаемое равным 10% продолжительности
смены, мин; ZB3P — время на технологический перерыв на взрыв-
ные работы, принимаемое равным 12% продолжительности смены,
мии.
Определение нагрузок, действующих на манипулятор. Расчет
манипулятора на прочность. Нагрузки, действующие на манипу-
лятор, определяют для самого неблагоприятного случая нагруже-
ния манипулятора, т. е. при бурении бурильной установкой или на-
весным оборудованием вертикальных шпуров. Усилия подачи и
распора домкратов бурильной машины при этом принимают наи-
большими из возможных и полагают действующими статически.
На рис. 2.31, а показан основной расчетный случай для опреде-
ления напряжений в элементах манипулятора. Усилия, действую-
щие на бурильную машину: G6, г — вес бурильной головки и
штанги; II; РД — реакция забоя от усилия распора одного пневмо-
домкрата, Н; GIJOH — вес податчика бурильной машины; Н; Р —
реакция забоя, действующая на бурильную штапгу,
P = P6~G6.„ Н,
где Рб — максимальное усилие подачи бурильной машины, Н.
Приведем систему сил, действующих на бурильную машину,
к оси поворота О,. Так как сумма моментов всех сил относительно
шарнира Olt действующих на бурильную машину при забуривании,
уравновешивается моментом сил трения штанги и домкратов о
породу, то гидроцилиндр поворота бурильной машины при работе
оказывается разгруженным.
Усилие, действующее на головку манипулятора в шарнире,
= Р + G6 г + 6ПОД + 2РД = Рб 4-С,10Д4- 2РД.
Стрела манипулятора вращается па трех подшипниках сколь-
жения и представляет собой статически неопределимую систему.
Учитывая, что подшипники опоры В очень близко расположены
друг от друга, для упрощения расчета можно, не делая большой
ошибки, заменить их одной опорой, расположенной между ними.
77
В этом случае стрелу манипулятора можно рассчитывать как ста-
тически определимую балку на двух опорах с консолью, нагружен-
ной силой Ро , и силами веса головки Gr и веса стрелы 6С.
Рис. 2.31. Расчетная
схема нагружения
стрелы манипулятора
(а) и эпюра изги-
бающих моментов,
действующих на
стрелу манипулятора
(6} при бурении вер
тикальных шпуров
Опорные реакции:
PoY (Gi + /) + бг (оа + /) + бс («з + /)
_	+ бго2 -|- бсл3
Рв-----------;
На рис. 2.31, б показана эпюра изгибающих моментов, дейст-
вующих в сечениях стрелы. Проверке на прочность подлежат наи-
более нагруженные сечения стрелы I—/, II—II, III—III и IV—
IV.
78
Все сечения, кроме /—/, проверяют на прочность по изгибу
в зависимости от моментов Ми, действующих в этих сечениях. Се-
чение I—1 проходит по плоскости болтового разъема. Усилия, дей-
ствующие на болты, определяют по изгибающему моменту, дейст-
вующему в этом сечении.
Корпус манипулятора рассчитывают на изгиб в наиболее опас-
ном сечении V—V (сварной шов) от момента МПр. =
Напряжение изгиба в шве
он,, = Л1нг , МПа,
V U"
и и у
где lFjr — момент сопротивления изгибу сечения сварного шва.
Рис. 2.32. Расчетная схема для определения усилий в узлах
крепления мапулятора при бурении вертикальных шпуров
Напряжения в сечениях стрелы манипулятора обычно опреде-
ляют при максимальных усилиях подачи Рб=15 кН и распора дом-
кратов Рд = 2 кН.
Усилия, действующие на манипулятор в шарнирах и О3,
определяют для двух случаев нагружения. Первый расчетный слу-
чай нагружения возникает при бурении вертикальных шпуров
(рис. 2.32). При определении усилий в шарнирах 02 и 03, кроме
усилий, показанных на рис. 2.31, а, учтен еще вес Glt (см. рис. 2.32)
корпуса манипулятора с приводом вращения стрелы.
Усилие, действующее в шарнире О3 на шток домкрата подъема
стрелы, находится из условия равенства нулю суммы моментов
всех внешних сил, действующих на манипулятор относительно
шарнира 02:
n	Р o^i 4-	4- <7Kfr4
J	ft COS (X
Усилия, действующие на две проушины шарнира О2, находят
из условия равенства нулю суммы проекций всех внешних сил,
79
действующих на манипулятор, на оси х и г:
XOs = 7?o3COS а;
20t?— Pot+Gr4-Gc	—-£o3 sin a;
Усилие, действующее на одну проушину, POj - RCJ2.
Рис. 2.33. Расчетная схема для определения усилий в узлах
крепления манипулятора при бурении боковых шпуров:
а — вид сбоку; б — вид сверху
Второй расчетный случай (рис. 2.33) для определения усилий,
действующих на манипулятор в шарнирах 02 и 03, возникает при
бурении боковых шпуров перпендикулярно к оси манипулятора.
В этом случае на манипулятор в вертикальной плоскости в шар-
нире OL (рис. 2.33, я) будет действовать сила веса бурильной ма-
шины G6. м = G6. г + Gnofl, а в точке £> — вес манипулятора
80
GM — Gr + Gc + GK. В горизонтальной плоскости (рис. 2.33, б)
в шарнире будет действовать суммарное усилие от подачи бу-
рильной машины и распора домкратов: POl — P6-}-2PR.
Усилия, действующие на манипулятор в шарнирах О3 и О2
от вертикальной нагрузки:
п' бм. 6^1 + GMCi .
Р о, —------------->
h cos а
Xq2 = KJ0[COS а;
А - G6. м -h G„ — si п а.
Усилия, действующие на манипулятор в проушинах шарнира О2
от горизонтальной нагрузки Pql,
у" _ Рр,Ь1
°2- d ‘
Кроме этого, на каждую из проушин будет действовать горизон-
тальная сила Yo. — PqJ^-
Суммарное усилие, действующее в шарнире СЕ на наиболее на-
груженную проушину А в вертикальной плоскости,
Гидроцилиндр подъема стрелы рассчитывают на усилие Ro,,
при первом случае нагружения. Проушины шарнира 02 рассчиты-
вают на усилие, большее из двух рассмотренных в первом и во вто-
ром расчетных случаях. Если зазоры в шарнире не превышают
0,5 мм, расчет проушин ведется по формуле Ляме, а при больших
зазорах — по формуле Бернгарда.
Необходимые усилия в гидроприводах механизмов вращения
манипулятора должны быть выбраны такими, чтобы при заданном
рабочем давлении в гидросистеме обеспечить поворот бурильной
машины в любое из возможных положений.
Определение мощности гидродвигателя, необходимой для пере-
движения тележки. На рис. 2.34, а показан случай передвижения
тележки при наклоне установки на угол а по отношению к горизон-
тальной плоскости. Па тележку в этом случае будут действовать
следующие усилия: G6. м—вес бурильной машины; GH— вес ма-
нипулятора; GT — вес тележки манипулятора. Общий вес системы
Go -= Gc. м 4- GM Ч~ GT.
Определяем положение центра тяжести системы относительно
точки Ег. касания передних колес с рельсами:
„	&б. мА’1 Ч- бмха — GTx3 _
'-о
__ fJ6. m^i Ч- бмУа -|- GTf/3
уо ~	77	•
81
Раскладываем силу веса Gu на две составляющие: <jx — Go sin а
и Gy = Go cos сд
Определяем реакции в точках Ег и £\.
Усилие, приходящееся на передние колеса в точке Elt
Рис. 2.34. Схема нагрузок на тележку манипулятора при пере-
движении (а) и бурении (б)
Усилие, приходящееся на поддерживающие ролики в точке Е2
GyXp — GxVo
b
Re? —
Go (*o cos <x — t/p sin a)
b
Полное сопротивление передвижению тележки R7 складывается
из сопротивления трения при движении 1ГТ, сопротивления от ук-
лона пути 117ув и сопротивления инерции при трогании с места W’H.
82
Сопротивление от трения при передвижении тележки
11'7   / П	I- Ml | П	^Рз Я- / Д 1 Г,
"т -[Кн,----—-----F 1<е2--—----j ftp,
где = р2 = 0,4 мм — плечо трения качения; tfx — средний диа-
метр конических роликоподшипников колес; d2 — средний диаметр
конических роликоподшипников поддерживающих роликов; f —
— 0,02 — коэффициент трения конических роликоподшипников;
— средний диаметр колеса; О2 — средний диаметр ролика;
ftp — 1,2 — коэффициент, учитывающий сопротивление трения ре-
борд колес и роликов о головку рельса при передвижении тележки.
Значения величин р, I н ftp приняты по материалам
ВНИИПТМаша. Сопротивление от уклона пути
!FyK — sin г/--
Сопротивление инерции при трогании с места определим по при-
ближенной формуле
(W___Q)v
W и —	»
где v — скорость передвижения тележки, м/с; g — 9,81 м/с2 —
ускорение силы тяжести; tp — время разгона тележки.
Полное сопротивление передвижению
^ = №,+ ^+1^.
1	>	у n I	И
Коэффициент запаса по сцеплению
+ЯИ/1
ь —	1	> rft 1
"сц —	1ксц д! •
где /1 = 0,08 — коэффициент трения скольжения колес и роликов
о рельсы при наличии масла на поверхности рельсов; [ftCIt. J =
= 1,1 —минимально допустимый коэффициент сцепления.
Потребная мощность гидродвигателя механизма передвижения
тележки

Ге
103т]
, кВт,
где и — скорость передвижения тележки, м/с; ц — к. п. д. редук-
тора механизма передвижения.
Потребный крутящий момент на валу гидродвигателя
Л4= 159,2^-, Н-м,
Лд
где Ид — частота вращения вала гидродвигателя, с-1.
Определение усилий в захватах тележки. Рассмотрим случай
бурения шпуров в направлении движения тележки при угле на-
клона платформы ct. На тележку манипулятора действуют силы
(рис. 2.34,6): Pot = ft’e b 2РД — реакция забоя, действующая
83
Рэах/2 (рис. 2.35),
на бурильную машину от усилия подачи бурильной штанги и рас-
пора домкратов; Сс — вес бурильной машины, манипулятора и те-
лежки манипулятора; Рзах — вертикальная составляющая силы
прижатия одного захвата к рельсам; F3ax = Раях f — сила трения
СОЗ у
губок захвата о рельсы, причем у — угол между силой прижатия
рычага захвата к рельсу Рв и ее вертикальной составляющей
f = 0,08 — коэффициент трения скольжения
губок рычагов захвата по рельсу при нали-
чии масла на поверхности рельсов,
В точке В, где происходит касание ры-
чага захвата с рельсом, действуют нормаль-
ное усилие RB и сила трения FT, соотноше-
ние между которыми определяется коэффи-
циентом трения. Зная это соотношение,
можно определить направление действия
усилия прижатия Рв рычага захвата к
рельсу.
При известном усилии РОз в шарнире 03
из условия равенства моментов сил Pos и Рв
относительно оси рычага захвата О4 опреде-
лим усилие
Рис. 2.35. Схема на-
грузок, действующих
на рычаг захвата при
замыкании
Усилия, действующие на задние и пе-
редние колеса (см. рис. 2.34, б):
Со cos а (Ао + b) + 2/,sax*3aJ{ -	sin « .
- »
ро,Уо. + С<Л1sin а + 2Рзах (ь - х3ы) ~ СЛ cos а
2
ь
Силы трения колес о рельсы:
FE1 = ReJ;
где f = 0,08 — коэффициент трения скольжения колес по рельсам
при наличии масла.
Потребное усилие в захвате определяем из условия отсутствия
скольжения тележки при бурении:
^4- ^£, + 2Fgas> POi4-G0sina.
84
Подставляя в это выражение значение величин, найденных
ранее, и произведя преобразования, окончательно получим
D	POi-bGo(sina —/cosa)
2/(1 +-----)
\ cos у /
§ 9.	ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
Массовыми средствами бурения шпуров в настоящее время яв-
ляются ручные электро- и пневмосверла для слабых пород, перфо-
раторы на пневмоподдержках для пород средней крепости и крепких
и сверла, устанавливаемые на колонках.
Следует отмстить, что принципиальная конструкция электро-
и ппевмосверла, а также перфораторов в течение последних 20—
25 лет практически оставалась неизменной и их усовершенствова-
ние по существу сводилось к улучшению существующей конструк-
ции и к снижению пылеобразования, вибрации и шума, возникаю-
щих при работе для указанных машин. В результате производи-
тельность ручных пневматических и электрических бурильных
машин практически оставалась неизменной.
Для увеличения производительности созданы шахтные буриль-
ные установки с манипуляторами, из которых навешиваются тя-
желые бурильные машины вращательного и вращательно-ударного
действия с повышенными частотой вращения, числом ударов
и осевыми усилиями подачи, с большой мощностью двигателей.
Основной тенденцией в горнорудной и угольной промышленности
является создание шахтных бурильных установок, пробуривающих
шпуры с помощью сменных бурильных машин вращательного, вра-
щательно-ударного, а также тяжелых перфораторов ударно-пово-
ротного действия 114].
В горнорудной промышленности и шахтном строительстве СССР
бурильные установки нашли широкое распространение и выполняют
более 40 % всего объема работ.
Одними из основных причин, влияющих на выбор оптималь-
ного режима бурения, особенно вращательного, являются усилие
подачи и частота вращения инструмента.
Влияние на производительность бурения оказывает также спо-
соб удаления буровой мелочи. Применение витых буровых штанг
не может полностью обеспечить удаление мелочи, в связи с чем
применяют продувку воздухом или промывку водой.
Производительность труда и темпы проведения выработок за-
висят от глубины шпуров. При увеличении последней в два раза
в результате сокращения относительной трудоемкости вспомога-
тельных и подготовительно-заключительных операций производи-
тельность труда и темпы проходки возрастают примерно на 20%.
Таким образом, следует всегда по возможности ориентироваться
85
на большую глубину шпуров, т. е. обеспечивать на бурильных ма-
шинах возможно большую величину подачи. Необходимо, однако,
отметить, что глубина шпуров регламентируется устойчивостью
пород, работоспособностью ВВ, паспортом буровзрывных работ
и сечением выработки. По данным исследований в забоях сечением
6—8 м2 в свету и при прямых врубах, наиболее удобных для ма-
шинного способа бурения, оптимальная глубина шпуров должна
быть не менее 2,5-3 м. При больших сечениях целесообразно бу-
рить шпуры глубиной 3—5 м.
Наиболее четкой тенденцией, характеризующей технику буре-
ния шпуров, является переход к полностью гидравлическим бу-
рильным головками, машинам и установкам, позволяющим резко
понизить уровень шума и устранить эмульсионный туман в забое.
Гидравлические головки позволяют регулировать частоту и энер-
гию удара изменением давления и расхода масла, предоставляя та-
ким образом широкие возможности для оптимизации режима бу-
рения.
Гидравлическая энергия имеет большие потенциальные воз-
можности в создании прогрессивных бурильных машин. Ожидается,
что в ближайшие годы производительность буровой техники уве-
личится на 200% в основном за счет создания вращательно-ударных
гидравлических бурильных машин, имеющих возможность бурить
также и во вращательном режиме.
При создании бурильных установок уделяется внимание во-
просам борьбы с шумом, вибрацией и пылью.
Характерными конструктивными особенностями гидравличе-
ских бурильных головок и машин являются:
наличие исполнительного органа с высоким крутящим моментом;
значительная величина усилия подачи, обеспечивающая в про-
цессе удара скалывающее воздействие режущего инструмента на
забой;
высокая скорость бурения — на 50—200 % выше обычных пнев-
матических машин;
сниженный объем вводимой энергии на единицу объема шпура;
более совершенная система управления ударным механизмом
и наличие устройства, распределяющего энергию между ударом
и вращением, что обеспечивает переход от чисто вращательного
к вращательно-ударному бурению.
Кроме того, применение гидравлики позволяет существенно
улучшить условия труда за счет уменьшения пыли и снижения
уровня шума.
Фирмой «Зальцгиттер» (ФРГ) создана гидравлическая буриль-
ная головка НН-5001 для вращательно-ударного бурения шпуров.
Ее отличительной особенностью является отсутствие пневмогид-
равлического аккумулятора сжатого азота. Другая ее особенность
заключается в возможюсти применения в качестве рабочей жидко-
сти как минерального масла, так и трудновоспламеняемой жидко-
сти.
8G
Благодаря бесступенчато-регулируемой системе управления
число оборотов привода механизма вращения, а следовательно,
и буровой штанги может быть оптимально приспособлено к породе.
Ударный механизм состоит из ударника и аксиально расположен-
ного сзади ударника блока управления.
Перспективными являются также работы в направлении созда-
ния гидравлических колонковых перфораторов.
В зарубежных источниках сообщается о повышенном интересе
со стороны известных фирм, таких как «Атлас-Копко» (Швеция),
«Зальцгиттер» (ФРГ), «Ингерсолл-Рэнд» (США), «Секома» (Фран-
ция), к созданию полностью гидравлических бурильных установок
вместо пневматических и гидравлических с одним электродвигате-
лем для гидронасоса.
Значительный интерес представляет создаваемое в СССР так на-
зываемое «семейство» унифицированных гидравлических буриль-
ных установок с программным и дистанционным управлением с по-
узловой унификацией до 75 -80 %. На основе базовой модели со-
здается 6 бурильных установок для различных горно-геологических
условий угольной промышленности.
Прогрессивные бурильные установки имеют программное и дис-
танционное управление и автоматический регулятор, поддержи-
вающий оптимальный режим подачи.
Большое усилие подачи и высокий крутящий момент, развивае-
мый гидравлической бурильной машиной, делают возможным бу-
рение в крепких породах методом вращательного бурения. Пра-
вильным выбором параметров бурения в зависимости от крепости
пород удалось достичь высоких скоростей бурения и снизить про-
должительность цикла бурения.
ГЛАВА 3
ПОГРУЗОЧНЫЕ
И БУРОПОГРУЗОЧНЫЕ МАШИНЫ
§ I.	НАЗНАЧЕНИЕ, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
И КЛАССИФИКАЦИЯ
Погрузочные шахтные машины предназначены для механиза-
ции погрузки отделенной от массива горной массы в транспорт-
ные средства при проведении под емных подготовительных выра-
боток, а также при очистной выемке полезных ископаемых в каме-
рах.
Одной из главных задач эффективной механизации проведения
подготовительных выработок является создание высокопроизво-
дительных, надежных и дол! свечных погрузочных машин для раз-
личных горнотехнических условий.
Погрузочные машины могут служить базой для компоновки
комплексов оборудования, механизирующих основные технологи-
ческие операции при проведении горизонтальных и наклонных
выработок.
Применение погрузочных машин с навесным бурильным обору-
дованием позволяет механизировать следующие основные процессы:
бурение шпуров, погрузку горном массы и частично возведение
крепи.
Кроме погрузочных машин находят применение скреперные по-
грузчики, особенно при проведении наклонных выработок.
Погрузочные шахтные машины, предназначенные для проведе-
ния подготовительных выработок буровзрывным способом по по-
родам одной и той же крепости, могут применяться как в угольной,
так в горнорудной и горнохимической промышленности.
Горнотехнические условия оказывают влияние на выбор основ-
ных параметров и размеров погрузочных машин и, в первую оче-
редь, вызывают ограничение размеров последних по ширине и вы-
соте.
Шахтные погрузочные машины могут выполнять три основные
функции: захват горной массы, отделенной от массива взрывными
работами, передачу ее на последующие транспортные устройства
с подъемом на необходимую для этого высоту и транспортировку
насыпного груза па некоторое расстояние.
Погрузочные машины классифицируют по следующим признакам
(рис. 3.1):
принципу действия исполнительного органа — периодический
или непрерывный; определяет работу захватывающего механизма
той или иной машины во времени;
88
Рис. 3.1.
Классификация погрузочных машин
89
способу захвата, который определяет, каким образом происхо-
дит захват горной массы, отделенной от массива взрывными рабо-
тами,— нижний, боковой, верхний;
типу исполнительного органа — ковшовый, гребковый, бара-
банпо-лоиастной, нагребающие лапы;
способу передачи груза на последующее транспортное устрой-
ство — прямая погрузка, ступенчатая погрузка, боковая погрузка;
Рис. 3.2. Схемы погрузочных машин
возможности транспортиров-
ки груза на расстояние в ковше
или бункере;
способу передвижения ма-
шин — с колесно-рельсовой, гу-
сеничной, пневмоколесной ходо-
вой частью;
роду энергии — электриче-
ские, пневматические, гидрав-
лические, с двигателем внутрен-
него сгорания (дизельные).
Последние два признака не
являются определяющими, так
как современные погрузочные
машины иногда изготовляют с
взаимозаменяемыми ходовой ча-
стью и приводом.
Широкое распространение
получили погрузочные
машины периодиче-
ского действия с ниж-
ним захватом горной массы
ковшовым исполнительным ор-
ганом. Ковшовые машины пе-
риодического действия подраз-
деляют на машины прямой
(рис. 3.2, а) и ступенчато и
(рис. 3.2, б) погрузки.
Машины прямой погрузки,
применяемые в настоящее время,
имеют две модификации, отли-
чающиеся одна от другой спо-
собами разгрузки ковша. К ним
относят машины с перекатываю-
щейся рукоятью (см. рис. 3.2, а) и машины с боковым опрокидыва-
нием ковша. Последний вид машин находит применение д. я меха-
низации погрузки горной массы при проведении подготовительных
выработок с использованием конвейерного транспорта. Ковшовые
машины ступенчатой погрузки оборудуются передаточным ленточ-
ным, пластинчатым или скребковым конвейером, входящим в кон-
струкцию машины.
90
В мировой практике большое применение находят погру-
зочные машины непрерывного действия с
боковым захватом (рис. 3.2, в).
Исполнительным органом машин непрерывного действия слу-
жат нагребающие лапы (рис. 3.3, п), скребковые
бары (рис. 3.3, б) или рифленые диски (рис. 3.3, в).
Практика применения машин непрерывного действия с боковым
захватом показывает, что наиболее эффективны машины с нагре-
бающими лапами. Последние практически вытеснили другие кон-
струкции машин непрерывного действия.
Погрузочные машины с верхним захватом с помощью гребка
(см. рис. 3.1) широкого распространения не получили.
Рис. 3.3. Схемы исполнительных органов погрузочных машин непре-
рывного действия
Машины с боковым захватом относят к группе машин со сту-
пенчатой погрузке I.
Различным горнотехническим условиям проведения подготови-
тельных выработок наиболее полно отвечают три типа шахтных
погрузочных машин: ковшовые периодического действия прямой
погрузки, ковшовые периодического действия ступенчатой погрузки,
непрерывного действия с исполнительным органом в виде нагребаю-
щих лап.
Погрузочные машины периодического действия прямой и сту-
пенчатой погрузки обычно имеют колесно рельсовую ходовую часть,
пневматический или электрический привод.
Машины непрерывного действия, как правило, изготовляют
с гусеничной ходовой частью и электрическим или гидравлическим
приводом.
Машины с гусеничной ходовой частью могут работать в выра-
ботках с углом наклона до ± 8° (± 10°) и со специальным уст-
ройством для работы на уклонах до 18° по падению.
Погрузочные машины характеризуются следующими основ-
ными параметрами: производительностью, емкостью ковша, фрон-
том погрузки, шириной, высотой в верхнем положении ковша,
транспортной высотой, разгрузочной высотой и массой.
Главный параметр погрузочных машин должен отражать как
эффективность применения машины, так и служить обобщенным
91
техническим показателем, на основе которого устанавливают па-
раметры конструкции и узлов машины.
Поскольку погрузочная машина является средством механиза-
ции процесса погрузки горной массы, производительность труда
на этом процессе непосредственно зависит от производительности
погрузочной машины. Поэтому за главный параметр погрузочных
машин принимают их техническую производительность,
К вспомогательным параметрам погрузочных машин относятся
вид энергии, давление сжатого воздуха, напряжение электриче-
ского тока.
Нижний предел технической производительности погрузочных
машин обычно равен 0,5 м3/мин.
Емкость ковша у ковшовых погрузочных машин, исходя из
конструктивных возможностей, изменяется от 0,125 до 0,8 м3. В за-
висимости от горнотехнических условий ковшовые погрузочные
машины можно комплектовать сменными взаимозаменяемыми ков-
шами разной емкости в связи с тем, что ковшовые погрузочные ма-
шины, как правило, рассчитывают на максимальные насыпную плот-
ность, крепость и абразивность пород, которые характерны для
горнорудной промышленности. В угольной промышленности, где
насыпная плотность и крепость пород ниже в 1,5—2 раза, имеется
возможность увеличить производительность погрузочной машины
при замене ковша меньшей емкости на большую. Очевидно, что вес
погружаемой горной массы в увеличенном ковше должен быть не
более веса погружаемой горной массы основным ковшом.
Для погрузочных машин, которые применяют как в угольной,
так и в горнорудной промышленности, допускается увеличение ем-
кости ковша в пределах 20—25 % . При ковше увеличенной емкости
допускается увеличение высоты в верхнем положении ковша на
10—20 %.
Для обеспечения более полного соответствия ковшовых машин
периодического действия прямой и ступенчатой погрузки разнооб-
разным горнотехническим условиям предусматриваются следующие
сменные ковши:
Емкость ковша, м8;
основная.................. 0,12	0,2	0,25	0,32
увеличенная..........	0,16	0,25	0,28	0,4
На выбор ширины машины и величины фронта погрузки оказы-
вают влияние размеры проводимой подготовительной выработки
и принятые для этой выработки средства транспорта. Основные
размеры выработок определяют исходя из размещения в них тран-
спортных средств с зазорами, допускаемыми правилами безопас-
ности. Поэтому ширина погрузочной машины не должна превышать
ширины транспортных средств.
При электрическом приводе допускается увеличение ширины
машины на 300 мм и ее массы на 15 %.
92
Таблица 3.1
Классификация погрузочных машин по массе
Погрузочные машины	Категория по массе, т			
	логине	средине	тяжелые	особо тяжелые
Ковшовые: прямой погрузки ступенчатой погрузки С нагребающими лапами	2 8—10 5—7	3,5—5 12—14 12	7 18 18	13 26 25-36
Фронт погрузки имеет определенное значение только у машин
с рельсовой ходовой частью, так как у машин с гусеничной ходовой
частью он не ограничен. Обычно принимают следующие величины
фронта погрузки: для ковшовых машин прямой погрузки — не
менее 1900, 2200, 2500, 3200 мм. для ковшовых машин ступенчатой
погрузки — не менее 3000, 4000, 4800 мм.
В погрузочных машинах важное значение имеет транспортная
и максимальная высоты машины и высота разгрузки. Для ковшо-
вых машин прямой и ступенчатой погрузки ограничивающими фак-
торами являются вьсоты вагонетки и выработки в свету, для ма-
шин непрерывного действия — высоты вагонетки или конвейера
и выработки в свету. В машинах непрерывного действия с нагре-
бающими лапами транспортная высота является важным парамет-
ром, так как определяет возможность установки навесного буриль-
ного оборудования.
Погрузочные машины в зависимости от массы подразделяются
на легкие, средние, тяжелые и особо тяжелые (табл. 3.1).
Легкие, средние и тяжелые машины непрерывного действия,
ковшовые машины прямой и ступенчатой погрузки широко приме-
няют в угольной и горнорудной промышленности. Особо тяжелые
машины всех типов используют при проходке тоннелей н добыче
полезного ископаемого в камерах, так как из-за своих больших
размеров и массы они не находят применения при проведении под-
готовительных выработок в шахтах и рудниках.
Крупность кусков, гранулометрический состав и крепость гор-
ной массы также оказывают важное влияние на работу погрузоч-
ных машин. При буровзрывном способе проведения выработок в шта-
беле угля содержится 10—45 % мелкого материала крупностью
менее 50 мм. В среднем треть всего объема породы находится в кус-
ках размером 51—200 мм. Выход крупных кусков более 400 мм
сравнительно невелик и составляет 5—15 %.
Исполнительный орган современной погрузочной машины дол-
жен обеспечивать надежную погрузку как мелко-, так и крупно-
кусковатого материала. В связи с этим для погрузочных машин,
предназначенных для работы в конкретных горнотехнических ус-
93
Таблица 3.2
Область применения машин в зависимости от характеристики
горной массы
Тип МАШИН	Размер кусков погружаемой горкой массы, мм	Коэффициент крепости f	Насыпная плотность, Т/М'1
ППН-1	300	16 (20)	1.8 (2,4)
ППН-2Г	400	16(20)	1,8 (2,4)
1ППН-5	400	16 (20)	1,8 (2,0)
ППН 3	600	16 (20)	1,8 (2,4)
1ПНБ-2	400	6	1,4
2ПНБ-2	500	12	1,6
ЗПНБ-2	500	16 (20)	1,6 (2,4)
ПНБ-3	600	16 (20)	1.6 (2,4)
ПНБ-4	800	16 (20)	1.6 (2,4)
ПНБ-5	800	16 (20,	1.6(2,4)
Примечание. В скобках указаны предельные значения, при которых могут при-
мениться машины. При этом допускается снижение технической производительности или
ресурса до первого капитального ремонта не более чем на 2С .
ловиях, исходя из имеющегося опыта, устанавливают максималь-
ную крупность кусков в погружаемой горной массе в 300, 400, 500,
600 или 800 мм.
Область применения машин в зависимости от характеристики
горной массы приведена в табл. 3.2.
Для ковшовых машин крепость погружаемой горной массы мо-
жет быть максимальной, так как конструкция и принцип действия
машин обеспечивают погрузку пород любой крепости. Важное зна-
чение этот параметр приобретает в погрузочных машинах непре-
рывного действия с исполнительным органом в виде нагребающих
лап.
§ 2.	СИСТЕМЫ ОБОРУДОВАНИЯ
ПОГРУЗОЧНЫХ МАШИН
Погрузочные машины состоят из исполнительного, транспорт-
ного, силового, ходового оборудования, системы управления, оро-
сительного устройства. У ковшовых погрузочных машин имеется
также поворотное устройство.
Исполнительное оборудование. Исследованиям конструкций ис-
полнительных органов и различных способов черпания горной
массы посвящено много работ. Наиболее известными являются
труды профессоров Я. Б Кальипцкого, А. В. Евневича (9] и
А. А. Соловьева.
Исполнительный орган ковшового типа наиболее прост по кон-
струкции н широко распространен как в отечественной, так и в за-
рубежной практике.
94
Внедрение ковша в горную массу происходит при поступатель-
ном движении машины вперед на забой а зачерпывание и
разгрузка — при повороте ковша. Поворотное устройство ковша
позволяет зачерпывать массу по всей ширине забоя.
Исполнительные органы с ковшом на перекатывающейся ру-
кояти наиболее распространены. В различных погрузочных маши-
нах периодического действия они отличаются конструктивными
деталями, но принцип действия и общая компоновка их одинаковы
(см. рис. 3.2, о).
Рис. 3.4. Погрузочная машина 1ППН-5 с исполнительным органом
ковшового типа на шарнирной рукояти
Исполнительный орган с ковшом на шарнирной рукояти также
распространен. На рис. 3.4 показан такой исполнительный орган
машины ШПН-5, состоящий из ковша /, рукояти (стрелы) 2, шар-
нира 3, двух подъемных цепей 4, двухбарабанной фрикционной
лебедки 5. Особенность такого рабочего органа состоит в том, что
ковш при помощи шарнира 3 с вертикальной и горизонтальной
осями прикреплен к рукояти 2. После внедрения в горную массу
ковш 1 поднимается вверх цепями 4, которые наматываются на
двухбарабанную лебедку 5. При одновременном вращении двух
барабанов ковш поднимается вертикально, при поочередном вклю-
чении каждого из барабанов ковш с рукоятью поворачивается
вправо или влево.
Разгрузка ковша может осуществляться двумя способами: не-
посредственно на конвейер или вначале на перегрузочный лоток,
а затем с последнего на конвейер. В первом случае ковш, черпая
горную массу, вначале поворачивается на шарнире рукояти, а за-
95
тем при дальнейшем движении цепей поднимается вместе с ней.
При подъеме рукояти в положение, близкое к вертикальному, она
упирается и пружинный буфер, п горная масса из ковша высыпается
в приемный лоток конвейера. Во втором случае горная масса при
подъеме ковша сначала высыпается на рукоять и, скатываясь по
ней, при дальнейшем подъеме попадает в приемный лоток конвейера
Ко ффициент заполнения ковша зависит, прежде всего, от кус-
коватости породы, а также от квалификация машиниста погрузочной
машины. Ковш малой емкости имеет более низкий коэффициент
заполнения по сравнению с ковшом большой емкости. Так, напри-
мер, коэффициент заполнения ковша емкостью 0,12—0,25 м3 в сред-
нем равен 0.5—0,7, в то время как коэффициент заполнения
ковша емкостью 0,32 м3 и бозее составляет 0,8—0,9.
Исполнительный орган в виде нагребающих лап (см. рис. 3.3, а)
представляет собой кривошипно-шатунный механизм и состоит из
кривошипа, шатуна, качателя и наклонного стола. Лапы,
образованные удлинением шатуна, производят нагребание гор-
ной массы на наклонный стол. При черпании лапы входят в штабель
материала почти под прямым углом, чем достигается хорошее внед-
рение без больших напорных усилий. Рабочий ход лап замедлен-
ный, а холостой — ускоренный. Скорость кривошипа обычно со-
ставляет 0,5—0,67 с-1.
Производительность погрузочных органов с нагребающими ла-
пами зависит в основном от числа качаний лап в минуту. Обычно
число качаний выбирают в пределах 30—50, поскольку при числе
качаний в минуту более 50 условия погрузки ухудшаются из-за
увеличения динамических усилии.
Исполнительный орган, кроме кривошипно-шатунного меха-
низма состоит из редуктора, приводящего в движение лапы, и гид-
родомкратов подъема и опускания всего оборудования.
Форму лап и их размеры выбирают в зависимости от размеров
стола и необходимой траектории, обеспечивающей погрузку всего
материала на конвейер. Для увеличения фронта погрузки приме-
няют подлапники, предназначенные для подгребания материала
к основным лапам. С целью облегчения поступления материала на
стол погрузочного устройства кромка (носок) стола имеет скос,
а стол к боковым краям выполняют с развалом в вертикальной пло-
скости. При наличии подлинников для увеличения фронта погрузки
применяют уширители, которые крепятся к столу питателя. При
транспортировании машины уширителя можно снимать,чтобы умень-
шить ширину стола.
Исполнительный орган в виде нагребающих лап имеет следую-
щие достоинства: весьма активное разрыхление нагребаемого ма-
териала, усиленное черпание перед носком питателя, благодаря
чему снижаются напорные усилия на штабель; высокий к. п. д.
Исполнительный орган в виде двух скребковых баров (см.
рис. 3.3, б) дает лучшую устойчивость в результате уравновешен-
ного воздействия цепей на штабель и возможность некоторого увс-
9в
личения фронта погрузки по сравнению с шириной машины. Од-
нако эти достоинства не являются решающими, и в современных
погрузочных машинах непрерывного действия повсеместно приме-
няют нагребающие лапы.
Эффективная работа нагребающих лап возможна при выполне-
нии следующих условий: достаточной величине фронта захвата
при небольшой величине выхода концов лап за приемную плиту;
при движении концы лап должны перекрывать всю поверхность
плиты и доходить до приемного конвейера; конструкция лап
должна исключать возможность заклинивания между ними кусков
материала; во время холостого хода скорость движения лап должна
быть больше, чем во время рабочего.
Как показали исследования, наилучшей формой конца лапы
является заостренный наконечник с зубьями, направленными на-
зад. Угол наклона плиты, обычно равный 20—25°, должен быть
возможно меньшим для лучшей зачистки горной массы.
Поворотное устройство. В ковшовых погрузочных машинах
на рельсовом ходу большое значение имеет конструкция поворот-
ного устройства (автомата возврата), предназначенного для пово-
рота платформы с ковшом при зачерпывании горной массы по ши-
рине забоя, В малых машинах такое устройство отсутствует, и по-
ворот ковша производят вручную, В крупных машинах поворот
осуществляется пневматическим цилиндром или зубчатым сектором
с червяком,
Поворотное устройство предназначено для автоматического по-
ворота верхней части машины, а вместе с ней и ковша из положения
для погрузки с боков выработки в положение, совпадающее с про-
дольной осью машины, что обеспечивает разгрузку ковша в при-
цепленную к машине вагонетку.
В погрузочных машинах с непрерывно действующим рабочим
органом и на гусеничном ходу поворотное устройство обычно не
предусматривается.
Транспортное оборудование. В современных погрузочных ма-
шинах для доставки горной массы применяют скребковые, ленточ-
ные и пластинчатые конвейеры.
В ковшовых погрузочных машинах с ковшом на стреле обычно
применяют ленточный конвейер, приводимый в движение отдельным
двигателем.
Погрузочные машины непрерывного действия для транспорти-
ровки горной массы оборудуют одним или двумя конвейерами.
В легких и средних погрузочных машинах непрерывного действия
устанавливают один конвейер, чаще всего скребковый одноцеп-
ной с двухшарнирной цепью. Конец конвейера при этом должен
изгибаться в горизонтальной плоскости для погрузки горной массы на
транспортные средства, расположенные справа и слева от машины,
В тяжель с машинах имеются два конвейера: первый — перегру-
зочный, предназначенный для непосредственной приемки массы
с исполнительного органа, второй—консольный, поворачивающийся
4 Зака 1 № I
97
в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Первый конвейер
обычно бывает двухцепным скребковым или пластинчатым, второй —
чаще всего ленточным или скребковым, реже — п астинчатым.
Достоинством скребковых конвейеров, особенно с двухшарнир-
вой цепью, является возможность установки только одного кон-
вейера благодаря поворотной хвостовом части при неподвижной
приемной.
Ленточные конвейеры просты в изготовлении и имеют неболь-
шую массу; заштыбовка при их применении отсутствует.
Чаще всего в погрузочных машинах применяют скребковые,
редко — ленточные конве еры, весьма редко — пластинчатые.
Силовое оборудование. Тип привода определяют с учетом тех-
нико-экономических показателей и правил безопасности. Еще не-
давно в погрузочных машинах отдавалось предпочтение сжатому
воздуху, но в последнее время находит применение электрическая
и гидравлическая энергия. Однако ковшовые пневматические по-
грузочные машины имеют некоторые преимущества перед электри-
ческими, так как они являются ботее легкими и их, благодаря пнев-
модвигателю, можно перегружать.
Техника погрузки у ковшовых машин с электрическим приводом
значительно отличается от таковой у машин с пневматическим при-
водом, так как электропривод не позволяет регулировать промежу-
точные положения ковша и последний непрерывно поднимается из
нижнего положения до положения разгрузки. Вследствие большой
массы погрузочных машин с электроприводом и благодаря мощным
двигателям можно достичь хорошего наполнения ковша и тем са-
мым высокой производительности погрузки. Выбор типа погрузоч-
ной машины зависит как от вида энергии, применяемой для всей
шахты, так и от вида энергии, используемой остальными механиз-
мами при проведении выработок, особенно при буровзрывных ра-
ботах.
Конструкция наиболее прогрессивных погрузочных машин пре-
дусматривает применение гидравлической энергии. В этом случае
на машине устанавливают один электродвигатель, приводящий
в действие гидронасос для гидродомкратов и гидродвигателей всех
узлов машины.
В машинах с непрерывной погрузкой обычно применяют элек-
троэнергию — переменный ток напряжением 380, 500, 660 В, под-
водимый по одному кабелю.
В большинстве шахт и рудников сжатый воздух имеет давление
0,5—0,6 МПа, на которое обычно и проектируют пневмопривод
погрузочных машин. Подвод пневматической энергии к погрузоч-
ной машине должен производиться по одному рукаву. При этом
давление сжатого воздуха перед пусковой аппаратурой должно
составлять не менее 0,5—0,6 МПа.
К установленному на машине навесному оборудованию и пыле-
подавляющим устройствам энергию и воду подводят по отдельному
кабелю или рукаву с установкой независимой пусковой аппаратуры.
98
При применении дизельного привода на погрузочных машинах
устанавливают систему очистки выхлопных газов, обеспечивающую
соблюдение установленных норм содержания вредных примесей
в рудничном воздухе.
Ходовое оборудование. Одно из современных направлений в усо-
вершенствовании конструкций погрузочных машин — это примене-
ние сменной ходовой части: колесно-рельсовой, гусеничной или
пневмокол есной.
Ковшовые погрузочные машины, как правило, имеют колесно-
рельсовую ходовую часть. Однако ковшовые машины прямой по-
грузки могут быть оснащены гусеничной или ииевмоколесной хо-
довой частью.
Машины непрерывного действия имеют гусеничную ходовую
часть.
Ширина колеи для колесно-рельсовых машин составляет 600,
750 или 900 мм. Колесно-рельсовая ходовая часть (рис. 3.5) состоит
из редуктора /, двух полускатов 2, верхней стальной плиты 3, ша-
риковой опоры 4, вертикальной осн 5, двигателя и пальца 6.
Стальной литой корпус редуктора одновременно является ра-
мой и несет все остальные узлы машины. Редуктор с правой стороны
имеет разъем, закрываемый боковой крышкой. Последняя прикреп-
лена к корпусу болтами и установлена на двух контрольных ци-
линдрических штифтах. Передняя часть корпуса редуктора пред-
ставляет собой полукруглый буфер 7, на который опирается ковш
при внедрении в породу. В задней части корпуса имеется устройство
8 для прицепки вагонетки.
К лапам редуктора сверху прикреплена плита 3, имеющая
в центре сквозное отверстие для оси 5, соединяющей ходовую часть
машины с плитой поворотной части. Плита 3 имеет расточку-гнездо
для размещения опоры 4, представляющей собой бессепараторнын
опорный шарикоподшипник, а также гнездо, в которое входит
кольцевая часть плиты поворотной части, предохраняющая по-
следнюю от радиальных смещений. В передней части плиты 3 за-
прессован вертикальный а палец 6 с насаженным на него роликом,
который входит в фигурный вырез барабана автомата поворота,
расположенного на поворотной части машины.
Колеса полускатов имеют двойные ободья, разделенные ребор-
дой для передвижения по основным рельсам и выдвижным рельсо-
вым звеньям. Недостатки колесно-рельсового хода: малая манев-
ренность, необходимость ручной погрузки породы с краев выра-
ботки.
Гусеничную ходовую часть широко применяют в машинах с не-
прерывной погрузкой, а также в ковшовых. Положительные осо-
бенности гусеничного хода: хорошая маневренность, малое удельное
давление на почву, большое противодавление при внедрении ра-
бочего органа в горную массу и возможность уборки всего объема
взорванной породы.
Гусеничные ходовые части разделяются.
99
Рис. 3.5. Колесо-рельсовая ходо»
вая часть
по способу поворота — на одномоторный с дифференциалом,
одномоторный с бортовыми фрикционами, двухмоторный электри-
ческий и двухмоторный гидравлический;
по способу изменения направления движения — с механиче-
ским, электрическим и гидравлическим реверсом.
Одномоторный привод с дифференциалом и механическим ре-
версом с помощью фрикционов хотя и позволяет быстро изменять
направление движения без изменения направления вращения вала
двигателя, но имеет недостатки: удвоение скорости гусениц при по-
воротах, отсутствие рабочей скорости передвижения и сложность
конструкции.
Двухмоторный электрический привод с электрическим реверсом
дает возможность разворота машины, прост по устройству и в уп-
равлении. Его недостатки: отсутствие рабочей скорости, необхо-
димость частного переключения двигателя, сложная электриче-
ская схема.
Масса ковшовых погрузочных машин с гусеничной ходовой
частью примерно на 20 % больше, чем с колесно-рельсовой.
Система управления. Пневматическими погрузочными маши-
нами управляют с помощью кранов и золотников. Пуск электро-
двигателей в электрической машине производят через магнитные
пускатели с помощью кнопок, установленных с обеих сторон ма-
шины.
Электрические цепи управления в соответствии с правилами
безопасности имеют напряжение 36 В.
При дистанционном управлении в современных погрузочных
машинах с разными видами привода применяют гидрозоютники
и пневмоклапаны с электромагнитами в искробезопасном исполне-
нии, компактной унифицированной конструкции, а также легкие
переносные пульты управления. Используют управление с помощью
радио.
В погрузочных машинах с гусеничным ходом обязательным яв-
ляется двустороннее управление, так как машина может подхо-
дить к обеим сторонам выработки.
Управление подземными погрузочными машинами осущест
вляется в тяжелых условиях. Контакторы и реле должны работать
в шахте — в среде с высокой влажностью, в условиях значитель-
ных вибраций и ударов. Это приводит к интенсивному искрению
и дугообразованию, вследствие чего сокращается срок службы
аппаратуры управления.
Прогрессивным направлением для погрузочных машин является
применение бесконтактных устройств управления на тиристорах.
Тиристорные коммутаторы (пускатели), разработанные на основе
управляемых вентилей, рассчитаны на напряжение 380 и 660 В и в
2—3 раза по сроку службы превосходят обычные магнитные пуска-
тели, не требуют ремонта и ухода, не имеют нормально искрящихся
частей, что особенно важно для угольных шахт, опасных по газу
или пыли.
101
Разработаны тиристорные коммутаторы для управления приво-
дами шахтных погрузочных машин 2ПНБ-2 и 1ПНБ-2.
Тиристорные коммутаторы целесообразно применять и в других
горнопроходческих машинах с тяжелыми режимами работы элек-
трооборудования, в частности на проходческих комбайнах и в
электрических бурильных установках.
Широкое применение тиристоров для управления приводами
горнопроходческих машин является прогрессивным направлением
с точки зрения улучшения характеристик электропривода, надеж-
ности и долговечности электрооборудования горнопроходческих
машин.
Оросительное устройство. Весьма важной для соблюдения са-
нитарно-гигиенических требований при погрузке горной массы
погрузочными машинами является борьба с пылью. Наиболее эф-
фективного обеспыливания достигают при применении ороситель-
ного оборудования, смонтированного непосредственно на погрузоч-
ных машинах.
Современные оросительные устройства обеспечивают высокую
эффективность пылеподавления — около 97—99 % на рабочем
месте машиниста и в зоне перегрузки с машины на транспортные
средства, просты по конструкции и надежны в эксплуатации.
Оросительное оборудование для погрузочных машин должно
иметь рациональную расстановку и автоматизированное включе-
ние, расход воды системой орошения должен соответствовать про-
изводительности машины и интенсивности пылеобразования.
Оросительное устройство погрузочной машины предназначено
для пылеподавления в зонах погрузки, перемещения погружаемой
горной массы и разгрузки с машины в вагонетки или на кон-
вейер.
Борьбу с пылью нужно начинать до перехода ее во взвешенное
состояние, поэтому орошение должно обеспечивать смачивание
отбитой горной массы впереди машины и осаждение взвешенной
пыли диспергированной водой.
Хотя для пылеподавления должны применять питьевую воду,
все узлы оросительных устройств рассчитывают для работы на
воде, содержащей механические примеси угольных и породных
частиц крупностью до 2 мм на участке до фильтра и крупностью
до 0,55 мм на участке после фильтра.
Оросительное устройство погрузочной машины обычно состоит
из следующих элементов: форсунок (оросителей), трубопровода
для разводки воды по машине, средств автоматизации для машин
с пневмо- и гидроприводом и вентиля для машины с электроприво-
дом, средств блокировки, манометра, фильтра для очистки воды
от механических примесей, забойного гибкого водовода.
Форсунки должны устанавливаться на определенном для каж-
дого типа расстоянии от источников пылеобразования с тем, чтобы
орошение производилось активной струей воды, а распыленная
вода не сносилась движущимся потоком воздуха.
102
Производительность форсунок и места их установки на машине
нужно выбирать такими, чтобы 60—70 % общего расхода воды
использовалось на орошение горной массы у погрузочного органа
на расстоянии 1—2 м от машины.
Для орошения зоны погрузки применяют форсунки, создающие
распыление воды и предназначенные для смачивания отбитой гор-
ной массы.
Рис. 3.6. Оросительное устройство погрузочных машин
В зонах действия исполнительного органа, разгрузки на кон-
вейер и разгрузки ковша в приемный лоток в ковшовых машинах
ступенчатой погрузки устанавливают различные форсунки произ-
водительностью не менее 01, л/с при давлении воды 0,4 МПа, соз-
дающие тонкое распыление воды и обеспечивающие эффективное
осаждение взвешенной пыли.
Оросительное устройство погрузочных машин периодического
действия ступенчатой погрузки (рис. 3.6) состоит из форсунок зон-
тичной 1 и конусной 2, устройства 3 для автоматического включе-
ния орошения и резинотканевого рукава 4.
Для орошения в зоне действия исполнительного органа ковшо-
вых машин рекомендуются конусные форсунки, а для машин не-
прерывного действия с нагребающими лапами — плоскоструйные
форсунки
103
Удельный расход воды оросительным устройством для всех ти-
пов к ашин устанавливается в пределах 40—50 л/м3 перегружаемой
горной массы. При погрузке угля необходимо применять раствор
смачивателя ДБ с концентрацией 0,1 %.
§ 3.	ПОГРУЗОЧНЫЕ МАШИНЫ
Погрузочные машины периодического действия
Ковшовые погрузочные машины периодического действия прямой
погрузки (табл. 3.3) широко применяются при проведении выра-
боток; они имеют большое число типоразмеров. Машины изготов-
ляются с пневматическим приводом, с рельсовым или гусеничным
ходом.
К достоинствам погрузочных машин с ковшом на перекатываю-
щейся рукояти относятся компактность и маневренность. Их недо-
статки — большая высота подъема ковша при разгрузке и малая
производительность вследствие периодического режима работы.
Погрузочные машины периодического действия прямой по-
грузки применяют для погрузки горной массы при проведении го-
ризонтальных и наклонных выработок. В последнем случае машины
снабжают специальными приспособлениями, удерживающими их
на рельсах.
Все ковшовые машины прямой погрузки имеют одну и ту же
принципиальную компоновку, одинаковый исполнительный орган
и отличаются друг от друга только размерами, отдельными узлами,
типом привода и ходовой частью. На шахтные погрузочные машины
имеется ГОСТ 18574—79.
Погрузочная машина ППН-1С прямой погрузки пневматиче-
ская на колесно-рельсовом ходу (рис. 3.7) — состоит из исполни-
тельного органа 1 ковшового типа с рукоятью, ходовой тележки 2,
поворотной платформы 3 с лебедкой для подъема ковша, двух дви-
гателей 4 и механизмов управления 5.
Машина ППН-1С предназначена для погрузки в вагонетки раз-
рушенной взрыв! м горной массы. Машина может работать на су-
хой и влажной породе крупностью до 300 мм. Погрузку произво-
дят с рельсового пути, по которому передвигается машина. Высота
выработки должна быть не менее 2,3 м от головки рельса.
Машина приводится в действие двумя пневматическими двига-
телями мощностью 12 л. с. каждый.
Пневматическая погрузочная машина ППН-3 по компоновке
и принципу действия аналогична машине ППН-1С и отличается
только размерами.
Завод «Коммунист» выпускает погрузочную машину ППН-2Г
прямой погрузки на гусеничном ходу. Благодаря индивидуаль-
ному приводу гусениц возможны повороты машины вокруг точки
вращения, что допускает внедрение ковша в породу в нескольких
104
Типы, основные параметры и размеры погрузочных машин
Таблица 3.3
Параметры	Мишины периодического действия					Машины непрерывного действия ступен- чатой погрузки Для горизонтальных выработок			
	прямой погрузки				ступенчатой погрузки	Л1НБ-3	2ПНБ-2	ПНБ-ЗД	ПНБ-4
	для горизонтальных выработок				для наклон- ных вырабо- ток				
	ППН1С	ППН-2Г	ППН-з	1ППН-5	ППМ-4У				
Производительность техническая, мэ/с	0,013(0,8)	0,016 (1,0)	0,021 (1,25)	0,021 (1,25)	0,021 (1,25)	0,037(2,2)	0,042(2,5)	0,067 (4)	0,1(6)
(м’/мян) Установленная мощ- ность, кВт (л. с.)	(24)	(50)	(52)	21,5	21,5	31	70	114	142
									
Емкость ковша, м3	0,2	0,32	0,5	0,32	0,32	—	—	—	—-
Высота разгрузки,	1300	1500	1650	1450	1450		Не ограничена		
мм									
Фронт погрузки, мм	2200	-—	3200	4000	4000		Не ограничена		
Габаритные разме- ры, мм: длина	2250	2600		7435	8200	7800	7800	9000	10 000
ширина	1250	1450	1500	1400	1800	1600	1800	2700	2 700
высота транс-	1500	1750	1800	1725	1725	1250	1450	1900	2 000
портная высота макси-	2250	2550	2800	2250	2250	2300	2600	3400	3 900
мальная									
Масса, т	3,5	5	М	9,23	10	7	11,8	26	34
направлениях и без отхода назад. Машина предназначена для по-
грузки разрыхленной горной массы с f 20 и кусками не более
400 мм; применяется при проведении горных выработок.
В последнее время выявилась тенденция применения ковшовых
погрузочных машин с боковой разгрузкой ковша. Следует отметить,
что современные погрузочные машины с боковой разгрузкой имеют
электрогидропривод, их испытания показывают высокую маневрен-
ность и эффективность в выработках малого сечения (от 6 м2). К ма-
шинам с боковой разгрузкой ковша относится машина EL-180
Рис. 3.7. Погрузочная машина ППН-1С прямой погрузки
фирмы «Зальцгиттер» (ФРГ), оснащенная электроприводом и гу-
сеничным ходом (рис. 3.8). Она позволяет разгружать горную массу
вбок на конвейер, в стоящую рядом вагонетку или на другие тран-
спортнье средства. Машину можно применять при проведении вы-
работок с уклоном до 18°. Ее ковш емкостью 0,6 мэ может разгру-
жать породу на высоте 2,3 м.
Для большей безопасности и удобства наблюдения за работой
маш (ны рабочее место машиниста расположено в центре. Привод
для каждой гусеницы индивидуальный, благодаря чему обеспечи-
вается маневренность машины.
Погрузочные машины выпускают с взаимозаменяемым электро-
приводом (EL-180) или пневмоприводом (HL-18D). Машина в пнев-
матическом исполнении имеет три пневматических пятицилиндро-
вых двигателя мощностью 19 л. с. каждый (давление 0,6 МПа).
Машина в электрическом исполнении — два электродвигателя и
1Q6
гидродвигатель общей мощностью 37 кВт. Масса машины с электро-
приводом 5,75 т, с пневмоприводом — 4,6 т.
Широкое применение в горной промышленности находят ков-
шовые погрузочно-транспортные самоходные машины на пневмо-
колесном ходу, механизирующие операции по погрузке, транспор-
тированию и разгрузке горной массы.
Погрузочно-транспортные машины относятся к классу ковшовых
машин периодического действия прямой погрузки, их классифи-
цируют по следующим признакам:
Рис. 3.8. Погрузочная машина EL-180 с боковой разгрузкой ковша
фирмы «Зальцгиттер» (ФРГ)
способу захвата груза — с нижним и верхним захватом;
типу аккумулирующего органа — с грузонесущим ковшом и
с бункером;
ходовой части — с пневмоколесным, гусеничным ходом;
виду энергии привода — с пневматическим, электрическим, ди-
зельным и гидравлическим.
Основные параметры и размеры ковшовых погрузочно транс-
портных машин (по НИПИГормашу) приведены в табл. 3.4 [31].
Погрузочно-транспортные машины разделяются на две основ-
ные группы: машины с грузонесущим ковшом, у которых горная
масса транспортируется в ковше, и машины, у которых горная
масса грузится ковшом в кузов и доставляется в последнем до места
разгрузки.
Преимущественное распространение в настоящее время полу-
чают погрузочно-транспортные машины с грузонесущим ковшом
131 ]. Схема, показывающая цикл работы такой машины, приведена
на рис. 3.9. Машина состоит из исполнительной 1 и приводной 2
частей, шарнирно соединенных между собой, что дает возможность
107
о **	Основные параметры			и размеры ковшовых погрузочно-транспортных					иашнн	Таблица 3.4	
	Машины с ковшом						Машины	с ковшом и кузовом		
Параметры	ПД-2	пд-з	ПД-5	ПД-Й	ПД-12	ПТ-2,5	ПТ-4	ПТ-6	ПТ-10	пт-ш
Грузоподъемная сила, кН	20	30	50	80	100	25	40	60	100	160
Емкость кузова, м3 Емкость ковша, м3:	—	—	——-	—	—	1	1,6	2,5	4	6
основного	1,0	1,5	2,5	4	6	0,12	0,2	0,5	1	1,6
сменного	0,8	1	2	3; 4,5	4,5; 8	—	—	—	—	—
Сечение выработки в свету, м3	5—7	7-9	9—12	12—14	14	5-7 160	7-9	9—12	12—14	14
Рекомендуемые расстоя- ния откатки, м Наибольшая высота	60	100	125	200	300		220	320	450	600
										
	1200	1600	1800	2200	3000	—	—	—	—	—-
разгрузки ковша, мм Наибольшая высота ма-	—	—	—	—	—	2120	2240	2800	3250	3 550
шины при погрузке, мм										
Радиус по наружному колесу, мм Минимальный дорож-	3000	4750	5500	7500	8000	3500	4000	5600	8000	10 000
	200	250	350	350	450	200	200	230	350	400
ный просвет, мм										
Привод	Дизельный,		ди зел ь-электр и чески н.			Дизельный, днзель-электрический,				
		электрический			300		пневматическим			
Мощность дизельного	90	130	150	200		60	90	130	200	300
привода, л. с. Габарнтныеразмеры,мм:										
длина	5000	7300	7500	9000	10 000	3150	3350	4760	8500	4800
ширина	1320	’ 1700	900	2500	2 800	1400	1800	2360	2500	2800
высота (по каби- не) Масса, т	2120	2120	2240	2500	2 650	2120	2120	2120	2500	2650
	5	10	16	22,4	28	5	7	10	16	25
поворота машины под углом
30°. Они оборудованы дизель-
ным двигателем мощностью от
36 до 260 л. с. с приводом на
все колеса. Исполнительная
часть / имеет приводную ось
с двумя пневмоколесами и
грузонесущим ковш, приво-
димый в действие гидродом-
кратами. Приводная часть 2
состоит из одной оси с двумя
пневмоколесами, двигателя,
гидропривода и трансмиссии.
Погрузочно - транспортные
кузовные машины подразде-
ляются на легкие и тяжелые.
К легким относят машины с
ковшом емкостью 0,1—0,5 м3
и кузовом объемом нс более
2,5 м3; они применяются в
выработках сечением в свету
4,5—10 м®. Тяжелые машины
имеют кузовы объемом 4—
10 м3; их применяют в вы-
работках сечением более
10 м2.
К легким ковшовым по-
грузочно-транспортным ма-
шинам прямой погрузки от-
носится машина ПТ-4 (рис.
3.10 и табл. 3.4) конструкции
НИПИГормаша. Ее произво-
дительность при погрузке
составляет 70 мэ/ч, при по-
грузке и откатке на расстоя-
ние до 25 м — 30 ма/ч, при
погрузке и откатке на 50 м—
24 м3/ч. Минимальное рас-
стояние доставки 220 ль
Скорость передвижения 0-
5 км/ч. Машина состоит из
ковшового исполнительного
органа, опрокидного кузова,
пневмоколесного хода и си-
стемы управления.
При применении погру-
зочно-транспортных машин
все операции погрузки н пе-
109
ремещения выполняются одним человеком, благодаря чему в
2,5—3 раза повышается производительность труда по сравне-
нию с применением обычных погрузочных машин в комплексе
с автономными транспортными средствами. Погрузочно-транспорт-
ные машины можно использовать для вспомогательных операций:
доставки материалов, крепления и зачистки почвы. Их целесооб-
разно применять для доставки горной массы в рудниках от забоя
на расстояние до 600 м н на поверхности до 2 км.
Рис. 3.10. Погрузочно-транспортная машина'^ ПТ-4
Ковшовые погрузочные машины периодического действшГсгпупен-
чатой погрузки имеют сравнительно малое число типоразмеров н вы-
пускаются только на рельсовом ходу с электрическим или пневма-
тическим приводом.
В сравнении с машинами прямой погрузки и ковшом на пере-
катывающейся рукояти машины ступенчатой погрузки имеют боль-
ший фронт погрузки, более равномерно загружают вагоны большой
емкости, благодаря наличию конвейера лучше приспособлены для
погрузки крупнокусковых материалов в выработках больших се-
чений. Их недостатки — большие масса и размеры.
Суммарная установленная мощность на машинах этого типа
с электроприводом 22—39,5 кВт, с пневмоприводом 45—52 л. с.
Все ковшовые погрузочные машины ступенчатой погрузки по
компоновке одинаковы и отличаются лишь конструктивным испол-
нением и размерами.
Погрузочная машина 1ППН-5 предназначена для механизиро-
ванной погрузки взорванной горной массы в вагонетки, на кон-
вейер или другие транспортные средства при проведении буровзрыв-
ным способом горизонтальных подготовительных горных вырабо-
ток высотой не менее 2,4 м и сечением в свету не менее 7,5 мй. Ис-
по
полнение машины взрывобезопасное. Машина 1ППН-5 (см. рис. 3.4)
имеет раму с ходовой частью, ковш 1 с рукоятью 2.
Ходовая часть состоит из фрикционно-планетарных редукторов,
которые через систему зубчатых колес и цепную передачу с по-
мощью педали 6 приводят в движение приводные скаты 7 машины.
Погрузочная машина 1ППН-5П является пневматическим ва-
риантом машины 1ППН-5. Конструкция их одинакова, только
Рис. 3,11. Псддирочная погрузочная машина А-1030 с пнсвмогпдропрнводом
фирмы «Хаускерр» (ФРГ)
в пневматическом варианте установлены два пневмодвигателя:
один, мощностью 42 л. с.,— для перемещения машины и подъема
ковша, другой, мощностью 12 л. с.,—для привода конвейера.
Область применения погрузочной машины 1ППН-5П — шахты,
в которых по условиям безопасности требуется применение пневмо-
энергии. Так как машина 1ППН-5П разработана на базе машины
1ППН-5 с электроприводом, то узлы машин максимально унифи-
цированы.
Для проведения наклонных выработок сверху вниз (уклон
до 18°) используют модификацию погрузочной машины 1ППН-5 —
машину ППМ-4У, подвешиваемую на специальном устройстве, со-
стоящем из балки, двух распорных стоек, обводного блока и ле-
бедки. Конструкция подвесного устройства позволяет пропускать
вагонетку между распорными стойками.
Для поддирки почвы в выработках с пучащей почвой применяют
поддирочные погрузочные машины с грузонесущим ковшом. Под-
дирочная погрузочная машины (рис. 3.11) состоит из ковша 1 на
рукояти 2, гидравлического агрегата 3, гусеничной ходовой части 4
111
и пульта управления. Машина производит поддирку почвы и по-
грузку последней на штрековой ленточный конвейер или в ваго-
нетку.
Ковш 1 имеет активную часть 5 в виде пяти или шести ударных
пневматических или гидравлических молотков.
Машина может иметь электрогидравлический или пневмогид-
равлический привод (см. рис. 3.11). Управление машиной дистан-
ционное.
Погрузочные машины непрерывного действия
Погрузочные машины непрерывного дейспвия с нагребающими
лапами (см. табл. 3.3) находят применение при проведении подго-
товительных выработок по углю, руде, породам различной крепости
и весьма распространены. Их обычно оснащают одним скребко-
вым одноцепным изгибающимся конвейером, а иногда двумя кон-
вейерами — скребковым и ленточным расположенными последо-
вательно. Привод, как правило, электрический или гидравличе-
ский. Мощность привода колеблется от 30 до 140 кВт 16, 8].
Достоинством погрузочных машин непрерывного действия яв-
ляется более высокая производительность, чем у ковшовых машин:
их недостатки - более сложная конструкция и большая стоимость.
Различные погрузочные машины с исполнительными органами
в виде нагребающих лап имеют, как правило, идентичную компо-
новку и отличаются размерами и конструкцией отдельных узлов.
Погрузочная машина непрерывного действия 1ПНБ-2 Копей-
ского машиностроительного завода предназначена для погрузки
на транспортные средства отделенной от массива горной массы
с f -<' 6, размером погружаемых кусков не более 400 мм при прове-
дении горизонтальных и наклонных до ± 8° горных выработок.
Минимальные размеры сечений выработки в свету: ширина 2,5 м
и высота 1,8 м. Исполнение—-рудничное взрывобезопасное.
Машину применяют также в угольных и сланцевых шахтах и
рудниках при камерно-столбовой системе разработки.
Погрузочная машина 1ПНБ-2 (рис. 3.12) состоит из следующих
основных узлов: нагребающей 1 и ходовой 2 частей, конвейера 3,
электрооборудования 4, гидрооборудования, пульта управления 5,
оросительной системы.
Нагребающая часть / служит исполнительным органом, произ-
водящим погрузку материала на скребковый конвейер. На рамс
нагребающей части смонтированы приводы нагребающих лап, про-
межуточный редуктор и электродвигатель мощностью 20 кВт.
Ходовая часть 2 состоит из рамы, редуктора гусеничного хода
с электродвигателем, балансиров, поддерживающих гусеничную
цепь опор, натяжных устройств и гусеничных цепей. Редуктор гу-
сеничного хода позволяет получить две скорости движения: рабо-
чую и маневровую, а с помощью фрикционных муфт обеспечивает
112
одновременную и раздельную работу гусениц, осуществляя пово-
рот или движение машины по прямой.
Скребковый конвейер 3 служит для погрузки горной массы,
поданной нагребающими лапами, в вагонетки или другие тран-
спортные средства. Конвейер может изгибаться в горизонтальной
плоскости относительно продольной оси машины вправо и влево
на 45°. Кроме того, он может быть опущен до 150 мм ниже уровня
Рис. 3.12. Погрузочная машина с нагребающими лапами 1ПНБ-2
почвы или поднят на 2800 мм выше нее с помощью домкратов для
обеспечения погрузки горной массы в транспортные средства раз-
личной высоты.
Кинематическая схема машины 1ПНБ-2 показана на рис. 3.13.
Машина имеет два самостоятельных привода: один — гусенич-
ного хода, второй — нагребающих лап и скребкового конвейера.
Электродвигатель 1 через зубчатую муфту передает вращение ко-
нической шестерне, в паре с которой работает коническое колесо.
На одном валу с последним установлена сдвоенная шестерня 2,
передающая движение на вал фрикционов и обеспечивающая вклю-
чение рабочего или маневрового хода машины. Через косозубую
передачу и муфту получает вращение насос 3, питающий гидроси-
стему машины. На валу фрикционов сидят два двойных фрикциона:
основной приводной 4 и тормозной 5. Фрикционы служат для пе-
редачи крутящего момента на звездочки гусеничного’хода^а^также
для торможения машины при работающем насосе.
ИЗ
Рис. 3.13. Кинематическая схема погрузочной машины 1ПНБ-2
Движение от электродвигателя 6 через фрикционную муфту 7
и планетарную передачу 8 передается шестерне, сидящей на валу
водила. Шестерня, находящаяся в постоянном зацеплении с ко-
лесом, через пару последующих шестерен передает движение зуб-
чатой муфте 9, связывающей промежуточный редуктор с редуктором
привода лапы. В редукторе привода лапы коническая шестерня
через коническое колесо передает движение вертикальному валу
и диску кривошипа 10. Передача момента на левый редуктор про-
Рис. 3.14. Гидравлическая схема погрузочной машины 1ПНБ-2
исходит через вал звезды. Жесткое соединение редукторов приводов
лап с валом звезды обеспечивает синхронность их работы.
Гидравлическая система машины предназначена для включения
фрикционов редуктора гусеничного хода и питания гидродомкра-
тов, осуществляющих вспомогательные движения узлов машины.
В гидравлическую систему, схема которой показана на рис. 3.14,
входят: насос / типа Н-400Е, два гидрораспределнтечя 2 с предохра-
нительным клапаном 3, три гидрозамка 4, два гидродомкрата 5
натяжения цепи конвейера, два гидродомкрата 6 подъема головки
конвейера, два гидродомкрата 7 поворота конвейера, два гидро-
домкрата 8 подъема нагребающей части, два гидродомкрата 9
подъема конвейера, два гидродомкрата 10 фрикционов гусеничного
хода, маслобак 11. Один из гидрораспределителей 2 типа Р-75 слу-
жит для управления гидродомкратами подъема конвейера, натя-
жения цепи конвейера, подъема головки и поворота конвейера,
116
другой —для управления домкратами фрикционов гусеничного
хода и подъема нагребающей части.
Электрооборудование погрузочной машины 1ПНБ-2 выпол-
нено в рудничном взрывобезопасном исполнении.
Принципиальная электрическая схема машины показана на
рис. 3.15.
Для подавления пыли, возникающей при работе машины,
имеется система орошения. В качестве насосной установки применен
насос с подачей 30 л/мин при давлении воды не менее 0,4 МПА.
На машине установлено шесть форсунок: четыре в зоне работы
нагребающих лап и две в зоне разгрузки конвейера. Система оро-
шения имеет реле давления, которое выключает электродвигатель
нагребающей части при неработающем орошении или недостаточ-
ном напоре воды в трубопроводах.
Для проведения наклонных выработок применяется погрузоч-
ная машина ШНБ-2У. Машину можно применять в выработках
с углом наклона до 18 , сечением в свету от 7,7 м2 и более, шири-
ной не менее 3570 мм, по породам с [	6, с применением предохра-
нительной лебедки 1ЛП. Техническая производительность машины
в наклонных выработках от 8 до 18° составляет 0,021 м8/с, масса
10,6 с, максимальное усилие на канате 63 кН.
Для увеличения сцепления с почвой на гусеницах приварены
специальные шипы, а для предотвращения ухода машины вниз
по гусеницам в ходовой части предусмотрены усиленные фрикцион-
ные тормоза.
Предохранительная лебедка предназначена для удержания по-
грузочной машины в случае временного нарушения сцепления гу-
сениц с почвой при движении вверх и для ограничения скольжения
при движении вниз.
Управление электродвигателем предохранительной лебедки —
дистанционное с погрузочной машины.
Изменение скорости навивки каната на барабан лебедки в за-
висимости от изменения скорости перемещения машины по выра-
ботке происходит автоматически.
Переключение с автоматического режима на ручное управление
и обратно осуществляется гидрораспределителем, имеющимся на
лебедке.
При работе машины 1ПНБ-2У на уклонах до 15° допускается
применение машины без предохранительной лебедки, так как в ре-
дукторе ходовой части предусмотрены усиленные тормозные уст-
ройства, а к гусеницам приварены специальные шипы.
ЦНИИПодземмаш и Копейский машиностроительный завод раз-
работали на базе машины 1ПНБ-2 погрузочную машину 1ПНБ-2Д
с дистанционным управлением. Машина имеет 18 передаваемых
команд, длина ее кабеля 14—20 м.
Погрузочная машина 2ПНБ-2 предназначена для механизации
погрузки взорванной горной массы с f 12 и размером погружае-
мых кусков не более 500 мм в вагонетки, на конвейер и другие
116
Гц	380(600, 660) 8
1 I I	ПМ1
Iff n
13)
(3k x
Огбгщгниг?
Hae"rt)tJ
•'JCth'b
xvOuthi»
•fG nt,
уоггинобка
Рис. 3.15. Электрическая схема погрузочной машины ШНБ-2
транспортные средства. Машина может быть использована при
проведении горизонтальных и наклонных до 8° подготовительных
выработок сечением не менее 3 X 1,8 м и для работы в очистных
камерах при буровзрывном способе ведения работ. Машину можно
применять в очистных выработках в угольной, сланцевой, горно-
рудной промышленности при камерно-столбовой системе разра-
ботки.
Погрузочная машина 2ПНБ-2 (рис. 3.16) состоит из следующих
основных узлов: нагребающей части /, ходовой части 2, конвейера
5, электрооборудования 4, гидропривода 5, пульта управления 6
и оросительной системы.
Рис. 3.16. Погрузочная машина 2ПНБ-2
Общая компоновка машины 2ПНБ-2 и устройство ее узлов
в основном те же, что и у машины 1ПНБ-2, но первая в отличие
от второй имеет три самостоятельных привода: гусеничного хода,
нагребающих лап и скребкового конвейера.
К тяжелым погрузочным машинам непрерывного действия от-
носятся машины ППБ-ЗД производительностью 0,067 м3/с и ПНБ-4
производительностью 0,1 мэ/с.
Машина ППБ-ЗД применяется при подземной разработке по-
лезных ископаемых при проведении горных выработок для по-
грузки отделенных от массива горных пород с /	16 в транспорт-
ные средства с высотой бортов до 2000 мм. Минимальные размеры
выработки в свету: ширина 3,7 м, высота 2,5 м. Высота уступа
выработки до 6 м, угол наклона до 10°.
Электрооборудование, установленное на машине ПНБ-ЗД, имеет
нормальное рудничное исполнение.
118
Погрузочная машина ПНБ-4 (рис. 3.17) состоит из исполни-
тельного органа /, скребкового конвейера 2, гусеничного хода 3,
гидросистемы 4, электрооборудования 5.
Машина имеет четыре самостоятельные кинематические цепи,
каждая из которых имеет свои привод: правой и левой гусениц,
правой и левой нагребающих лап, привода скребкового конвейера
и привода маслостанции.
Погрузочная машина ПНБ-4 применяется для погрузки горной
массы с f < 16 Угол наклона выработки ± 8°, минимальные раз-
меры в свету: ширина 4 м и высота 3 м.
Рис. 3.17. Погрузочная машина ПНБ-4
Конструкции машин ПНБ-ЗД и ПНБ-4 имеют следующие до-
стоинства;
совмещенный способ погрузки, обеспечивающий захват (отрыв)
горной массы из навала совместным действием приемной плиты
и нагребающих лап;
отсутствие заклинивания крупных кусков руды (породы) ме-
жду лапами за счет улучшения траектории и формы нагребающих
лап;
исполнение нагребающих лап с регулируемым по ширине па-
зом посредством наклонных пластин, взаимодействующих с ползу-
ном, что позволяет устранить удары при погрузке тяжелых, креп-
ких, крупнокусковых руд и существенно улучшить динамику ра-
бочего органа;
выполнение подвески корпуса машины к гусеничному ходу
посредством цапф и гидроцилиндров двойного действия, управляе-
мых четырехпозиционным золотником с установкой в гидравличе-
ской системе регулируемого клапана. Такая схема подвески^при
сохранении всех функций последней позволяет дополнительно "осу-
ществлять перемещение носка погрузочной части по почве выра-
ботки независимо от ее рельефа и наезда гусениц на препятствие
с требуемым усилием прижатия, исключающим произвольное
поднятие (всплывание) носка заборной части, а также принуди-
119
тельное прижатие носка погрузочной части к почве выработки с ис-
пользованием всего веса машины;
наличие защитного козырька над пультом управления, предох-
раняющего машиниста от ударов кусками породы, случайно вы-
валившихся из кровли выработки.
Из зарубежных машин известна погрузочная машина 18HR
фирмы «Джой» (США), которая относится к классу тяжелых ма-
шин. Ее теоретическая производительность равна 0,2 т/с.
Особо тяжелая погрузочная машина [9HR той же фирмы, пред-
назначенная для работы в камерах, имеет дистанционный пульт
управления, а также может управляться по радио. Дистанционный
пульт управления погрузочной машиной позволяет машинисту
находиться в безопасном и удобном для управления месте. Машина
оборудована барабаном для навивки кабеля длиной 25 м. Желоб
конвейера и передняя часть питателя наплавлены твердым сплавом.
Теоретическая производительность машины 0,3 т/с.
§ 4.	БУРОПОГРУЗОЧНЫЕ МАШИНЫ
Буропогрузочными называются погрузочные машины, на ко-
торых установлено навесное бурильное оборудование и которые
могут поочередно производить обуривание забоя и погрузку по-
роды.
Буропогрузочные машины исключают необходимость обмена
в забое подготовительной выработки погрузочных машин и буриль-
ных установок и сокращают число применяемых в забое машин.
Буропогрузочные машины классифицируют по следующим при-
знакам: типу погрузочной машины — с нагребающими лапами и
ковшовые прямой или ступенчатой погрузки;
типу навесного бурильного оборудования — съемное и несъем-
ное;
области применения — для слабых, средних и крепких пород;
роду энергии — электрические, пневматические, гидравличе-
ские.
Навесное бурильное оборудование можно классифицировать по
следующим основным признакам, которые во многом совпадают
с классификационными признаками бурильных установок:
типу бурильной головки бурильной машины — вращательного,
ударно-поворотного и вращательно-ударного или смешанного бу-
рения;
числу бурильных машин — от одной до трех;
числу манипуляторов — от одного до трех;
роду энергии бурильных машин — пневматическое, электри-
ческое и гидравлическое.
Основные требования, предъявляемые к несъемному навесному
оборудованию, состоящему из бурильных машин и складывающихся
гидравлических манипуляторов, следующие:
120
складывающиеся гидравлические манипуляторы, устанавливае-
мые на погрузочных машинах непрерывного действия, должны
иметь большие, чем на бурильных установках, выносы консо, ей
вследствие необходимости расположения бурильных машин перед
питателем погрузочной машины при обуривании шпуров у почвы
выработок. Это обстоятельство влечет за собой ограничение массы
бурильной машины и глубины бурения, которую в этом случае
обычно принимают не более 2,5—3 м;
при погрузке породы резцы бурильных машин не должны вы-
ступать за кромку питателя погрузочной машины. Последнее не-
обходимо для хорошей зачистки забоя при погрузке. Эти же усло-
вия предопределяют конструкцию манипуляторов, на которых
устанавливают бурильные машины;
манипуляторы должны быть шарнирно складывающимися и
иметь три степени свободы: в горизонтальной и вертикальной пло-
скостях и возможность поворота относительно собственной оси на
заданный угол для обуривания забоя по всей площади;
режим работы бурильной машины должен соответствовать на-
значению погрузочной машины. Если, например, погрузочная ма-
шина предназначена для работы по породам с [ = 4ч-6, то мощ-
ность привода бурильной машины и усилие подачи должны соот-
ветствовать этим условиям. Несоответствие приводит к завышению
массы бурильной машины и манипуляторов;
• гидравлические ресурсы навесного оборудования и погрузочной
машины должны совпадать, так как маслостанция, находящаяся
на погрузочной машине, должна сначала обеспечить работу по
погрузке, а затем по бурению шпуров. Гидравлические ресурсы
навесного оборудования в связи с этим ограничены ресурсами по-
грузочной машины и применение бурильной головки с гидропри-
водом и навесным оборудованием зачастую затруднено. Целесооб-
разно для навесного оборудования применять бурильную головку
с электродвигателем специальной конструкции уменьшенной массы
или ударно-поворотную бурильную машину.
Конструкция навесного бурильного оборудования определяется
числом и типом бурильных машин, видом энергии их привода,
конструкцией исполнительного органа погрузочной машины, се-
чением выработки, длиной бурильной машины и углами наклона
шпуров. Обычно навесное оборудование состоит из следующих
основных узлов: бурильных машин, манипуляторов, поворотных
устройств, гидравлического пульта управления манипулятором,
общего пульта управления.
Интерес представляет универсальное навесное оборудование, на
которое могут быть установлены электрические или пневматиче-
ские бурильные головки вращательного, ударно-поворотного, вра-
щательно-ударного универсального действия. В этом случае на-
весное оборудование можно применять для бурения шпуров в по-
родах различной крепости. Манипуляторы в навесном оборудова-
нии применяют только гидравлические. В случае отсутствия гид-
121
равлики на погрузочной машине насосную станцию приходится
располагать на самих манипуляторах, что значительно усложняет
их.
Пульт управления пневматическими бурильными машинами
состоит из рамы, одно- и двухпозиционных кранов, соединенных
общим трубопроводом сжатого воздуха и присоединенных к авто-
масленке.
Отличительными особенностями манипуляторов буропогрузоч-
ных машин является синхронизация движений их складывания
и поворота бурильной машины. При сложенном манипуляторе бу-
рильная машина расположена вдоль оси погрузочной машины.
Весь процесс складывания или выдвижения производит машинист
с пульта управления с помощью распределительного гидрозолот-
ника.
Несъемным навесным бурильным оборудованием со складываю-
щимися манипуляторами по конструктивным соображениям осна-
щены в основном погрузочные машины непрерывного действия.
Установка несъемного навесного оборудования на ковшовых по-
грузочных машинах затруднена, так как поднятый ковш мешает
размещению складывающегося манипулятора. На ковшовых по-
грузочных машинах обычно используют съемное навесное обору-
дование, устанавливаемое во время бурения.
По сравнению с обычными средствами погрузки, применяемыми
в сочетании с бурильным оборудованием, буропогрузочные машины
требуют несколько больших высоты и ширины выработки, так как
увеличивается общая высота и необходимы дополнительные зазоры
для разворота бурильных машин.
Буропогрузочные машины подобно погрузочным машинам
можно разделить на три типоразмера: легкие (9—40 т), средние
(11—18 т) и тяжелые (19—28 т и более).
 Буропогрузочные машины выпускают с одной, двумя и четырьмя
бурильными машинами. Машины обычно имеют по одному или по
два манипулятора. Для проведения выработок в породах с / <; 8
на буропогрузочных машинах применяют электровращательные
бурильные машины, а в породах с f = 10-^-16 и более — враща-
тельно-ударные иди ударно-поворотные.
Минимальная ширина выработки, в которой могут применяться
буропогрузочные машины, определяется способом разворота мани-
пуляторов в рабочее положение, причем для разворота бурильных
машин в горизонтальной плоскости требуется большая ширина
выработки, чем при надвигании.
Ширина проводимой выработки при применении буропогрузоч-
ных машин может быть значительной, ибо машина имеет неогра-
ниченный фронт погрузки. Высота обуривания должна опреде-
ляться исходя из существующих типовых сечений выработок.
Так как в отличие от погрузочных работ бурение имеет циклич-
ный характер, то управление машиной во время бурения целесо-
образно автоматизировать, поэтому буропогрузочная машина мо-
122
Таблица 3.5
Техническая характеристика буропогрузачных машин
Параметры	1ПНБ-2Б	2ПНБ-2Б
Сечение в свету минимальное, ма	6,4	8,8
Высота бурения забоя, м	3,5	4
Ширина б\ рения забоя, м	3,8	3.8
Навесное оборудование	—•	НБ-1М
Бурильная машина	Электровраща- тельная	Электровращатель- ная или вращатель- но-ударная 11£0-1-1М
Коэффициент крепости пород /, нс более	6	8 или 12
Число манипуляторов	1	1
Глубина шпуров, м	2,5	2,75
Погрузочная машина	1ПНБ-2	2ПНБ-2
Техническая производительность,	0,03	0.041
Суммарная установленная мощ- ность, кВт Габаритные размеры, мм:	38,5	77,5
длина (при погрузке)	7280	8000
ширина	1600	1800
высота (в транспортном по- ложении) Масса, т:	2000	2340
общая	9	13,9
навесного оборудования 1	1.7	1.8
жет иметь дистанционное управление при погрузке и программное
автоматическое — при бурении.
Техническая характеристика буропогрузочных машин приве-
дена в табл. 3.5.
Буропогрузочная машина 1ПНБ-2Б с электровращательной бу-
рильной машиной предназначена для бурения шпуров и погрузки
разрыхленной взрывом горной массы при проведении однопутных
горизонтальных выработок в породах с/^6 и кусковатостью не
более 400 мм.
Машина 1ПНБ-2Б состоит из двух основных частей: погрузоч-
ной машины 1ПНБ-2 и навесного бурильного оборудования. Уп-
равление бурильным оборудованием и погрузочном машиной осу-
ществляется от единой гидросистемы машины.
Буропогрузочная машина 2ПНБ-2Б предназначена для механи-
зации процессов бурения шпуров и погрузки горной массы (с раз-
мером кусков породы 500 мм), разрыхленной буровзрывным спо-
собом, при проведении горизонтальных и наклонных до ± 8° гор-
ных выработок. Она выпускается с одним манипулятором и двумя
сменными бурильными головками электровращательного действия
из
для пород с f 8 и пневматической вращательно-ударного дейст-
вия для пород с f 12.
Буропогрузочная машина 2П11Б-2Б (рис. 3.18) состоит из по-
грузочной машины / типа 2ПНБ-2 и навесного бурильного обору-
дования 2 типа НБ-1М.
В зависимости от горно-геологических условий на податчике
бурильной машины устанавливается пневматическая бурильная
Рис. 3.18. Буропогрузочная машина 2ПНБ-2Б
головка 1100-L-1M вращательно-ударного действия или электри-
ческая вращательного действия.
Гидравлическая система навесного оборудования получает пи-
тание от насосной станции погрузочной машины. Сжатый воздух
для пневматической бурильной машины поступает из магистраль-
ного трубопровода, расположенного в выработке.
Управление погрузочной частью машины — двустороннее, бу-
рильным оборудованием — одностороннее.
Для подавления пыли при погрузке горной массы машина обо-
рудована системой орошения. При бурении шпуров пылеподавле-
ние осуществляется подачей воды в шпур через полую буровую
штангу.
124
§ S. ОСНОВЫ ТЕОРИИ И РАСЧЕТА
ПОГРУЗОЧНЫХ МАШИН
Производительность
Различают производительность ковшовых погрузочных ма-
шин и машин непрерывного действия с нагребающими лапами.
Произв дитезьность ковшовых погрузочных машин. Теоре-
тическая (расчетная) производительность
ковшовой погрузочной машины QTeop определяется геометриче-
ской емкостью ковша и теоретической продолжительностью цикла
в секундах и равна
Qtcop ~ у. VK = ПцУк» М' /мИН,
где Т — теоретическая продолжительность цикла, с; Ук — гео-
з	60
метрическая емкость ковша, мэ; лц^-у-—теоретическое число
рабочих циклов в минуту.
Продолжительность цикла Т определяется исходя нз того, что
машина получает максимальное ускорение по условиям сцепления
колес с рельсами:
г=^(Лг-+а-«’)+-!— (2£-""+lp«) <-
+ /..(— +—)+	+ +tn, c,
\ ^ПОД ^ОП	C’o X
где if — коэффициент сцепления колес с рельсами; х = ——-— —
соотношение между весом погрузочной машины и ее весом вместе
с вагонеткой; ир. х — скорость рабочего хода машины, м/с; vo, х —
скорость обратного хода машины, м/с; Лвн — глубина внедрения
ковша в штабель, м; Лр. х — длина рабочего хода машины до
встречи ковша со штабелем, м; длина наматываемого на ба-
рабан отрезка цепи, м; огод — скорость цепи при подъеме ковша,
м/с; von — скорость цепи при опускании ковша, м/с; tn — время
на переключение рукояток управления, с.
Коэффициент ф определяется в зависимости от вида полезных
ископаемых и пород, покрывающих рельсы, а также от состояния
последних.
Обычно продолжительность цикла для машин прямой погрузки
с пневмоприводом составляет 8—10 с, а для машин ступенчатой
погрузки с ковшом на шарнирной рукояти с электроприводом —
12—15 с.
Техническая производительность для ти-
пичных эксплуатационных условий с учетом коэффициентов
Qt = Q-георб» -Г" *= ~г*" м8/мин.
125
Коэффициент за пол
Характеристика горной породы	Крупность пироди. мм	30—50	
С удельным весом в плотном теле 22—28 кН/м® С удельным весом в плотном теле 28—36 кН/м®	До 350 Более 350 До 350 Более 350	0,55—0,62 0,38—0,46 0,32—0,38 0,21—0,26	
где Аэ — коэффициент заполнения ковша; kK — коэффициент, учи-
тывающий изменение времени цикла в реальных условиях; Ар —
коэффициент дополнительного разрыхления в ковше.
Коэффициент заполнения ковша k3 (табл. 3.6) зависит от плот-
ности горной массы, ее крупности, высоты штабеля, глубины внед-
рения ковша в штабель и формы ковша. С увеличением сцепного
веса машины, приходящегося на единицу ширины ковша, коэффи-
циент заполнения возрастает, так как увеличивается активность
исполнительного органа.
К аффициент для машин с пневматическим приводом равен
0,92—1,1, для машин с электрическим приводом 1,0—1,15.
Коэффициент kp при емкости ковша до 0,12 м3 принимают рав-
ным 0,92, а при большей емкости — 0,92—-0,96.
Эксплуатационная производительность
определяется погруженным объемом горной массы за общее время
работы машины (час, смену), включая подготовительно-заключи-
тельные операции, время на обмен вагонеток и различного рода
простои по организационным и техническим причинам:
л =60-^2-, м3/ч,
* о
где Vn — полный объем горной массы, погруженной машине 1 за
проходческий цикл, м3; То — общее время работы машины, мин.
Полный объем горной массы
Vn = M>Vp. м3.
где — расчетное подвигание выработки за один цикл, м; S —
площадь сечения выработки вчерне, м1; *пв — коэффициент, учиты-
вающий увеличение сечения выработки S против проектного,
цв — 1,05 ч-1,08; fep — коэффициент разрыхления горной массы.
Общее время работы машины
zp 60 Уп<* . I Vn	t \ i T Xi i
-------------фо+З'пр. МИН,
Vs \---------/
126
Таблица 3.6
нения ковша Аэ
Отношение сцепного веса машины к ширине ковша G/ZJK> Н/мы
	БО—70	70-90	90—ПО	но
	0,62—0,74 0,46—0,58	0,74—0,88 0,58—0,72	0,88—1,05 0,72—0,92	1,05—1,2 0,92—1,08
	0,38—0.50 0,26—0,42	0,50—0,65 0,42-0,58	0,65—0,86 0,58—0,80	0,86—1,0 0,80—0,96
где о — коэффициент, учитывающий зависимость технической про-
изводительности от расположения горной массы после отбойки,
обычно равный 1,1—1,6 (по данным Г. В. Родионова); — ем-
кость вагонетки, м3; z — число вагонеток в партии, загружаемой
без перерыва; /о — время обмена партии или одной вагонетки, мин;
V /11р — суммарное время простоев машины по организационно-
техническим причинам, включая подготовительно-заключитель-
ные операции, мин.
Производительность погрузочной машины с нагребающими ла-
пами. Техническая производительность по-
грузочной машины с нагребающими лапами [91
QT = znV',n, мэ/мнн,
где г — число нагребающих лап (обычно две или четыре); п — число
ходов каждой лапы в минуту; обычно л = 30-н35 для тяжелых
грузов и л =» 45 для легких грузов; Vn — объем горной массы,
захватываемой каждой лапой за рабочий ход, мя;
В3 — ширина захвата, м, d,. —- расстояние между участками тра-
ектории лап в период нагребания и обратного хода, ориентиро-
вочно равное диаметру ведущих дисков dA (см. рис. 3.21), м; —
средняя высота слоя нагребаемой горной массы, которая для
скальных пород может быть принята равной двойной высоте
нагребающей лапы, а для слабых пород — высоте лапы, м.
Окончательно техническая производитель-
ность машины с нагребающими лапами
QT= — гпВ3б/дйгр, м3/мин.
2
Основные параметры
Ковшовые погрузочные машины Основные параметры ковшовых
погрузочных машин: емкость и размеры ковша, сцепной вес машины.
127
мощность привода механизма передвижения и мощность привода
механизма подъема ковша.
Емкость ковша. Этот параметр определяют исходя из
заданной технической производительности погрузочной машины
по следующей формуле:
Qx^h
Проведенные ;
при заполнении
Г. Б.
ковша
Родионовым исследования показали
перед передней кромкой
возникает
что
ядро
Рис. 3.19.
заполнения
Схема
ковша

, м®.
уплотненной породы в виде призмы волочения. При повороте ковша
передняя кромка отсекает от штабеля объем породы А*В'В
(рис. 3.19). При выходе ковша из штабеля этот объем занимает по-
ложение ABKCD. При дальнейшем подъеме внутри ковена остается
объем ABCD. Наибольшее заполнение ковша происходит при глу-
бине внедрения Авн, равной длине днища ковша 1К.
При определении размеров ковша (в сантиметрах) принимают
следующие соотношения, для машин с ковшом на перекатываю-
щейся рукояти lK = 11,4 । VZK, Вк = /к, Лд 0,4 /к и И ~ 1,2 1К
(где Вк — ширина ковша, /Y — высота ковша спереди, — вы-
сота днища ковша); для машин с прямоугольным ковшом на шарнир-
ной рукояти /к ~ 12 I Ик, Z?K = 1.2 /к, Лд = Н = 0.6/к.
Сцепной вес. Поскольку черпание осуществляется напо-
ром погрузочной машины в штабель горной массы, сцепной вес
определяется по следующей формуле1
Gc = n
Лш4-Сц (П?н ±/ + Ц?к- 1ГД) н
г ± < 4 » ;
где п — коэффициент запаса, равный 1,1—1,15; Рв11 — расчетное
усилие внедрения ковша в штабель, Н; — полный вес груженой
128
вагонетки, Н; U’ZH — ходовое сопротивление машины, равное
0,026—0,065; i — уклон пути, °/0о; U'K — сопротивление вагонетки
на закруглениях, обычно равное (0,25—0,3) U^K — сопротив-
ление машины на закруглениях, обычно равное (0,25—0,3) IFU;
2
tC
Ц7Д = 0,7	----динамическое сопротивление; ip - коэффициент
7*вн
сцепления колес с рельсами или гусениц с почвой; г — соотноше-
ние между рабочим и сцепным весом машины; — ходовое со-
противление вагонетки, равное 0,007—0,01.
В связи с тем, что сопротивление перемещению самой машины
и вагонетки невелико, ими можно пренебречь, тогда
G , кН
Ф
Усилие внедрения ковша в штабель, равное реакции горной
массы в обычных условиях при крупности кусков не более 400 мм
определяется по фо| муле
P„=3»aL^BJiHk кН.
где а — коэффициент, учитывающий плотность и абразивные свой-
ства горных пород и полезного ископаемого; £ян — глубина внед-
рения ковша в штабель, принимаемая обычно равной длине днища
ковша, м; kH — коэффициент, учитывающий влияние высоты шта-
беля; — коэффициент формы ковша.
Коэффициент а в среднем для железной руды составляет 0,17—
0,2, песчаника н гранита — 0J5, песчанистого сланца — 0,12
и глинистого сланца — 0,08.
Коэффициент kH = (1,16-=—1,57) (2 -J- 1g Яш), где — наи-
большая высота штабеля, м.
Коэффициент формы ковша колеблется в больших пределах;
ориентировочно его можно принимать равным 1,2—2.
Мощность привода механизма передви-
жения. Сила внедрения, создаваемая ходовой частью при ста-
тическом воздействии машины на штабель, зачастую оказывается
недостаточной, поэтому малые и средние машины при погрузке
должны внедряться в породу с разбега и за счет динамической со-
ставляющей повышать эффект внедрения ковша. При составлении
уравнения движения машины с вагонеткой в этом случае можно
воспользоваться общим дифференциальным уравнением движения
механизма в приведенном виде, получаемым из уравнения Лагранжа
второго рода,
+ — • —	s. »)
d^ 2 ds ““	1
5 Зака> № 591
129
Если считать, что масса вагонетки остается пос ояиной, то вто-
рой член уравнения, учитывающий изменение приведенной массы т
на пути s, можно исключить и уравнение примет вид
= ^Х/У. s, и).
При исследовании конкретной машины действующие силы A'f
должны быть расписаны в виде функций времени I, пути s и скорости
V. Так, например, при схеме сил, действующих на погрузочную
машину при внедрении ковша в штабель породы (рис, 3/20), урав-
нение движения примет вид 191:
т	(GM+GU),
Рис. 3.20. Схема
сил, действующих
на машину при
внедрении ковша
или
— \Fk-P.,-\V'{Gk | G„)I,
аг т
где FK — касательная сила тяги, Н; IV" — коэффициент ходовых
сопротивлений машины и вагонетки; См 4- Св — общий вес негру
зочной машины и вагонетки, Н.
Двигатель привода механизма передвижения должен обеспечи-
вать предельное ускорение, определяемое силой сцепления меха-
низма передвижения с рельсами или почвой,
Сс
1,05 (бы + GB)
Ф/Л м/с2.
При этом ускорении в период разгона будет постоянной каса-
тельная сила тяги
Н,
которая будет соответствовать моменту, приведенному к валу дви-
гателя.
Л1	н-м,
t'n
130
где Г передаточное число трансмиссии; /?к — радиус колеса;
1, — к. п. д. привода.
В период равномерною хода преодолеваются лишь сопротивле-
ния движению и сила тяги
i«,i »'»+’+«и н,
а крутящий момент
,М0 = ^- , Нм.
* и
При внедрении ковша в штабель машина перемещается с замед-
лением, причем для полного использования сцепного веса двига-
тель должен развивать предельный крутящий момент, соответст-
вующий силе сцепления механизма передвижения,
<я-- Н м
«'П
пли
Д/вн^-^£^, Н м.
'"П
Тип и характеристика двигателя механизма передвижения,
должны выбираться на основании полученных крутящих моментов.
Мощность привода механизма подъема
ковша. При черпании ковшом горной массы статический мо-
мент от сил сопротивления в зависимости от угла поворота ковша
в вертикальной плоскости изменяется примерно по закону гипер-
болы. При повороте ковша возникают три момента (см. рис. 3.19):
первый — начальный, когда преодолеваются наибольшие силы со-
противления, второй, когда при выходе ковша из штабеля момент
зачерпывания постепенно уменьшается до статического момента
от груза, захваченного ковшом, и третий, когда ковш вышел из
соприкосновения со штабелем. По Г. В. Родионову начальный мо-
мент зачерпывания
м,- н = и РВ)| 0,4 [-V—“ 1ВИ)+?/1, Н  м,
где РВ11 — усилие внедрения ковша в породу, Н; РБ11 — глубина
внедрения, м; .v, у — координаты центра вращения ковша относи-
тельно его кромки, м.
Статический момент зачерпывания по мере продвижения ковша
в штабеле уменьшается согласно следующему закону:
Л1,=Л}4.,(1-се"), П-м,
где 0 — угол поворота ковша в вертикально]! плоскости, градус.
5*
131
Козффнциет ы.
]g л*3. п— Л*р \
m =----k----------L ;
e
c^AfaH-AfB 1
AJa. 1, o"j ’
где AJ0 -• статический момент от груза, захваченного ковшом при
выходе его из штабеля, Н-м; 0о — полный угол поворота ковша,
градус.
Суммарный момент для каждой точки поворота ковша
Л1«Ч+Сгр^Кгр + О11(/11 + -Мкк Н-м,
где Grp — вес породы, перемещаемой ковшом, Н; — тангенци-
альное ускорение центра тяжести объема породы, перемещаемой
ковшом, м/с2; 7?^ — расстояние от центра вращения ковша до
центра тяжести груза, м; 6К — вес ковша, Н; /к — горизонтальное
расстояние от центра тяжести ковша до центра его вращения, м;
/к — тангенциальное ускорение центра тяжести ковша, м/с2; /?к —
расстояние от центра тяжести ковша до центра его вращения, м.
Усилие на цепи подъема
P« = TL. Н,
Ьц
где £ц — наименьшее расстояние от центра вращения рабочего
органа до оси цепи, м.
Момент, приведенный к валу электродвигателя,
= Н-м,
IT]
где /?б — радиус барабана лебедки, м; т] — к. п. д. привода.
Погрузочные машины с нагребающими лапами. Основными па-
раметрами погрузочных машин с нагребающими лапами являются:
размеры исполнительного органа (нагребающей части и приемного
устройства), мощность двигателей рабочего органа и двигателей
хода.
По данным исследований Гипроникеля, рекомендуется прини-
мать следующие размеры рабочего органа с -нагре-
бающими лапами:
диаметр ведущего диска (рис. 3.21)
(1,25-r l,4)amflx, мм,
где атях — наибольший размер кусков, мм;
132
ширина приемного конвейера
Вл 1,5«/д, мм;
ширина захвата приемной плиты
5, = (2с/д + 5,)^ 3,5с/д, мм.
Оптимальные размеры кривошипного четырехзвенника прини-
маются следующие:
я, = (1,2-=- 1,25) d.;
b = 0,9<1д;
•R„ = d„; r„ = 0,65d„;
а,= (1,3ч-1,4)4д.
Высота нагребающих лап
Лл = (1/2-1/ЗИд.
Наибольшие усилия на
машину возникают во время
подачи машины вперед с
внедрением рабочего органа
в штабель, поэтому выбор
мощности двигателей следует
производить с учетом суммар-
ной величины сопротивлений
Го внедрению рабочего ор-
гана и движению самой ма-
шины:
Рис. 3.21. Основные параметры нагре-
бающих лап
^=^+^8, Н,
где —сопротивление штабеля внедрению кромки приемной
плиты и исполнительного органа, Н; IV2 — сопротивления движе-
нию самой погрузочной машины, Н.
Сопротивление
= Н,
где Уд — суммарная длина одновременно внедряющихся в мате-
риал кромок приемной плиты и рабочего органа, мм; да — удель-
ное усилие внедрения, отнесенное к длине кромок, Н/мм; обычно
для угля и сланца 2—6 Н/мм, для железной руды 6—10 Н/мм.
Сопротивление
^а=С«|^/±' + —). н,
v S !
где GM — полный вес машины, Н; IV" — коэффициент сопротивле-
ния движению машины; ои — ускорение машины в начале движе-
ния, м/с2.
133
Максимальное расчетное усилие, действующее на машину в пе-
риод внедрения,
ид.»,=IM»- н.
где kR — коэффициент динамичности; обычно принимают /гд —
= i,6—s— 1,7.
Величина максимального расчетного усилия должна удовлет-
ворять неравенству
№\»асч- н,
где k—коэффициент сцеплении гусениц с почвой.
Мощность двигателей хода определяют по ве-
личине максимального усилия внедрения U расч.
Мощность двигателей исполнительных
органов находят по величине сопротивления насыпного груза
r3ail = 2bpfeB, Н,
где Ьр — длина внедряющейся кромки лапы, мм; ks — удельное
усилие внедрения, Н/мм.
Устойчивость
Для каждого вида погрузочных машин устойчивость определяют
при наиболее неблагоприятном случае нагружения, который может
иметь место при погрузке породы.
Погрузочные машины с нагребающими лапами. Погрузочные
машины с нагребающими лапами на гусеничном ходу, как правило,
теряют устойчивость при действии на лапы усилий, стремящихся
развернуть машину. Величину усилия на лапе определяют с уче-
том максимального крутящего момента, действующего на валу
лапы; усилие направлено по касательной к траектории движения
конца лапы.
Для обеспечения устойчивости погрузочных машин с нагребаю-
щими лапами на колес но-рельсовом ходу необходимо выполнить
следующее условие:
GM siп 0 + ГСц + Лт < GЛ cos 0,
где <7Н — вес погрузочной машины, Н; 0 — угол подъема пути,
градус; Рсц—усилия на сцепке, Н; Рл—усилие на лапе при
внедрении ее в штабель породы, Н; ф — коэффициент сцепления
колес с рельсами.
Пог/ /зонные маишныс ковшовым исполнительным органом. Устой-
чивость погрузочных машин с ковшовым исполнительным органом
и на колесно-рельсовом ходу рассчитывают для трех расчетных
случаев, в момент внедрения ковша в породу, в момент подъема
внедренного в породу ковша, в момент разгрузки ковша (при ударе
ковшового устройства об амортизатор).
На рис. 3.22 показана схема сил, действующих па погрузочную
машину в момент внедрения ковша в породу
134
11 сила сопротивления породы внедрению РЬ11;
2)	сили инерции машины
Рки * = 6* — , Н,
К
где Си — вес машины, Н; /— замедление машины, м/с2; g— уско-
рение силы тяжести, м/с2;
3)	сила инерции вагонетки
III! В
GB—. II,
g
где (7В — вес вагонетки с породой, Н;
Рис. 3.22. Схема сил, действующих на погрузочную машину
в момент внедрения ковша в породу
4)	вес машины GM, Н;
5)	сила тяги F, Н.
В момент внедрения ковша в породу машина может сойти с рель-
сов вследствие отрыва задних колес.
Восстанавливающий момент
AfB — (7MXg, Н • м,
где Хп — расстояния от центра тяжести машины до оси переднего
полуската, м.
Опрокидывающий момент
^опр—H-М,
g	g
где у. — высота центра тяжести машины, м; h — высота сцепки, м.
Для обеспечения устойчивости машины необходимо, чтобы
Мв>Л1опр
пли
G«x2>GM —1/24- G№^-h.
g	g
135
Величина замедления
2S ’
где L'H — скорость машины в момент начала внедрения ковша, м/с;
S — глубина внедрения, м.
На рис. 3.23 показана расчетная схема сил, действующих на
погрузочную машину в момент подъема ковша, внед-
ренного в породу. В этом случае будет действовать опрокидываю-
Рис. 3.23. Схема сил, действующих па погрузочную машину
в момент подъема ковша, внедренного в породу
щнй момент, создаваемый вертикальной составляющей силы за-
черпывания Рчерп = Рчерп COS ф И ВССОМ ПОрОДЫ Grp, ИЭХОДЯЩеЙСЯ
в ковше.
Момент, опрокидывающий машину относительно переднего по-
луската (точка О),
^опр= ^черп^й COS ф "I"’Gj-p/j^, Н-М.
Восста н а вл ива тощи й момент
^П0С=^МЛ21 Н'М.
Коэффициент грузовой устойчивости
_ Мцос _ бмАа 1 ’ | 1
ЛГопр Pqepn^j COS ф Grp/j
Значение величины Рчерп в этом случае находится из условия
опрокидывания двигателя подъема ковша.
На рис. 3.24 показана расчетная схема сил, действующих на
погрузочную машину в момент подъема внедрен-
ного в породу ковша, повернутого на угол р от оси сим-
136
метрик машины в горизонтальной плоскости (крестиками обозна-
чены силы, направленные от пас перпендикулярно к плоскости
чертежа). В этом случае машина может потерять боковую устойчи-
вость относительно наружного рельса т—т. При расчете прини-
маем, что вертикальная составляющая силы зачерпывания прило-
жена на кромке ковша и смещена от его боковой кромки на рас-
стояние, равное одной трети ширины ковша.
Рис. 3.24. Схе-
ма сил, дейст-
вующих на ков-
шовую погру-
зочную машину
в момент подъ-
ема внедренно-
го в породу
ковша, повер-
нутого в сто-
рону
Коэффициент грузовой устойчивости определяется по формуле
Л4 опр
_________б'нДм________
Рчерп°1 COS ср -|- G[-pOa
> 1-1,1-
§ 6. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
Как в СССР, так и за рубежом в области ковшовых погрузочных
машин наметилась тенденция создания ковшовых погрузочных ма-
шин с боковой разгрузкой ковша.
Следует отметить, что создаваемые вновь погрузочные машины
с боковой разгрузкой имеют электрогидропривод, а испытания их
опытных образцов показывают высокую маневренность и эффектив-
ность работы этих машин в выработках малого сечения (от 6 ма).
Цикл погрузки этих машин около 30—35 с.
В целях повышения маневренности и увеличения области при-
менения ковшовых машин с боковой разгрузкой они изготовляются,
кроме гусеничного, и на пневмоколесном ходу.
Широкое применение находят за рубежом погрузочно-транспорт-
ные машины на пневмоколесном ходу, особенно при подземной до-
ставке руды.
137
Наблюдается тенденция применения внброковшей, внбролотков
или гидравлических долот для ускорения зачерпывания горной
массы и увеличения производительности машины.
Имеет место применение средств блокировки и автоматики: ав-
томатическая фиксация и возврат рычагов управления; механизи-
рованный поворот ковша для внедрения и автоматическая центровка
сто для разгрузки.
При совершенствовании широко распространенных ковшовых
погрузочных машин следует обратить особое внимание на создание
кулис с наиболее оптимальной траекторией ковша, снижающей вы-
соту разгрузки; повышение производительности машин при работе
на разных породах путем применения сменных ковшей различной
емкости; улучшение геометрической формы ковша и крепления его
к кулисе; обеспечение программированной и автоматизированной
работы.
По машинам непрерывного действия с нагребающими лапами
основные направления дальнейшего совершенствования заклю-
чаются в следующем:
возможности применения погрузочных машин с одной установки
в различных по ширине выработках. Увеличение фронта погрузки
требует конструктивных решений по уширению исполнительного
органа, что позволит значительно повысить производительность
погрузки и уменьшить ручную подгребку горной массы с боков
выработки;
снижении нагрузок, действующих на привод исполнительного
органа, и снижении усилий внедрения в горную массу при заклини-
вании нагребающих лап;
повышении производительности погрузки путем эффективной
очистки нагребающих лап от налипаний горной массы.
Следует обратить внимание на расширение применения гндро-
фицпроваиного привода, высококачественных материалов, повы-
шающих надежность и долговечность узлов, а также на улучшение
траекторий нагребающих лап.
В целом по всем погрузочным машинам необходимо создание
унифицированных машин каждой группы, оснащенных сменным
приводом (пневматическим, гидравлическим, электрическим, ди-
зельным) и сменной ходовой частью (колесно-рельсовой, гусенич-
ной, пневмоколесной).
Желательно применение дистанционного управления и управ-
ления по радио.
Для буропогрузочных машин целесообразно создание машин
с универсальным навесным бурильным оборудованием для машин
с боковым захватом, а также навесного съемного оборудования для
производства различных вспомогательных работ, скребков для
зачистки боков выработки, захватов для возведения крепи, люлек
для заряжания шпуров и т. д.
ГЛАВА 4
МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ
ДЛЯ ВРЕМЕННОГО И ПОСТОЯННОГО
КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК
§ 1.	НАЗНАЧЕНИЕ, ОБЛАСТЬ ПРИМЕ 1ЕНИЯ
И КЛАССИФИКАЦИЯ
В зависимости от горно-геологических условий и типа приме-
няемой крепи стоимость крепления составляет от 30 до 45% общей
стоимости проведения выработок, а затраты времени на крепление
достигают 20—25? времени всего горнопроходческого цикла. Про-
водимые выработки закрепляют деревянной, арочной металличе-
ской, анкерной и сборной железобетонной крепью или монолит-
ным бетоном.
Процесс возведения крепи, особенно штучной из деревянных
или железобетонных стоек н арочной металлической, пока трудно
поддается механизации. В большей степени для механизации удо-
бен процесс возведения анкерной крепи, из железобетонных тю-
бинюв и из монолитного бетона. Механизация возведения крепи
затруднена тем, что этот процесс должен быть взаимно увязан с ос-
тальными процессами и механизмами, находящимися в проводимой
выработке, и особенно с проходческими комбайнами, бурильными
установками, погрузочными машинами, а также со средствами
транспорта. Кроме того, разнообразие сечений горных выработок
и наличие постоянно изменяющегося по величине горного давле-
ния затрудняют создание небольшого числа единых по форме типо-
размеров крепи. Эти обстоятельства также осложняют задачу ме-
ханизации возведения крепи.
Для временного и постояннего крепления горных выработок
применяют:
1.	Механизированные крепи, предназначенные для временного
поддержания кровли над комбайном с целью уменьшения обнажен-
ного пространства у забоя и перенесения за комбайн, в менее стес-
ненное пространство, процесса установки постоянной крени.
Применение механизированных крепей весьма прогрессивно,
так как дает возможность совмещения проходческих операций по
разрушению забоя и возведению постоянной крепи и, кроме того,
обеспечивает благодаря наличию перекрытия безопасность проход-
чиков.
Механизированные крепи обычно используют при трудно обру-
шаемой кровле, так как в противном случае возникают явления так
называемого «топтания» кровли и ее обрушение.
Механизированные крепи обычно бывают шагающего типа. Их
классифицируют на независимые от комбайна и па входящие в кон-
139
струкцию комбайнового комплекса. Независимые механизирован-
ные крепи используют как ограждающие. Они размещены над ком-
байном, отделены от него и передвигаются самостоятельно. Меха-
низированные крепи, входящие в конструкцию комбайнового ком-
плекса, в свою очередь, подразделяют на крепи, монтируемые на
комбайне, и на шагающе-распорные, на раме которых смонтированы
исполнительный орган и другие узлы комплекса.
2.	Машины и механизмы, предназначенные для механизации
возведения постоянной крепи при проведении горизонтальных и на-
клонных выработок. Процесс механизации возведения различных
видов постоянной крепи должен осуществляться в увязке с осталь-
ными процессами, без нарушения цикла горнопроходческих работ.
Машины и механизмы для постоянного крепления классифици-
руют по видам возводимой крепи: для штучной крепи (металли-
ческие арки, деревянные или железобетонные стоики), анкерной
крепи, обделки мз сборных элементов и крепи из монолитного бе-
тона.
3.	Машины н механизмы для забутовки, тампонажа и за-
кладки.
§2.	МЕХАНИЗИРОВАННЫЕ КРЕПИ
Независимая механизированная проходческая крепь КМК-ЗМ
предназначена для временного поддержания кровли в проводимых
комбайновым способом подготовительных выработках арочной
формы сечением в проходке 13,1 мЕ и с углами наклона ± 10 .
Крепь КМК-ЗМ (рис, 4.1) составлена из двух секций, каждая
из которых состоит из четырех арок, двух арок / первого тина
и двух арок 2 второго типа. Арки попарпо связаны между собой
четырьмя домкратами передвижения 3. Арка представляет собой
четырехсекционную сварную коробчатую конструкцию перемен-
ного профиля.
Рис. 4.1, Механизированная крепь КМК-ЗМ
140
Обе половины верхняка 4 соединяются быстро разъемными кли-
новыми замками. В стойках 5 закреплены домкраты распора 6,
выполненные таким образом, чтобы изгибающий момент не пере-
давался на шток.
На каждой арке сверху установлены на шарнирных опорах лыжи
7. Опоры лыж могут быть передвинуты вдоль арки, изменяя рас-
стояние между лыжами. На концах лыж арки 2 подвешены кружала
S, которые служат, так же как и сама арка, опорами для соедине-
ния арок при их передвижения.
Передвижение арок 1 и 2 производится при снятом распоре,
т. е. когда домкрат 6 полностью поднят. При этом арка 1, опираясь
консолями своих лыж 7 на соседнюю арку 2 и кружало 5, опорными
поверхностями своих лыж образует с кровлей зазор, равный 60 мм,
а опорные плиты домкратов 6 распора поднимаются над почвой.
§ 3.	МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ
ШТУЧНОЙ КРЕПИ
Машины и механизмы для возведения штучной крепи подразде-
ляют на подвесные, распорные на монорельсе и «наземные», распо-
ложенные на каретках на колесном или гусеничном ходу.
Дчя облегчения механизации создаются так называемые па-
кеты крепи, состоящие из верхняка и стоек, соединенных вместе
специальными крючками на время транспортирования и установки
ее в забое.
Различают два типа крепеустановщиков. Крепеустановщики
первого типа выполняют только подъем ио-транспортные функции
но переносу и удержанию в рабочем положа ши верхи я ков кропи
до установки стоек вручную. Подобные крепеустановщики облег-
чают тяжелый физический труд, однако время на возведение крепи
сокращается при этом незначительно. Второй тип крепеустановщи-
ков предназначается для перенесения пакетов крепи или несколь-
ких верхняков с затяжкой, что экономит время установки, а также
создает защитный козырек, под которым безопасно можно устанав-
ливать стойки и выполнять другие вспомогательные работы.
В связи с новыми функциями крепеустановщиков их грузо-
подъемная сила увеличилась с 5000 до 10 000 Н, возрос габарит
по высоте с 500—700 до 900—1000 мм и появился новый параметр
их технической характеристики — «несущая способность», харак-
теризующий защитную способность от обрушения кровли.
Следует отметить, что изменение грузоподъемности и габарит-
ных размеров крепеустановщиков по существу связано с измене-
нием области их применения. Более легкие крепеустановщики пред-
назначаются для выработок сечением 9—12 ма, где требуется вы-
сота подъема до 3 м и ширина фронта работ составляет + 1 м.
Более тяжелые крепеустановщики предназначаются для выработок
сечением 16—20 мй с высотой подъема 3,5—5 м и шириной фронта
работ ±1,5 м.
141
Для облегчения конструкции крепеуста поищи ков следует стре-
миться к у мен мнению высоты подъема и ширины фронта работ, что
в общем случае возможно, так как крепеустановщиком элементы
крепи переносятся с доставочных тележек па монтажный стол, а
не на почву выработки. С целью упрощения конструкции некоторые
крепеустансвщики не имеют поворотной стрелы и перемещения их
по фронту достигаются параллельным сдвижением подъемной пло-
щадки.
Одними из существенных параметров крепеустановщика яв-
ляются число и конструкция монорельса, по которому он переме-
щается. Крепеустансвщики. переносящие груз по центру выра-
ботки, перемещаются по монорельсу, подвешиваемому к верхня-
кам крепи на гибких или жестких связях. Крепеустансвщики, пе-
реносящие груз с отклонением от осевой линии, а также производя-
щие погрузочно-разгрузочные работы у боков выработки, переме-
щаются по двум параллельным монорельсам, жестко подвешен-
ньм к верхнякам крепи. Следует применять автономный подвес-
ной монорельс, перемещаемый комбайном с помощью каната вслед
за подвиганием забоя.
Передвижение крепеустановщика по монорельсу осуществляется
собственным приводом, расположенным либо па самом крснеуста-
повщике. либо на отдельной тяговой тележке. Существуют зубчато-
реечные и фрикционные приводы. Первые обеспечивают большее
гарантированное тяговое усилие, по по сравнению с фрикционными
более сложны в изготовлении и недостаточно надежны в эксплуата-
ции. Недостаток фрикционного привода: зависимость тягового
усилия от коэффициента сцепления.
Обязательным элементом крепеустановщика является тормозное
устройство для возможности работы под некоторым углом в случае
изменения угла наклона выработки.
К подвесным крепеустаповщикам, предназначенным для возве-
дения арочной металлической крепи из спецпрофиля, относятся
крепеустансвщики КПМ; КПМ-8 конструкции В НПО «Углемеха-
низация» и КПУ-2 конструкции ЦНИИ Подзем маша.
Для возведения деревянной или из железобетонных стоек штуч-
ной крепи применяют универсальную машину «Штрек» и крепеуста-
новщик комплекса «Прогресс», расположенные на каретках.
Техническая характеристика кренеустановщиков приведена в
табл. 4.1.
Крепеустановщик (предохранительная механизированная крепь)
КПМ предназначен для перекрытия кровли призабойного прост-
ранства горизонтальных горных выработок, проводимых комбай-
новым и буровзрывным способами, в период уборки горной массы
и возведения постоянной крепи, а также для механизации возведе-
ния постоянной крепи (доставка, подъем верхняков с затяжками
и соединение элементов постоянной крепи). Крепь применяется
в выработках с боковыми породами сре щеп устойчивости, с метал-
лической арочной крепью из спецпрофиля как на прямых участках,
142
Техническая характеристика крепеустановщиков
Таблица 4.1
Параметры	кпм	КПМ-8	КПУ-2	КУ-1	«Штрек»
Грузоподъемная сила, Н	5000	8000	10 000	10 000	30 000
Несущая способность, Н	20 ООО	20 000	—	—	—
Высота подъема до монорельса, м	2,3	3,1	4,0	4,0	3,5
Ширина фронта работ, м	•—	±0,8	±1,5	—	—
Сечение выработки, м2	7—9,2	9,2 -13,8	15—20	13-20	6 и более
Угол наклона выработки, градус	±10	±20	±10	±$	±3
Минимальный радиус закругления выработки, м	20	20	20	—-	1	-ч—
Тип управления	Ручное (т	тосиками)	Дистанционное электрогпдравли- ческое	Электропил- равличсское	Дистанционное
Скорость подъема груза, м/с	0.08-0,1	0,18-0,2	0,15	—	—
Мощность привода маслостанции, кВт	3	5,5	15	17	13
Тип механизма передвижения	Реечное в	щепление	Фрикционное по стенке	Гусеничный ход	Колесно-рельсо- вый ход
Скорость передвижения, м/с Габаритные размеры, мм:	0,28—0,3	0,3-0,4	0,2	0,17-0,3	0,83
длина	6100	6250	10 800	7600	2100
высота	525	558	1 050	1600	1200
in ирина	1075	1100	1 200	1476	1200
Масса, т	3,5	4,4	4.5	7,5	2,2
так и на закруглениях с радиусом поворота более 20 м. Минималь-
ное сечение выработок, при которых возможно использование крепи
в зависимости от средств механизации проходки, 7 м2.
Крепеустановщик КПМ представляет собой гидроподъемник
рычажно-параллелограммного типа, подвешенный на монорельсе.
Механизмы подъема я передвижения закреплены на корпусе крепе-
установщика. Механизм подъема состоит из рычагов и тяг, соеди-
ненных в шарнирный четырехзвенник, обес течивающий плоско-
параллельное движение перекрытия, которое шарнирно закреплено
на стабилизаторе.
Монорельс состоит из секций, соединенных между собой штиф-
тами и скобами с помощью клиньев. На обоих концах монорельса
клиньями жестко закреплены концевые упоры, предотвращающие
Рис. 4.2. Схема расположения крепеустановщпка КПМ при работе проход-
ческого комбайна
сползание крепи с монорельса. Монорельс на подвесках подвешен
к постоянной арочной крепи вдоль выработки; он может вписы-
ваться и в криволинейные выработки.
На рис. 4.2 показана схема расположения крепеустановщики
КПМ при работе проходческого комбайна в момент установки двух
верхняков,
Крепеустановщик КПМ-8 предназначен для механизации опе-
раций возведения постоянной и временной крепей в наклонных
и горизонтальных горных выработках, проводимых буровзрывным
и комбайновым способами. Крепеустановщик применяют в подго-
товительных выработках угольных и сланцевых шахтах с боковыми
породами любой устойчивости.
Крепеустановщик КПМ-8 используют при установке металли-
ческой арочцой крепи из спецпрофиля типа АП и трапецеидальной
с металлическими верхнякамй при проведении выработок буро-
взрывным способом с погрузочными машинами типов ПНБ и ППМ,
при комбайновом способе с комбайнами ГПК> 4ПП-2, 4ПП-5 и
проходческими комплексами КСВ, К4ПП-2щ и К4ПП-5.
Минимальное сечение выработок в свету в зависимости от про-
ходческого оборудования в забое: машина типа ПНБ и комбайны
144
типа ГПК — 9,2 №; машины ППМ— 11,2 м5, комбайны типов
4ПП-2, ГПК-2, 4ПП-5 — 13,8 м2.
Крепе установщик КПМ-8 (рис. 4.3) состоит из корпуса 1, па
котором установлены механизм передвижения 2, маслостанция 5,
каретки 4, разводки трубопроводов и гидроаппаратура 5. К корпусу
1 осями крепятся рама 6 и тяги 7, которые соединяются со стаби-
лизатором 8.
Рис. 4.3. Крепеустановщик
КПМ-8
Корпус /, рама 6, тяги 7 и стабилизатор 5 образуют паралле-
лограммами механизм, который обеспечивает плоскопараллельное
движение перекрытия 9, закрепленного на стабилизаторе 8.
Для защггы рабочего пространства забоя от обрушающихся из
кровли кусков породы перекрытие крепеустановщика снабжено
крыльями 10, которые имеют регулировку в поперечном направле-
нии в зависимости от сечения выработки. Кроме того, на перекры-
тии установлены четыре башмака //, куда укладываются два верх-
няка арочной крепи, а также ограничитель 12, устанавливаемый
в вертикальное положение при работе людей с перекрытия.
Крепеустановщики КПМ-8 для проходческих комплексов
отличаются от крепеустановщиков КПМ-8 конструкцией перекры-
тия. Конструкция перекрытия комплексов представляет собой
попок с направляющими, по которым может передвигаться башмак
145
с траверсой, имеющей вертикальную ось вращения. На траверсе
приварены отрезки профиля арки, на которые укладывается
прямолинейный верхняк с двумя гидравлическими стойками па
концах.
Башмак имеет возможность перемещаться по направляющим пе-
рекрытия и стопориться на перекрытии в любом месте с помощью
клина.
Крепеустановщик КПМ-8 для комплекса КСВ отличается тем,
что перекрытие выполнено съемным, а стабилизатор — в виде
вилки. Такая конструкция обеспечивает быстрое соединение и
разъединение перекрытия со стабилизатором. Перекрытие имеет
откидные крылья и кронштейны для укладки верхняка и стоек,
составляющие комплект постоянной крепи.
Подъем перекрытия осуществляется двумя гидроцилиндрами /<?,
которые крепятся к раме 6 и корпусу Л Для жесткой фиксации
перекрытия в верхнем положении рама 6 снабжена двумя захва-
тами 14.
По монорельсу 15 крепеустановщик передвигается с помощью
механизма передвижения 2, аналогичного механизму передвиже-
ния крени КПМ,
Монорельс 15 включает в себя секции, соединенные между со-
бой скобами с помощью клиньев. Монорельс составлен из 25 сек-
ций двухметровой длины и четырех секций длиной 2,5 м. На обоих
концах монорельса жестко зак] сплены упоры 16, ограничивающие
передвижение крепи по монорельсу.
Секции монорельса подвешиваются вдоль выработки к постоян-
ной арочной крепи с помощью подвески 17. Последняя состоит из
траверсы 18, которая захватами 19 с помощью клиньев 20 жестко
крепится к аркам, и двух скоб с клиновой тягой, которые наде-
ваются на секцию монорельса и подводятся к траверсе 18.
Крепеустановщик имеет маслостанцшо, состоящую из электро-
двигателя, насоса НШ-32, маслобака, фильтра, предохранитель-
ного клапана. Электродвигатель маслостанции включается и вы-
ключается кнопочным постом КУ- ] 
Крепеустановщик КПУ-2 конструкции ЦНИИПодземмаша пред-
назначен для механизации процессов при разгрузке, доставке и
возведении постоянной металлической арочной крепи в призабой-
ном пространстве при комбайновом способе проведения горных
выработок сечением 15—20 м2.
Крепеустановщик может быть применен с комбайнами 4ПП-2,
ГПК-2 или 4ПП-5 при условии, что к постоянной металлической
арочной крепи имеется возможность подвесить монорельсовую балку
с сосредоточенной нагрузкой до 50 кН при наличии между комбай-
ном и балкой пространства высотой не менее 1 м, которое необхо-
димо для транспортирования элементов арочной крепи в приза-
бойное пространство.
Крепеустановщик КПУ-2 способствует частичному совмещению
основных операций проходческого цикла: разрушению забоя и'
146
креплению выработки, механизирует доставку и возведение метал-
лической арочной крепи, повышает производительность труда.
Крепеустановщик КПУ-2 обладает большей грузоподъемностью
по сравнению с предохранительной крепью КПМ и крепеукладчи-
ком КПМ-8 и большей универсальностью, так как с его помощью
можно производить погрузочные и разгрузочные работы с парал-
лельных путей.
Выбор основных частей крепеустановщика определяется не-
обходимыми для установки крепи технологическими операциями, а
именно: элементы крепи, доставленные общешахтными средствами
к хвостовой части комплекса, необходимо поднять, развернуть
в удобное транспортное положение, перевезти в призабойную часть
Рис. 4.4. Схема транспортировки пакета крепи на тележке
выработки, повернуть в удобное положение для установки и под,
нять в рабочее положение удерживая его там до окончательного
соединения со стойками.
Для удобства транспортировки и установки элементы арочной
крепи, верхняк и две стойки соединяют с помощью временных крюч-
ков в пакет. Па рис. 4.4 показана схема транспортировки пакета
крепи / на тележке 2.
Крепеустановщик КПУ-2 (рис. 4.5) состоит из монорельсового
крана, включающего в себя гидравлический захват 1 с телескопом,
стрелу 2, каретку 3, опорные лыжи 4, раму 5, дистанционного
пульта управления, монорельса 6 и электрооборудования.
Монорельсовый кран служит для подъема и транспортировки
пакета крепи, а также для подъема и удержания верхняка в рабо-
чем положении в момент установки крепежной рамы.
Гидравлический захват I в сборе состоит из собственно захвата
с вертикальным гидроцплипдром двойной раздвижностн, горизон-
тального телескопически выдвижного корпуса и рамы с поворот-
ным устройством, являющейся опорной частью всех элементов.
С помощью гидравлического захвата отдельные верхняки или
панели с верхняками могут зажиматься, подниматься на 200 мм.
выдвигаться вперед на величину до 300 мм, поворачиваться в плане
от центральной оси в одну сторону на 90 и в другую на 15°.
147
ШР^Х I
~0г& -----------------------------№
Рис. 4.5. Крепеустановщик КПУ-2
Стрела 2 крана совместно с тягами составят пантограф, что
позволяет производить подъем и опускание гидравлического за-
хвата параллельно горизонтальной плоскости. Подъем и опуска-
ние стрелы осуществляются домкратами подъема стрелы, которые
штоком крепятся к стреле, а корпусом — к раме поворотной плат-
формы крана.
Каретка 3 состоит из корпуса, в котором установлены четыре
опорных ролика, с помощью которых каретка перекатывается по
нижним полкам монорельса, а также четыре подпружиненных при-
жимных ролика, фиксирующие положение тележки относительно
монорельса.
Рис. 4.6. Универсальная машина «Штрек»
Работ по установке металлической арочной крепи с помощью
монорельсового крепеустановщика включают в себя доставку ком-
плекта элементов крепи в забой, установку рамы и передвижку
монорельса. Доставка пакета с элементами арочной крепи к хво-
стовой части комбайнового комплекса осуществляется в транспорт-
ных тележках по специальной грузовой монорельсовой дороге,
расположенной на штреке. Элементы арочной крепи складируются
на накопителе.
В работах по доставке крепи от места складирования до забоя
участвуют двое проходчиков, один из которых является машини-
стом крепеустановщика. Элементы арочной крепи с накопителя
доставляются на монтажный стол, где производится монтаж крепи.
Крепь захватывается стрелой крепеустановщика, разворачи-
вается в транспортное положение и перевозится в забой, где уста-
навливается.
149
Универсальная машина «Штрек* (рис. 1.6), созданная ПНИУИ,
с навесным оборудованием по классификации относи гея к назем
ним тлатпинам л предназначена для механизации работ по возведе-
нию штучной деревянном и железобетон поп сборной крепи, а также
для ремонта и поддержания выработок, поддирки почвы и погрузки
горной массы в шахтные вагонетки, прохождения и чистки дренаж-
ных канав.
Применяется в одно- и двухпутных горных выработках с колеей
900 мм при минимальном сечении штрека 6 м3.
В зависимости от характера выполняемых машиной работ ис-
пользуется навесное оборудование: клещевой захват элементов
деревянной крепи, грейфер, крюковая подвеска, устройство для
установки опережающей крепи, ковши экскаваторный и погрузоч-
ный.
Управляет машиной с выносного кнопочного пульта один че-
ловек.
§ 4.	МАШИНЫ ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ
АНКЕРНОЙ КРЕПИ
Анкерной крепью закрепляют подготовительные и очистные
выработки, се используют в камерах и тоннелях. Эта крепь яв-
ляется весьма перспективной. Для возведения анкерной крепи тре-
буется вначале пробурить шпур, установить в него анкер и затем
затянуть его.
Рис. 1.7. Шахтная бурильная установка БУА-3
Возведение анкерной крепи производят с помощью бурильных
машин БУА-3, ПА-1 и МАП 1.
Шахтная бурильная установка БУА-3 на гусеничном ходу с
электрогидроприводом применяется для анкерования кровли гор-
ных выработок различного назначения при высоте выработок
2,6—3,6 м и породах с /= < 8. Она может также применяться для бу-
рения горизонтальных шпуров по забою. Бурильная установка
БУА-3 (рис. 4.7) состоит из бурильной машины / с бурильной го-
ловкой 2, манипулятора 3, корпуса 4, гусеничного хода 5 и системы
управления 6.
150
Таблица 4.2
Техническая характеристика машин для бурения шпуров под анкеры
Параметры	ПАЛ	МАП-1
Высота выработки, м	1,7-2,9	1,9—3,0
Коэффициент крепости буримых по-	5	До 8
род / Глубина бурения, м	1 .8	1,6: 1,8
Частота вращения инструмента, с-1	5 £300)	2,92 п 5,3
(об/мин) Усилие подачи, Н	3000	(175 и 320) 15 000
Скорость подачи, м/с	0,01	0,038
Ход подачи, мм	1070	980
Мощность электродвигателя нраща-	1,4	3,0
Т'ХЧЯ, кВ г Усилие распора, II	8000	10 000
Базовое сверло	ЭРП-18Д2М	ЭБГП-1
Габаритные размеры, мм: длина	1700; 2230; 2930	1825; 3250
шири на	320	660
высота	470	850
Масса, кг	67; 73: 7G	250
Эксплуатационная производительность установки составляет:
при бурении под анкеры по породе с f — 6 ч- 8 в забоях подго-
товительных выработок — пе менее 40 м/'смеиу;
при бурении горизонтальных шпуров в очистном забое — не
менее 60 м/смену;
при бхрении под анкеры по породе с f = 2—4 в камерах слан-
цевых шахт — не менее 450 м/смепу.
Переносной станок для анкерования ПА-1 (табл. 4.2) предназна-
чен для бурения шпуров под болты анкерного крепления в горных
выработках высотой 1,7—2,9 м, вмещающий массив которых в зоне
анкерования состоит из пород, имеющих коэффициент крепости
f<Z5.
Станок ПА-1 (рис. 4.8) состоит из ручного электросверла / типа
ЭРП18Д-2М с индивидуальной подачей и распорной винтовой
стойки 2. С помощью двух сменных проставок стойка может удли-
няться, увеличивая ход подачи. При использовании станка без
проставки бурение производится с заменой штанги. Электросверло
имеет быстросъемное соединение со стойкой, что позволяет разде-
лить станок на два транспортабельных узла с максимальной мас-
сой 39 кг. При бурении станок управляется дистанционно
с помощью выносной кнопки, что избавляет бурильщика от тяже-
лых физических нагрузок и повышает безопасность труда
Возможность бурения шпуров диаметром 42 мм с водяной про-
мывкой и наличие на станке шламоуловителя обеспечивают эф-
фективное пылеподавленис и улучшают санитарное состояние вы-
работки.
151
Передвижная машина для анкерования МАП-1 (см. табл. 4.2)
предназначена для бурения шпуров под болты анкерного крепления
в горных выработках высотой J.9—3 и, проводимых с углом на-
клона до 6°, вмещающий массив которых в зоне анкерования со-
стоит из пород с 8 в шахтах, опасных по газу или пыли.
Рис. 4.8- Переносной станок
для анкерования ПА-1
Рис. 4.9. Передвижная машина для
анкерования МАП-1
Машина МАП-1 (рис. 4.9) представляет собой колонковое
сверло /, смонтированное на установочном приспособлении 2 с ко-
лесным ходом 3.
Электрическое сверло состоит из асинхронного электродвигателя
в исполнении РВ, редуктора со встроенной насосной станцией,
гидропривода, механизма подачи и траверсы со шпинделем.
Распорная стойка — телескопическая с выдвижной верхней
трубой для настройки по высоте выработки. Стойка имеет пружин-
ный уиор для компенсации распора, люнет, обеспечивающий за-
буривание, устройство для отвода шлама с водой на почву выра-
ботки. Распор стойки осуществляется гидроцилиндром, подключен-
ным к гидроприводу сверла.
Раздвижная штанга позволяет бурить шпур под анкерный болт
на полную глубину.
Скорость бурения и усилие подачи при бурении устанавливаются
вручную в зависимости от крепости пород, что дает возможность
применять паивыгоднейшие режимы в самых разнообразных горно-
геологических условиях.
Управление машиной — дистанционное по искробезопасной
схеме.
§ 5.	МАШИНЫ ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ОБДЕЛКИ
ИЗ СБОРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Машины для возведения обдедки из сборных элементов разде-
ляют на две группы: для установки верхняка и для возведения сбор-
ной обделки круглого сечения из железобетонных тюбингов (бло-
ков). Примером машин первой группы может служить машина
«Штрек» (см. § 3 настоящей главы), примером машин второй
группы - крепеустановщик УТ-1М и кран К-1000М.
Крепеустановщик УТ-1М конструкции ЦНИИПодземмаша —
кранового типа, предназначен для возведения постоянной крепи
и обделки из железобетонных тюбингов в горизонтальных двух-
путных горных выработках с откаткой породы электровозами.
Крепеустановщик УТ-1М (рис, 4.10) смонтирован на плат-
форме /. В колонке 2 вертикально расположен гидроцилиндр с си-
стемой полиспастов для рабочей стрелы 3, поднимающей крепь.
На конце штока стрелы 3 имеется захватное устройство 4. Для со-
хранения устойчивости при установке крепи с более удаленной
от рельсового пути стороны выработки предусмотрен выдвижной
аутригер 5,
Тюбинги б транспортируют на специальных платформах 7. Уп-
равляют крспеукладчиком с пульта. Для рабочих предусмотрена
выдвижная площадка — полок, с которой соединяют тюбинги бол-
тами. Полок может опускаться или подниматься в зависимости от
размеров выработки.
Для возведения сборной обделки круглого сечения из железо-
бетонных тюбингов применяется кран К-1000М. Он предназначен
также для механизации монтажных и такелажных работ в гори-
зонтальных горных выработках. Наличие сменного навесного обо-
рудования позволяет использовать кран при ремонте горных вы-
работок.
Кран (рис. 4.11) состоит из тележки 1 на рельсовом ходу, по-
воротной платформы 2, колонны поворота 3, стрелы 4 с цилиндрами
153
Техническая характеристика крепеустановщика УТ-1М
Грузоподъемная сила, кII................... 6
Сечение выработки б свету, м*..............9,56—15,7
Средняя скорость подъема элемента крепи, м/с . .	0,1
Скорость передвижения вдоль выработки, м/с. . .	0,172
Суммарная установленная	мощность, кВт......	5,7
Жесткая база платформы,	мм ..... ............. 1410
Колея, мм...................................... 900
Габаритные размеры (в транспортном положении),
мм:
длина........................................ 3100
ширина..................................... 1360
высота..................................... 2152
Масса, т .......... ........................... 4,3
Рис. 4.10, Крепеустановщик УТ-1М
5, пульта управления 6 и кабины 7. На конце стрелы могут монти-
роваться подвеска крюковая £ или другое навесное оборудование.
Кран самоходный, полноповоротным, с гидравлическим управ-
лением и телескопической стрелой. Конструкция крана позволяет
работать в одно- и двухпутных горизонтальных горных выработ-
ках.
В комплект крана входят также головка для захвата тюбингов
и блоков, ковш для поддирки почвы, грейфер для уборки породы
и сыпучих материалов, захват для укладки труб.
154

Колонна поворота 3 обеспечивает угол поворота стрелы в го-
ризонтальной плоскости вправо от продольной оси платформы и
влево от той же оси.
Стрела 4 выполнена из трех труб, входящих одна в другую и
передвигающихся поступательно относительно друг друга. Благо-
даря телескопической конструкции стрела может изменять длину
на 1190 мм. Цилиндры 5 обеспечивают стреле поворот в вертикаль-
ной плоскости вверх и вниз от горизонтального положения.
Техническая характеристика крана К-1000М
Грузоподъемная сила, кН, не более:
на короткой стреле  .............................. 15
на длинной стреле............................... 10
Расстояние от крюка до оси поворота платформы
(при горизонтальном расположении стрелы), мм:
максимальное .................................. 4500
минимальное................................... 1740
Максимальная высота подъема крюка от головки, мм 3950
Угол поворота стрелы в горизонтальной плоскости,
рад.............................................. 4,19
Угол поворота платформы, рад ..................... 6,28
Скорость передвижения крапа, м/с, не более ....	0,27
Установленная мощность, кВт...................... 5,5
Колея, мм ...................................... 750,	900
Габаритные размеры (в транспортном положении), мм:
длина.......................................... 5000
ширина........................................ 1300
высота........................................ 1600
Масса со сменным навесным оборудованием, т. . . .	10,7
§ 6. МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ
КРЕПИ ИЗ БЕТОНА, ТАМПОНАЖА И ЗАКЛАДКИ
Крепь из монолитного бетона можно возводить только в сравни-
тельно устойчивых породах, так как вследствие медленного воз-
растания прочности бетона она не в состоянии воспринимать пер-
воначальное горное давление слабых пород.
В настоящее время существуют машины для возведения крепи
способом пабрызгбетона — так называемое безопалубочное бето-
нирование и для возведения крепи из монолитного бетона, уклады-
ваемого за опалубку.
Возведение крепи способом пабрызгбетона производится без опа-
лубки и заключается в нанесении специальной машиной с помощью
сжатого воздуха бетонной смеси на кровлю и стенки выработки.
При набрызгбетоне сухая смесь щебня и цемента смешивается с во-
дой при выходе из сопла. Крепь, возведенную этим способом,
можно применять в различных выработках, как коротких, так и про-
тяженных. Метод возведения крепи безопа лубочным бетонирова-
нием (набрызгбетопом или пневмобетоном) нашел распространение
в горной ирЬмышленностн.
156
Бетон для набрызга состоит из смеси цемента, гравия или щебня,
песка, воды и ускорителя схватывания и твердения. При нанесе-
нии сжатым воздухом бетона на поверхность пород он прочно схва-
тывается с породой и в зависимости от условий служит крепью
или предохранительной обделкой. Прочность бетона, плотность
и быстрота затвердевания зависят от крупности фракций заполни-
телей, введения добавки — ускорителя схватывания и твердения,
а также метода сю нанесения на поверхность.
Применяют также подачу в машину заранее затворенной с во-
дой бетонной смеси. Набрызгбетон наносится слоями толщиной
в 4—5 см и более и служит достаточно падежной гидроизоляцией;
может наноситься как на сухую, так и на влажную поверхность.
Повышенная в сравнении с обычной, прочность бетона позволяет
снизить толщину крепи и тем самым уменьшить сечение выработки
в проходке. Кубиковая прочность бетона на 28-н день составляет
25—40 МПа.
Набрызгбетон можно применять в сочетании с анкерной крепью,
металлическими сетками, металлической крепью. Применение на-
брызгбетона для безопалубочного крепления горных выработок
снижает стоимость их сооружения на 18—25 "и и па 40 % повы-
шает производительность труда проходчиков.
Проведенные в настоящее время работы позволяют рекомендо-
вать безопалубочный способ бетонирования как эффективный и
экономичный процесс, механизирующий возведение крепи в гор-
ных выработках, проводимых в устойчивых породах с / = 4-^-6.
Отход бетонной смеси от поверхности выработки при набрызгбе-
тоне достигает 15—20 %.
Машины для набрызгбетопа обычно состоят из камер для сухой
смеси, бункеров, распределительного дозатора, двигателя с ре-
дуктором, рукавов, сопла и тележки. Различают двухкамерные
и однокамерные машины. Привод машин может быть пневматиче-
ским или электрическим.
Двухкамерная машина обеспечивает непрерывную работу по
нанесению бетона и находит преимущественное распространение
при строительстве больших подземных сооружений и камер около-
ствольных дворов. Загружаемая в машину сухая смесь состоит из
песка, гравия или щебня крупностью до 25 мм и цемента. Под
давлением сжатого воздуха смесь поступает из верхней камеры в
нижнюю, служащую материальным шлюзом, затем, попадая в кар-
маны вращающегося дозатора, разделяется на равные порции,
которые воздушным потоком увлекаются в отводящий патрубок,
далее — в гибкий рукав и сопло, к которому подводится вода, за-
творяющая сухую смесь. Готовый раствор с большой скоростью
вылетает из сопла на поверхность. По мере освобождения нижней
камеры от сухой смеси в нее поступает следующая порция из верх-
ней камеры, и цикл повторяется. Таким образом, загрузка машины
производится непрерывно.
157
Ускорения схватывания и твердения наносимого бетона
достигают введением в сухую смесь специальной добавки — уско-
рителя схватывания и твердения в количестве 2—4 % массы
цемента.
Существует однокамерная машина СБ-67, достоинством которой
являются простота и большая длина транспортировки бетона.
Опыт использования машин для набрызгбетона показал высо-
кую эффективность как самих машин, так и метода безопалубоч-
ного бетонирования. Однако дальнейшее развитие шахтного и под-
земного строительства потребовало создания машин, имеющих
более высокую производительность, работающих па сухой бетон-
ной смеси с крупной фракцией заполнителей, с большим диапазо-
ном применения и предназначенных как для набрызгбетона, так
и для укладки бетона за опалубку в горизонтальных горных выра-
ботках, а также при общестроительных бетонных работах.
В практике горнопроходческих работ монолитную бетонную
крепь, укладываемую за опалубку, в основном применяют при
креплении капитальных выработок и камер околоствольных дво-
ров, Толщина ее колеблется в пределах 200 —500 мм для бетона
марок Ml00 и М200.
Механизированное возведение крепи из монолитного бетона,
укладываемого за опалубку, целесообразно применять лишь при
больших объемах работ, при этом должна учитываться степень
загрузки машин бетонной смесью. Кроме того, одновременно должна
применяться металлическая инвентарная опалубка.
Для транспортирования и укладки монолитного бетона за опа-
лубку при возведении крепи служат также бетононасосы. Они имеют
преимущество перед машинами для набрызгбетона по ряду экс-
плуатационных качеств: меньшая скорость выхода смеси, меньший
износ труб, более высокое качество бетонной смеси, устойчивая
работа установки и более низкая стоимость крепи.
Бетонная смесь подается по трубам. Наиболее транспортабель-
ной является смесь, обладающая подвижностью, которая соответст-
вует осадке конуса, равной 60—150 мм.
Для нормальной работы бетононасоса по подаче бетонной смеси
за опалубку необходимо применять пластичные бетонные смеси.
Последние в процессе перекачивания по бетоноводу должны со-
хранять связность и устойчивость против расслоения. Время на-
хождения бетонной смеси в укладчике и бетоноводе с момента ее
приготовления должно быть не более 50—60 мин; при введении
в бетонную смесь специальных добавок это время может быть уве-
личено.
Бетоновод для подачи бетонной смеси состоит из труб с клино-*
вым замком, колеи, переходного патрубка, резиновой трубы, опоры
и растяжки.
Машина для бетонных работ БМ-68У предназначена для возве-
дения монолитной бетонной крепи методом набрызгбетона и для
укладки бетона за опалубку горных выработок. Машина БМ-68У
158
относится к классу машин непрерывного действия с шлюзовым до
зирующим барабаном.
Техническая характеристика машины БМ-68У
Для набрызг- Для укладки
бетона бетона за
опалубку
Производительность по сухой смеси,
м3/ч.............................. 6	12
Максимальная фракция заполнителей,
мм ..... ................................ 25	40
Максимальный расход сжатого возду-
ха, м:'/с.............................. 0,015	0,023
Диаметр материального	рукава, мм . .	65	90
Дальность подачи, м..................... 250	300
Высота подачи, м .	.	.	.	............. 100	100
Мощность электродвигателя,	кВт	.	.	-	3,8/6,3
Давление сжатого воздуха, МПа	.	.	.	0,5
Габаритные размеры, мм:
длина.............................. 1450
ширина......................... 850
высота......................... 1650
Масса (с рукавами), т.............. 1,4
Машина БМ-68У (рис. 4.12) состоит из дозатора 1, верхнего
уплотнительного диска 2, нижнего уплотнительного диска 3, ос-
нования 4 дозатора, выходного патрубка 5, крышки дозатора 6,
стяжного болта 7, загрузочной воронки 8, сита 9, побудителя 10,
пневмосистемы 11, рукава материального 12, сопла 13, водяного
рукава 14, гасителя, редуктора 15, поворотного устройства 16, ко-
леса 17, двигателя 18.
Основу машины составляет дозатор 1 барабанного типа, который
состоит из вращающегося барабана, неподвижных верхнего 2 и
нижнего 3 уплотнительных дисков. Нижний диск снабжен одним
разгрузочным окном н прикреплен к основанию 4 дозатора, к ко-
торому, в свою очередь, присоединен выходной патрубок. Верх-
ний диск снабжен одним продолговатым загрузочным проемом и си-
стемой отверстий и закреплен на крышке дозатора. На последней
установлена загрузочная воронка с ситом, внутри которой вра-
щается побудитель, прикрепленный к барабану.
Машина снабжена двумя комплектами сменного оборудования
(сита, рукава и сопла) для проведения двух видов работ: набрызга
бетона с фракцией заполнителей до 25 мм и укладки за опалубку
бетона с фракцией заполнителей до 40 мм.
Для возведения монолитной бетонной крепи применяют универ-
сальную металлическую опалубку ОГУ, созданную ЦНИИПод-
земмашем. Опалубка ОГУ предназначена для механизированного
возведения монолитной бетонной крепи в одно- и двухпутных го-
ризонтальных прямолинейных выработках с различным сечением
в свету — от 4,9 до 16,64 м2 в шахтах и рудниках.
В комплект инвентарной опалубки ОГУ (рис. 4.13) входят де-
сять секций общей длиной 10 м. Основными узлами каждой секции
159
являются: правые и левые стойки — наружные 1 и внутренние 2,
полукружала правые 3 и левые 4 соответственно для одно- и двух-
путных выработок, затяжки 5 и набор крепежных узлов. Наружная
стойка 1 вставляется во внутреннюю стойку 2 таким образом, что
телескопическое соединение позволяет раздвигать стойку на не-
обходимую высоту по всему сечению выработки. Положение стоек
закрепляется фиксаторами.
Рис. 4.12. Машина для бетонных работ БМ-68У
Кружала служат для удержания затяжек в бетонной смеси при
бетонировании свода выработки, а также для придания своду не-
обходимой формы.
Многократная оборачиваемость опалубки (до 100 раз) позволяет
увеличить на 10—12 % темпы проведения капитальных горных
выработок, повысить производительность труда по креплению
в 1,5 раза и снизить стоимость проведения выработок на 3—5%.
Важной проблемой для осуществления высокопроизводитель-
ной работы машин по возведению крепи из монолитного бетона
являются способы приготовления и транспортировки сухой или
затворенной бетонной смеси. Существуют два направления ее ре-
шения: первое — приготовление сухой или затворенной бетонной
смеси на поверхности с последующей доставкой ее в шахту в ваго-
нетках к месту производства работ, второе — транспортировка
160
каждого компонента отдельно и приготовление сухой или затворен-
ной бетонной смеси в специальной передвижной бетономешалке
около места возведения крепи. Поэтому создание комбайна для
Рис. 4.13. Инвентар-
ная опалубка ОГУ
приготовления бетонной смеси, загрузки ее в машину с автоматиче-
ской подачей воды и ускорителя схватывания цемента является
актуальным.
С целью ускорения процесса возведения крепи из монолитного
бетона необходима комплексная механизация всех процессов, осо-
бенно приготовление сухой смеси на поверхности и транспорти-
6
Закаэ № 591
161
ровка ее в шахту или доставка в
шахту каждою компонента от-
дельно.
Для комплексной механизации
работ по возведению монолитной
крепи в горных выработках спо-
собом укладки бетонной смеси за
опалубку Ц1 ]ИИПодземмаш и ки-
= селевский завод «Гормаш» разра-
Й. бота пи комплекс «Монолит-2». Про-
* ходческий комплекс «Монолнт-2»
g работает на сухих компонентах
£ бсгонной смеси, которые смеши-
о ваются в загрузчике-дозаторе и
о с помощью сжатого воздуха по
* гибкому трубопроводу*транспорти-
£ руются к сопловому устройству,
ч где происходит затворение смеси
« водой. Готовая бетонная смесь
к с помощью манипулятора уклады-
к вается за опалубку.
Область применения комплек-
м са — околоствольные дворы и глав-
а ные откаточные выработки.
§	Комплекс «Монолит-2» (рис.
о 4.14) состоит из цементовоза /,
'v загрузчика-дозатора 2, материаль-
Й ного рукава <3, предназначенного
* для транспортирования сухой
е смеси по выработке, укладчика
и бетонной смеси — манипулятора
« 4 и опалубки 5.
g	Цементовоз предназначен для
транспортировки по шахтным выра-
g боткам, хранения и дозированной
о. подачи цемента в выходной патру-
с бок загрузчика-дозатора для само-
* загрузки цементом из вагонетки.
Цементовоз (см. рис. 4.14) со-
о стоит из следующих основных уз-
tx лов: редуктора-дозатора 6, цис-
терны 7, клапана S, эжектора 9,
платформы 10, пневмосистемы 11,
патрубка выходящего 12, всасы-
вающего сопла 13, побудителя,
взвешивающего устройства, опор-
ной тележки, всасывающего ру-
кава и электрооборудования.
Техническая характеристика комплекса «Монолит*2»
Сечение выработки в свету. мй................ 10—16
Производительность комплекса по укладке бетона,
м3/ч............................................ 7
Максимальное расстояние подачи бетона,	м ...	300
Продолжительность непрерывной работы по уклад-
ке бетона (отработка одного вагона УВГ-3.3),
мин................ ........................... 25
Внутренний диаметр материального шланга, мм . -	90
Максимальный размер заполнителей, мм............ 40
Установленная мощность электродвигателей,	кВт.	12
Колея, мм ....................................  900
Тип применяемой опалубки......................ОГУ;	ОГВ;
ОПМ-1
Масса, т......................... ............. 7,5
Цементовоз
Производитсяьность, мя/ч:
по подаче цемента . ...................... 1,7; 1,9;
2,2; 2,5
э загрузке цемента....................... 4—6
Установленная мощность, кВт...................  1,5
Вместимость цистерны, м3....................... 1,1
Габаритные размеры, мм;
длина ....................................  3500
ширина..................................... 1324
высота в рабочем положении................. 1900
»	» транспортном положении............ 1650
Масса, ........................................ 2,0
Загрузчик - дозатор
Производительность по сухому материалу (песок,
щебень), м3/ч..................................  7
Диаметр материального рукава,	мм'................ 90
Максимальный расход сжатого воздуха. м3/с .  	0,25
Установленная мощность. кВт................... 10,5
Масса, ........................................... 4
Манипулятор
Максимальная высота укладки бетонной смеси на
опалубку, м ..................................   5
Угол, градус;
подъема стрелы............................... 10—40
поворота стрелы............................... 360
Габаритные размеры в транспортном положении,
мм:
высота от головки рельса .................... 1575
длина........................................ 2785
шурина...................................... 1162
Масса, т........................................   1,5
Загрузчик-дозатор предназначен для механизированной пере-
грузки смеси сухого песка и щебня из шахтной вагонетки в прием-
ный бункер. С помощью вертикального барабана с ячейками су-
хая смесь дозируется и сжатым воздухом подается по рукаву к
устройству дня затворения водой, установленному на манипуля-
торе.
6*	163
Загрузчик-дозатор (см. рис. 4.14) состоит из платформы 14,
основания дозатора 15, крышки дозатора 16, барабана доза-
тора 17, загрузочного бункера 18, приставки к редуктору 19,
насосной станции 20, платформы поворотной 21, стрелы 22,
грейфера 23.
Платформа имеет поперечные катки для перестановки машины
на параллельный путь. Для крепления загрузчика к рельсам пре-
дусмотрены захваты.
Грейфер - гидравлический двухчелюстной вместимостью 100 л.
Барабан-дозатор имеет сквозное квадратное отверстие для вала
вращения. По окружности барабана имеются сквозные продольные
Дозировочные ячейки для заполнения сухой смесью.
.Манипулятор предназначен для перемещения и установки ма-
териального рукава с гасителем при укладке бетонкой смеси за
опалубку. Па манипуляторе в камере смешения осуществляется
затворение водой сухой бетонной смеси, поступающей по матери-
альному рукаву от загрузчика-дозатора.
Манипулятор (см. рис. 4.14) состоит из тележки 24, поворотной
платформы 25, стрелы 26. механизма подъема 27, камеры смешения
28 сухой бетонной смеси с водой, материального рукава 29 и га-
сителя 30.
Тележка выполнена на базе вагонетки УВ Г-2,5. Камера смеше-
ния представляет собой корпус с кольцевой полостью, в которую
через четыре отверстия в поток бетонной смеси подается вода. К ка-
мере смешения присоединяют рукав, идущий от загрузчика-доза-
тора, а также материальный рукав, укладываемый на стрелу.
Гаситечь служит для снижения скорости потока бетонной смеси
и выполнен в виде отрезка резинового рукава с упором в торцовой
части и выходным проемом снизу.
Для тампонажа (нагнетания) песчано-цементного раствора в за-
крепное пространство при проведении горизонтальных выработок
применяют растворонагнетатели. Они могут быть применены также
и для нагнетания раствора при различных строительных работах,
как в шахтных условиях, так и на поверхности.
Передвижной растворонагнетатель PH-0,2 (рис. 4.15) состоит
из герметичного сосуда-смесителя 1, имеющего загрузочный люк 2
и лопастной вал 3, а также привода (мотор-редуктор 4, электродви-
гатель 5, фрикционная муфта 6), пусковой аппаратуры, рамы 7
с буферами от вагонетки ВГ 2,5 и двух скатов 8. Кроме того,
имеются трубопроводы для подачи сжатого воздуха 9 и воды 10,
рукава для подачи песчано-цементного раствора и присоединитель-
ное устройство 11.
Сосуд-смсситель / представляет собой полый цилиндр сварной
конструкции с фланцами, к которым крепятся торцевые крышки.
В верхней части цилиндр смесителя имеет загрузочный люк 2 с гер-
метично закрывающейся крышкой. Внутри цилиндра расположен
лопастной вал 3, предназначенный для перемешивания компонен-
тов цементного раствора, загружаемых- в смеситель. Лопастной
164
Техническая характеристика растворонагнетателя РН-0,2
Производительность смесителя, м8/ч...................1,5
Объем резервуара смесителя, м3.......................0,2
Частота вращения лопастей смесителя, с 4.............0,60
Передаточное число планетарного редуктора .......... 31,9
Мощность электродвигателя, кВт......................... 3
Габаритные размеры, мм:
длина . .........................................  2800
ширина............................................1150
высота .......................................... 1400
Рис. 4.15. Растворонагнетатель РН-0,2
вал приводится во вращение двухступенчатым планетарным мотор-
редуктором 4.
Для заливки водой смеситель снабжен кранами и штуцером,
к которому подсоединяется резиновый рукав диаметром 25 мм от
водопроводной магистрали. Нагнетание раствора производится
путем его вытеснения из смесителя сжатым воздухом, подводимым
к смесителю по трубопроводу 9.
Присоединительное устройство // служит для соединения с ру-
кавом, подающим раствор за крепь. Устройство //имеет на конце
резиновую уплотнительную втулку, которая вставляется в отвер-
стие блока и распирается в нем.
Для закладки породы, полученной при проведении штреков,
в околоштрековое выработанное пространство по пластам мощ-
ностью 0,7—1,5 м или за крепь применяют дробильно-закладочную
установку «Гитан», разработанную Донгипроуглемашем.
Установка «Титан» является низконапорной закладочной ма-
шиной, которая обеспечивает дробление породы, дозированное ее
поступление в закладочное устройство и транспортировку по тру-
бопроводу к месту возведения закладочного массива. Траяспорти-
165
ровка породы по трубопроводу осуществляется сжатым воздухом,
поступающим от пизконапорноп воздуходувки.
Техническая характеристика установки «Титан»
Производительность, м3/ ч
Тип дробилки ..........
Размеры поступающей породы. хт........
Размеры кусков продукта дробления мм .
Коэффициент крепости разрушаемых пород
Тип заклад итого устройства...........
Производительность. м3/н ..............
Частота возвратно-поступательного движе-
ния питателя, мин—1	................
Расход сжатого воздуха, м3/с ..........
Мощность электродвигателя установки, кВт
Габаритные размеры, мм:
длина..................... ............
ширина............ .	.
высота с бункером . .	. . . . .
высота без бункера ..........
Масса установки без закладочного трубо-
провода, т............... .............
20—60
Одновалковая
дискозубая
400X500X750
70
8
Промежуточное
с боковой раз-
грузкой возврат-
но-л остула тель-
ного действия
70
28 т9
I ,2
20
5500
1255
2000, 2450
1470
15
Установка «Гитан» (рис. 4.16) состоит из дроби тки /, закладоч-
ного устро11ства 2, привода 3 и системы пылеподавления. Порода
через приемный бункер попадает в дробилку 7, где измельчается
до класса 70 мм, а затем — в закладочное устройство 2 и питатель.
Из последнего материал дискретными порциями поступает в за-
грузочную секцию, из которой сжатым воздухом транспортируется
по трубопровод}' к месту возведения закладки. Взрывобезопасность
дробилки обеспечена низкими скоростями взаимодействия испол-
нительного органа с материалом (0,45 м/с) и применением редуктор-
ного привода вместо клинорсмснного. Низкие скорости взаимо-
действия и редукторный привод исключают фрикционное искрение
и возникновение статического электричества.
Исполнительный орган дробилки 1 состоит из вала квадратного
сечения с винтовыми поверхностями, на которых устанавливаются
десять литых шестизубых дисков. Винтообразное расположение
последних позволяет реализовать крутящий момент привода на
минимальном числе зубьев и получить большие усилия при дробле-
нии материала.
Закладочное устройство 2 предназначено для шлюзования за-
кладочного материала, поступающего из дробилки в поток сжатого
воздуха, и расположено в машине под дробилкой и сопряжено с ней
фчанновым соединением.
166
Питатель устройства 2 расположен между корпусом и загрузоч-
ной секцией, имеет две ячейки и с помощью кривошипно-шатунного
механизма совершает возвратно-поступательное движение. При
перемещении питателя каждая ячейка сообщается поочередно с ка-
мерой загрузки и с камерой продувки сжатым воздухом, благодаря
чему осуществляется выдача материала из корпуса в загрузочную
секцию. В последней материал подхватывается потоком сжатого
воздуха и поступает в трубопровод.
В корпусе закладочного устройства расположен скребок, ко-
торый совершает возвратно-поступательное движение и доставляет
Рис. 4.16. Дрибнльно-закладо’щаэ] установка «Титан»
породу, измельченную в дробилке, к загрузочным окнам. Воз-
вратно-поступательное движение скребок одновременно с питате-
лем получает от кривошиино-шатунного механизма привода,
§ 7. ОСНОВЫ ТЕОРИИ И РАСЧЕТА
КРЕПЕУСТАНОВЩИКОВ
Расчет крепеустановшика заключается в установлении дейст-
вующих исходных нагрузок, определении усилий, необходимых
для подъема стрелы креиеустановщика с пакетом крепи и ее пово-
рота относительно вертикальной оси, а также в нахождении мощ-
ности, необходимой для перемещения крепеустановщика по моно-
рельсу с заданной скоростью и усилия торможения. После выбора
параметров соответствующих гидроцилиндров и привода передви-
жения ио известным методам расчета производится проверка проч-
ности узлов и деталей крепеустановщика.
На крепеустановщик, подвешенный на монорельсе с помощью
трех ходовых тележек (рис. 4.17). действуют следующие весовые
нагрузки: Q — вес груза (пакета крепи); Gc — вес стрелы крепс-
167
установщика с гидрозах-
ватом; 6\ — вес передней
тележки с механизмами
подъема и поворота стрелы
крепеустановщика; 62 —-
вес средней тележки с гид-
рооборудованием; G3 — вес
задней тележки с приво-
дом передвижения крепе-
установщика.
На рис. 4.17 обозначе-
ны: р — угол наклона вы-
и работки, градус; a, q. —
| углы отклонения стрелы
§ крепеустановщика от про-
« дольной оси выработки
Б соответственно в верти-
£ калькой плоскости и none-
о. речном направлении, гра-
" дус; a, b, L, I — линейные
1 размеры, м.
= Определение необходи-
ма aiwx усилий в гидроцилинд-
£ рах подъема и поворота
5 стрелы крепеустановщика.
Момент, действующий на
зубчатое колесо реечной
* передачи при подъеме
£ стрелы крепеустановщика
« с грузом, Н-м (кге-м)
7^irop = (Qn“T
f-Gcfc)cos(p + a).
с? Усилие, возникающее
в гидроцилиндрах подъема
при подъеме стрелы, Н
(кге)
।	__ 2МП0Д
под ,
где dw — диаметр началь-
ной окружности шестерни,
м; р - к. и. д. реечной
передачи и шарниров
подъема.
Максимальные значе-
ния момента Л4ПО„ и у си-
иуд J
168
лня Р11сщ имеют место при --------а, т. е. при горизонтальном
положении стрелы.
Момент, возникающий в опорно-поворотном узле, при повороте
стрелы, Н-м (кгс-м)
^поп = ^тр Н- ^к,
где /Итр — момент трения Н-м (кгс-м); Л4И — момент, определяе-
мый наклоном опорно-поворотного узла к горизонту (креном),
Н-м (кгс-м).
Момент трения для двухрядных шариковых опорно-поворотных
узлов, подобных показанному на рис. 4.17, может быть определен
по формуле
м _ 0,05Л1[ЮД + 0,01 (O + Gj D
**'* гр
sin б
где D — диаметр круга по осям шаров, м; 6 — угол контакта шара
с дорожками качения, градус.
Момент, определяемый кроном опорно-поворотного узла»
Мк - Л4„о, sin 6 sin tp.
fn.	L JI и Д	I	
В горизонтальной выработке (0 — 0) момент Л1К ранен нулю.
В наклонной выработке момент Л/к также равен нулю, если ср = 0,
и достигает максимума при <р — Чтах<С~-
Необходимое усилие в гидроцилиндрс поворота стрелы, Н (кгс
р	Мпов
‘ нов .
Определение параметров привода передвижения и тормоза кре-
пеустановщика. Как видно из рис. 4.17, крепеустановщик подвешен
на двух ходовых тележках. Давления на ходовые колеса этих те-
лежек в горизонтальной выработке:
д, &	4-(5„
К. - 0. —31^1 .
L
Задняя (приводная) тележка соединена с основной системой
шарнирно, Поэтому давление на ходовые колеса задней тележки
R;j ~ Оз-
Значения реакций от давлений и А?3 всегда положительны.
В существующих конструкциях крепеустановщиков /Mno4<G2L,
и, следовательно, реакция от давления R.2 имеет также положи-
тельное значение.
При этом сумма давлений на ходовые колеса всех тележек равна
весу крепеустановщика с грузом;
R14“ г + з —  Q’
где Go — Gc Ga G, G* — вес крепеустановщика.
169
Полное статическое сопротивление передвижению креиеуста-
новщика WCJ.M, Н (кгс) складывается из сопротивления трению
при передвижении и сопротивления от уклона пути.
В приводе передвижения крепсустановщика (см. рис. 4.17) не-
обходимое тяговое усилие обеспечивается принудительным поджа-
тием приводных роликов к стенкам монорельса. Поэтому сопротив-
ление трению №тр, И (кгс), будет
«Ч - «з»+(?) cos р -fo'+M k, + z, P ,
/Jj	Da
где ji|, p3— плечи трения качения, м. При существующих диамет-
рах ходовых колес и приводных роликов можно принимать щ —
р.., —- 0,0004 м; dlt d., — диаметры подшипников качения, м;
Dr D2 диаметры соответственно ходовых колес и приводных
роликов, м; f = 0,02 — коэффициент трения в подшипниках ка-
чения; — коэффициент, учитывающий дополнительные сопро-
тивления от трения реборд. Для конических одноребордных ко-
лес при двустороннем приводе /?р ~ 2; 24 — число приводных ро-
ликов (ня рис. 4.17 z{ — 2); Р — усилие поджатия одного привод-
ного ролика, Н (кгс).
Сопротивление от уклона пути IFyKJ Н (кгс)
W'yKMGo-l Q)sin р-
Минимально необходимые по условиям сцепления усилия под-
жатия приводных роликов к монорельсу определяются из условия
ZyP = ky Лй™-,
Ф
где Z?! > 1,1 запас сцепления; ц —коэффициент сцепления при-
водных роликов со стенками монорельса; принимают при наличии
влаги на поверхностях трения для металлических роликов равным
0,1. для обрезиненных — 0,2.
Подставляя в последнюю формулу значения сопротивления
передвижению 1^тр и №\к, получим уравнение для определения
усилия поджатия Р:
?,£= A. I (G„ + й) /cos Р	I sill р) 4-ZjP
откуда
А /Г-	А	О  о
ki (Go + Q) --------- Ар cos ₽ 4- sin p
p________________'	___________________
I — A I	Zl
1 1	D, '
170
Мощность, необходимая для передвижения крепеукладчика,
/V, кВт
ДГ сум^
1000ц ’
где о — скорость передвижения крепеукладчика по монорельсу,
м/с; ц — к. п. д. привода передвижения.
Необходимое усилие торможения
и терм (М' ук —^тр)^2»
где k., ~ 2 — запас торможения.
Необходимое усилие прижатия одной тормозной колодки
у1 _ И^торм
г2ф
где г, — число тормозных колодок (на рис. 4.17 zx“2).
§ 8. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
Перспективы развития средств механизации для возведения
временной и постоянной крепи ведутся в направлении создания:
крепеустановщиков штучной крени: деревянной, железобетон-
ной, металлической арочной (при проведении выработок комбай-
нами);
оборудования для механизации забутовки закрепного прост-
ранства (при проведении выработок буровзрывным способом);
универсальных передвижных опалубок для крепления моно-
литным бетоном выработок околоствольиых дворов;
передвижной механизированной призабойной временной крепи
(при проведении выработок комбайнами);
комбайна для приготовления и доставки сухих смесей и машины
для безопалубочного бетонирования непрерывного действия;
высокопроизводительного оборудования для механизации уста-
новки анкерной крепи (при комбайновом и буровзрывном способе
проведения выработок);
оборудования для закладки пространства между боками и кров-
лей выработки и крепью;
комплексов оборудования для возведения монолитной бетонной
крепи или крепи набрызгбетоном; принципиально новых видов
крепи и средств механизации для их возведения.
ГЛАВА 5
П РОХОДЧ ГС КИЕ К<)М ь А И Н Ы
§ Г. НАЯ1АЧ1Н1П, ОБЛАСТЬ ПРИМНИ НИЯ
И КЛАССИФИКАЦИЯ
В последние годы страны с развитой горной промышленностью
уделяют большое внимание проведению горных выработок и тон-
нелей проходческим и комбайнами.
Проходческие комбайны предназначены для механизированного
проведения подготовительных выработок угольных шахт, рудни-
ков, а также тоннелей при строительстве подземных сооружений.
Эти комбайны применяют при проведении горных выработок по
углю, руде, другим полезным ископаемым н породе. Использование
комбайнов позволяет совместить во времени основные, наиболее
тяжелые и трудоемкие операции (разрушение забоя н последую-
щую уборку горной массы), что дает возможность повысить в
2 -2,5 рала темпы проведения выработок и производительность
труда, снизить стоимость проходческих работ и значительно об-
легчить и обезопасить труд проходчиков. Вместе с тем при комбай-
новом способе проведения существенно повышается устойчивость
горных выработок, так как связанность пород в массиве нарушается
в меньшей степени, чем при буровзрывных работах, что снижает
расходы на поддержание выработок. [21].
Комбайновый способ проведения выработок наиболее прогресси-
вен, так как совмещает но времени основные операции и проведение
выработки протекает как непрерывный процесс. Существующие
проходческие комбайны механизируют процессы разрушения за-
боя и погрузки отбитой горной массы на перегружатели, устанав-
ливаемые за комбайном, и. далее, в общешахтные транспортные
средства.
Все проходческие комбайны оснащены средствами пилено дав-
ления.
Проходческие комбайны классифицируют по следующим основ-
ным признакам (рис. 5.1):
способу обработки забоя исполнительным органом — избира-
тельного (цикличного) действия с последовательной обработкой
забоя и бурового (непрерывного) действия с одновременной обра-
боткой всей поверхности забоя;
крепости разрушаемого горного массива — для работы по угли»
и слабой руде с прослойками и прнсечками слабых пород с f , 1,
по породам средней крепости с / - -1 : 8 и по крепким породам
с f 8:
области применения — для проведения основных и вспомога-
тельных псиготови ельных выработок по полезному ископаемому
172
и по смешанному забою, основных и капитальных подготовитель-
ных выработок и тоннелей по породе и нарезных работ по полез-
ному ископаемому;
по площади сечения проводимой выработки (в проходке) — от
5 до 16 м\ от 9 до 30 м2 и более 30 ма.
Кроме основных признаков проходческие комбайны классифи-
цируют еще по следующим дополнительным признакам: уста-
новленной мощности, габаритам, способу погрузки отбитой гор-
ной массы, способу передвижения, роду применяемой энергии.
Рис. 5.1. Классификация проходческих комбайнов
Эти признаки не являются определяющими, так как существуют
комбайны с различными конструктивными особенностями, в том
числе взаимозаменяемыми способами погрузки, типами ходовых
частей, привода и т. д.
Многообразие горно-геологических условий и опыт применения
различных типов проходческих комбайнов показывают, что нужно \
развивать и совершенствовать проходческие комбайны как изби-
рательного, так и бурового действия.
Проходческие комбайны с избиратель-
ными исполнительными органами находят преи-
мущественное применение при проведении выработок по породам
с f << 8, при необходимости изменения в широком диапазоне раз-
меров и формы сечений выработок и при раздельной выемке горного
массива.
Буровые проходческие комбайны непрерыв-
ного действия по сравнению с комбайнами избирательного действия
173
применяют при проведении круглых или арочных выработок од-
него сечения в породах различной крепости.
Проходческие комбайны должны удовлетворять следующим ос-
новным техническим требованиям;
устойчиво работать с заданной производительностью в требуе-
мых горно-геологических условиях;
работать в проходческих комплексах с оборудованием для бу-
рения шпуров под анкерную крепь, передовых дегазационных и
разведочных скважин и с оборудованием для установки постоянной
арочной металлической, железобетонной или деревянной крепи;
при работе обеспечивать пылеподавление до санитарных норм
на рабочем месте машиниста;
осуществлять автоматическое и дистанционное управление ра-
ботой и направленностью движения;
иметь возможно большее число унифицированных узлов и де-
талей;
допускать применение временной передвижной механизирован-
ной крепи;
разбираться на транспортабельные узлы для спуска под землю
и доставки в забой.
Основным показателем работы проходческого комбайна яв-
ляется техническая производительность, обычно выражаемая в
т/с (т/мин) или м3/с (м3/мин) и учитывающая специфику работы
того или иного типа комбайна. Важный показатель—коэффициент
использования проходческих комбайнов избирательного действия
обычно составляет около 0,25—0,3.
Эксплуатационная производительность комбайна (т/смену)
сдерживается остановками комбайна, связанными с выполнением
большого и сложного комплекса работ по креплению, зачистке
забоя, обмену вагонеток ит. д., а также в связи с изменениями ско-
рости подачи, вызванных неравномерностью отбойки горной массы
или породы и их доставки, изменениями геологического характера
забоя и организационными неполадками.	. <
§ 2. СИСТЕМЫ ОБОРУДОВАНИЯ '
ПРОХОДЧЕСКИХ КОМБАЙНОВ
Исполнительное оборудование
Исполнительным оборудованием называются исполнительные
органы проходческих комбайнов, предназначенные для разруше-
ния горного массива. По конструктивным особенностям исполни-
тельные органы подразделяют на две основные группы; избиратель-
ные (с перемещением в одной или двух плоскостях) и буровые —
роторные и планетарные. Классификация исполнительных органов
по их принципиальным конструктивным признакам показана на
рис. 5.2. Основным отличительным признаком этих двух групп
является различный способ разрушения забоя. Избирательные
174
органы одновременно обрабатывают только часть забоя» в то время
как буровые — сразу весь забой.
Исполнительные органы избирательного действия подразделяют
на органы, перемещающиеся при обработке забоя в одной плоско-
сти и перемещающиеся в двух плоскостях. Первые, с перемещением
в одной плоскости, при работе перемещаются либо в горизонталь-
ной, либо в вертикальной плоскости.
Сечение проводимой выработки определяется амплитудой ка-
чания или размерами исполнительного органа а иногда тем и дру-
гим.
Рис. 5.2. Классификация исполнительных органов проходческих комбайнов
Траекторией инструмента машин с избирательными исполни-
тельными органами является результирующая его движения от-
носительно оси режущей головки и перемещения самой головки
в плоскости забоя.
Некоторые комбайны для придания выработке необходимой
формы оснащены дополнительными органами, разрушающими ус-
тупы кровли и почвы и выравнивающими боковые стенки выра-
ботки.
Исполнительные органы, перемещающиеся в одной плоскости,
бывают баровыми, корончатыми, комбинированными и шнековыми
(рис. 5.3).
Б а р о в ы е исполнительные органы применяют для проведе-
ния подготовительных выработок по углю и весьма слабым поро-
дам. Основным элементом в них являются режущие цепи, заимство-
ванные у баров врубовых машин и добычных комбайнов. Несмотря
на относительно высокую энергоемкость процесса разрушения,
баровые исполнительные органы могут конкурировать по произво-
дительности с исполнительными органами других типов в соответст-
вующих горно-геологических условиях.
Баровый исполнительный орган (рис. 5.3, о) состоит из двух
или более вертикальных баров с режущими цепями, расположен-
ными параллельно друг другу. Верхние концы баров имеют на-
клон в сторону от забоя, что при поворотах исполнительного органа
» i ори шптальпон плис кости позволяет получать трапециевидную
<|юрму выработки.
Баровый исполнительный орган (рис. 5.3, б) состоит нз контур-
ного бара с режущей цепью н вертикальной штанги с резцами, слу-
жащими для разрушения оставшегося целика.
Рис. 5.3. Схема избирательных исполнительных органов, переминающихся
в илной плоскости
Баровый исполнительный орган (рис. 3.3, в виде дв\\, рас-
положенных один над другим, баров с режущими цепями, нижний
из которых неподвижен, а верхний перемещается в вертикальном
направлении разрушает забой при перво шческой подаче комбайна
на забой и вертикальных качаниях верхнего бара.
К о р о и ч а т ы е исполнительные органы перемешаются в од-
ной плоскости. Они применяются для проведения подготовительных
п нарезных выработок но углю и руде, а также для очистных ра-
бот в камерах.
(7«
- Корончатый исполнительный орган (рис, 5.3, г) имеет три ко-
ронки, расположенные по вертикали, с закрепленными на них рез-
цами. Оси вращения коронок перпендикулярны к забою. Для
получения необходимого размера проводимой выработки применяют
сменные коронки различных диаметров. При этом ширина' выра-
ботки изменяется в зависимости от амплитуды качания исполни-
тельного органа. С целью получения трапециевидной формы вы-
работки коронки поворачивают для образования угла наклона,
соответствующего углу наклона стенок выработки.
Корончатый исполнительный орган (рис. 5.3, д) состоит из че-
тырех дисков с резцами, попарно расположенных на двух подвиж-
ных рукоятях, совершающих колебательные движения в горизон-
тальной плоскости. Обе рукояти совместно перемещаются в верти-
кальной плоскости. Забой выработки обрабатывается при колеба-
ниях исполнительного органа сверху вниз.
Комбинированные исполнительные органы, переме-
щающиеся в одной плоскости, сочетают в себе элементы баровых
и корончатых органов.
Комбинированный исполнительный орган (рис. 5.3, ё) состоит
из двух горизонтально и в противоположных направлениях пере-
мещающихся баров с отбойными коронками, оси вращения которых
расположены горизонтально. Разрушение массива начинается с по-
дачи всего комбайна на забой при разведенных на ширину выра-
ботки барах, которые при сведении к центру выработки вынимают
полосу угля шириной, равной величине развода баров, и высотой,
равной диаметру коронки.
Комбинированный исполнительный орган (рис. 5.3, ж) состоит
из двух боковых и двух нижних баров с режущими цепями, кото-
рыми вырезаются блоки. Средняя часть блоков разрушается двумя
отбойными молотками, установленными на каретке.
Комбинированный исполнительный орган (рис. 5.3, и) состоит
из двух баров, горизонтально перемещающихся во встречных на-
правлениях, Каждый бар имеет по две режущие коронки, распо-
ложенные одна под другой в головной части баров, оси вращения
которых лежат в горизонтальных плоскостях. Разрушение горного
массива производится коронками и оконтуривающими бар режу-
щими цепями при подаче комбайна на забой с разведенными ба-
рами.
Кроме рассмотренных типов избирательных исполнительных
органов, перемещающихся в одной плоскости, известны шнековые
исполнительные органы. Комбайны с такими исполнительными
органами предназначены для работы в камерах, но частично могут
быть использованы и при проходческих работах.
Шнековые исполнительные органы (рис. 5.3, з) состоят
из двух встречно вращающихся и рядом расположенных продоль-
ных шнеков, на торцовых поверхностях и вдоль винтовых линии
которых установлены резцы. При работе, кроме вращательного
движения, шнеки совершают и возвратно-поступательное. Заруба-
177
ние шнеков производится при но.к.че комбайна вперед, а выемка—
при боковой подаче.
Исполнительные органы, перехлщакщщея в двух плоскостях,
по конструктивному признаку подразделяют на однебарабанпые,
двухбарабанныс, лучевые, кольцевые, дисковые и комбинирован-
ные (рве. 5.4).
Рис 5 4. Схемы избирательных исполнительных органов. переметающих tn
в дв\ч плоскостях
Однобарабанные исполнительные органы (рис. 5.4,
получили наибольшее распространение. Они состоят из отбойной
коронки на подвижной рукояти. Отбойная коронка, имеющая вид
ссеченного конуса, консольно закреплена на рукояти, которая
MO/KOi перемещаться в горизонтальном и вертикальном направле-
на
пнях. Угол конуса на коронке выбирается таким, чтобы при обра-
ботке почвы выработки получать ровную плоскость.
Некоторые исполнительные органы однобарабанного типа снаб-
жены телескопическим выдвижным устройством, повышающим ма-
невренность исполнительного органа. Телескопическое устройство
позволяет исполнительному органу делать приямки под крепь,
производить нарезку дренажной канавки и внедряться в массив
без подачи всею комбайна на забой что особенно важно при сла-
бых почвах и проведении восстающих выработок Обработка ш-
боя обычно начинается с врезания коронки в левом нижнем углу
выработки. затем последовательными перемещениями осущест-
вляется разрушение забоя но всей площади на глубину захвата ко-
ронки. Направление перемещения коронки выбирают в зависимо-
сти от направления кливажа забоя.
Двух б араба иные исполнительные органы в отличие
от однобарабанных имеют на рукояти две коронки с вертикальными
осями вращения (рнс. 5.4. б| или одну коронку, состоящую из двух
полусфер, с горизонта п.ными осями вращения (рис. 5.4. л}. Испол-
нительный орган может иметь две рукояти, которые синхронно
качаются в противоположных направлениях в горизонтальной
плоскости, Для проведения дренажных канавок предусмотрена
возможность раздельного перемещен и я рукояти в вертикальной
плоскости.
Д у ч е в ы е исполнительные органы (рнс. 5.1, г), перемещаю-
щиеся в двух плоскостях, состоят из двух — четырех пятилученых
коронок, имеющих общую горизонтальную ось вращения и рас-
положенных по обеим сторонам подвижной рукояти.
Кольцевые исполнительные органы (рис. 5.4. d) состоят
из конической пустотелой трубы со шнеком внутри. Широкий
конец трубы, на торцевой поверхности которого расположены
резцы, создающие кольцевую щель, является рабочим.
Дисковые исполнительные органы (рис. 5.1, о предназ-
начены для подрезания горного массива и образования уступов,
которые разрушаются отрывом от забоя. Первоначально в забой
внедряется диск на сложенной рукояти. По мере образования
вруба на рукояти гкдрсиомкратом выдвигается диск, скалываю-
щий образовавшийся уступ.
Комбинированные исполнительные органы,
(рис. 5.4. лз) состоят из консольной рукояти, на копне которой
р сполагзется кольцевая коронка с трехлучевой турелью внутри.
Коронка и турель вращаются в противоположных направлениях
с различной скоростью. Рукоять при обработке забоя перемещается
в горизонтальном и вертикальном направлениях.
Комбинированный исполнительный орган (рис. 5.4, з) состоит
из нескольких цепных баров, расположенных на двух осях и ка-
чающихся вокруг одной нз них.
Буровые исполнительные органы непрерывного действия состоят
из одной пли нескольких планшайб, вращающихся в плоскостях,
174
параллельных забою, и одновременно разрушающих забой режу-
щим и скалывающим инструментом. При этом ось вращения план-
шайбы не изменяет своего положения относительно корпуса ком-
байна.
Траектории движения инструмента в исполнительных органах
бурового типа являются либо плоскостными и лежат в плоскостях,
перпендикулярных к оси вращения планшайб, либо представляют
сложные пространственные кривые.
Рис. 5.5 Схемы роторных буровых исполнительных органон

Буровые исполнительные органы по принцип} разрушения и ос-
новному конструктивному отличию подразделяют на роторные
и планетарные. В зависимости от фирмы и сечения исполнительные
органы этого типа могут состоять из одной или нескольких план-
шайб, каждая из которых вращается вокруг споен оси и разру-
шает часть забоя, равную площади планшайбы. При органе, со-
стоящем из одной планшайбы, проводимая выработка имеет круг-
л )е сечение, а при наличии дополнительных разрушающихся меха-
низмов — арочное. При комбинации двух или нескольких план-
шайб с дополнительными механизмами получают овальную или
прямоугольную со скругленными углами форму выработки.
Роторные буровые исполнительные органы (рис. 5,5) при-
меняют для разрушения угля, руды и пород различной крепости.
Разрушение пород средней и выше средней крепости производят
роторными исполнительными органами со свободно вращающимися
на своих осях дисковыми, зубчатыми или штыревыми шарошками.
ISO
Центральная часть забоя разрушается сплошным резанием спе-
циальным забурником.
Планшайбы могут быть плоскими, коническими или сфериче-
скими со сплошным диском или состоять из отдельных лучей. При-
менение четного числа планшайб позволяет при их встречном на-
правлении вращения уравновесить реактивный крутящий момент,
что повышает в некоторой степени устойчивость машины. Буровые
исполнительные органы с двумя и более планшайбами широко ис-
пользуют на комбайнах для камерной системы разработки.
Энерговооруженность комбайнов с роторным исполнительным
органом значительно выше, чем комбайнов избирательного дейст-
вия, так как исполнительный орган последних вследствие опреде-
ленных конструктивных сложностей нельзя использовать для боль-
шой энерговооруженности.
Роторные исполнительные органы разделяют на одноосевые,
состоящие из одной планшайбы, соосно-п л ан шайбовые — из двух
встречно вращающихся планшайб, сидящих на одной оси, и парал-
лельно-осевые (две и более рядом расположенные планшайбы с па-
раллельными осями).
К одноосевым (рис. 5.5, а) относят исполнительные ор-
ганы, обычно имеющие одну планшайбу с частотой вращения до
0,1 с-1. Исполнительный орган подается на забой шагающим обо-
рудованием. Показанный на рис. 5.5, а исполнительный орган
имеет одну трех лучевую планшайбу.
Нижнюю часть выработки оформляют бермовые фрезы с гори-
зонтальной осью вращения.
Исполнительный орган (рис. 5.5, 6) состоит из сплошной пло-
ской, конусной или сферической планшайбы с дисковыми или
штыревыми шарошками, установленными по винтовой линии или
радиально. Шарошки могут быть установлены на планшайбе для
лобового или подрезного резания. Исполнительный орган в этом
случае предназначен для разрушения весьма крепких пород (f =
- 8-?-16).
Соосно-п л аншайбовые исполнительные органы
(рис. 5.5; в) предназначены обычно для работы по слабым породам
и калийным рудам. Встречное вращение наружной и внутренней
планшайб этих органов позволило уравновесить реактивный кру-
тящий момент н улучшить поперечную устойчивость комбайна.
В связи с этим появилась возможность поставить комбайны на гу-
сеничный ход, а следовательно, повысить их маневренность.
Резцы соосно-планшайбовых исполнительных органов постоянно
контактируют с забоем, толщина снимаемой стружки находится
в пределах 5—20 мм и зависит только от скорости подачи комбайна
на забои. Резцы разрушают около 40 % площади забоя, примерно
столько же разрушают скалыватели, остальное выбирают бермовые
фрезы. Последние расположены горизонтально и имеют форму шне-
ков, транспортирующих разрушенную горную массу к центру вы-
работки.
181
П a p d .1 .i с л ь н о • о с е в ы е исполнительные органы
(рис. 5.5. г—з) предназначены для работы по углю и мягким поро-
дам и состоят из двух планшайб. смонтированных на отдельных
встречно вращающихся приводных валах. Такое расположение
позволяет уравновесить планшайбы и обеспечить подгребание от-
битой горной массы к центру выработки для погрузки на скребко-
вый конвейер.
Дву хпланшайбоиые исполнительные органы образую i выработку
овальной формы. уступы в почве п кровле разрушаются окинпри-
вампцимн режущими цепями.
а	5
Риг. 5 6. Схемы планетарных буровых нс пили тельных органов
Планета р н ы е буровые исполнитетьные органы (рис. 5.0)
применяют в основном для разрушения калийных руд, угля и по-
род.
На исполнительных органах, предназначенных для слабых по-
род, применяют резцы, а для пород средней крепости н крепких
шарошечный инструмент.
Планетарные буровые исполнительные органы мигу г быть про-
странственными (рис. 5.6, а —я), в которых режущий инструмент
перемещается по сложной кривой в двух плоскостях и не имеет
постоянного контакта с забоем, и плоскими (рис. 5.6. с, <>), в ко-
торых инструмент перемещается в одной плоскости параллельно
забою по кривой, зависящей от двух движений
Планетарные буровые исполнительные органы имеют сложный
приводной механизм.
Таким образом, комбайны с избирательными исполнительными
органами имеют возможное ь бе* каких-либо монтажных и демон-
тажных работ изменять величину и форму (любую) сечения прпво-
IK?
димон выработки, эффективно разрушать неоднородные и различ-
ные породы крепостью / .8, Смена инструмента значительно об-
легчена. Вследствие равного расстояния от центра вращения ре-
жущий инструмент используется более рационально.
Разрушение забоя по всему сечению буровыми исполнитель-
ными органами позволяет достигнуть непрерывного движения ис-
полнительного органа комбайна и, следовательно, высокой произ-
водительности. Комбайном можно разрушать породы с / < 14-4-16.
Энерговооруженность комбайнов с такого типа органами достигает
1000 кВт и более. Кроме того, конструкция погрузочного механизма
комбайна благодаря применению ковшей проще по сравнению,
например, с нагребающими лапами. Призабойное пространство
может быть отделено щитом, что облегчает пылеподавлен не. Управ-
ление комбайном с буровым исполнительным органом проще, чем
с избирательным.
Погрузочное оборудование
Для уборки из забоя горной массы, разрушенной исполнитель-
ным органом, в проходческих комбайнах применяют погрузочное
оборудование. Его конструкция зависит в основном от типа приме-
няемого исполнительного органа.
Погрузочное оборудование может быть либо специальным меха-
низмом, либо приспособлением, встроенным в исполнительный орган
или конвейер комбайна.
В зависимости от конструктивных особенностей и характера ра-
боты погрузочное оборудование подразделяют на следующее: на-
гребающие лапы, ковшовые, шнековые, скребково-кольцевые и ба-
ровые механизмы.
Погрузочное оборудование в виде нагребающих лап, ковшовых
и шнековых механизмов служит для уборки разрушенной горной
массы из забоя и перегрузки ее на встроенный в комбайн конвейер.
Скребковое кольцевое и баровое погрузочное оборудование предна-
значено для погрузки ее на транспортные средства, расположенные
вслед за комбайном.
Погрузочное оборудование должно эффективно грузить горную
массу с различными физико-механическими свойствами в выработ-
ках различных сечений. Производительность погрузочного обору-
дования должна превышать производительность исполнительного
органа по разрушению забоя.
Нагреби мирами лапами (рис. 5.7) оснащено большинство про-
ходческих комбайнов. Лап может быть две (рис. 5.7, а) или четыре
(рис. 5.7. о).
Погрузочное оборудование в виде нагребающих лап устанавли-
вается по горизонтальной осн корпуса комбайна и с помощью гид-
родомкратов может поворачиваться в вертикальной плоскости.
При этом носок грузчика опускается или поднимается относительно
уровня гусениц, что необходимо при проведении выработок с из-
меняющимся профилем почвы.
183
гцнено!" 'J • .id 1«>И днйаПИ'оч- "»'' xya<l4J rt
L '«<1
I Iff XlllIKHry.Hl IVll ЭГНЯ Я КИ If Mol Xdug»* (Ijt>llh«it.x<jjou nK'xj £•(_> m(|
Для погрузки породы по всей ширине забоя в выработках боль-
ши х сечен и й п р и мен я ют пог р у зоч ное обо р удован не, которое, может
поворачиваться в горизонтальной плоскости, а в некоторых слу-
чаях устанавливают дополнительные приводные диски с лапами
и подлапниками.
Погрузочными органами другого типа являются нагребающие
лапы-скребки (рис. 5.7, в), правая и левая лапы которых свободно
насажены на горизонтальную ось поворотной части стрелы рабо-
чего органа. С помощью гидродомкратов лапы-скребки автомати-
чески поднимаются или опускаются в момент реверса стрелы. При
движении стрелы справа налево правая лапа опущена и подгре-
бает отбитую горную массу на центральный скребковый конвейер,
а левая в это время поднята. При движении стрелы слева направо
погрузку производит левая лапа.
Скребково-кольцевое погрузочное оборудование обычно имеет про-
изводительность 0,025—0,030 т/с, фронт погрузки 2—3 м, скорость
движения скребковой цепи 0,5—1 м/с, мощность привода 15 кВт.
Скребково-кольцевое погрузочное оборудование с конвейером
(рис. 5.8) состоит из приемной части /, правого 2 и левого 3 желобов,
цепи 4 с консольными литыми скребками, привода 5 цепи, разгру-
зочной части 6, цилиндра подъема 7 носка, течки 8, скребка 9 и
верхнего ограждений. Горная масса, отбитая исполнительным
органом комбайна, зачерпывается из забоя движущимися консоль-
ными скребками, укрепленными на кулаках двухшарнирной цепи,
и по желобам транспортируется до разгрузочной течки, откуда
подается на перегружатель.
Приемная часть крепится к желобам через шарниры, что позво-
ляет перемещать лоток вверх и вниз относительно уровня почвы.
В вертикальной плоскости лоток перемещается гидродомкратами.
Правый и левый лотки предназначены для изменения фронта по-
грузки: при замене малых лотков на большие фронт погрузки уве-
личивается.
Желоба служат для направления цепи по скребками, а левый,
кроме того, для транспортировки по нему горной массы.
Отличительная особенность скребково-кольцевых погрузочных
органов заключается в сочетании погрузочных и транспортирую-
щих функций, поскольку цепь с консольными скребками произво-
дит зачерпывание и транспортировку горной массы.
Кольцевые погрузчики при хорошей работоспособности по по-
грузке угля плохо работают по погрузке породы из-за значитель-
ного износа деталей транспортирующих устройств и заштыбовки
направляющих желобов, по которым движется цепь.
Боровое погрузочное оборудование (рис. 5.9) разделяют на две
группы: погрузочные органы, осуществляющие погрузку режущими
цепями исполнительного органа, и погрузочные органы, выпол-
ненные в виде специальных скребковых баров.
Погрузочным оборудованием (рис. 5.9, а) является нижний бар
двухбарабанного исполнительного органа, постоянно находяще-
165
пх‘я у почвы пл.к-га Режущая (вухшарнпрная цепь, проходя я
ручье нижнего бара, пропни» шт навалку угля, разрушенного ка-
чающимся'верхним и неподвижным ппжннм барами, через наклон-
ный лоток на скребковый конвейер, расположенный сбоку, со сто-
роны стенки выработки.
Phi. 5.П Схемы баропог»» по
rpywnioro ибор\ ДОНЛИ IIЯ
Погрузку угля можно производить режущими пенями исполни-
тельного органа (рис. 5.9. б). Два вертикальных поворотных бара
отбивают уголь. Нижние ветви режущих пенен зтих баров, дви-
гаясь от забоя к комбайну, транспортируют уголь сначала своей
горизонтальной частью но почве выработки, а затем наклонной
частью — по наклонному лотку. С после. того уголь поступает на
центральный скребковый конвейер.
Погрузочным оборудованием (рис. 5.9, я) являются два цепных
бара исполнительного органа н скребковый конвейер с ннжнен
несущей ветвью. Цепные бары совершают качательпые движения
вокруг вертикальной осн, производя отбойку угля. Нижней
ISH
частью баров уголь подгребается к конвейеру, который располо-
жен на наклонно*.! столе, совершающем качатетьные движения
вместе с барами. Скребковый конвейер своей нижней ветвью тран-
спортирует уголь по з акрытому желобу, из которого тот перегру-
жается на ленточный конвейер.
Погрузочным оборудованием (рис. 5.9, г) является плоский
скребковый бар. подвешенный на шарнирных цапфах к поворотной
раме и совершающий движение вдоль наклонного лотка вокруг
вертикальной осн одновременно с движением рабочего органа.
Носок может поди и мата ся и опускаться относительного почвы.
Погрузочным оборудованием (ряс. 5.9, d) служат дна поворот-
ных скребковых бара. Бары изогнуты в вертикальной плоскости:
передняя, приемная их часть — гори юнтальная. транспортирует
уголь по почве выработок, а задняя — наклонная, навяливает
Ряс. 5.10. Схемы ковшового погрузочного оборудования
уголь по наклонному лотку на скребковый конвейер, расположен-
ный вдоль оси комбайна. Привод баров осуществляется через два
редуктора от передней звездочки скребкового конвейера.
Придание исполни тельному органу погрузочных функций су-
щественно упрощает конструкцию комбайна в целом Но наличие
специальных погрузочных барон исключает применение погрузоч-
ных органов этого типа в смешанных забоях. Кроче того, привод
баров сложен по конструкции и подвержен .заштыбовкс.
Ковшовое погрузочное оборудование (рис. 5.10) в основном нашли
применение на комбайнах бурового типа. Ковши, расположенные
по окружности на максимальном ра шусе планшайбы роторного
исполнительного органа (рис. 5,10, <т) обес 1ечивают фронт погрузки,
равный диаметру проводимой выработки. Горная масса, разрушен-
ная инструментом исполнительного органа, зачерпывается вращаю-
щимися ковшами у почвы выработки. В верхнем положении ковши
разгружаются в разгрузочное окно и течку.
Прон длительность ковшового погрузочного оборудования про-
порциональна частоте вращения исполнительного органа. Возни-
кающая при вращении центробежная сила нс должна превышать
собственного веса материала, в противном случае материал из
ковшей высыпаться будет не полностью.
1*7
Другим типом ковшового погрузочного оборудования,
(рис. 5.10.6) является грузчик, выполненный в виде ковша, на-
гребающего уголь на центральный конвейер. Привод ковша осу-
щестнл яетс я гидродом кратом.
Достоинства ковшового погрузочного оборудования: простота
и отсутствие специального привода, что упрощает конструкцию
комбайна в целом. Однако
Рис 5.11 Схемы (пнеконо! о
потру з«ч него обор улова н и я
на разгрузку горной массы из ковшей
влияют ее физические свойства:
влажность, склонность к налипа-
нию и т. д.
Шнековое погрузочное оОорудование
погружает отбитую горную массу
шнеками к нижней несущей ветви
скребкового конвейера. Производи-
тельность шнекового погрузочного
оборудования порядка 0.03—0,07 т/с,
привод электрический или гидрав-
лический мощностью 35—55 кВт,
диаметр шнеков 400—600 мм.
В погрузочном оборудовании
(рис. 5.11) роль шнеков выполняют
бермовые фрезы исполнительного
органа, подгребающие уголь с боков
выработки к центрально расположенному скребковому конвейеру,
который транспортирует уголь своей нижней ветвью. При увели-
чении сечения выработки, проводимой комбайном, фронт погрузки
может быть увеличен наращиванием бермовых фрез.
Ходовое оборудование
Ходовое оборудование проходческих комбайнов предназначено
для:
создания напорного усилия на забой ври разрушении горного
массива и при погрузке отбитого материала;
маневрирования комбайном в забое во время работы;
транспортирования комбайна при перегонах по горным выра-
боткам.
В «ависимости от горнотехнических условий применяют гусе-
ничное или шагающее ходовое оборудование. Причем наибольшее
распространение получило гусеничное ходовое оборудование из-за
высокой маневренности и удобства в эксплуатации.
В зависимости от типа привода различают гусеничное ходовое
оборудование с электрическим и с гидравлическим приводом.
Гусеничное ходовое оборудование (рис 5.12) состоит из цен-
тральной рамы /, двух гусеничных ходов с приводами 2, гусенич-
ных цепей натяжных устройств двух электродвигателей 5
и дв х опорных гидроцилиндров 6 (аутригеров)
Приводы гусеничных ходов бывают двух типов: общий на две
гусеницы и раздельные на каждую гусеницу* Одни привод па две
гусеницы в проходческих комбайнах применяют редко, обычно
применяются раздельные как электрические, так и гидравлические
приводы При раздельном электрическом приводе редукторы при-
водов двух гусениц выполняются в одном корпусе или в самостоя-
тельных корпусах.
Центральная рама, к которой крепятся две гусеничные тележки,
обычно служит базой машины, и на ней же монтируются все ис-
полнительные механизмы и узлы. Каждая гусеничная тележка
состоит из рамы, гусеничной цепи, опорных катков, ленивца и на-
тяжного устройства.
Риг. 5.12. Гусеничное ходовое оборудование
Гусеничная цепь состоит и 5 литых штампованных траков, сое-
диненных стальными пальцами. Ширина применяемых траков
обычно составляет 260—450 мм, шаг 110— 200 мм. В отдельных слу-
чаях принимают ширину трака гусеничной цепи равной 600 мм,
что позволяет резко снизить удельное давление на почву при ра-
чительном общем весе машины.
Опорные катки гусеничных тележек устанавливают с таким рас-
четом чтобы ш ir между двумя соседними катками был меньше двой-
ного шага траков. Если соблюдается это условие, гусеничная цепь
при наезде комбайна на препятствие между катками не прогибается,
что в значительной степени снижает вероятность поломок и поры-
вов ее звеньев.
Удельное давление на почву обычно должно быть не бо-
лее 0.05—0,1 МПа. У тяжелых мощных комбайнов оно может до-
стигать 0.2 МПа.
Электрический привод гусеничного ходового оборудования,
(рис. 5.13) состоит из двух электродвигателей Л двух самостоя-
тельных редукторов 2, находящихся в одном корпусе 3. Каждая
гусеница приводится в действие от отдельного электродвигателя,
т. е. привод одной гусеничной тележки не зависит от привода дру-
гой.
Редуктор состоит из трех цилиндрических передач и одной чер-
вячной пары. Последняя, являясь самоторыозящейся, предотвра-
1ЪЧ
тает смещение комбайна на уклонах при отк ночевии электродви-
гателей .
Гидравлическим привод гусеничного ходового оборудования
состоит из левого и правого редукторов, соединенных между со-
бой, и двух гидродвигателей, которые прифланцованы к редукторам.
Каждый редуктор приводится от индивидуального гндродвига
теля. Для предотвращения сползания комбайна на уклонах при
Риг 5 |3 Лпсктрмчгскии привод гусеничного ходового оборудования
отключенной гидросистеме на перво < валу редуктора установлено
храповое колесо. При выключении гидродвнгателя прекращается
подача масла в автостопор, который с помощью пружины выдви-
гается и стопорит храповое колесо и тем самым весь гусеничный ход.
Л наоборот. при включении гидродвнгателя масло подастся под
давлением в автостопор, отжимает его, и освобождает храповое
колесо, которое будет свободно вращаться.
Гидравлический привод позволяет не только иметь две скорости
движения комб ина (рабочую и маневровую), но и плавно изменять
маневровую скорость от 0 до 0,1 м/с.
Мощность привода ходовой части должна обеспечивать движение
комбайна при заданных углах наклона выработки со ско-
ростью 0.08 0,11 м/с.
I'll)
Шагающее xofiatw /кюрудгышие предназначено в основном для
кидания напорного усилия па лабой н не приспособлено для ма-
неврирования кс мблином.
Шагающее ходовое оборудование (рис. 5.14) создает цикличное
движение с помощью четырех гидродом кратон. Два распорных
гидродомкрата 1 встроены в балку 2 и производят распор балки
н боковые стенки выработки. Два подающих гид родам крата ци-
линдры которых прикреплены к корпусу / главного двигателя,
л штоки к балке 2. подают комбайн на табон при распертой балке.
После этого давление в гидридомкрате / снимается, н балка с по-
мощью гидродом кратон 3 подается вперед. Шаг подачи обычно со-
став шот 0.7 м.
Рш*
5.14. Схема шагающек» хпдоноп» оборудования:
	||.1чил<> tin tan ин: О t.oiieu inciuuitH
Балка 2 в средней части имеет прямоугольный проем. через
который проходит хобот комбайна при относительных перс дви-
жениях комбайна и балки.
Вышеизложенное позволяет сделать следующие выводы об осо-
бенностях ходового оборудовании проходческих комбайнов*
гусеничное ходовое оборудование но сравнению с шагающим
обладает высокой маневренностью, допускает повороты, развороты
комбайна и позволяет иерее опять комбайны на большие расстояния
из одной выработки в другую собственным ходом, тогда как для
перегона комбайна с шагающим ходовым оборудованием требуются
тополнительныг транспортные средства;
существенным недостатком гусеничного хода является невоз-
можность получения больших напорных усилий на забой, поскольку
они зависят от веса комбайна и коэффициента сцепления гусениц
с почвой в не превышают по величине собственного веса комбайна,
тогда как комбайны с шагающим ходовым оборудованием с помощью
гидродомкратов могут создавать напорные усилия на забой, в не-
сколько раз превышающие собственный вес комбайна. Эго особенно
важно для комбайнов, предназначенных для проведения выработок
по породе;
шагающее ходовое оборудование конструктивно проще гусенич-
ного и имеет меньшую массу:
Iftl
шагающее ходовое оборудование при распоре в стенке выра-
ботки создает большие концентрированные нагрузки, что ограничи-
вает применение проходческих комбайнов, оснащенных такими ме-
ханизмами, при проведении выработок в трещиноватых и склонных
к вывалам породах;
гидравлический привод гусеничного хода позволяет плавно
регулировать скорость передвижения комбайнов, в то время как
электрический привод допускает лишь ступенчатое регулирование
скорости.
Распорное оборудование
С расширением области применения комбайнов по крепости раз-
рушаемых пород значительно (в 2—2.5 раза и более) возрастают
внешние нагрузки на коронку исполнительного органа. В связи
с этим особую важность приобретает проблема обеспечения устой-
чивости комбайна.
Применяют различные способы увеличения устойчивости ком-
байнов; раздвижку гусеничных тележек; аутриггеры или распорные
устройства; опирание комбайна на носок стола питателя и домкраты,
расположенные за гусеничными тележками,
Из всех конструктивных решений наибольшего внимания заслу-
живает распорное устройство с расположением домкратов сзади
комбайна, поскольку в этом случае распорное устройство не за-
громождает прохода. Аутриггеры, или распорные устройства, рас-
положенные сбоку комбайна, загромождают проходы по бокам ком-
байна и непригодны в условиях относительно узких выработок.
В дальнейшем следует ориентироваться на увеличение устойчи-
вости как за счет опирания комбайна на носок погрузочного стола
и домкраты, максимально отнесенные к хвостовой части, так и за
счет применения аутригеров, расположенных сбоку комбайна, при
работе в широких выработках.
§ 3.	ПРИВОД ПРОХОДЧЕСКИХ КОМБАЙНОВ
Основным видом энергии для питания проходческих комбайнов
служит электрическая энергия. Проходческие комбайны работают
на переменном токе напряжением 380, 500, 660 или 1140 В.
В состав электрического оборудования, применяемого на проход-
ческих комбайнах, входят: электродвигатели для привода исполни-
тельных механизмов комбайна, магнитные станции с аппаратурой
управления и защиты, электрические пульты управления, аппара-
тура сигнализации и освещения, кабельная сеть и электрическая
арматура.
Электродвигатели используют для привода следующих меха-
низмов комбайна: исполнительного органа, погрузочного и транс-
портирующего оборудования, ходовой части, а также для привода
гидронасоса, вентилятора, водяного насоса, маневровой лебедки
и др.
192
Преимущественное применение на проходческих комбайнах по-
лучили асинхронные короткозамкнутые электродвигатели в руд-
ничном взрывобезопасном исполнении РВ. Иногда для привода
исполнительных органов на комбайнах служат электродвигатели
специального исполнения, так называемые врубовые двигатели,
отличающиеся повышенными значениями часовой мощности, пу-
скового и максимального вращающих’ моментов.
Мощность электродвигателей выбирают по расчету исполни-
тельных механизмов комбайна. Частота вращения ротора обычно
составляет 25 с-1.
Станция управления проходческим комбайном (рис. 5.15) пред-
ставляет собой взрывобезопасную оболочку сварной или литой
конструкции, изготовленной из стали, с установленной внутри аппа-
Рвс. 5.15. Станция управления проходческим комбайном
ратурой управления и защиты. Корпус станции обычно сварной
конструкции, имеет де » отделения: аппаратов / и кабельных выво-
дов 2. Отделение аппаратов занимает большую часть станнин уп-
равления, так как в нем монтируется вся аппаратура управления.
Для облегчения монтажа в доступа к аппаратуре при эксплуа-
тации комбайна в отделении аппаратов предусмотрено два окна,
в отделении вводов — ото окно. Вся аппаратура станции управле-
ния размещена на стенках отделения аппаратов. В отделении аппа-
ратов имеются две расточки, одна из которых п ^дусмотрена для
установки гнезда штепсельного разъема 3 питающие кабеля, дру-
гая — для установки реле давления
В стенку, разделяющую отделения аппаратов и кабельных вы-
водов, вмонтированы проходные контактные зажимы, посредством
которых осуществляется электрическая связь с отделением кабель-
ных выводов. В левой стенке отделения аппаратов вварены гнезда,
обеспечивающие взрывозащитный ввод кабелей в отделение. Для
подсоединения заземляющих жил кабелей установлены заземляю-
щие контакты.
Д1Я освещения забоя и рабочего места машиниста, а также осу-
ществления световой сигнализации перед пуском комбайна в ра-
боту используются фары, имеющие взрывобезопасное исполнение
7
Закя-1 X.
193
Питание проходческого комбайна электроэнергией в шахте,
как правило осуществляют от распределительного пункта участ-
ковой подстанции через магнитный пускатель с искробезопасными
цепями управления. Пускатель устанавливают в проводимой ком-
байном выработке и периодически подтягивают к комбайну по мере
его подвигания. Э. ектроэнергия от пускателя подается на комбайн
по гибким шахтным кабелям соответствующих сечений. Питающий
кабель подвешивают на боковых стопках крепи проводимой выра-
ботки. Максимальное расстояние от пускателя до работающего
комбайна определяют исходя из допустимой величины падения
напряжения.
Включение и выключение электродвигателей комбайна выпол-
няет машинист на самом комбайне с помощью пусковой аппаратуры,
установленной в магниткой станции комбайна.
С целью безопасного обслуживания на всех комбайнах преду-
смотрена подача звукового си гнала перед включением двигателей
нс лол нительны х мех а и измов.
Режимы работы проходческих комбайнов определяются техно-
логией комбайновой проходки, конструкцией комбайна и характе-
ре । нагрузки исполнительного органа.
Нагрузка электропривода проходческого комбайна зависит от
крепости разрушаемой породы, величины подачи комбайна и дру-
гих факторов. Характер нагрузки, в свою очередь, определяется
конструкцией исполнительного органа, горно-геологическими ус-
ловиями, маховыми массами системы, характеристиками привода.
Разнообразие и непостоянство перечисленных факторов делают
сложным определение расчетным путем мощности, необходимой
для разрушения горных пород. Кроме того, изменение сопротивляе-
мости породы разрушению, степени затуплен кисти режущего ин-
струмента, а также возможное изменение горно-геологических ус-
ловий в забое вызывают непрерывное колебание внешней нагрузки
на элементы исполнительного органа и в приводе.
Динамические свойства проходческих комбайнов наиболее полно
определяются передаточными функциями или частотными характе-
ристиками, полученными на основе дифференциального уравнения
движения.
Среднее значение мощности электродвигатели исполнительного
органа находится, в первую очередь, по усилию разрушения по-
роды. Однако необходимо, чтобы двигатель имел параметры обес-
печивающие наиболее полное использование его мощности без пе-
регрева и снижения срока службы.
Учитывая расширение области применения комбайнов по кре-
пости разрушаемых пород и связанное* с этим увеличение внешних
нагрузок па комбайн и снижение его устойчивости по данным
ЦН1П 1Подземмаша рекомендуется принимать отношение мощности
исполнительного органа комбайна к его массе равным 3—4 кВт/т.
В проходческих комбайнах широко применяют системы сило-
вого объемного гидропривода, обеспечивающие при повышении мощ-
ны
нести минимальные габариты и массу, высокие регулировочные
свойства, хорошие энергетические, пусковые и динамические ха-
рактеристики [22]. В проходческих комбайнах — это гидравличе-
ские цилиндры, осуществляющие подъем, поворот и выдвижение
исполнительных и погрузочных органов, подъем и поворот кон-
вейеров, распор комбайна в забое и привод гусеничного хода.
Гидропривод обладает рядом достоинств: раздельной независи-
мой компоновкой гидронасоса от силового гидроцилиндра или гид-
ромотора; надежностью предохранения системы от перегрузки;
простотой преобразования вращательного движения в поступа-
тельное; возможностью получения малых скоростей движения;
возможностью изменения направления вращения и бесступенча-
того регулирования скорости; малой массой и компактностью;
взрывобезопасностыо; возможностью осуществления дистанцион-
ного и автоматического программного управления.
Системы объемного силового гидропривода состоят из следую-
щих основных элементов:
источников питания гидросистем — насосы и аккумуляторы;
гидравлических исполнительных органов;
силовых гидроцилиндров и гидромоторов;
органов управления, распределения и регулирования (распре-
делители, дроссельные устройства, сумматоры потока, регуляторы
давления и расхода, клапанные устройства, напорные золотники
и гидрозамки);
органов защиты от перегрузок (предохранительные клапаны,
реле давления);
коммуникаций (трубопроводы, гибкие рукава и их соединения);
вспомогательных устройств, обеспечивающих нормальное
функционирование и надежность гидросистемы (фильтры и масло-
баки).
Широкое распространение получили системы объемного гидро-
привода по схеме «насос — силовой гидроцилиндр», а также си-
стемы «насос — гидромотор». Систему «насос — силовой гидро-
цилиндр» применяют в основном для выполнения рабочих операций
по перемещению исполнительных органов, а также для вспомога-
тельных операций по управлению движением комбайна, переме-
щением и поворотом вспомогательных механизмов.
Систему «насос—гидромотор» используют в приводах гусенич-
ного хода комбайнов.
В качестве источников питания в гидросистемах проходческих
машин применяют шестеренные насосы типа НШ, секционные на-
сосы-моторы типа НМШ при номинальном рабочем давлении до
10 МПа и эксцентриковые поршневые насосы типа Н. позволяющие
поднимать рабочее давление в гидросистеме до 25 МПа.
В гидросистемах комбайнов самыми распространенными ра-
бочими органами являются гидравлические силовые цилиндры
(гидроцилиндры). Они бывают одно- и двустороннего действия.
Наибольшее распространение получили гидроцилкндры двусто-
7*
195
роннего действия с подводом жидкости через корпус, креплением
корпуса и штока с помощью проушин.
Управление исполнительными гидравлическими механизмами
осуществляется с пультов управления, оснащаемых трехпозици-
онными распределителями типа Р75.
По мере перехода комбайнов на дистанционное и автоматизиро-
ванное управление распределителя Р75 будут заменяться секцион-
ной аппаратурой типов УГ-10 и УГ-16 с электрогидравлическими
пилотными распределителями РП-2,
Регулирование скорости движения исполнительных органов
осуществляется с помощью регуляторов потока—дросселей типов
Г55 и ПГ55. Дроссельное регулирование скорости связано с теп-
ловыми потерями, которые значительно увеличиваются при воз-
растании установленной мощности гидроприводов. Поэтому по
мере внедрения гидросистем с насосами переменной производи-
тельности область использования регуляторов потока типов Г55
и 11Г55 будет уменьшаться.
В качестве рабочей жидкости гидросистем комбайнов можно
применять минеральное масло. Однако в целях предупреждения
пожара правилами безопасности в подземных условиях требуется
применение огнестойкой нетоксичной гидравлической жидкости
(ОЭРЖ)- Такая жидкость представляет собой мелкодисперсную
эмульсию воды и минерального масла (46 % воды и 50 % масла)
и композицию антизаднрных, антикоррозионных, противопенных
и других присадок. Огнестойкая жидкость должна обеспечивать
работу гидросистем проходческих комбайнов, предусматриваю-
щих работу на минеральном масле, без всяких переделок.
Большое значение для гидросистем имеют состояние гидроком-
муникаций, чистота рабочей жидкости и культура обслуживания.
Гидрокоммуникации, как правило, выполняются с помощью сталь'
них трубопроводов с условными проходами 8, 12, 16, 20 и 25 мм
и рукавов высокого давления с двумя металлическими оплетками.
Фильтрация рабочей жидкости в гидросистемах горнопроходче-
ских машин осуществляется с помощью сетчатых и пластинчатых
фильтров с тонкостью фильтрации 70—80 мкм.
Осуществляется переход на фильтры тонкой очистки (до 20 мкм)
с бумажными и металлическими фильтрующими элементами* При-
меняется механизированный способ заливки рабочей жидкости
в бак с помощью насоса, оснащенного фильтрами.
Особенностью компоновки гидросистем проходческих машин
и комплексов является использование компактных пультов управ-
ления, в которые встраиваются органы распределения, защиты,
регулирования и контроля работы гидросистемы.
Перспективным является использование секционной моноблоч-
ной гидроаппаратуры преимущественно стыкового присоединения
с целью уменьшения числа соединительных трубопроводов.
Направления дальнейшего совершенствования гидропривода сле-
дующие:
196
применение регулируемого объемного гидропривода для испол-
нительных органов комбайнов;
обеспечение дистанционного и автоматизированного, а также
программного управления исполнительным органом.
Применение гидропривода для исполнительных органов ком-
байнов вместо электропривода даст возможность снизить массу
и габаритные размеры привода в 2—10 раз; повысить ресурс и сни-
зить нагрузку в кинематических узлах комбайнов в 2—2,5 раза;
снизить средний уровень потребляемой мощности на 20—30 %;
осуществить автоматическое регулирование машин при бесступен-
чатом изменении скорости исполнительного органа. Для при-
вода горнопроходческого оборудования намечается применение
аксиальных поршневых насосов, тихоходных высокомоментных ра-
диально-поршневых гидромоторов МР и МБР многократного дей-
ствия нерегулируемого и регулируемого типов, разработанных
И ГД им. А. А. Скочинского. Для централизованного и группо-
вого гидроприводов с общей насосной установкой получают
распространение регулируемые гидромоторы типа МРР (МРРФ),
В зарубежных проходческих комбайнах также намечаются тен-
денции повышения энерговооруженности путем оснащения гидро-
приводом исполнительных органов. Так, в проходческом комбайне
бурового типа «Маро фирмы «Мэрфи Индастриз» (США) использо-
ваны гидромоторы для плавного пуска исполнительного органа
с переключением затем на работу с электродвигателями.
§ 4.	ИНСТРУМЕНТ ПРОХОДЧЕСКИХ КОМБАЙНОВ
Работа исполнительных органов существующих проходческих
комбайнов основана на механическом способе разрушения горных
пород, физическая сущность которого заключается в отделении
инструментом в забое слоев от общего массива в виде транспорта-
бельных кусков.
Инструмент проходческих комбайнов разделяется на две основ-
ные группы: резцы и шарошки. Резцы разрушают породу резанием.
Шарошки разрушают породу раздавливанием при перекатывании
по всей поверхности забоя при приложении к осям напорного и пе-
рекатывающего усилий.
В процессе работы дисковыми шарошками имеет место трение
качения вместо трения скольжения, возникающего при резцовом
инструменте, в связи с чем шарошки требуют меньших энергозатрат
и более износостойки, чем резцы.
Резцы применяют для резания угля и пород с f <1 6-н8 и абра-
зивностью до 10—15 мг в стреловых проходческих комбайнах из-
бирательного действия. Шарошки используют для разрушения
пород с/^ 6-18 л абразивностью 30—45 мг в буровых проход-
ческих комбайнах непрерывного действия.
Резец состоит из рабочей части (головки) и сте р ж я я
(державки), закрепляемого в резцедержателе.
197
Г е ом е т р н с и р ез ц а называется совокупность его эле-
ментов. определяющих <|юрму. линейные и угловые размеры го-
ловки.
Плоскостью р е з а и и я называется плоскость. каса-
тельная к поверхности резании и проходящая через режущую
кромку резца.
Рассматривают у г i ы резцов в статике и в движении 130 I.
Углы резца в статике определяют форму рабочей части инструмента
при его изготовлении. Углы резца в движении (рис. 5.16) опреде-
ляются при фактическом расположении режущих коронок относи-
Рнс. 5 16. Геометрия резца и схема реэання
тельпо плоскости резания и характеризуются тремя главными уг-
лами: перед н и м а, заост р е пня р нза д н и м у. В пло-
скости, параллельной плоскости ре«ания. различают угол заостре-
ния Piу и задний угол уо. Угол резания А • р |- у.
Передний угол а может быть положительным при 6<90 и от-
рицательным при б >90 ,
При этом для всех условий а + р у 90°.
Угол ф называется углом развала борозды.
Характерным для режущего инструмента проходческих комбай-
нов избирательного действия является применение резцов, траек-
тории движения которых при резании располагаются очень близко.
Для снижения требуемых усилий на резце испо. ьзуют действие
обнаженной поверхности забоя.
Резцовая коронка стрелы комбайна обрабатывает только часть
забоя и перемещается по всей плоскости забоя.
Резцы, имеющие большой вылет, применяют для разрушения
угля и мягких пород. Резцы, предназначенные для более крепких
пород, имеет небольшой вылет.
Резец имеет .хвостовую часть державки с вазами для крепления
в кулаке режущей коронки. В кулаках резцы крепятся с помощью
1У8
болтов, шплинтов или беню.iTnRoni Соединения, которое сокращает
время на замену изношенно! о и поломанного инструмента.
Широко распространена также посадка резца с конусным хво-
стовиком на резцедержатель.
Характерным является применение двух типов резцов для осна-
щения режущих коронок стреловидного исполнительного органа.
При утом в центральной части режущей коронки забурника уста-
навливают резцы усиленной конструкции. Эти резцы работают
Рис. 5.17. Резин длл
проходческих ком-
байнов
в наиболее тяжелых условиях в процессе забуривания (врезания)
исполнительного органа в массив забоя, а также при основных
движениях — качаниях исполнительного органа. В связи с этим
требуется усиление забурника режушей коронки, в особенности
при работе по породе.
Забурники резцовой коронки могут конструктивно выполняться
п виде отдельного съемного узла с комплектом специального резцо-
вого инструмента.
Длиной хвостовика называется расстояние от его упорной по-
верхности (места за тел к и резца в резцедержателе) до торца хвосто-
вика. Наибольшее распространение в проходческих комбайнах
получили круглые резцы Копейского машиностроительного за-
вода.
Круглые резцы РКС-1 предназначены для разрушения угля
и угля с нрнсечкой пороты с f 1 и абразивностью ло 10 мг. Ре-
зец РКС-1 (рис, 5.17, п) состоит из державки / и керна 2. Державка
представляет собой стержень круглого сечения, на одном из концов
которого выполнен усеченный конус, а на другом — кольцевая
канавка. На торце со стороны усеченного конуса имеется отверстие,
в котором посредством пайки закреплен керн. Размеры резца
199
PKC-I: длина — 13(1 мм. диаметр — 25 мм. вылет— 63 мм; масса
резни — 0.13 кг.
Г« m PKC-l показывают высокую эффективность. Расход ре -
нов РКС-1 в аналогичных горно-геологических условиях в 13 2U
раз меньше, чем резцов 1190МБ.
Находят применение резцы РПП (рис. 5.17. б», предназначен-
ные для оснащения исполнительных органов проходческих комбай-
нов для проведения выработок по смешанным и породным забоям
с породами с f ' 6 и абразивное т»ю до 15 мг.
Размеры резка РПП: длина — 130 мм. вылет — 70 мм, радиус
скругления главной режущей кромки — 15 мм, масса резца
1.5 кг.
Резец РПП позволяет снимать стружки больших сечении и раз-
вивать усилия резания свыше 20 кН. Он состоит из стальной дер-
жавки и режущей пластины из твердого сплава ВК-8В. Хвостовик
резца конусный.
Номинальная толщина стружкн. разрушаемая резцами РПП.
составляет 30—10 мм. Скоросп резания пород с f =- 5ч-6 не
должна превышать 1 м/с, при резании угля и слабых неабразивных
пород скорость резания может достигать значения 1,5—2 м с.
При разрушении породного забоя с целью охлаждения инстру-
мента целесообразна подача воды на режущую кромку резца.
Шарошка (рис. 5.18) состоит из корпуса 1 и подшипниковой
опоры 2, Шарошки разделяют на дисковые (рис. 5.18, о. б) с непре-
рывной рабочей кромкой и зубчатые (рис. 5.18, в) с прерывной ра-
бочей кромкой в виде зубцов. В проходческих комбайнах наиболь-
шее применение нашли дисковые шарошки. Зубчатые шарошки
применяют в основном при бурении стволов и скважин различного
назначения, а в проходческих комбайнах — мало.
Дисковые шарошки по сравнению с резцовым инстру-
ментом позволяют создавать значительные напорные усилия, так
как длина их кромки, участвующая в разрушении, превышает
длину режущей грани резца. Зубчатые шарошки вы-
годнее использовать для разрушения более крепких пород: они
позволяют применять планетарную схем разрушения с меньшим
числом шарошек.
Дисковые шарошки разделяют на лобовые (см. рис. 5.18, и)
и тангенциальные (см. рис. 5.18.6) с подрезной схемой резания.
Лобовые шарошки 1301 работают в лоб забоя и имеют форму сим-
метричного клипа относительно плоскости вращения последнего,
а тангенциальные — работали по схеме подрезного резания и
имеют форму несимметричного клина. Энергоемкость процесса
разрушения по подрезной схеме примерно па 20—30 % ниже, чем
по лобовой.
Для разрушения крепких пород применяют штыревые дисковые
шарошки, В этом случае на дисковых шарошках по окружности
запрессовывают штыри из твердого сплава, поэтому стоимость их
выше Энергоемкость процесса разрушения пород штыревыми ша-
200
ротками незначительно (на 10— 15 °6) выше, чем при разрушении
пород дисковыми шарошками.
В дисковой шарошке различают следующие основные параметры:
наружный диаметр П, диаметр втулки d, угол заострения р и ра-
диус скругления рабочей части г (см. рис. 5.18, а). В тангенциаль-
ной дисковой шарошке имеются дополнительные параметры: угол
резания 6 и задний угол у.
Рис. .>.18. Шарошки для
разрушения крепких
пород:
а	ди с ко на я лоСшыя; 6
дискотия ганггнци4ЛЫ1,»я;
« — зубчатая
Параметрами разрушения забоя дисковыми шарошками яв-
ляются заглубление за один проход в породу ft, шаг резания / и вы-
сота уступа // (при подрезной схеме).
Наиболее широко применяют дисковые шарошки диаметром
200—100 мм. Угол заострения их лезвия выбирают в пределах
30—60°, задний угол 8—15'. угол резания 52—65е. В зависимости
от крепости пород заглубление за один проход принимают 4—30 мм,
шаг резания 40—80 мм и высоту уступа 50—100 мм.
Во время разрушения горных пород шарошка перекатывается
по поверхности забоя свободно, вращаясь на оси. В буровых ком-
байнах шарошки вращаются по концентрическим окружностям
относительно продольной оси комбайна и работают по принципу
раздавливай и я порозы при отсутствии обнаженных поверхностей,
одновременно обрабатывая вею плоскость забоя. Шарошки могут
иметь один, два или три диска на одной оси.
201
При подаче шарошки на забой лиски вдавливаются в породу,
образуя концентрические шелл, целики породы между которыми
раздав тиваются корпусом шарошки пол действием усилия подачи.
При этом в сухих мягких породах образуются достаточно крупные
куски породы, что сокращает поверхность контакта инструмента
с породой и облегчает его работу.
Основной конструктивной особенностью шарошечного инстру-
мента бурового комбайна является легкая взаимозаменяемость ша-
рошек различных типов. Опоры шарошек являются универсаль-
ными. могут устанавливаться на исполнительном органе в любом
положении, позволяют использовать любой тип шарошки. Это об-
легчает быструю замену одного типа шарошек на другой, если это
требуется при изменения состава и крепости разрушаемых пород.
Взаимозаменяемость инструмента позволяет после износа шарошек
заменить их па новые, оставив прежние подшипники опор, либо
при выходе из строя подшипников заменить их. оставив прежнюю
шарошку.
На проходческих комбайнах бурового типа применяют в основ-
ном три типа инструмента' резцы, штыревые и дисковые шарошки.
Эти основные типы инструмента могут иметь различные модифика-
ции и значительно отличаются друг от друга по габаритам, гео-
метрии, форме и массе.
Чаще всего как в СССР. так н за рубежом применяют одно- и
двухднековые шарошки диаметром 230 -300 мм с режущей корон-
кой, изготовленной из легированной стали пли армированной пла-
стинами твердого сплава.
Фирма «Марфи Индастриз» (США) использует на своих проход-
ческих комбайнах буроного тина многолезвийные дисковые
шарошки пяти видов. К гждый вид шарошек рекомендуется фирмой
для определенного диапазона крепости пород. Для разрушения
мягких пород н пород крепостью на сжатие до 85 МПа фирма пред-
лагает трехлезвийные диски и трехрядные шарошки, для пород
большей крепости трехлезвнпный инструмент с накладками
и штырями из твердого сплава. Диски устанавливают на шарико-
вых и цилиндро-роликовых и конических роликовых подшипниках.
Фирма «Демаг» (ФРГ) свои комбайны бурового типа оснащает
шарошками в виде двух- пли трехштыревых дисков, закрепляемых
на двух опорах.
§ 5.	ПРОХОДЧЕСКИ!. КОМБАЙНЫ ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ
И НАРЕЗНЫЕ
Комбайны избирательно! и действия
Отличительной особенностью этой группы комбайнов является
цикличность и избирательность действия. Комбайн обрабатывает
1абон последовательно. Исполнительные органы, выполненные
в виде режущих головок на консольной подвижной стреле ру
202
кояти или в виде набора резцовых коронок, совершают при обра-
Сотке забоя качательные движения.
Комбайны с исполнительным органом избирательного действия
имеют следующие особенности по сравнению с комбайнами буро-
вого действия*
ими одновременно обрабатывается только часть площади за-
боя и приходится перемещать исполнительный орган по сечению
выработки, поэтому производительность избирательных исполни-
тельных органов ниже, чем буровых;
неуравновешенность в продольном и поперечном направлениях
(частичная уравновешенность может быть достигнута при движе-
нии двух исполнительных органов в разные стороны или при при-
менении исполнительного органа аксиального действия, т, е. с
двумя коронками, расположенными на одной оси, перпендикуляр-
ной к стреле комбайна);
более сложную конструкцию погрузочных устройств;
избирательные исполнительные органы не отделены щитом от
призабойного пространства выработки, поэтому конструкция их
устройства для пылеподавлен и я более сложная и громоздкая;
управление усложнено и затруднена автоматизация процессов
избирательных исполнительных органов, особенно комбайнов
с исполнительными органами, перемещающимися в двух плоско-
стях.
Однако, несмотря на перечисленные особенности, проходческие
комбайны с избирательными исполнительными органами по кон-
струкции в целом значительно проще буровых комбайнов, отли-
чаются высокими эксплуатационными качествами и широко приме-
няются в угольной и горнорудной промышленностях.
Соотношения площадей сечения выработок и поперечного се-
чения комбайнов составляют обычно от 3,6 до 4,3, Высота прово-
димых комбайнами выработок превышает более чем в 2 раза высоту
комбайна в транспортном положении.
Применяемые комбайны со стреловидным исполнительным орга-
ном хорошо зарекомендовали себя при разрушении малоабразив-
ных пород с коэффициентом крепости f 6.
С целью установления однотипности проходческих комбайнов
со стреловидным исполнительным органом и для расширения об-
ласти их применения разработан ГОСТ. Это поможет сделать про-
изводство новых комбайнов рентабельным и обусловит еще боль-
шую технико-экономическую эффективность их эксплуатации.
Кроме того, позволит унифицировать и модернизировать сущест-
вующие модели комбайнов, а также будет способствовать созданию
новых, более совершенных конструкций.
ГОСТ распространяется на проходческие комбайны со стрело-
видным исполнительным органом, предназначенные для механиза-
ции отбойки и погрузки горной массы при проведении горных вы-
работок по углю, углю с присечкой пород, породе и нерудным иско-
паемым.
203
Таблица 5.1
Техническая характеристика проходческих комбайнов избирательного действия
Параметры	ПК-ЗР	4ПУ	ГПКС	4ПП-2	ГПК-2	4ПП-5
Площадь сечения выработки в про- ходке, мг Размеры выработки, м:  . 	5,3—12	4,0-8,2	4,7-15	9-25	10-30	10-30
высота	2,1-3,2	1,5-2,85	1,8-3,6	2,6—4,5	3-5,5	2,8—5
ширина Техническая производительностью	2,8-4,05	2,6-3,3	2,6-4,7	3,6—6,2	3,7-7,5	3,8-6,5
по углю, т/с (т/мин)	0,02(1,2)	0,018(1,1)	0,03(1,8)	0,058(3,5)	0,058 (3,5)	0,058 (3,5)
по породе, №/с(м3/мнн)	—	—	0,08 (0,5)	0,005 (0,35)	0,008(0,5)	0,01 (0,7)
Коэффициент крепости породы [, не более	4	4	4	6	6-8	7-8
Мощность двигателя исполнитель- ного органа, кВт	32	22	55	105	ПО	200
Суммарная мощность, кВт	84	63	95	200	187	350
Удельное давление на почву, МПа	0,05	0,085	0,065	0,11	—	0,18
Скорость передвижения комбайна, м/с Габаритные размеры, мм;	0,023	0,04	0,11	0,033	0,16	0,033
длина (без перегружателя)	6570	5900	10000	9100	13 300	14 000
ширина	2480	2350	1 600	2450	2 400	2450
высота в транспортном поло- жении	1740	1300	1 500	2100	1 650	2 000
Масса, т	72,5	10,5	18	40	40	70
углю с присечкой (до 30% пло-
Рнс. 5.19. Основные параметры ком-
байнов избирательного действия
Проходческие комбайны должны изготавливаться четырех типо-
размеров:
1-й типоразмер— для проведения горных выработок по углю
и углю с присечкой (до 50% площади сечения породы с / - 4 и по-
казателем абразивности 5 мг);
2-й типоразмер — для проведения горных выработок по углю,
углю с присечкой (до 50% площади сечения породы с f = 5 и по-
казателем абразивности 10 мг) и сплошным забоем (по породе с
/ = 4 и показателем абразивности 10 мг);
3-й типоразмер — для проведения горных выработок по углю
с присечкой (до 75% площади сечения породы с / = 6 и показате-
лем абразивности 15 мг) и по
щади сечения пород с f — 8
и показателем абразивности
15 мг);
4-й типоразмер—для про-
ведения горных выработок по
углю с присечкой (до 75%
площади сечения породы с
f — 6 и показателем абразив-
ности 15 мг); по углю с при-
сечкой (до 30% площади се-
чения породы с f ~ 7 и пока-
зателем абразивности 15 мг)
и по углю с присечкой (до 30%
площади сечения породы с
/ = 8 и показателем абразив-
ности 15 мг).
Техническая характеристика некоторых проходческих комбай-
нов избирательного действия приведена в табл. 5.1.
Копейским машиностроительным заводом им. С. М. Кирова
серийно выпускаются комбайны избирательного действия ПК-ЗР
и 4ПУ, которые в последующем должны быть заменены комбайном
ГПКС и семейством комбайнов, созданных на его базе [2, 32 Г
Проходческие комбайны избирательного действия характери-
зуются (рис. 5.19) шириной В и высотой И в транспортном положе-
нии, а также так называемыми разы ахами стрелы в вертикальной
ft и в горизонтальной b плоскостях.
Проходческий базовый комбайн ГПКС конструкции Копейского
машиностроительного завода им. С. М. Кирова и ЦНЙИподзем-
маша предназначен для проведения горизонтальных выработок
сечением 4,7—15 м2, с углом наклона -У- 10°, по углю и породе с со-
держанием породы не более 50% по площади забоя при породе
с /	4 и абразивностью до 12 мг (с резцовой коронкой) или по углю
с присечкой породы с / < 5 и абразивностью до 15 мг (с барабан-
ным исполнительным органом с резцами РКС-2). Кусковатость
горной массы допускается до 300 мм, удельное давление на почву
0,065 МПа.
205
Комбайн ГПКС (рис. 5.20) состоит из следующих основных
уз юв: исполнительного органа / с резцовой коринкой 2, погрузоч-
ного устройства 3, гусеничного хода /, поворотного конвейера 5,
гидросистемы 6, электрооборудования 7, системы пылеулавлива-
нии, ленточного перегружателя, устройства для повышения устой-
чивости (аутриггеров).
К особенностям конструкции проходческого комбайна ГПКС
относятся:
Рис. 5.20 Проходческий комбайн ГПКС
сзади ходовой части размещены гндроциливдры, выполняющие
роль вспомогательных опор — аутриггеров. 11ользованис послед-
ними при обработке забоя позволяет повысить устойчивость ком-
байна;
комбайн может оснащаться коротким или удлиненным поворот-
ным конвейером, который позволяет производить погрузку отбитой
массы на конвейер, расположенный сбоку выработки, в вагонетку,
бункер, самоходный вагой:
исполнительный орган, размещенный в поворотный турели,
гидроцвл и ядрами подтема и поворота перемещается в горизонталь-
ной н вертикальной плоскостях, производит разрушение массива,
отбойку горной массы и оформление выработки по форме забоя;
206
резцовая коронка, закрепленная на валу подвижной рукояти,
с помощью гидроцилиндров телескопической раздвижки внед-
ряется в массив до 500 мм.
Отбитая горная масса нагребающими лапами питателя погру-
зочной части подается на скребковый конвейер с подъемно-пово-
ротной хвостовой частью, позволяющей грузить с помощью много -
секционного ленточного перегружателя горную массу в вагонетки
или непосредственно с конвейера комбайна на забойный конвейер,
расположенный у боковой стенки выработки.
Исполнительный орган комбайна может быть двух типов: с ре-
жущей коронкой, оснащенной резцами РКС-1 или РКС-2, и с ба-
рабанной режущей головкой, так же оснащенной резцами РКС-1
или РКС-2. Применение исполнительного органа с барабанной
режущей головкой, оснащенной резцами РКС-2, позволяет прово-
дить выработки по углю с присечкой пород с / = 5.
Для производства первоначального вруба в массив и сокраще-
ния маневров комбайна в процессе обработки забоя исполнитель-
ный орган выполнен телескопическим.
Исполнительный орган состоит из механизма телескопа с гид-
роцилиндрами телескопической раздвижки, редуктора электро-
двигателя и стрелы с резцовой коронкой или резцовым бара-
баном.
Стрела исполнительного органа служит продолжением редук-
тора и представляет собой удлиненный литой корпус с валом,
вмонтированным на двух радиальных сферических и одном упорном
подшипниках. К выходному коническому концу вала с помощью
шпонки крепится резцовая коронка с резцами РКС-1 или РКС-2
и забурником. Крепление резца в кулаке осуществляется стопор-
ным кольцом, изготовленным из мягкой отожженной проволоки
диаметром 5 мм.
Гидравлическая система комбайна ГПКС предназначена для
выполнения следующих операций: перемещения исполнительного
органа, питателя, конвейера, опорного устройства; включения
и отключения рабочих фрикционов и тормозной зубчатой муфты.
Гидравлическая система, схема которой показана на рис. 5.21,
состоит из шестеренного насоса 1 типа НШ-32У, маслобака 2,
пульта управления с распределителями 3 типа Р75-43-ПГ1А, 4
и 5 типа Р75-43-ПГ2Б, представляющими собой единую гидравли-
ческую систему, связанную общими магистралями нагнетания,
слива и разгрузки.
Параллельно линии нагнетания в пульте управления установлен
регулятор потока 6 типа ПГ55-22, предназначенный для регули-
рования скорости перемещения исполнительного органа комбайна.
Распределитель 3 управляет гидро цилиндрами 7 подъема,
8 поворота исполнительного органа и 9 опор. Распределитель 4
управляет гидроцилиндрами 10 выдвижения исполнительного ор-
гана, 11 подъема конвейера, 12 натяжения цепи конвейера и 13
поворота конвейера.
207
Распределитель 5 управляет гидроцилнндрами 14 фрикционов
гусеничного хода и /5 подъема питателя.
В линии управлении подъемом исполнительного органа уста-
новлен дроссель с обратным клапаном 16, который обеспечивает
плавность опускания исполнительного органа.
В линии управления подъемом конвейера для стабилизации
скорости опускания стрелы конвейера предусмотрен гндрозамок 17
одностороннего действия с обратным клапаном и дросселем.
В линии управления опорным устройством с целью разгрузки
магистралей распределителя 3 от давления, возникающего вследст-
вне реакции забоя, установлен гидрозамок 18 одностороннего дей-
ствия.
Система управления фрикционами гусеничного .хода включает
в себя две’пары гндроци зипдров одностороннего действия с под-
пружиненными толкателями. Штоковая полость каждого гидро-
цилиндра и напорная полость толкателей соединяются с соответст-
вующими магистралями распределителя 5 таким образе м, что обес-
2 пк
печивается управление реверсированием гусеничного хода, раз-
воротом и поворотом комбайна торможением гусениц при установке
рукоятки управления в нейтральное положение.
Для снижения усилий, воздействующих на гидроцилиндры фрик-
ционов, и обеспечения слива при нейтральном положении золотни-
ков установлен блок дросселей 19.
Электрооборудование комбайна состоит из серийно выпускае-
мых во взрывобезопасном и в рудничном исполнении электродвига-
телей, светильников и аппаратов, а также станции управления,
изготовленной для этого комбайна в соответствии с правилами из-
готовления рудничного и взрывозащищенного электрооборудова-
ния.
Электрическая схема комбайна ГПКС показана на рис. 5,22.
На комбайне установлены электродвигатели привода: исполни-
тельного органа (/И/), конвейера (М2); ходовой части и маслена-
coca (М3), перегружателя (М4), пылеотсосов (Л15 н Л16) и насоса
НУМС-30 (М7).
Включение и выключение электродвигателей комбайна осущест-
вляются со станции управления, которая имеет две фары, сигналь-
ную сирену и два кнопочных поста — один вблизи исполнитель-
ного органа, а другой на перегружателе.
Для надежной и безаварийной работы в шахте необходимо обес-
печить высокое качество машин, создать общие группы узлов и
деталей с едиными присоединительными размерами, позволяющими
производить быструю замену вышедших из строя узлов и деталей,
а также рационально организовать ремонтные работы. При этом
повышаются требования к унификации и надежности горных машин.
С целью осуществления на заводах-изготовителях крупносерийного
выпуска оборудования необходимо ограничить число различных
типов машин аналогичного назначения, что приведет к снижению
стоимости их изготовления.
ЦНИИподземмашем в качестве основного направления при кон-
струировании горнопроходческих машин и комплексов для различ-
ных горно-геологических условий принято создание семейств
унифицированных горнопроходческих машин. Они состоят из ряда
моделей, основанных на серийно выпускаемой базовой, которые
благодаря небольшим изменениям в конструкции и дополнительно
сменного оборудования могут применяться для проведения подго-
товительных выработок с различным креплением по падению (вос-
станию) при камерных системах разработки и при гидродобыче
115].
Семейства горнопроходческих машин создаются на основе сле-
дующих принципов!
базовая модель машины принимается за основу, которая под-
вергается незначительным изменениям, к ней добавляются вспомо-
гательные узлы и навесное оборудование;
каждая новая модель собирается из унифицированных узлов
(блоков) базовой модели;
209


параметры базовой модели (мощность, габариты, масса и др,)
выбираются с учетом ее возможного применения в различной ком-
поновке для разнообразных условий;
в базовой модели обязательно предусматривается возможность
создания на ее основе проходческих комплексов;
в семейство должны быть включены модели, удовлетворяющие
горнотехническим требованиям угольной промышленности,
ЦНИИподземмаш и Копейский машиностроительный завод
им. С. М. Кирова впервые в угольном машиностроении совместно
разработали (главные конструкторы проекта В. И. Крутил ин и
Я. И. Базер) семейство унифицированных проходческих комбайнов
типа ГПКС с большой поузловой унификацией, доходящей до
70—90%. Оно состоит из нескольких моделей, предназначенных
для проведения выработок по углю и смешанным забоем с присеч-
кой пород с / = 4—5 в различных горно-геологических условиях.
Для угольной промышленности на основе серийной базовой модели
комбайна ГПКС (без ленточного перегружателя) для погрузки
на забойный конвейер Копейский машиностроительный завод
им. С. М. Кирова будет изготовлять следующие проходческие ком-
байны: ГПКСП — с ленточным перегружателем для работы с рельсо-
вым транспортом, ГПКСВ — для проведения восстающих (до ±20)
выработок, ГПКСН — для проведения наклонных (до — 25°) вы-
работок, ГПКСГ — проходческо-добычной для гидрошахт, ГПКС—
для проведения выработок в Подмосковном угольном бассейне.
Техническая характеристика унифицированного семейства про-
ходческих комбайнов типа ГПКС приведена в табл. 5.2.
Основными унифицированными узлами комбайнов семейства
ГПКС являются: исполнительный орган, погрузочный орган, гу-
сеничный ход, центрально расположенный скребковый конвейер
с консольным хвостом, прицепной ленточный перегружатель и
пульт управления. Элементы систем гидравлической, электрической,
автоматизации и средств пылеподавления максимально унифици-
рованы. Модели ГПКСГ будут иметь дистанционное управление,
разработанное Донавтоматгормашем. Различные модели комбайнов
создаются путем добавления к базовой модели нескольких узлов
и сменного оборудования.
На основе комбайна ГПКС создан проходческий комплекс «Куз-
басс» (КН-5Н), а также комбайн ГПК-2 с увеличенной мощностью
исполнительного органа для больших сечений выработок и более
крепких пород.
Комбайн ГПКСП комплектуется прицепным ленточным пере-
гружателем.
Комбайн ГПКСВ состоит из комбайна ГПКС, к задним осям
гусеничного хода которого на консоли добавляются барабаны с ка-
натами для удержания комбайна при работе вверх под углом
+ 20°. Канат крепится к утопленной в почву переносной металли-
ческой балкер расположенной под передней частью гусеничного
хода, или к распорной стойке, или к анкеру.
2f 1
Техническая характеристика уннфмциро
			Семейство ГПКС				
Параметры ь *	гпкс	гпксп	ГПКСВ	гпксн	ГПКСГ	гпкс для Мосбассз	
Площадь сечения выработки в проходке, м2 Размеры выра- ботки, м: высота ширина Угол наклона выработки, градус Тип исполни- тельного органа Техническая производитель- ность: по углю, т/с (т/ыин) по породе, м:|/с (м*/мин) Погрузочный орган Мощность привода испол- нительного органа, кВт Установленная МОЩНОСТЬ на комбайне, кВт Удельное давление на почву, МПа Скорость перед- вижения, м/с Габаритные размеры, м: длина без перегружателя ширина по ходо- вой части высота Масса комбайна, т	±10 Стрела с кой ,9	±10 peaiioBoi или резц< барабаном 0,03 (1,8) 5,008 (0,5 Нагребаю S 0, о, 10 1,6 1.5 ,9	4,7- 1,8- 2,6- До +20 корон- щие лапы б 065 11 20	-15 -3,6 -4,7 До —25 Стрела с резцовы- ми бара- банами 0,025 (1.5} 0,006 (0.4) 55 10 1.6 1,5 20	±10 Стрела вой ко или рез ба раб 0,03 0,00$ Отсутст- вует 75 0,06 6,1 1 .6 1.4 19	±10 2 резцо- 3онкой НОВЫМИ анзми (1,8) (0,5) Нагре- бающие лапы 95 0,05 10 1,6 1.5 20	
212
Таблица 5.2
ванного семейства проходческих комбайнов
	Семейство 4ПП-2					
	4ПП-2	4ПП-2В	4ПП-2Н	4ПП-2С	4ПП-4	4ПП-2Щ
	±10 Резцоваf 0,057 (3,5) 0,005 (0,35) 95 40	9- 2.6- 3,6- До+20 коронка 0,005 2 0, 9,» 2,45	 2.1 43	-25 -4,5 -6,2 До —25 Резцовый барабан (0,35) На 00 033 40	Резцовая коронка 0,011 (0,66) гребающне л 105 179 0,11 0,066 11,5 2,45 2,1 41	10—25 3-4 3,6-6,5 ±10 Гидроудар- ник и коронка 0,008 (0,5) шы 280 0, 8,15 2,45 2,6 42	11-25 3,2—4 3,9—5,6 Удлинен- ная стрела Ё 0,004 (0,25) • '' о»-.- >00 033 9,18 2,45 2 41
213
Комбайн ГПКСП (рис. 5.23) — это комбайн ГПКС. снабженный
резцовым барабанив м исполнительным органом и лебедкой 1ЛП
или распорной колонкой для подвески па канате.
В прохо ческо-добычном комбайне ГПКСГ (рис. 5.24) отсутст-
вует погрузочный орган, так как транспорт угля в очистных за-
боях гидрошахт производится гидросмывом. На комбайне 1
установлен гидромонитор 2. Комбайн предназначен для проведения
подготовительных выработок с углом наклона до ±10 и для очист-
ной выемки короткими забоями в пластах с содержанием породы
не более 50”» площади забоя, при отсутствии в почве легкораз-
мываемых пород с /	4.
Комбайн может работать при транспортировке отбитой горной
массы по почве и кровлях, допускающих кратковременное обнаже-
ние по площади не менее 8.5 м2.
Комбайн ГПКС для Подмосковного угольного бассейна имеет
уширенные гусеницы для получения удельного давления на почву
Pik, 5 2 V Проходческий комбайн ГПКСГ
214
кий комбайн ГПКСН
нс более 0,05 МПа, что дает ex ? возможность работать на слабь \
почвах. В комбайне применен двухдисковый исполнительный орган.
Проходческий комбайн 4ПП-2 конструкции ЦНИИнодземмашз
и Ясиноватского машиностроительного завода предназначен для
механизированного проведения подготовительных горных вырабо-
ток по смешанному забою с раздельной выемкой угля и породы
с / би абразивностью до 15 мг (приссчка породы не бозее 75%)
121, 19, 331.
Основными узлами комбайна 1Г1П 2 (рис. 5.25) являются: ис-
полнительный орган / с резцовой коронкой 2, погрузочная 3 и хо-
довая •/ части, корпус 5 комбайна, гидросистема 6, электрооборудо-
вание 9, система пылеподавлення 7, мостовой 3 и прицепной ленточ-
ные перегружатели, средств i автоматики и дистанционного управ-
ления, распорное устройство 10.
К особенностям проходческого комбайна 4ПП-2 относятся на-
личие средств повышения устойчивости, встроенной в конструкцию
комбайна системы орошения с подачей воды под резцы, пылсотсоса,
средств дистанционного и программного управления, двух скоро-
стей резания; возможность разрушения nopt t, с f 6.
Кинематическая схема комбайна 1ПП-2 показана на рис. 5.2b.
Автоматизированный проходческий комбайн 4ПП-2 представ-
ляет собой самоходную машину с исполнительным органом стрело-
видного типа и поворотным погрузочным устройством.
Исполнительный орган па подвижной рукояти состоит из рез-
цовой коронки, редуктора и электродвигателя и резцов. Исполни-
тельный орган обеспечивает: разрушение породы заданной крепо-
сти, обработку максимального сечения выработки с одной уста-
новки комбайна, получение требуемой производительности.
Резцовая коронка — конической формы. На ней имеются фор-
сунки для подачи воды па резцы с целью их охлаждения и пыле-
подан 1епия.
215
Рис. 5-25. Проходчее
Редукторная часть обеспечивает необходимый крутящий момент
и скорости резания 1,2—2 м/с.
Электродвигатель с часовой мощностью 105 кВт имеет воздуш-
ное охлаждение.
Погрузочное устройство осуществляет погрузку отбитой гор-
ной массы из забоя по всей ширине выработки, ее доставку скреб-
ковым конвейером в пределах машины п погрузку на штрековые
транспортные средства.
Механизм нагребающих лап установлен на подъемно-поворот-
ном столе.
Механизм передвижения — гусеничный с индивидуальным элек-
троприводом.
Электрическая схема комбайна обеспечивает:
дистанционное управление штрековыми пускателями комбайна
и насосной установкой типа НУМС с местного пульта управления
комбайном:
отключение комбайна кнопкой «Стоп» с фиксацией на прицеп-
ном перегружателе и корпусе комбайна;
обязательную подачу предупредительного звукового сигнала
перед пуском комбайна;
контроль целостности электрических цепей управления штреко-
выми пускателями комбайна и насосной установки типа НУМС;
нулевую защиту и защиту от токов короткого замыкания всех
электрических пеней комбайна;
216
кнГУ комбайн 1ПП-2
блокировку, исключающую возможность наезда мостового пс-
регр жителя комбайна па прицепной;
блокировку, исключающую возможность одновременного уп-
равления исполнительными механизмами комбайна с переносного
пульта и местного пульта управления;
блокировку, исключающую возможность включения режущего
и погрузочного органов комбайна без включенной системы орошения;
отключение штрекового пускателя комбайна при производстве
ремонта или замене режущего инструмента кнопкой «Стоп» с фик-
сацией на выносном пульте управления, устанавливаемом вблизи
режущего органа:
возможность включения специальных метанреле, обеспечиваю-
щих автоматическое снятие напряжения с комбайна при появлении
в забое недопустимых концентраций метана.
Комбайн имеет ручное управление с пульта, расположенного
на машине, дистанционное управление, позволяющее машинисту
отходить на расстояние до 15 м от комбайна, и программное управ-
ление с автоматическим управлением исполнительным органом
и погрузочным устройством.
Распорное устройство (рве. 5.27) комбайна выполнено в виде
аутриггеров и может распираться в почвх (рис. 5.27, а) и бока
(рис. 5.27, б) выработки.
ЦНИНлодземмашем и Ясиноватским машиностроительным за-
водом создается (главные конструкторы проекта В. Е. Германов
217
ii 11 И Яроцкин) семейство унифицированных проходческих ком-
байнов типа 1ПГ1-2 с поузловой унификацией до 70- 80 ., пред-
ка каченных для проведения подготовительных выработок смешан-
ным забоем по породам с / < 6 в различных горно-геологических
условиях (см. табл. 5.2).
На основе базовой модели серийного комбайна 4ПП 2 с про-
граммным автоматическим и дистанционным управлением, разра-
ботанным Донавтоматгормашем, будут создаваться следующие про-
ходческие комбайны 4Г1П-2В— для проведения восстающих вы-
Uc толните/юпыи
ftOpQrfUl
оагаи
------*
Рис. 5.26. Кинематическая схема комбайна 111 П-2
работок под углом до 2U ; 4ПП-2Н — для проведения сверху
вши выработок под углом до — 25 : 1ПГ1-2П1, — для проведения
выработок в шахтах, опасных по внезапным выбросам угля;
4ПП-2С — для калийной промышленности; 1ITTI-4— для проведе-
ния выработок по породам с [ = 6 ч-8; 4ПП-2У —для проведения
выработок только по углю.
Основными унифицированными узлами комбайнов семейства яв-
ляются. стреловидный исполнительный орган, погрузчик, гусенич-
ный ход, скребковый конвейер с консолью, мостовой и прицепной
перегружатели, пульты программного н дистанционного управле-
ния. Разные модели семейства создаются путем добавления или из-
менения узлов базовой модели. Электрическая и гидравлическая си-
стемы, а также средства пыленодавлення максимально унифициро-
ваны между собой.
Комбайн 1ПП-2В будет снабжаться шагающим ходом для удер-
жания его при проведении восстающих выработок. ‘Комбайн
218
1ПП-2П оборудуется лебечкой для удержания его в наклонной
выработке. Комбайн 4ПП-21Ц снабжается удлиненным исполни-
тельным органом для создания щели в породе нал выбросоопасным
угольным пластом.
В комбайне 411П-2С заменены коронка н резни исполнительного
органа, а хвостовой скребковый конвейер выполнен консольным,
поворачивающимся в горизонтальной плоскости. Комбайн 4ПП-4
Риг. 5.27. Схема распор ноги устройства комбайна 4ПП-2
кроме обычного стреловидного исполнительного органа с коронкой
снабжен мощным гидроударником с большой энергией удара для
разрушения крепких пород пикой. В комбайне 1ПП-2У увеличена
частота вращения коротки исполнительного органа и применены
резцы для угля. На базе семейства комбайна 4ПП-2 создаются про-
ходческие комплексы К1ПП-2. К1ПП-5.
Проходческий комбайн ГПК-2 Копейского машиностроитель-
ного завода им. С. М Кирова и ЦН111 Ьюдюммаша предназна-
чен для проведения горизонтальных выработок сечением 10—30 м2
но породам с /	6. с присечками /	8 и абразивностью до 15 мг.
219
Комбайн ГГП\-2 (рис.
5.28) гусеничная машина
со стреловидным исполнитель-
ным органом / с двумя дис-
ками 2, оснащенными резцами
3 типа РКС-2. поворотным
питателем 4 с нагре< ающнми
лапами 5 и двумя, нейтрально
расположенными скребко-
выми конвейерами.
Пульт управления и место
6 машиниста находятся с ле-
вой стороны комбайна.
Комбайн ГПК-2 снабжен
автоматической системой,
У обеспечивающей постоянное
£ слежение питателя погрузоч-
£ кого органа за нсполнитель-
- ним органом, причем в край-
« них положениях обеснечи-
s вается необходимое отстава-
« пне питателя для того, чтобы
= не повреждать стойки крепи
* при выгруже отбитой горной
5 массы из углов забоя.
3 Исполнительный и погру-
о зочный органы в гсрнзонталь-
С ной плоскости поворачнва-
ются относительно одной вер-
£ тикальной оси, причем испол-
нительный орган посредством
= гндроцилннарой, одним кон-
ном закрепленных на под-
вижной раме комбайна, а
другим на турели, а погру-
зочный орган — посредством
гндроцилиндра, соединяю-
щего турель и поворотную
часть погрузочного органа.
Скребковый конвейер 7 имеет
рабочую, открытую сверху
ветвь.
В хвостовой части ком-
байна подвешен поворотный
в горизонтальной плоскости
двухценноп скребковый пере-
гружатель 8 с хвостовой ча-
стью.
220
Конвейеры приводятся электродвигателями общей мощностью
20 кВт через редукторы, расположенные с правой по ходу стороны
машины в хвостовой ее части, причем привод нагребающих лап
осуществляется через скребковую цепь конвейера.
Гусеничная ходовая часть Р комбайна приводится от одного
электродвигателя и посредством редуктора позволяет осуществлять
движение вперед — назад, повороты и развороты машины. Редук-
тор ходовой части обеспечивает две скорости перемещения ком-
байна — рабочую и маневровую.
Па комбайне ГПК-2 для пы.теподавления имеется автономная
пылеотсасывающая установка АПУ-425.
В комплексе с комбайном ГПК-2 предусматривается возмож-
ность применения монорельсового крспеустановщнка. обеспечи-
вающего доставку н установку в призабойном пространстве эле-
ментов крепи и трубопроводов пылеотсоеа. Крепсуста ковшик мо-
жет также служить подъемным сродством для монтажа или демон-
тажа комбайна.
Проходческий комбайн 4ПП-5 предназначен для механизиро-
ванного проведения подготовительных выработок смешанным и по-
родным забоем, имеющим породы с / = 64-8 и абразивностью
15 мг. Угол наклона выработки ±Ю°. Форма сечения выработки
может быть арочной, прямоугольной или трапециевидной.
Комбайн может использоваться для работ в угольных шахтах,
опасных ио газу или пыли, в калийных и сланцевых рудниках, а
также при строительстве гидротехнических и транспортных тоннелей.
Проходческий комбайн 4ПП-5 (рис. 29) состоит из исполнитель-
ного органа / с резцовой коронкой 2, оснащенной резцами РКС-3.
погрузочной части 3, ходовой гусеничной части 4, корпуса 5, гид-
росистемы 6, электрооборудования 7, системы пылеподавлен ня 8,
консольного хвостового конвейера, средств автоматики и программ-
ного управления.
К особенностям проходческого комбайна 4ПП-5 относятся: воз-
можность разрушения пород с f = 6 ч-8; наличие программного
автоматического и дистанционного управления; подача воды под
резцы для пылеорошепия, возможность проведения выработок се-
ченном вчерне до 30 ма.
Исполнительный орган стреловидного тина включает в себя
резцовую коронку с породными резцами РКС-3; стрелу с валом,
через который подается вода к коронке и под резцы; двухскоростной
редуктор, обеспечивающий две скорости вращения; электродвига-
тель мощностью 200 кВт.
Гидравлическая система служит для подъема и поворота испол-
нительного органа, подъема и поворота питателя, установки аут-
риггеров и переключения скорости гусеничного хода.
Привод обслуживается двумя насосами НШ-46, которые подают
рабочую жидкость к гидроб.юку управления насосами. Распреде-
лителями гидроблока поток можно направить па елнв в гидроблок
управления гусеницами, в пульт управления гидроцнлнндрами.
221
Электрическая часть комбайна -1ПП 5 состоит из электрообору-
дования: самого комбайна, пылеотсасывающей установки; насос-
ной оросительной установки ПУМС-30
Питание и управ теине группами электроприводов осущест-
вляются от магнитных пускателей, установленных на распредели-
тельном пункте. Имеется ручное н автоматическое управление
комбайном.
Гидравлический и электрический пульты сосредоточены в oihom
месте, слева по ходу машины
Рнс. 5.29. Ироходчеекнй комбайн 4ПП-5
Система дистанционного и автоматического управления позво-
ляет осуществлять те же операции, что н на комбайне 4ПП-2,
Средства автоматизации, отработанные институтом Донавто-
матгормаш для комбайна 1ПП-2, проверены в процессе эксплуата-
ции и на комбайне 1ПП-5.
Комбайн снабжен шумя системами нылеиолавления: орошения
।: । (ы ле ул а вл ива н и я.
В системе орошения использован насос НУМС 30 для подвода
воды при давлении 2.0—2,5 МПа к исполнительному органу. Фор-
сунки па коронке последнего подают воду под резец непосредст-
венно в место разрушения забоя. Вода поступает к коронке через
вал стрелы рабочего органа. Кроме того, перед коронкой на стреле
имеется ряд форсунок. создающих водяную швссу перед забоем.
Общин расход воды 2 2,5 л с.
222
Пылсотсасывающая установка ПНУ 2 применяется в комплексе
с перегружателем 1111.1-1 К 11рон ши штелыюсть установки до
0,58 № с.
Наиболее известные зарубежные стреловые проходческие комбайны из-
бирательного действия выпускают в ФРГ фирмы «Энхгпфф», Лаурат»,
• Вестфалия», . Демаг», в .Австрия Фирма «Вест-Альпине» в Великобритании
фирма «Андерсон-Стрэгкланд» |1б|.
Фирма <Эйкгофф* (ФРГ) выпускает проходческие комбайны избиратель-
ного действия двух основных типов: г радиальным и аксиальным (осевым)
резанием. Известны проходческие комбайны радиального резании EVR-J2Q,
EVR-160, EVR-200 и аксиального резания EVA-IG0.
Ряс. 5.30. Проходческий комбайн RH-1 3 фирмы Андерсон-Стрэтклайд»
(Великобритания)
Техническая характеристика некоторых зарубежных комбайнов при-
ведена в табл. 5.3.
Проходческий комбайн EVR-200 с исполнительным органом избиратель-
ного действия предназначен для проведения выработок большого сечения;
узлы его в значительной степени унифицированы с узлами комбайна EVR-1G0.
Комбайн оснащен программным управлением п автоматически действующим
управляющим устройством, обеспечнпаюшим проведение выработок в соот-
ветствии с заданными сечением и направлением.
Комбайн применяют в горной промышленности и при подземном строи-
тельстве.
Электродвигатель для привода режущей головки имеет номинальную
мощность 200 кВт и водяное охлаждение. Напряжение составляет по выбору
500 или 1000 В.
Предварительная ступень редукторов комбайна EVR-200 оснащена
муфтой включения. С помощью рычага в редукторе включается холостой
ход с тем. чтобы но неосторожности не включить режущую головку, когда
на ней производятся какие-то работы, например замена резцов.
Режущая головка конической формы имеет максимальный диаметр 2 м
и полезную длину 2 м и оснащена 140 радиальными резцами.
Приемный стол погрузочной части комбайна поворачивается в горизон-
тальной и вертикальной плоскостях.
Для повышения устойчивости комбайна, особенно в трудных условиях
работы, на копнах опор ходовой части предусмотрены гпдродимкраты, с по-
мощью которых комбайн распирается вечепкп выработки. Распорное устрой-
ство действует автоматически.
Проходческий комбайн RH-1 а имеет исполнительный орган, с телеско-
пической стрелой с рабочим ходом -183 мм, электродвигателем мощностью
90 кВт, двухступенчатым редуктором, обеспечивающим частоту вращения
223
224
Т а б л и . i ’.3
Техническая характеристика зарубежных проходческих комбайнов избирательного действия
Параметры	Фирма «Энкгоф* (ФРГ)			«Паурат» (ФРГ)	«Вест-Альп и не» (Австрия)		«Андер* ии- Стр^тклаПд» (Великобрита- нии* RH-Й*
	EVR 164	EVR-МП	EVA-ИИ	«Паурвт-1»	AM-5U	А.М-ГОО	
Площадь сечения выработки в проходке, м®	16-24/35	54/90	16-24/35	—	16,4/21,5	38	30
Размеры выработки. м: высота	5	9,5	5.2	2.67	3,75/4,42	5,4	5 Л
ширина	б,5/7.3	10.2	5,8/6,4	5,04	4,8/5,4	7.0	6,0
Крепость пород па сжатие, МПа	120	—	100—120	54	юо	—	—*•
Глубина резания, м	: 1	1	—	0,6	0.4	—*	0,-1
Мощность двигателя исполни- тельного органа, кВт	160 200	200	IGO	50	100	225	уо
Суммарная мощность, кВт	340/380	400	311	164	155	450	[ч >
Габаритные размеры, мм: длина	16	19	11	7,1	7.6	11	
ширина	3	3,3	3,8,4,4	3,4	1 ,58	3	4,
высота	2,«	6,17		2,25	1,04	1,75	
Масса, т	„г	96	45	19,5	24	70	48
0,5 н 0,8 с-1 Режущая коронка конической формы оснащена резцами с по-
дачей волы под резец (рис. 5 30).
Фн[ ма «Джой» (США) выпускает комбайны с баровыми исполнитель-
ными органами (рис. 5.31). Исполнительный орган такого комбайна состоит
из качающейся в вертикальной плоскости рамы, внутри которой смонтиро-
ваны два независимых редуктора. На выходном налу каждого редуктора
укреплено по три диски с резцами. При качании рамы в вертикальной пло-
скости редуктор совместно с дисками совершает поперечные перемещений,
скалывая оставшиеся против корпуса редуктора целики угля.
Фирмы Залит inn.р> (ФРГ), «Галлик-Добсон» (Великобритания) н
«Хаусхерр» (ФРГ) изготавливают проходческие комбайны с исполнительным
органом и виде манипулятора, на котором расположен мощный гидравличе-
ский ударный механизм с пикой.
Рис. 5.31. Проходческий комбайн с баровым псполИнтельным органом фирмы
«Джон» (США)
Такие машины находят применение в угольной промышленности ФРГ
и Великобритании при проведении штреков по < метанному забою вслед за
лавой при верхней присечке пород, которые стреловидные комбайны с рез-
цовым инструментом разрушать не могут, т. е. по породам с f д - 6.
Проходческий комбайн HSV-4 (рис. 5.32) фирмы «Хиусхерр» (ФРГ)
состоит из погрузочной части с нагребающими лапами, манипулятора и гид-
роударника типа «Крулц-бОО». Комбайн предназначен для проведения выра-
боток с макспмальиой высотой 5,25 м н максимальной шириной 5,8 м. Чаксн-
м аль ное заглубление ударника ниже почвы 1,2 м.
В зарубежных комбайнах избирательного действия двигатель исполни-
тельного органа и коробка передач размещаются в стреле, форма коронки
и способ резания (осевой или аксиальный) могут быть разными. Некоторые
исполнительные органы снабжены телескопическим устройством Коронки
в основном снабжены круглыми штыревыми резцами.
Передвижение комбайнов осуществляется, как правило, с помощью
гусеничных тележек, а н некоторых случаях (при слабой почве) с помощью
шагающего устройства.
Способы погругкя разрушенной горний массы различны у разных мо-
делей: кольцевым» скребками, нагребающими ляпами, криволинейным
скребковым конвейером.
4 i V ЗДТ
225
Рис 5.32. Проходческий комбайн с ударным исполнительным органом, HSV I фирмы «Хауч херр> (ФРГ.
Устойчивость комбайна обеспечивается весом и частично вспомогатель-
ными домкратами, опирающимися о почву или о стенки выработки. Масса
комбайнов колеблется от 17 до 75 т. Большинство комбайнов предназначено
для пород с крепостью 50—60 МПа, отдельные модели—для пород крепостью
до 100 МПа,
Энерговооруженность исполнительного органа от 50 до 160 кВт. Соз-
даются комбайны с исполнительным органом большей мощности — до
230 кВт. Характерна тенденция применения в комбайне всего двух электро-
двигателей, из которых один предназначен для исполнительного органа, а
другой — для привода насоса гидросистемы. В этом случае все остальное
оборудование комбайна снабжается гидроприводами.
Рукоять комбайна часто используют для установки крепи. Некоторые
комбайны снабжены указателями габарита, позволяющими точно получить
заданное сечение.
Комбайны могут проводить криволинейные выработки с небольшим ра-
диусом кривизны 4,5 м.
Некоторые комбайны могут управляться с помощью переносного пульта
управления,
Обычно комбайны могут разрушать горную массу в выработках, имею-
щих уклон 10—15й, боковой уклон ограничен 4°.
На большинстве комбайнов оросительные форсунки установлены рядом
с резцами и подают на них воду. Во многих выработках с нагнетательным
проветриванием применяют автономное пылеулавливающее устройство, ко-
торое отсасывает из забоя запыленный воздух и пропускает его через пыле-
уловитель. Передняя часть пылеулавливающего устройства разделяется на
два воздухопровода п может бытв^установлена на комбайне.
Из-за необходимости монтг^жа и демонтажа комбайнов избирательного
действия в начале и конце каждой выработки первые ее метры проводятся
буровзрывным способом. Монтаж млн демонтаж легких комбайнов занимает
три-четыре смены, а более тяжелых 10—12 смен.
Минимальная длина выработки, исходя нз требования экономичности
комбайновой проходки по сравнению с буровзрывным способом, составляет
400 м для легких комбайнов и 600—800 и для более тяжелых.
Нарезные комбайны
Нарезные комбайны предназначены для механизированной на-
резки лав и проведения в угольных пластах малой и средней мощ-
ности различных подготовительных выработок, имеющих вспомо-
гательное значение: нарезных, гезенков, разрезных печей, просе-
ков, ходков и вентиляционных сбоек.
Из-за небольшой протяженности и малых сечений выработок,
в которых они работают, к конструкции нарезных комбайнов
предъявляют особые требования: они должны быть небольшого
размера и массы.
Комбайны разделяют на первый и второй типоразмеры. Масса
комбайнов первого типоразмера 6—7 т, второго типоразмера 10—
!5 т.
Комбайны первого типоразмера, имеющие меньшую массу, пред-
назначены для проведения выработок малой протяженности. По-
сле окончания работ они должны транспортироваться по выработ-
кам без разборки. В противном случае демонтаж, доставка и^мон-
таж комбайна займут много времени и применение его будет не-
эффективно.
6*
227
Комбайны второго типоразмера в основном применяют для
нарезки лав и при переброске из лавы в лаву их разбирают на
отдельные крупные узлы.
Нарезные комбайны предназначены для работы в пластах
мощностью 0,9—9 м горизонтального и пологого залегания. Се-
чение нарезаемых выработок 2,7—8 м2. Техническая производи-
тельность комбайнов колеблется от 0,5 до 2 т/мин, установлен-
ная мощность — от 50 до 100 кВт.
Для проведения нарезных выработок по пластам угля мощ-
ностью 0,7—1,2 м с углом падения до 18° на шахтах Донбасса
Донги пр оу гл ем а тем п Горловским машиностроительным заво-
дом создан нарезной комбайн КН, который отличается высокой
маневренностью и простотой монтажно-демонтажных работ.
Более подробно комбайн рассматривается в описании комп-
лекса КН (см. гл, 6).
$ 6. ПРОХОДЧЕСКИЕ КОМБАЙНЫ БУРОВОГО ДЕЙСТВИЯ
С НЕПРЕРЫВНЫМ РАБОЧИМ ПРОЦЕССОМ
Проходческие комбайны бурового действия предназначены для
проведения подготовительных выработок круглой формы сразу на
полное сечение. Их часто называют роторными комбайнами. При
наличии дополнительного оборудования (бермовых фрез) ими
можно проводить выработки арочного сечения.
Особен поста буровых комбайнов следующие:
перестройка их исполнительных органов даже для незначитель-
ного изменения сечения возможна лишь при телескопическом вы-
движении лучей, изменении положения оконтуривающих цепей
и отбойных штанг;
исполнительный орган загораживает все сечение выработки,
затрудняет доступ к забою для замены инструмента, снижает ма-
невренность комбайна;
невозможна раздельная выемка полезного ископаемого и
породы;
требуется большой радиус поворота.
Проходческие комбайны бурового действия разделяют на
две группы: для работы по калийным солям, углю и слабым
породам с м и для работы по сильноабразивным породам
с / = 8—16.
Буровые комбайны могут иметь исполнительный орган раз-
личной конструкции, но наиболее распространен лобовой — од-
ноосевой, реже планетарный.
Погрузочное оборудование комбайна — ковшового типа; хо-
довое — гусеничного или шагающего типа.
Различают одно- и двухраспорную схемы механизма подачи
в комбайнах. Однораспорную схему применяют при малой энерго-
вооруженности и сравнительно малых напорных усилиях. Одно-
распорная схема имеет следующие преимущества по сравнению
с двухраспорной; при ней упрощается конструктивная схема ком-
228
бай на, уменьшаются число узлов и масса, снижаются стоимость
и трудоемкость монтажно-демонтажных работ, освобождается ра-
бочее пространство для доставки и возведения крепи. Двухраспор-
ную схему используют при повышенной энерговооруженности ис-
полнительного органа и больших напорных усилиях, требующихся
для разрушения более крепких пород.
Существуют также две принципиальные компоновочные схемы
комбайна: первая - с подтягиванием корпуса машины к распор-
ным плитам, расположенным в передней части, вторая — с оттал-
киванием корпуса от распорных плит. Первая схема дает возмож-
ность стабилизировать положение комбайна в горизонтальной пло-
скости и улучшить управляемость им.
У комбайнов непрерывного действия применяют две компоно-
вочные схемы оборудования: первая — системы пылеподавления,
электроснабжения, гидравлическая и управления монтируются на
комбайне и составляют с ним единое целое, вторая — указанные
выше системы выносят за пределы комбайна и располагают за ним,
что позволяет несколько освободить призабойное пространство
и облегчить монтаж и демонтаж комбайна.
Таблица 5.4
Техническая характеристика проходческих комбайнов
бурового действия
Параметры	ПК.-&М	«Урал-ЮКС»	«Урал-ЙОКС»
Площадь сечения выработки	8; 9	7,8; 8,9; 9,8;	13,4; 15,3;
в проходке, MS		10,2	17,9; 20,2
Размеры выработки, ы;			
высота	3; 3,2	3,9; 4,1; 4,3;	5,3: 5,3;
		4,3	5,8; 6,1
ширина	3; 3,2	2,1; 2,3; 3,5;	2,9; 3,1;
		2,6	3,4; 3,7
Исполнительный орган:	3; 3,2	2Х(2,1; 2,3;	2х(2,9; 3,1;
диаметр, м		2,5; 2,6)	3,4; 3,7)
частота вращения, с-1	0,12; 0,21	0,68 (41)	0,68 (41)
(об/мин)	(7,2; 12,6)		
число резцов	60	48	60
Скорость подачи:			
рабочая, м/с	0—0,25	0-0,25	0—0.33
маневровая, м/ч	До 200	153	120
Способ погрузки горной мае-	Ковшами	Рабочими и бермовыми органами	
сы			
Мощность двигателя исполни-	2ХН0	2X125	2x160
тельного органа, кВт			
Суммарная мощность, кВт	356	435	520
Габаритные размеры, м.			
длина	9,3	12,18	10,8
ширина (по гусеницам)	2,1	2,3	3,1
высота	3,1; 3,2	и	2,4
Масса, т	65,5; 66,5	63	75; 80
22*
Проходческие комбайны бурового действия на гусеничном ходу
для калийных солей, угля и слабых малоабразивных пород с
f < -1— комбайны ПК-УМ, «Урал-IOKC» и тУрал-20КС». техниче-
ская характеристика которых праве (ена в табл. 5.4.
Комбайн ПК-8М конструкции Гиироуглемаша и Ясиновагского
машиностроительного завода предназначен для проведения подго-
товительных выработок н добычи калийных руд при камерных си-
стемах разработки в пластах мощностью 3 3.2 м. а также для про
Рас. 5.33. Проходческий комбайн ПК-8М
ведения выработок на угольных шахтах но углю и малоабразивным
породам. Площадь сечения выработки 8—9 м8, угол наклона ± 15°.
Производительность по проходке 0,25 м'чнн. по добыче калийных
солей 0.4 т мин. Минимальный радиус закругления 25 м
Комбайн ПК-УМ — бурового типа непрерывного действия, им
проводят выработки арочной формы.
Комбайн ПК-УМ (рис. 5.33) состоит и. следующих основных
узлов: исполнительного органа /, привода исполнительного органа,
бермовых фрез 2. гусеничного хода 3. вертикального распорного
устройства,- отгораживающего щита 4. конвейера, пылсотсасываю-
щей установки и системы управления 5.
Конструкция исполнительного органа соосно-планшайбового
типа имеет следующие особенности: разрушающая часть состоит из
двух планшайб 6 и 7, вращающихся в разные стороны, чем .гости -
230
гается уравновешивай ио реактивного момента. На планшайбах
имеются кронштейны, концентрично расположенные па лучах. На
кронштейнах установлены резни 1ля проведения концентрических
щелей, (.^ставшиеся целики между щелями разрушаются роллкамн-
скалывателями. расположенными на лучах. Таким способом про-
буривается центральная круглая часть сечения выработки. Бермо-
вые фрезы и отрезные барабаны придают сечению выработки ароч-
ную форму.
Отбитая горная масса убирается из призабойного пространства
четырьмя ковшами, установленными на лучах наружной план-
шайбы, которые при пращей ии исполнительного органа перетру.
Рис. 5.31. Проходческо-добычной комбиЛп «Урнл-ЮКС»
жают горную массу на ленточный конвейер. Последний распола-
гается нал комбайном и производит перегрузку горной массы на
транспортные средства, установленные за комбайном.
Комбайн переднигается и подается на забой гусеничным ходом
с гидравлическим приводом. Для увеличения напорного усилия
комбайна па забой служат шипы па траках гусеничной цепи, а
также специальное распорное устройство 8. которое прижимается
к кровле четырьмя гидридом крэтамн. Этим достигается увеличение
сцепного Btca комбайна.
Для борьбы с пылью комбайн оснащен системой пылсотсоса.
Наличие лобового щита и системы пылсотсоса способствует сниже-
нию содержания ныли в зоне работы проходчиков до санитарной
нормы.
Проходческо-очистные комбайны сУрал-ЮКС» (рис. 5.34) и
*Урал-20КС> конструкции Гипроуглегормаша и Копейского ма-
шиностроительного завода им. С. М. Кирова предназначены для
931
проведения подготовительных выработок и добычи калийных руД
при камерных системах разработки.
Комбайны имеют исполнительный орган планетарного типа»
Разрушение массива горной породы производится вследствие трех
относительных движений инструмента вокруг его продольной оси
и перпендикулярно к плоскости забоя. При этом обрабатывается
основная площадь забоя и образуется выработка круглого сече-
ния.
Для получения арочного сечения предназначены бермовые фрезы,
подрезающие по бокам у почвы специальные дорожки. На эти до-
рожки гусеницами опирается комбайн при движении в выработке.
Для проведения двухпутных выработок больших сечений ис-
полнительному органу специальным механизмом с приводом от
гидродомкрата сообщается дополнительное качательное движение
либо параллельно размещаются два исполнительных органа.
Разрушенная горная масса грузится бермовыми фрезами, вы-
полненными в форме шнеков, а также центральным скребковым
конвейером с нижней рабочей ветвью. В хвостовой части комбайна
скребковый конвейер разгружается на установленные позади ком-
байна в выработке транспортные средства.
Гусеницы комбайна приводятся от обособленной системы объем-
ного гидравлического привода.
Для борьбы с пылью на машине установлены системы водяного
орошения и специальная лылеотсасывающая установка. Наряду
с этим зона активного пылеобразования и призабойное пространство
перекрыты и отделены от машиниста вертикальным ограждающим
щитом, крепящимся на раме позади исполнительного органа.
Комбайны «Урал-ЮКС», «Урал-20КС» имеют следующие основ-
ные преимущества:
рациональную форму проводимой выработки, широкий диапа-
зон сечений 7,8—20,2 ма и высоту выработки 3,9—6,1 м;
высокую энерговооруженность машин — мощность на испол-
нительном органе — 250 и 320 кВт и установленная мощность
435 и 520 кВт;
планетарный исполнительный орган с минимальным числом рез-
цов находится в контакте с забоем, что увеличивает стойкость ин-
струмента и требует сравнительно малых напорных усилий;
эффективный механизм погрузки отбитой горной массы на цен-
трально расположенный конвейер с помощью ковшей на режущих
дисках;
высокую степень унификации между собой и с другими маши-
нами Копейского машиностроительного завода им. С. М. Кирова;
высокую удельную производительность, превосходящую удель-
ную производительность современных машин.
Указанные преимущества обеспечили успешное внедрение в экс-
плуатацию комбайнов в широком диапазоне горнотехнических ус-
ловий калийных рудников 17,281.
232
§ 7. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ПРОХОДЧЕСКИМИ КОМБАЙНАМИ
Процесс управления проходческим комбайном состоит из опе-
раций по включению и выключению приводов исполнительного
органа, погрузочного устройства, ходовой части, пылегасящей
системы, перегружателей, а также дополнительных операций, свя-
занных с перемещением исполнительного органа, изменением ско-
рости подачи и направления движения комбайна.
Все аппараты управления обычно расположены у места маши-
ниста в хвостовой части комбайна. Управление производится с двух
пультов: электрического и гидравлического. С помощью электриче-
ского пульта выполняются включение и выключение всех электро-
двигателей, осуществляются подача предупредительного звукового
сигнала и обесточивание всей электросистемы комбайна. Гидравли-
ческий пульт управления позволяет изменять положение исполни-
тельного органа, приемного стола погрузочного устройства, рас-
порных и управляющих домкратов, а также включать и выключать
гидродвигатели.
Комбайны с избирательными исполнительными органами тре-
буют постоянного наблюдения за процессом обработки забоя, что
особенно относится к исполнительным органам, перемещающимся
в двух плоскостях, так как их перемещение по забою производится
соответствующими гидрораспределителями с помощью рукояток на
гидравлическом пульте управления и удержания их в течение всего
процесса перемещения исполнительного органа. Поэтому пульт
управления комбайнов с избирательными исполнительными орга-
нами является более сложным по сравнению с пультом управления
буровых комбайнов, так как при работе последних не требуется
постоянного управления перемещением исполнительного органа.
Система управления комбайна с избирательным исполнитель-
ным органом состоит из гидравлического и электрического пультов
и выносного кнопочного электропоста для аварийного отключения
от сети комбайна. Гидравлический пульт управления расположен
на задней торцовой стенке станции управления.
Включение комбайна в работу производят в следующей после-
довательности: включают пускатель, установленный в выработке
и подключают к системе орошения магистральный водопровод;
включают насосную станцию и вентилятор пылеотсоса; подают пре-
дупредительный звуковой сигнал; включают конвейерную линию
комбайна, состоящую из прицепного перегружателя, мостового
перегружателя и погрузочного устройства и включают электродви-
гатель исполнительного органа,
С помощью гидросистемы производят вертикальные и горизон-
тальные перемещения исполнительного органа и его выдвижение,
подъем и олусканне стола грузчика и регулирование скоростей
перемещения всех имеющихся гидроагрегатов. Соответствующим
гидрораспределителем гидроблока исполнительный орган переме-
233
щают в нижний левый угол забоя; гусеничным ходом комбайн
подают на забой до зарубки в пласт. Обработку всего забоя произ-
водят последовательными перемещениями коронки исполнитель-
ного органа. Схему обработки забоя выбирают в зависимости от
расположения пласта н кливажа пород отдельно для каждого кон-
кретного случая. После обработки забоя на величину, определяе-
мую шагом крепи, обрабатывают приямки под крепь с использова-
нием телескопичностн исполнительного органа и устанавливают
крепежную раму. При последней операции комбайн отключают.
На этом цикл по проведению выработки заканчивается. После того
как комбайн пройдет выработку на величину, равную перекрытию
перегружателем штрековых транспортных средств, производится
наращивание конвейера или рельсовых путей.
Пульт управления буровым комбайном расположен обычно
с правой стороны на задней торцовой части машины.
Управление буровым комбайном сводится к включению всех элек-
тродвигателей, настройке положения исполнительного органа и
распорных домкратов и включению оптимальной скорости переме-
щения комбайна. Остановка комбайна для крепления выработки
производится в зависимости от требуемого шага крепления.
От умелого управления проходческим комбайном зависит не
только скорость проходки и производительность труда проходчи-
ков, но и качество проходческих работ, т, е, проведение выработок
заданного сечения (без переборов) и направленности без отклонения
от оси выработки, С целью уменьшения переборов горной массы
применяют специальные копирные устройства, обеспечивающие
движение исполнительного органа по заданному профилю выра-
ботки.
При работе буровых комбайнов переборов породы не может быть,
но отклонение от заданного направления может привести к искрив-
лению выработки. Для направленного движения комбайны обору-
дуют лазерными установками, обеспечивающими точность прове-
дения выработок с отклонением до 20 мм на 1000 м длины.
Регулирование производительности комбайна в связи с колеба-
нием внешней нагрузки в настоящее время производятся машини-
стом вручную путем изменения скорости подачи. Такой способ ре-
гулирования является субъективным, не обеспечивает достаточной
эффективности регулирования, не контролируется измерительными
устройствами. Отсюда целью автоматизации режимов работы про-
ходческих комбайнов должно быть поддержание производительно-
сти на оптимальном уровне. При этом следует выявить экстре-
мальное значение скорости подачи при заданном уровне внешних
воздействий.
Применение автоматической стабилизации нагрузки с помощью
соответствующих регуляторов значительно увеличивает произво-
дительность комбайна, снижает колебания нагрузок, уменьшает
напряжение в узлах и деталях и освобождает машиниста от выпол-
нения трудоемких операций.
234
Очевидно, что рациональным режимом работы проходческого
комбайна является такой, при котором для любых шачеиий вход-
ных параметров (скорости резания и усилия подачи) имеют место
максимальная скорость подачи и минимальный расход электро-
энергии.
Улучшения санитарно-гигиенических условий, повышения безо-
пасности проходчиков н достижения ^х|к-ктиннскмп1 работ совре-
менных проходческих комбайнов можно достигнуть автоматизацией
комбайнов, которая осуществляется по следующим направлениям:
дистанционное управление комбайном (по кабелю или радио-
каналу):
программное управление исполнительными органами комбайнов:
автоматическое регулирование нагрузки приводов:
автоматизации движения машин по заданному направленно.
Ь 1к первый этан автоматизации, дистанционное управление
подачей с гидравлическим приводом, как правило, осуществляется
с помощью электрогидравлических распределителей, первым кас-
кадом которых могут быть пилоты золотников го или клапанного
типа. Пилоты переключаются с помощью электромагнитов постоян-
ною тока во взрыво- или искробезопасном исполнении. Кроме
того, могут быть использованы гидро распределители Р-102 и Р-202
с электромагнитным управлением; их электромагниты должны быть
заключены но взрывобезопасную оболочку.
Сигналы управления могу г передаваться с выносного пульта,
расположенного в 10—20 м от комбайна, по кабелю, а там, где ка-
бельная связь затруднена, должно применяться радиоуправление
Для обеспечения электрогидравлнческого дистанционного уп-
равления создана секционная аппаратура УТ с элсктрогндрав ш-
ческими распределителями РГ1-2 в искробезопасном исполнении.
Автоматическое управление исполнительным органом комбайна
по заданной программе является следующим этапом развития ав-
томатизации проведения подготовительных выработок. Работы по
автоматизации управления комбайном ведутся в направлении пол-
ной автоматизации всех операций с тем, чтобы исключить присутст-
вие человека в забое.
Системы автоматизации управления имеют различные прин-
ципы действия с ис пользован и ем элементов: гидравлических с кон-
цевыми выключателями или переключателями н комбинированных
с применением сельсин-датчиков, копиров, дисков-шаблонов, пер-
фокарт, перфолент, датчиков обратной связи, элементов сравнения,
формирователей импульсов, шаговых искателен, различных реле
и дросселей, а также электрических золотников.
Система автоматического управления включает программона-
борпнк и исполнительный механизм, осуществляющий через элек-
трогидравлическис золотинки воздействие на соответствующие дом-
краты, перемещающие исполнительные органы в заданной после-
довательности. Система автоматического управления предусматри-
вает возможность регулирования программы при переходе от од-
235
него сечения выработки к другому и корректирование траектории
движения в вертикальной и горизонтальной плоскостях при от-
ключении машины от заданного направления.
Изменение скорости перемещения исполнительного органа про-
изводят по сигналам регулятора нагрузки в зависимости от за-
грузки его электродвигателя. При работе системы автоматического
управления должно осуществляться автоматическое вождение ком-
байна в заданном направлении.
По системе Автоматгормаша программа обработки забоя нано-
сится в виде магнитной записи и воспроизводится исполнительным
органом с помощью датчиков угловых перемещений.
Эффективно применение регулятора нагрузки, с помощью ко-
торого повышается производительность, защищаются узлы комбай-
нов от перегрузки и рационально нагружается двигатель. В основ-
ном регуляторы состоят из четырех частей: чувствительного эле-
мента (трансформатора тока), сумматора с элементами сравнения
и задания, элементов защиты от опрокидывания и исполнительного
элемента.
Важнейшим требованием, предъявляемым к комбайновому спо-
собу проведения выработок, является создание надежных средств
контроля за движением проходческого комбайна и аппаратуры,
обеспечивающей направленное движение. Проведение выработок
без аппаратуры направленного движения может приводить к про-
стоям комбайна вследствие вынужденного выпрямления выработки.
Наиболее прогрессивные комбайны снабжены аппаратурой
автоматизации и имеют:
автоматическое управление исполнительным органом комбайна
и поворотом стола питателя по программе, заданной машинистом
в процессе выполнения образцового цикла управления;
дистанционное управление исполнительным органом, питате-
лем, телескопом исполнительного органа, ходом комбайна (вперед—
назад) с переносного пульта управления;
автоматическое регулирование скорости перемещения исполни-
тельного органа в зависимости от крепости обрабатываемого забоя;
дистанционную и автоматическую корректировку установки
тока регулятора;
автоматическую защиту электродвигателя исполнительного ор-
гана от опрокидывания (отключение подачи исполнительного ор-
гана при недопустимых перегрузках);
переключатели режима работы; обеспечивающие быстрый пе-
реход с дистанционного на автоматический и ручной режим управ-
ления и наоборот;
прекращение и возобновление автоматической работы комбайна
и его аварийное отключение с переносного пульта.
Система программного управления комбайнами обеспечивает
автоматическое задание и воспроизведение любой схемы движения
режущего органа комбайна с точностью до + 50 мм. Максимальное
перемещение режущего органа 100 мм. Скорость перемещения ре-
236
жущегп органа и автоматическом режиме управления регулируется
авторегулятором нагрузки.
В качестве элемента, связывающих между собой электрическую
и гидравлическую части управления, применены трехпозииион-
ные золотники, управляемые электрогидропереключателямн.
Интерес представляет схема программного управления с авто-
матизацией движения по заданному направлению, разработанная
фирмой «Эйкгофф» (ФРГ) для проходческого комбайна EVR-200.
Рис. 5.35. Схема управления комбайном EVR-200 фирмы «ЭГгкгофф» (ФРГ)
Гелиоиеоновый лазер 1 (рис.* 5.35), предназначенный для задания
направления, устанавливается в начале проводимой выработки.
Лазерный луч, видный на расстоянии 400 м, имеет постоянный диа-
метр около 16 мм. Смонтированное на комбайне устройство 2 по-
зволяет корректировать возможные отклонения комбайна от осп
выработки. Устройства 3 для корректирования профиля и направ-
ления позволяют проводить выработки в соответствии с заданными
сечением и направлением.
Движения режущей головки отражаются па матовом стекле и
ограничиваются шаблоном, соответствующим профилю выработки.
Если машина стоит не параллельно оси выработки или вне се,
то возникающие ошибки корректируются устройством для регули-
рования направления.
2J7
Перспективы развития систем управления. Автоматизация про-
ходческих комбайнов является предметом исследований п новых
разработок. Благодаря внедрению дистанционного и автоматизи-
рованного управления комбайнами возможно значительное повы-
шение прои зводительноети труда и одноиременпобеюпасности работ.
('издаются автоматизированные системы для комбайнов. Эти си-
стемы имеют лазерные установки, вычислительные устройства,
прибор для контроля дистанционного оконтуривания исполнитель-
ным органом заданного контура выработки и целый ряд датчиков.
Они позволяют авгоматншровать обработку забоя с учетом штан-
ного контура.
Должны получить широкое распространенно системы дистан-
ционного управления проходческими комбайнами ио кабелю с уп-
лотнением жил по радиоканалу в условиях угольных шахт и руд-
ников. Управление производится с выносного пульта при дально-
сти до 10—20 м. Число передаваемых команд достигает 20 и более.
Лазерная автоматика найдет применение для автоматизации
комбайнов. Наряду с наличием и широким использованием визу-
альных лазерных указателей направления создаются системы авто-
матизации на базе фотоэлектрических приемников.
Проходческие комбайны будут комплектоваться лазерными уста-
новками с применением фотоэлектрических приемников. От визу-
альных систем, при которых оператор по приборам корректируют
вручную направление движения машины, переходят к полностью
автоматическим замкнутым системам с обратной связью на привод
исполнительных органов.
§ К. СИСТЕМЫ ПЫЛ1 ПОДАВЛЕНИЯ
Дальнейшее распространение комбайнового способа проведения
подготовительных выработок во многом зависит от эффективности
борьбы с пылью. Запыленность воздуха в проходческом забое при
отсутствии специальных средств нылеподавления достигает 2000—
3000 мг/м3 и бо гее. что недопустимо для нормальных условий ра-
боты обслуживающего персонала и оборудования. Кроме того,
интенсивное пы.теобра ювапие при работе пл углю значительно
повышает опасность ведения работ в условиях шахт, опасных по
пыли. Предъявляемые к горнопроходческой технике требования по-
вышения производительности и темпов проведения выработок при-
водят при существующем способе механического разрушения за-
боя исполнительным органом к повышению пылеобразования. Ин-
тенсивность пылеобразованмя и запыленность воздуха зависят от
следующих факторов: физике механических свойств угля и пород,
способа разрушения забоя, скорости провстения выработки, спо-
соба погрузки и применяемых средств доставки разрушенной гор-
ной массы, эффективности применяемой системы проветривания
забоя и средств нылеподавления.
Одним из основных средств борьбы с пылью является провет-
2W
ривание. Правильно организованное проветривание забоя значи-
тельно снижает запыленность воздуха на рабочих местах. Для по-
вышения эффективности этого способа борьбы с пылью необходимо
дальнейшее совершенствование схем проветривания забоев подго-
товительных выработок.
За последнее время разработаны и внедряются эффективные
системы пылеподавления, применяемые при работе проходческих
комбайнов. В принципе системы пылеподавления для буровых и
стреловидных проходческих комбайнов одинаковы и состоят из
систем орошения и пылеотсоса.
Б отличие от стреловидных в буровых комбайнах борьба с пылью
облегчается благодаря возможности установки за исполнительным
органом ограждающего щита, локализирующего пыль в небольшом
пространстве забоя, что облегчает как орошение зоны пылеобразо-
вания, так и пылеотсос.
Борьба с пылью при работе шарошечного инструмента обеспе-
чивается орошением его водой, расход которой составляет 0,31 —
0,93 л/с в зависимости от диаметра исполнительного органа.
Борьба с пылью значительно усложняется при работе проход-
ческих комбайнов со стреловидным исполнительным органом, так
как невозможность локализации пыли на этих комбайнах приводит
к распространению витающей пыли в забое выработки.
Правилами эксплуатации и охраны труда требуется выполнение
следующих условий:
конструкция комбайнов и горных машин, их компоновка, схема
и режим работы должны допускать минимальное пылеобразование
и исключать расположение рабочих мест в запыленной зоне;
комбайны должны иметь приспособления для регулирования
скоростей движения исполнительных органов и скоростей подачи,
позволяющие выбирать оптимальную величину последних для
уменьшения лылеобразования, шума и вибрации;
комбайны должны поставляться на шахты с надежными и эф-
фективными средствами борьбы с пылью, обеспечивающими в со-
четании с мерами по комплексному обеспыливанию шахты сниже-
ние запыленности воздуха на рабочих местах до уровня предельно
допустимых концентраций. Применение в угольных шахтах машин
и механизмов для скалывания, дробления, разрушения горных
пород или погрузочно-разгрузочных и закладочных операций, не
оборудованных устройствами для борьбы с пылью или неисправ-
ными установками, запрещается;
системы пылеподавлення или пылеулавливания должны быть
сблокированы с пусковыми устройствами исполнительных органов
и включаться одновременно или раньше начала работы. При не-
исправности систем ио борьбе с вылью или при снижении парамет-
ров их работы блокировка должна останавливать работу машин;
оросительные устройства машины должны обеспечивать ороше-
ние всех мест разрушения, погрузки и транспортирования горной
массы;
?зо
конструкция оросительных устройств должна предусматривать
возможность изменения режимов их работы для обеспечения оп-
тимальных параметров орошения в различных горно-геологиче-
ских условиях;
вода для орошения при работе машин должна быть питьевого
качества;
конструкция оросительных устройств и установок для подачи
пены, расположенных на корпусе машины, должны быть легко
доступными для обслуживания и регулировки положения форсунки
(пеноствола) в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Кон-
струкция оросительных установок должна исключать попадание
на горнорабочих воды или пены;
применяемые для борьбы с пылью образцы пенообразователей
или других поверхностно-активных веществ должны пройти токси-
кологическую оценку и быть допущенными к широкому использо-
ванию по согласованию с Министерством здравоохранения СССР;
при оборудовании комбайнов или других горных машин пыле-
улавливающими установками конструкция последних должна обес-
печивать отсос пыли от всех источников пылеобразования. Выбра-
сываемый установкой воздух должен быть очищен от пыли до уровня
предельно допустимых концентраций. Конструкция выхлопных
патрубков должна исключать дополнительное пылеобразование;
работа обеспыливающих устройств не должна сопровождаться
появлением дополнительных вредностей (шум, вибрация и др.),
превышающих предельно допустимые уровни.
Наибольшее распространение получило орошение очагов пыле-
образования в сочетании с пылеотсосом запыленного воздуха.
Применяют орошение водой мест разрушения горной массы, что
вызывает осаждение крупнодисперсной пыли размером 6—10 мкм,
образующейся от разрушения забоя исполнительным органом.
Мелкодисперсная пыль размером до 5 мм выносится из забоя струей
воздуха нагнетательной вентиляции, а пылеулавливающая уста-
новка, засасывая запыленный воздух, улавливает взвешенную
в воздушном потоке пыль и выделяет ее в виде шлама. При этом
необходимо производить подбор систем орошения и пылеотсоса
соответственно производительности комбайна и специфике работы
его исполнительного органа.
Система пылеподавлен ия состоит из трех подсистем: ороше-
ния, пылеотсасывающей и насосной. При ра-
боте комбайна все они должны действовать одновременно, что не-
обходимо для обеспечения надлежащего пылеподавления и сниже-
ния запыленности до санитарных норм. Каждая из подсистем пыле-
подавления представляет собой самостоятельную единицу, состоя-
щую из отдельных узлов. В подсистему орошения входят следую-
щие узлы: форсунки, рукава для разводки воды, средства блоки-
ровки и автоматизации орошения, фильтр для очистки воды, ма-
нометр. Пылеотсасывающая подсистема состоит из вентилятора с
приводом, диффузора с трубой для всасывания запыленного воз-
240
духа, нагнетательной трубы тля выпуска очищенного воздуха,
пылеуловителя (шлалхоотделителя). В насосную подсистему вхо ят
насос, взрывобезопасный лтектродвигатель н рама.
Для орошения мест отбойки и перегрузки угля или пароды при-
меняют зонтичные или конусные форсунки, а дтя создания завесы
в призабойном пространстве — плоскоструйные (рис. 5.36).
Рис. 5.36. Форсунки,
юн питая; о	м*н уснии,
в — плосиоструПнич
Конусные форсунки служат для подавления пыли
в зоне ее образования. Их активный жесткий факел вс ты из мелко-
дисперсных капель. который образуется из-за винтовых пазов,
препятствует взвешиванию и распространению образующейся пыли.
Форсунки располагают так, чтобы своими факелами они охваты-
вали всю зону работы породор «зрушающего инструмента.
П л ос к остр у й н ы с форсунки с плоским факелом
раскрытия жидкости, образованным взаимно перпендикулярными
пазами, создают водяную завесу. Назначение плоскоструйных фор-
сунок — препятствовать распространению ныли, не оса пленной
241
конусными форсунками. Форсунки такого типа имеют повышенный
коэффициент расхода и значительный угол раскрытия — до 125%
Поэтому их число в системах орошения значительно меньше.
Эти форсунки располагают на стреле исполнительного органа
для создания завесы пород забоем. В подсистеме орошения при-
меняют подачу воды непосредственно на каждый резец (рис. 5.37),
причем вода в полость коронки подается ч^рез водосъемник по
каналу в валу исполнительного органа. В этом случае требуется
хорошее уплотнение водосъсмника 129],
Рис. 5.37. Подача воды под
резец в комбайне 4ПП-2
Кроме обеспыливания воздуха орошение с подачей жидкости на
режущий инструмент повышает стойкость инструмента на 25—30%
за счет его охлаждения во время работы.
Пылеотсасывающая подсистема разделяется на две: ст а ц и о -
парку ю, расположенную на комбайне, п а в т о н о м и у ю,
размещенную отдельно от комбайна на монорельсе или па почве.
Особенностями подсистем пылеотсоса стреловидных проходче-
ских комбайнов являются повышение производительности их вен-
тиляторов до GG м® с отсасываемого воздуха, применение пылеуло-
вителей в системах пылеотсоса и максимальное приближение отса-
сывающих патрубков непосредственно к режущей коронке, ближе
к зоне пылеобразовання.
При стационарной подсистеме вентилятор и приемный раструб
системы пылеотсоса смонтированы на комбайне, а пы леулавлившо-
щее устройство установлено на раме прицепного ленточного пере-
гружателя. Свежий воздух для проветривания глухого забоя по-
дается по подвесным трубам от вентилятора частичного проветри-
вания. Насосная установка состоит из насека НУМС-200, предназ-
наченного для подачи воды на орошение и пылеотсос. Недостаток
системы заключается и том. что tn-за ограниченности места нельзя
расположить па комбайне вентилятор с большой производитель-
ностью, поэтому пылеотсос мало эффективен.
При автономной подсистеме вентилятор, пылеуловитель н на-
сос расположены автономно от комбайна на отдельной подставке,
а отсасывающие трубы и раструб подвешены к верхнякам крепи.
Достоинством этой системы является то, что она позволяет освобо-
дить комбайн от загромождающего его пылеулавливающего обору-
дования, а также повышает мощность н производительность по-
следнего.
Передвижная пылеулавливающая установка ППУ-2 (рис. 5.38)
имеет производительность 58 м3/с в мощность 10 кВт. На ее перед-
ней платформе / установлены два вентилятора 2 и два пылеулови-
теля. Отсасывающий трубопровод 3 подвешен на монорельсе 4.
Забойный конец 5 отсасывающих труб подвешен также па .моно-
рельсе [12!.
Передвижная платформа / связана цепью б с опорой перегру-
жателя и может передвигаться вперед на забой одновременно с пе-
регружателем по мере продвигания комбайна или оставаться на
месте, даже если по ходу работы комбайн необходимо па 2—3 м
подать назад. Передвижная плат |юрма имеет телескопические опоры
и позволяет пропускать под собой состав порожних и груженых
вагонеток и регулировать высоту пылеулавливающей установки
в зависимости от сечения проводимой выработки.
Масса установки ППУ-2 6.9 т.
.Автономные передвижные пылеулавливающие установки типа
АПУ производительностью 4,4; 7,2 и 8.8 м3 с (рис. 5.39) состоят
из .металлоконструкции /, на которой монтируются два вентилятора
2 и пылеуловителя 3, Отсасывающий трубопровод подвешивается
на крепи и номере удаления комбайна перевешивается ближе к нему.
Конструктивные особенности комбайнов бурового действия
обусловливают схему расположения форсунок. В этих комбайнах
конусные форсунки расположены по периметру щита; еще по две
форсунки орошают каждую из бермовых фрез. Увеличение числа
очагов пылеобразования вызывает увеличение числа форсунок,
что в свою очередь повышает расход воды на I т отбитой горной
массы. Дополнительная конусная форсунка, располагаемая в зоне
перегрузки, препятствует образованию ныли в этом месте. В схеме
орошения этих комбайнов плоскоструйных форсунок нет. так как
здесь роль отражателей выполняет отгоражива ощий щит. препятст-
вующий распространению пыли по выработке.
Основные требования, предъявляемые к системе пылеподавле-
ки я, следующие:
орошение обязательно должно проводиться в непосредственной
зоне отбойки горной массы и на перегрузочных пунктах комбайна,
перегружателей и конвейеров,
удельный расход воды оросительных устройств должен состав-
лять 30—50 л на 1 т добытой горной массы;
243
Pit	5.ЗЯ. Передвижная пылеулавливающая
у таноик 1 ППЬ -2
Рис. 5.39. Система пылеподавлення с автономной пыле} лаилпнаютеи установкой АПХ
давление воды у форсунок должно находиться в пределах
1,5—2,5 МПа;
в качестве жидкости для смачивания пыли в установке должна
применяться вода со смачивателем в соответствии с требованиями
к оросительным устройствам;
расстояние насосной установки от забоя не должно превышать
100 м;
насос должен развивать давление до 2,7 МПа при подаче
0,33 л/с;
насосная установка должна иметь устройство для регулирова-
ния подачи.
Для повышения надежности, контроля и управления системой
орошения вблизи рабочего места машиниста на водопроводе уста-
навливают пластинчатый фильтр, манометр и кран.
Запыленный воздух из призабойной части выработки отсасы-
вается вентилятором через раструб по пылесборнику, гибкой вса-
сывающей трубе и колену.
Центробежный вентилятор отсасывает запыленный воздух в пы-
леуловитель. На рабочее колесо вентилятора из зонтичной фор-
сунки подается вода для интенсивного перемешивания частиц, пыли
с водой, благодаря чему возникает повышенное коагулирование
и выпадание пыли в виде шлама. Факел воды из зонтичной форсунки
должен попадать на лопатки рабочего колеса вентилятора, а ось
факела должна совпадать с осью его вращения.
Конструкция центробежного вентилятора, применяемого в си-
стемах пылеотсоса проходческих комбайнов, проста. Его рабочее
колесо расположено непосредственно на валу электродвигателя, а
спиральный кожух крепится болтами непосредственно к фланцу
двигателя. Такое конструктивное решение исключает промежуточ-
ный механизм между двигателем и вентилятором и уменьшает раз-
меры установки.
Запыленный воздух, перемешанный с водой в вентиляторе, по-
ступает через окно в трубчатые камеры инерционного пылеулови-
теля. Встречая на своем пути розетку со спиральными лопатками,
воздушный поток получает дополнительное закручивание. Возни-
кающая при этом центробежная сила отбрасывает пыль к стенкам
камер. Сила напора движет частицы пыли (шлама) вперед по ходу
потока. Накапливаясь в пространстве между корпусом и диффу-
зором, шлам стекает в шламосборную камеру или на почву.
Очищенный воздух выходит из пылеуловителя в выработку че-
рез трубопровод, подвешенный на перегружателе. Выпускают два
типа пылеуловителей: П14-МЗ производительностью 1,8—2 мв/с,
массой 31 кг и П17-М1 производительностью 3—3,35 м®/с, массой
50 кг.
Расход воды зонтичной форсункой должен составлять 10—12 л/с
на 100 м3 отсасываемого воздуха; таким образом, он зависит от
производительности пылеотсасывающей установки, в частности от
производительности вентилятора.
245
Производительность пылеотсасывающей установки в рабочей
зоне
Q^>vSt м3/с,
где V — скорость воздуха в выработке, равная 0,3—0,4 м/с; S —
площадь поперечного сечения выработки в свету, м2.
Существующие системы пылегашен и я проходческих комбайнов
имеют достаточно высокую (в пределах 96—98 %) эффективность.
Работы по дальнейшему совершенствованию систем пылегашен и я
следует вести в следующих основных направлениях.
L Изыскание новых высокоэффективных способов пылеподав-
ления, основанных на физико-химических, электромагнитных и
абсорбционных свойствах взвешенных силикозоопасных пылей.
2,	Усовершенствование существующих способов пылеподавле-
ния (вентиляция, орошение, пылеотсос) путем стабилизации воз-
душных потоков в глухой проходческой выработке с целью обеспе-
чения минимального взметывания и распространения пыли от места
ее образования на рабочие места проходчиков и далее по выработке.
3.	Увеличение эффективности системы орошения с определением:
максимальный смачиваемости пылн и ее осаждаемости при умень-
шенном по сравнению с существующим расходом жидкости, осно-
ванном на использовании различных химических добавок, умень-
шающих жесткость воды и безвредных для здоровья проходчиков;
наиболее эффективного по осаждению пыли диапазона давления
жидкости;
параметров насосов, обеспечивающих расход жидкости в пре-
делах 0,83—1,3 л/с, давление в пределах 3—5 МПа и габаритов,
позволяющих поместить насос в проходческий комбайн;
рационального расположения оросителей (форсунок), обеспе-
чивающих максимальное подавление пыли;
области рационального применения способов подавления пыли
орошением с помощью водовоздушной смеси, водовоздушных эжек-
торов, проникающего орошения места работы резцовой коронки, тру-
доемкой подачи оросительной жидкости на режущий инструмент.
4.	Увеличение эффективности пылеотсасывающей установки пу-
тем создания малогабаритного, бесшумного вентилятора и пылеуло-
вителя, обеспечивающих производительность 5—6,6 м3/с, давление
в рабочей зоне — 5—5,5 МПа, коэффициент очистки 99,8—99,9 %.
'	§9. ОСНОВЫ ТЕОРИИ И РАСЧЕТА
ПРОХОДЧЕСКИХ КОМБАЙНОВ
f
Силовые и энергетические показатели
разрушения
Результирующее реактивное усилие, действующее на резец или
шарошку, состоит из трех взаимно перпендикулярных составляю-
щих (рис. 5.40):
246
Z — усилие резания (для шарошки усилие перекатывания),
действующее „о касательной к траектории движения резин или
шарошки и в направлении, обратном их движению;
У — усилие подачи (для шарошки напорное усилие), дейст-
вующее по нормали к траектории движения резня или шарошки
и в направлении от забоя, т. е, в направлении, обратном подаче;
Л — боковое усилие отпора, действующее на резец или шарошку
перпендикулярно к усилиям Z и У. т. е. по бинормали к траекто-
рии их движения и в направлении от забоя.
Ниже даны зависимости между усилиями резания и подачи,
с одной стороны, и толщиной стружки (величиной подачи), с дру-
Рис. 5-40.
а
Нагрузка из разрушающий инструмент:
ив ргн-п: б — ив дисковую шпрошку
гой, разработанные И ГД им. А. Л. Скочинского (Л. II. Барон,
Л. Б. Глатмак) и Донгмпроутлемашсм (ОСТ 12.47.001—73).
Приведенные зависимости, определяющие силовые к энергети-
ческие характеристики разрушения углей и пород резцовым и ша-
рошечным инструментом, являются основой для расчета теорети-
ческой производительности проходческих комбайнов, а также проч-
ности и долговечности их элементов, устойчивости комбайнов и тя-
говых характеристик.
Вид формул для определении значений Z и Г зависит от разру-
шаемого материала (порода или уголь) и от типа инструмента.
Основным критерием эффективности процесса разр; тения яв-
ляется показатель удельной энергоемкости процесса. Удельная
энергоемкость показывает, какое количество жергии затрачи-
вается на разрушение едишшы объема угля или породы, и опреде-
ляется по формуле
//ц.
7.
th ’
247
где — удельная энергоемкость разрушения, МДж/м3; Z —
усилие резания, Н; / — шаг разрушения, мм; Л— средняя тол-
щина стружки, мм.
Разрушение углей резцовым инструментом. Средние значения
сил резания и подачи на одном остром резце определяются по фор-
мулам ОСТ 12.47,001—73.
z _д ------0,035frP + 0,3-hik. k	н (к1-с).
° р Щр-и0f45/i + 23)^	3 У Ф °т cosP
Н (кгс),
где Ар — средняя сопротивляемость пласта резанию в неотжатой
зоне, Н/мм (кгс/мм); Ьр — расчетная ширина режущей части резца,
мм. Для круглых штыревых резцов следует принимать &р = —
здесь d — диаметр державки; — коэффициент, учитывающий
хрупкопластические свойства угля; /г, t — средние значения тол-
щины стружки и шага резания, мм; — коэффициент обнажения
забоя; k(j,y — коэффициент влияния угла резания а на удельную
энергоемкость резания угля; Аф — коэффициент формы передней
грани резца; Лс — коэффициент, учитывающий схему резания;
— коэффициент отжима; ₽ — угол установки резца к направ-
лению подачи; £п — коэффициент, характеризующий отношение
силы подачи к силе резания на остром резце.
Средние значения сил резания и подачи на одном затупленном
резце Н (кгс)
Z = Zo ф- Рр/?С)К (0,8S3 + w);
Г=Го + Рсж(0,853 + «),
где Ир — коэффициент сопротивления резанию; /?сж — временное
сопротивление угля одноосному сжатию, МПа (кгс/мм®); 5Э — про-
екция площадки затупления резца по задней грани на плоскость
резания, мм®; и — параметр, учитывающий объемность напряжен-
ного состояния массива.
Проходческие комбайны предназначаются для работы в широком
диапазоне углей с сопротивляемостью резанию от самых малых зна-
чений — 60 Н/мм (6 кгс/мм) до самых больших — свыше 360 Н/мм
(36 кгс/мм) и с самыми различными хрупкопластическими свойст-
вами. Более 85 % всех шяхтопластов СССР имеют сопротивляе-
мость резанию ниже 240 Н/мм (24 кгс/мм). Поэтому для расчета
силовых и энергетических параметров резания рекомендуется при-
нимать вязкие угли с граничным значением средней сопротивляе-
мости пласта резанию в неотжатой зоне Ар = 240 Н/мм (24 кгс/мм)
к соответствующим ему значением временного сопротивления угля
одноосному сжатию /?€Ж = 20 МПа (2 кгс/ммг).
248
Значения коэффициентов Д4„ kn. kay и параметра и для вязких
углей следующие: — 0,85; kn 0.7, н = 35. Причем:
а............................. 6П 70	80	90
*ау........................... 0.90 0.93 1,08 1,21
Значение коэффициента отжима Дот для проходческих забоев
принимается при исполнительном органе в виде коронки 0.7. а
при исполнительном органе в виде режущих дисков 0.8.
Значение коэффициента Д,}, принимается равным 1,0 при пло-
ской передней грани резца. 0.9—0,95 при овальной и 0,85—0,0
при клиновидной.
Значения коэффициента А, при ширине режущей кромки резца
bp 10ч-15 мм с увеличением шага резания от 20 до 35 мм умень-
шаются от 0,68 до 0.52. а при £>р — 20-4-30 мм — от 0,74 до 0.58.
Значение коэффициента Ас составляет 1,0 при последовательной
схеме резания и 1,25 при шахматной.
Коэффициент сопротивления резанию рр принимают равным 0.4.
Величина проекции площадки затупления резца 5Э находится
в пределах 30-40 мм2, для круглых штыревых резцов она состав-
ляет 15 20 мм2.
Разрушение пород резцовым инструментом. Формулы для рас-
чета сил резания и подачи при разрушении пород острым резцом
имеют вид
Zo ~ рЛш (0.92 + 0,0 IM (0.25 + 0.018th);
где Zo, )о — силы резания и подачи на одном остром резце, Н (кге):
рк — контактная прочность пород, МПа (кге мм2); Да1|— коэффи-
циент. учитывающий влияние угла резания.
Остальные обозначения тс же, что и выше.
Значения сил резания и подачи на одном затупленном резне
будут
Z = Zo + 0.25pppKSB;
Y Fo-b0.25pKS,.
Контактная прочность пород рк. МПа (кге/мм2). связана с их
крепостью f зависимостью р, 44 /',,s рк — 4,4 /,Л1.
Численные значения коэффициента АаГ1:
а ............... Ы) 70	НО 90	1‘Ю
kaa .	. ................ 0,02	0,74 0,8G 1 ,11	1,2
Обозначим
Дп A«..(0,92+U,0lbp),
_ где Др — интегральным коэффициент, учитывающий геометрию
резца. Для резцов Ш15М-2 значение коэффициента Др можно при-
нимать равным 1,0, для резцов РКС-1 —0.95, РКС-2— 1,1,
РПП - 1.3, РПП-1К (РКС-3) — 1.15.
249
Значение коэффициента сопротивления резанию породы и во
личины проекций площадок затупления резцов принимают такими
же, как и при разрушении углей.
Из основных расчетных формул следует, что
y^Z + 0,25pKS3(l-gP),
т. е. что чем больше затуплен резец, тем больше отношение K/Z.
По экспериментальным данным 119, 171, подтверждающим при-
веденные формулы, от контактной прочности пород и величины
проекции площадки затупления резца, зависит соотношение ¥ —
»1 .Cl-r-1,3 Z.
Разрушение пород шарошками. Основные формулы для расчета
усилий перекатывания Z и подачи Y, Н (кгс), при разрушении по-
род спаренной дисковой шарошкой имеют вид
2 = 0,51еМ21'(0,19й+0,24)(0,22р + 0,78)Х 'W'	‘1'1
i Х(0,0068р+0,73)(8,9рк-В|р2 + С1);	-	'
„ Y = 0,51е°’О2|/ (0,17/1 + 0,32) (0,22р + 0,78) (0,0Q68₽+O,73) х
х(0,00350„ |- 0,64)(43,5рк-В2р2+С2),
где р — радиус скругления рабочей кромки диска, мм; р — угол
заострения рабочей кромки диска, градус; £>щ — диаметр диска,
мм; Blf В2, Сь Са — вспомогательные параметры. Их значения
Вг - 0,0016 (0,016);	= 0,0045 (0,045);	= 1220 (122); С, =
= 5280 (528).
Остальные обозначения те же, что и ранее.
Как показал анализ 1271, величины усилий перекатывания,
приходящихся на один диск в спаренной шарошке, меньше подоб-
ных величин, приходящихся на одиночную дисковую шарошку,
в среднем на 28 %, а величины напорных усилий -  на 20 %
Поэтому
2х = 1,28-0,52 = 0,642;
Y'= 1,2-0,5У = 0,6К,
где Z', ¥’ — усилия перекатывания и подачи, действующие на оди-
ночную дисковую шарошку.
При использовании для разрушения пород штыревых шарошек
соответствующие формулы имеют вид:
2 = AlkikD (0,3+ о,1«ш) (0,94 + 0,25Уш j Л/^Х'82;
У = А^кв (0,15 + 0,17d„) Ы-о^,
где Z, Y — усилия перекатывания и подачи, действующие на один
венец шарошки, Н (кгс); k^,	— коэффициенты, учитывающие
форму штыря. ~ Аф = 1, если штыри имеют сферическую
форму; kD — коэффициент, учитывающий диаметр шарошки. При
изменении диаметра от 65 до 121 мм он увеличивается с 0,85 до 1,22;
/щ — расстояние между штырями, мм; — диаметр штыря, мм;
250
I ш — окружили скорость шаропгкн, м с; .1	Л.» — вспомогатель-
ные параметры. Их значения: .4 j 14,8; .4s = Gf>.
Анализ зависимостей для различных условии разрушения по-
казывает. что соотношения между У и Z могут меняться в значи-
тельных пределах. Гак, при резании углей острым резном Y Z —
= 0,5-=-0.7. при резании пород YZ I в мвиснмости ог вели-
чины плот дни затупления резни. При разрушении пород шарош-
ками К Z 5+ 12.
Примеры расчета. 1. Определить значении усилий резания и ноднчи
на одном рейс коронки комбайна 1Г111-2. необходимых для обеспечений за-
данной средней толщины сгружки h 20 мм в породах с f — 5. Определить
также удельную энергоемкость разрушения пород. Шаг резания I >0 мм.
резцы РКС-2 (Ар 1.1), предельно допустимая величина проекции площадки
затунлення резил S. - 20 мм4.
Коитзктнлн прочность породы
лх 14 5I,J V.K) Mll.i (4!) кгс mm’i.
Усилия резания и подачи, действующие па один острый резец.
Zo 490 1,1(0,25	0.018-30-20)	5820 J1 (о82 кгсг.
Уп = Zn 5820 Н (582 кгс).
Усилия реынии п подачи. де|Ътяуммцне на одни за iупленный ре»еи
Z 5820 0.25-0,4 -490 20 6600 11 (680 кгс);
Г 5820 + 0.25 490 20 =8270 II (827 кгс).
Удельная энергией кость разрушения породы с / = 5 остры! и затуп-
ленным резцом
5520 а - «ч »
------ У,. МДж м*.
Ль 20
^нг
/7 u
30-20
= 11,3 МДж м3
величине среднего усилия перекатывания, действующего на оди-
2. По
ночную дисковую шарошку исполнительного органа комбайна, определить
глубину разрушения пород с f 10. необходимое напорное усилие, а также
уделыпю энергоемкость разрушения. Радиус скругления рабочей кромки
диска р 2 мм. угол заострении рабочей кромки р - 60 , максимальный
диаметр .щека DU1 - 360 мм, шаг разрушения f 12 мм, усилие перекаты-
вания Z' = 7960 Н (796 кгс}.
Контактная прочность породы
рн - 44-Ю1,5» 131MJ МПа (139 кгс мм’).
Поде таним и формулу д :я усилия перекагыимния одиночной дпекиной
шарошки параметры диска, значения шага разрушения и контактной проч-
ности породы. Получим:
Z'= 0.64 •0.51с°’(Кг,ч2(0,|9Л +0,24) (0,22 2 + 0,78} (0,0068-60 + 0,73) х
X (8.9 1390 — 0.0016-1390® + 1220) — 1! 500 (0,19Л + 0,24).
Глубина разрушении
.	Z'—0,24-11500
А =-----------------
0,19-11 500
7960 — 2760
2,4 мм.
2180
251
Необходимое усилие подачи на одну шарошку
¥г = 0,6 0,51 е0-02'^2(0,17*2,4 + 0,32) (0,22-2 + 0,78) X
X (0,0068-60 + 0,73) (0,0035-360 + 0,64) (43,5-1390 —
— 0,0045-1390® + 5280) = 82 000 Н = 82 кН (8,2 тс).
Удельная энергоемкость разрушения породы
,,	7960 7О . 3
Я ну —-------— 79 МДж/м3.
№	42-2,4
Производительность
Как указывалось выше, различают теоретическую, техниче-
скую и эксплуатационную производительности комбайна.
Под теоретической производительностью комбайна понимается
производительность, соответствующая непрерывной работе (обычно
в 1 мин) исполнительного органа по разрушению углей и пород
в данных горно-геологических условиях. Теоретическая произво-
дительность при разрушении углей обычно определяется в тоннах
в минуту
Огеор '	,
а при разрушении пород в кубических метрах в минуту
QtcoP “
где S — площадь разрушаемого исполнительным органом сече-
ния, перпендикулярного к направлению подачи, мй; о — скорость
подачи исполнительного органа на забой в данных горно-геологи-
ческих условиях, м/мин; у — плотность угля, т/м3.
Для комбайнов с исполнительным органом избирательного дей-
ствия в виде коронки при поперечном резе значение S совпадает
с площадью сечения заглубленной части коронки, проходящего
через ее ось:
S=SK.
В случае, если коронка имеет форму усеченного конуса
Для конических коронок
где d и D — соответственно малый и большой диаметры заглублен-
ной части коронки; I — длина заглубленной части коронки, а при
полном заглублении длина коронки.
Для комбайнов с буровым исполнительным органом значение S
совпадает с площадью сечения выработки в проходке SB.
25i
Теоретическая производительность буровых проходческих ком-
байнов иногда определяется в метрах в минуту и отождествляется
со скоростью подачи исполнительного органа, т. е. QTeop = у.
Скорость подачи и, химии, определяется фор' улой
о 0.06ли.Х^«.
где п„ о — частота вращения исполнительного органа, с-1; ЛтИ —
максимальная толщина стружки (для шарошек — глубина разру-
шения), мм; гп — число резцов (шарошек) в линии разрушения.
Если направление подачи совпадает с осью вращения исполни-
тельного органа, толщина среза постоянна и Л — /)т^х, При на-
правлении подачи, перпендикулярном к осн вращения исполни-
тельного органа, срез имеет серповидный характер. Средняя тол-
щина стружки
^тах*
Толщина стружки (глубина разрушения», зависящая при за-
данных геометрических, кинематических и силовых параметрах
исполнительного органа и разрушающего инструмента от сопротив-
ляемости материала разрушению, является основным фактором,
определяющим теоретическую производительность комбайна.
Теоретическую производительность можно также определить
но расходуемой на разрушение мощности привода Лг, кВт. и удель-
ным энергозатратам на разрушение
<2™,р - 0.06-Д-.
Н\Г
Техническая производительность комбайна — максимально воз-
можная производительность в конкретных условиях. Она меньше
теоретической и ее определяют с учетом потерь времени, вызванных
перерывами в работе и зависящих от конструкции комбайна. Тех-
ническая производительность определяется в кубических метрах
в минуту (т/мин)
Qtcx ~ ^техФтеор
или в кубических метрах в час (т ч)
Qiex — вО&техФтеоР*
где — коэффициент технически возможной непрерывности ра-
боты комбайна, определяемый по формуле
*„, =--------!-------
J__. Т„. кОгеор
kr *“ LSB
где Аг — коэффициент готовности комбайна, учитывающий относи-
тельное время простоев по устранению неисправностей; Тп. к —
время । ростоев за цикл, зависящих от конструкции комбайна,
253
инструмента, мин; L — длина проходки за цикл, м; SB — площадь
сечения выработки в проходке, м2.
Значение коэффициента готовности, по данным хронометражных
и эксплуатационных наблюдений, у комбайна ГПКС составляет
0,91, у комбайна 4ПП-2 — 0,88. Для вновь проектируемых про-
ходческих комбайнов с исполнительным органом избирательного
действия рекомендуется принимать Лг ~ 0,9, для буровых проход-
ческих комбайнов kr — 0,8.
Длина проходки за цикл для комбайнов с исполнительным орга-
ном избирательного действия определяется заглублением коронки
в забой.
Рабочий цикл буровых комбайнов обусловлен длиной пройден-
ной выработки между простоями, вызванными заменой инструмента,
по формуле
1005плу
где — допускаемый процент выхода из строя резцов или шаро-
шек; /?сум — общее число резцов или шарошек на исполнительном
органе; пу — удельный расход резцов или шарошек на единицу
объема отделенной от массива породы, шт/м3.
LS
В формуле для выражение ----------определяет время обра-
Стеор
ботки забоя за цикл Тр, мин, т. е.	,
k	1	' ;	’ ’ ’
ктех .	™	"
1	> Тп- к	, . , -J Д!
Тр	 1 ’
Чем выше теоретическая производительность комбайна и, сле-
довательно, меньше время обработки забоя, тем ниже ЛТ£Х, т. е.
тем больше влияют простои на величину технической производи-
тельности комбайна.
Эксплуатационная производительность комбайна зависит от
перечисленных выше факторов, а также от дополнительных простоев
по организационно-техническим причинам, не зависящим от кон-
струкции комбайна [5,201. Эксплуатационная производительность
определяется в кубических метрах в час (т/ч):
Qs = ^^aQieop*
где k3 — коэффициент непрерывности работы, учитывающий все
виды простоев при работе комбайна и определяемый по формуле
1. (Тп к4~^п, о) Фтеор
А* г
где А ~ 0,8 — коэффициент, учитывающий регламентированные
перерывы в работе; о — время простоев по организационно-
техническим причинам на возведение крепи, обмен вагонеток и др.
254
Па значение ко |ч})иинснта /гэ ве/риГина теоретическом пром »во-
днтельноств и пиит н еще Co.'ibupj^rciiciiii. чем на значение коэффи-
циента
Степень использовании технических возможностей комбайна
в конкретных условиях его работы может характеризовать коэффи-
циент, представляющий собой отношение т„	При нри-
^Т1‘.Х
мснении комбайновых комплексов значение этого коэффициента
значительно повышается.
Пример расчета Определить теоретическую пронэнидительность буро-
ного комблинз при pnjpyiijeiriin пород г f 10 пеш-лннгельным органом,
оснащенным дисковыми шнрошкпмн. Диаметр псполнптельш>гп органа D
= -1.5 м, частота вращения ритора лр 0.105 с-1, величина ипдачя й =
= 24 мм.
Площадь сечения выработки
Ь’в 0.25-3,14 4.5®=- 15.9 и®.
Скорость подачи
г = 0,(Mi 0,105-2.4 = 0,0151 м/мнн.
Теоретическая производительность
Сгеор 15,9 0.0151	0,24 м’мин.	—
Назрузкн на исполнительном органе
Потребное значение крутящего момента на исполнительном
органе в общем случае
Л1 —
f=i
где k — число резцов (шарошек), одновременно находящихся в кон-
такте с углем или породой; А’, — радиус установки i-ro резца от-
носительно осн вращения исполнительного органа.
Если условия резания каждым, резцом одинаковы (Z( ~ Z^p),
то
Л1 2ср V R(.
1—1
Для исполнительных органов избирательного действия в нвде
Коронок потребное значение кр] гящего момента можно записать
следу к иди м обр а зом.
Af Zcpmp-^E-A-7[1^,
где hi — число резцов в линии резания; р — общее число линий
резания на коронке; Dcp — средний диаметр коровки, м: —
коэффициент, учитывающий сколько резцов одновременно нахо-
дится в контакте с углем или породой; — коэффициент ослаб-
ления массива.
Значение DC[I определяется по формуле
D -- lS,<-
^ср	I
где SK — площадь продольного сечения коронки, м2; I — длина
коронки, м.
Максимальное значение коэффициента Лтр при поперечном резе
и разрушении сечения <SK составляет 0,5, максимальное значение
коэффициента Лос при разрушении целика равно 1,0.
Потребное значение мощности приводного двигателя исполни-
тельного органа
Af = Mn!L£ кВ
1601]
где ян.о— частота вращения исполнительного органа, с-1; Л1—
потребное значение крутящего момента, Н-м; т] — к, п. д. привода
исполнительного органа.
Потребное значение усилия подачи па исполнительном органе:
вдоль оси вращения исполнительного органа
k
Р„= 2Г( = АУ,р;
1=1
перпендикулярно оси вращения исполнительного органа
у ^сР^Р^тл^ос»
где Лтп — коэффициент, учитывающий углы, под которыми дейст-
вуют усилия подачи находящихся в контакте с породой резцов;
^тпщах 0,39.
По аналогичной формуле определяется значение усилия резания
при подаче исполнительного органа перпендикулярно оси вращения
коронки
ZQyHipk^nkQZ.
Выразив значение Рг через крутящий момент, получим
р ___ 22И	&-П1
2?ср fejp
В предельном случае, когда коронка при поперечном резс ра-
ботает полным сечением,
feTn	0,39 _q 7g. р = 1,56Af
&тр	0,5	Dcp
В другом предельном случае, когда в разрушении породы участ-
вует ограниченное число резцов,
&тп  ।. р______ 2А1
fe-rp	Оср
256
Заметим, что Py!Pz •-= У/Z, т. е. для коронки в целом харак-
терны те же соотношения между усилиями подачи и'резания, что
и для одного резца. При разрушении пород Р^Рг = 1,0-=-1,3.
Дальнейшие расчеты следует вести исходя из среднего значения
этого отношения.
Расчетная длина коронки I = mpt КГЛ
Обозначим £ = тр«к£ср; здесь Е — интегральный показатель,
учитывающий геометрические и кинематические параметры ко-
ронки. Пусть ц — 0,8; &тр тах = 0,5;	1,0. Тогда
N - —— ZiPmp	0,5 • 1 +—Zcp -
160-0,8 ср Г 2	512 с₽
= +7Г [*» <°.25+0,01 Sih)+0,2S|»pS3l.
Известно, что теоретическая производительность QTeop опреде-
ляется из формулы
QTCOp = °,06лк ~ hD^lm.
Преобразовав эту формулу относительно толщины стружки и
подставив ее в предыдущую, получим
= f0,25-р 190
512 р\
^) + 0,25PpSs].
Как видно из формулы, при заданном значении минутной про-
изводительности потребная мощность не зависит от площади по-
перечного сечения реза th (если максимальная толщина стружки
не превышает предельной по выносу резца).
Приводной двигатель проходческого комбайна с исполнительным
органом избирательного действия выбирается на основании сле-
дующих соотношений’
^уст
где Л1уст—устойчивый момент электродвигателя, Н-м (кгс-м);
]VT — тепловая мощность двигателя при фактическом режиме его
работы, кВт.
Под устойчивым моментом понимают наибольшее среднее зна-
чение крутящего момента, который может развивать данный дви-
гатель с заданной вероятностью работы без опрокидывания при
данной конструкции исполнительного органа, условиях питания
электроэнергией и горно-геологических условиях. Выражение для
устойчивого момента на исполнительном органе избирательного
действия имеет вид ПО]
____________________________
ус’~ (l+«H)0 + U) '
9 Заказ № 591
257
где Л4тях — значение максимального (опрокидывающего) момента
приводного электродвигателя, приведенное к валу исполнитель-
ного органа; /гу — коэффициент, учитывающий качество управле-
ния комбайном; — коэффициент, учитывающий падение напря-
жения шахтной сети; ои, пв — коэффициенты, являющиеся отно-
шением амплитуд составляющих нагрузок низкочастотных к сред-
нему значению и высокочастотной к низкочастотной; — коэффи-
циент выравнивания высокочастотной составляющей нагрузки.
Значение ky следует принимать при ручном управлении 0,75,
при автоматическом 0,9.
Если фактические значения остальных коэффициентов неиз-
вестны, рекомендуется принимать /?fl = 0,9; аи -	— 0,4; kB -
- 0,1.
Тепловая мощность двигателя при фактическом режиме его
работы
Л/т- ^пк^ц
100
пв%
где Лпк —- коэффициент режима работы двигателя; Afn — номиналь-
ная мощность электродвигателя в длительном режиме его работы,
кВт; ПВ % — относительная продолжительность включения дви-
гателя.
Рекомендуется принимать: ПВ 40 %, /епк — 0,85, если комбайн
входит в состав проходческого комплекса; ПВ 25 %, /гпк — 0,825,
если организация работ обычная.
Вьбор двигателей исполнительного органа бурового проходче-
ского комбайна производится из условия
X > N.
Основные параметры исполнительных органов ряда проходче-
ских комбайнов, а также расчетные показатели разрушения пород
даны в табл. 5.5. Расчеты выполнены по приведенным выше форму-
лам с рекомендуемыми значениями входящих в них коэффициентов.
Параметры гидроцилиндров продольной и поперечной подач
исполнительного органа проходческого комбайна избирательного
действия выбираются, исходя из условия, что во всех положениях
коронки и при любом направлении подачи развиваемое на коронке
усилие подачи должно обеспечивать реализацию устойчивого мо-
мента двигателя, т. е. PY max > l,15PZycT.
Ниже даны зависимости между усилиями, развиваемыми гидро-
цилиндрами подачи и реализуемыми ими усилиями на коронке.
Усилия на коронке, реализуемые гидроцилиндрами вертикаль-
ной подачи (рис. 5.41):
при подаче исполнительного органа вверх
в = [ (ZlQn. в^1	^*с^2 cos tx);
258
Таблица 5.5
Основные параметры исполнительных органов проходческих
комбайнов и расчетные показатели разрушения
Параметры	Комбайн				
	4ПП-2	4ПП-5	ГПКС	апп	
Тип исполнительного ор- гана Диаметр исполнительного органа, м;	Коронка	Коронка	Коронка	Буровой, ротор- ный	
максимальный	1,0	1,4	0,89	4,5	
средний	0,85	1,27	0 685	2,25	
Площадь разрушаемого сечения, м3	0,46	1 ,02	0,44	15,9	
Частота вращения, с-1	0,48	0,41	0,91	0,105	
(об/мнн)	(28,8)	(25.4)	(54,5)	(6,3)	
Установленная мощность привода, кВт	105	200	55	440	
Тип разрушающего т-	Резцы	Резцы	Резцы	Шарошки	
струмента	РПП; РКС-2	РПП-1К (РКС-3)	РКС-1	диско- вые	штыре- вые
Число резцов или ненцов шарошек (л том числе па боковой грани коронок)	28(17)	40 (27)	30	72	154
Коэффициент крепости по- роды /, не более Расчетные показатели раз- рушения пород максималь- ной крепости	6	7	4	10	16
Рез л изуема я	м от несть (устойчивая, тепловая или номинальная), кВт	98	223	74	4	20
Крутящий момент на валу	28	72,8	11,7	575	
исполнительного органа, кН-м (тс-м)	(2,8)	(7,281	(U7)	(57	.5)
Усилие резания, приходя-	7300	8500	2300	8000	4700
щееся па один резец, Н(кгс)	(730)	(850)	(230)	(800)	(470)
Толщина стружки сред- няя, мм	15,3	14,7	14,6	2.4	1 .6
Скорость подачи, м/мин	0,69	0,59	1,27	0.015	0,010
Теоретическая производи- тельность. м:,/мин Необходимое усилие пода- чи, кН (тс):	0,35	0,60	0,50	0,24	0,16
па одни резец	9,1 (0,91)	9,7 (0,97)	2 9 (0,29)	82 (8,2)	32 (3,2)
суммарное па ис-	64	102	34	4800	3500
полнптельпый орган	(6,4)	(10,2)	(3,4)	(480)	(350)
9*
259
при подаче исполнительного органа вниз
^у. н “ ~ 2шт. h^i “Ь COS а),
где — число гидроцилиндров вертикальной подачи; Qn. В1
Quit н — усилия, развиваемые гидроцилиндрами вертикального
перемещения при подаче масла соответственно в поршневую и што-
ковую полости, с учетом к. п. д. гидросистемы; Gc — вес исполни-
тельного органа.
Остальные обозначения даны на рис. 5.41.
Рис. 5.41. Схема нагрузок,
действующих на исполни-
тельный орган проходче-
ского комбайна избиратель-
ного действия при переме-
щении стрелы в вертикаль-
ной плоскости
Усилия на коронке, реализуемые гидроцилиндрами горизон-
тальной (боковой) подачи (рис. 5.42),
Гу. s = — «?„/' +
где Q„, QIIIT — усилия, развиваемые гидроцилиндрами горизон-
тального перемещения при подаче масла соответственно в поршне-
вую и штоковую полости, с учетом к. и. д. гидросистемы.
Остальные обозначения даны на рис. 5.42.
Усилия на коронке, реализуемые гидроцилиндрами телескопа,
Ру. т = 0,75zaQT,
где 0,75 — коэффициент, приближенно учитывающий потери в на-
правляющих при перемещении выдвигающейся части исполнитель-
ного органа; z2 — число гидроцилиндров телескопа; QT — усилие,
развиваемое гидроцилиндром телескопа при подаче масла в поршне-
вую полость, с учетом к. и. д. гидросистемы.
Исходным для расчета деталей привода исполнительного органа
на усталостную прочность является устойчивый (для комбайнов
избирательного действия) и номинальный момент двигателя (для
буровых комбайнов). Статическую прочность деталей привода про-
веряют по моменту, соответствующему режиму опрокида.
Для расчета конструкции комбайнов избирательного действия
выбирают наиболее опасные случаи нагружения исполнительного
органа как по направлению действия суммарного расчетного уси-
лия на коронке, так и по расположению стрелы. С учетом действия
расчетного усилия производится проверка прочности рамы, болто-
260
вых соединений, турели и других элементов конструкции испол-
нительного органа. Суммарное расчетное усилие является исходным
и для расчета на прочность корпуса комбайна.
Значения окружного усилия на коронке, принимаемые для рас-
чета
р	22Wjnax . р	2Л4уст
. гггпах—	> 'Дуст— п
Ь'ср	Ь'ср
Анализ различных случаев нагружения коронки показывает,
что в плоскости, перпендикулярной к оси стрелы, в любом направ-
лении может действовать усилие, равное
р„'=/рг I PJ-
Рис. 5.42. Схема на-
грузок, действующих
на исполнительный
орган проходческого
комбайна избиратель-
ного действия при бо-
ковом перемещении
стрелы
В современных проходческих комбайнах с высокой энергово-
оруженностью исполнительного органа усилия, развиваемые гид-
роцилиндрами поперечного перемещения, как правило, ниже мак-
симального усилия на коронке, т. е. действительно следующее не-
равенство:
Р СР СР
1 z уст * у max 1 z max'
В то же время в запертых гидроцилиндрах при разрушении по-
род может возникнуть усилие Ру = 1,04-1,3 Рг.
Приняв Ру = 1,15 Рг, получим в качестве результирующего
усилия на коронке, из которого следует исходить при расчете,
усилие
Р. = Pz max KPTW = 1,5PZ max-
Максимальным усилием POt действующим на коронку вдоль оси
стрелы, является большее из двух значений: усилия Рут, реализуе-
мого гидроцилиндрами телескопа, усилия Руг, развиваемого при
подаче исполнительного органа на забой с помощью гусеничною
хода.
В случае, если хотя бы одно из усилий не обеспечивается по
условиям сцепления, в качестве расчетного усилия принимается
сила тяги комбайна по сцеплению.
Одновременное действие максимальных значений усилий мало-
вероятно.
261
Рекомендуется принимать:
при поперечных резах
Р = 1 5Р
1 к 1»' J z max’
Р О 5Р
4 о	г maxi
при внедрении коронки в забои с помощью гидроцилиндров теле-
скопа
1 о 4 уи
р =р
1 п 4 г тах>
при внедрении коронки в забой с помощью гусеничного хода ком-
байна
Ро = Р у г cos a cos 6;
Рп = Р^ | sin- б + sin2 а cos2 6,
где а, 6 — углы подъема и поворота стрелы.
Расчет элементов конструкции бурового проходческого ком-
байна производится по реактивному крутящему моменту па роторе,
неуравновешенным частям окружных усилий и реакции забоя на
усилие подачи.
Проверка устойчивости комбайнов избирательного действия вы-
полняется по усилиям на коронке, соответствующим устойчивому
моменту приводного двигателя.
При поперечных резах в качестве расчетных принимаются уси-
лия, действующие в плоскости, перпендикулярной к оси стрелы,
и равные Рп = 1,5 Ргуст.
При внедрении коронки в забой осевое усилие и перпендику-
лярное к нему принимаются равными окружному Ро = Рп = Рг уст.
Устойчивость буровых проходческих комбайнов проверяется от
нагрузок на исполнительном органе, возникающих при работе при-
вода вращения в номинальном режиме.
Примеры расчета. 1. Определить необходимые силовые и энергетические
характеристики и выбрать электродвигатель привода исполнительного ор-
гана комбайна 4ПП-2. Усилия резания и подачи на одном остром резце Zo —
= Уо ~ 5820 Н (582 кге), на-предельно затупленном Z — 6800 II (680 кге),
Y — 8270 Н (827 кге) при коэффициенте крепости пород f = 5. Предпола-
гаем, что половину комплекта составляют практически острые резцы, еще
половину — предельно затупленные. Средний диаметр коронки Рср =
— 0,85 м; частота вращения пк — 0,48 с-1 (28,8 об/мин); число линий реза-
ния на боковой грани коронки р — 17; число резцов в линии резания т ~ I;
коэффициенты, определяющие зависимости усилий па коровке от усилий
ла одном резце, Лтр — 0,5, £тл 0,39, Аос 1,0, к. п. д. привода т] = 0,8,
передаточное число трансмиссии и = 51.
Необходимый крутящий момент на коронке
М =0,5 (5820-|-6800) 0,5-0,85-1-П О,5-1 = 22800 Н м (2280 кге-м),
Необходимая мощность привода
22 800-0,48	_ _
N =-------------= 86 к В т.
1600,8
262
Необходимый устойчивым момент электродвигателя
..	22 800
ЛК<-т =---------= 560 Н-м (56 кгс-м).
У	51-0,8
Необходимый максимальный момент двигателя
560(1 + 0,4) (1 +0,1 -0,4) 1П|П u /1О,
Л1тах = ——т \	—----- - = 1210 Н м (121 кгсм).
0,75-0,0
Выбран электродвигатель ЭДКО4-2М, максимальный момент которого
Л1ДВ max = 1300 Н-м (130 кгс-м), номинальная мощность Л;ц — 75 кВт,
часовая мощность Лгч = 105 кВт.
Тепловая мощность двигателя при фактическом режиме его работы
(ПВ 40 %)
7^ = 0,85-75 1/ -^-=101 кВт.
И 40
Так как Л'т'> /V, электродвигатель выбран правильно.
Необходимое усилие подачи
Ру = 0,5 (5820 + 8270) 1  17-0,39-1 = 47 000 П (4700 кгс).
2. По заданной установленной мощности привода исполнительного ор-
гана комбайна определить значение усилия перекатывания, приходящееся
на одну шарошку. Привод содержит четыре электродвигателя мощностью
Л' = ПО кВт каждый с частотой вращения ротора Пр — 0,105 с-1 (6,3 об/мин).
Суммарное число линий разрушения р = 54; число дисков в линиях разру-
шения с 1-й по 44-ю (р} = 44) = I, с 45-й по 52-ю (р2 — 8) т2 — 2, с
63-й по 54-ю (ра = 2) т3 = 6; к. п. д. привода т] = 0,89; на разрушение по-
роды расходуется 95 % мощности привода.
Крутящий момент на роторе, идущий на разрушение породы,
Л4 =---------------------= о75 000 Н-м (57 500 кгс-м).
0,105
Средний шаг разрушения
чСредний радиус разрушения для каждой группы дисков:
/?1ср = 7-0,5рх = 41,7-0,5-44 = 917 мм;
7?2Ср = 7(р1 [ 0,5рг) = 41,7 (44+0,5-8) = 2002 мм;
Я3ср = /(р, +/'а + 0.5р3) = 41 ,7(44 +8+ 0,5-2) = 2210 мм.
Усилие перекатывания для дисковых шарошек, как следует из соот-
ветствующей формулы, пропорционально величине (0,19 h + 0,24). Имея
в виду, что величина подачи для дисков первой группы составляет Л, для
второй 0,5 Л, для третьей 0,167 Л, и, выбрав значение величины подачи h =
s= 3 мм, получим: Z2 0,65 Zx; Z3 = 0,41 Z,.
Выражение для крутящего момента па исполнительном органе комбайна
5ПП имеет вид:
з
« = SWA,-
1=1
263
Подставив в пего полученные значения /?,ср и выражения для Za, Z3
относительно Z}. будем иметь
М = Z1(0,92-44.I +0,65 2,0-8-2 + 0,41-2,21-2-6) - Zi: 72,15.
Отсюда
Zt = —М = 1575 000 = 7960 Н (796 кгс);
72,15	72,15
Z2 = 0,64-7960 — 5170 П (517 кгс);
Z3 = 0,41- 7960 = 3260 Н (326 кгс).
Нагрузки на ходовую часть
Гусеничный ход. Основными расчетными случаями для опреде-
ления необходимых сил тяги на гусеницах являются:
движение машины вверх по уклону с максимальным углом на-
клона при маневровой скорости;
рабочий ход машины по уклону с максимальным углом наклона
при напорных усилиях на исполнительном органе, реализующих
установленную мощность его привода вращения;
поворот машины на горизонтальном участке пути.
При необходимости следует рассмотреть также другие случаи
перемещения машины, входящие в рабочий цикл.
На рис. 5.43 показана схема действия нагрузок на гусеничный
ход проходческого комбайна с исполнительным органом избира-
тельного действия в виде коронки, внедряющейся в забой, при пря-
мом ходе машины с опущенным носком питателя в выработке с уг-
лом подъема р.
При движении на комбайн в общем случае действуют следующие
нагрузки:
Ро, Рп, Л1уст — реактивные усилия и момент на коронке при
ее внедрении в забой и реализации установленной мощности привода
вращения исполнительного органа:
Р Р = Р
о J л 1 * * * * * z уст»
I „ реакция забоя на носке питателя; 6Н — вес комбайна; Рк —
усилие на крюке (для случая, когда комбайн тянет за собой какой-
либо механизм);	— лобовые сопротивления от деформа-
ции грунта гусеницами при движении; — сопротивление от
сил инерции; R2 — нормальные к плоскости пути реакции
грунта, приложенные в центре давления каждой из гусениц; Z7!,
F2 — силы тяги гусениц, образующиеся в результате их взаимо-
действия с грунтом под действием крутящего момента на ведущих
колесах гусениц.
Силы тяги всегда направлены в сторону движения машины.
Для определения значений и F2 все действующие силы проекти-
руют на плоскость пути (см. рис. 5.43) и составляют следующие
264
два уравнения моментов этих сил относительно точек Oj и О2 (се-
редины опорных поверхностей гусениц):
2В
Р,.
2
Gm sin р
2
Г»
2
Рк
2
Рис. 5.43. Схема действия нагрузок на гусеничный ход проходческого
комбайна

Максимальные значения сил /?1 и F2, найденные для наиболее
тяжелых случаев передвижения машины, проверяют по условиям
сцепления гусениц машины с грунтом:
F- <r Ft
где i = 1,2 — номер гусеницы.
Силы тяги по сцеплению, т. е. силы тяги на гусеницах
Ficu^kRi,
где k — коэффициент сцепления гусениц машины с почвой. Для
машин с гладкими гусеницами принимают k = 0,5, для машин,
имеющих гусеницы со шпорами, k = 0,8.
Л обовые соп рот и влони я

2(i5
где <р — коэффициент сопротивления перекатыванию гусениц, ко-
торый с учетом их заштыбовки для гладких гусениц принимают
0,1, а для гусениц со шпорами 0,12.
Определение реакций Т?2 и координаты центра давления
производится с помощью уравнений моментов проекций всех дейст-
вующих сил относительно точек 02 и Б.
Сопротивление перемещению на носке питателя
Pn=sBH,
где s —- удельное сопротивление перемещению на носке питателя,
Н/м. Можно принимать з = 6-103 Н/м (600 кге/м); Вн -- ширина
носка питателя, м.
Величина силы инерции при разгоне комбайнов, имеющих не-
значительные скорости передвижения, не превышает 0,04 веса ком
байна, т, е. 117и	0,04 См. В приближенных тяговых расчетах про-
ходческих комбайнов сопротивлением от сил инерции обычно пре-
небрегают.
При повороте машины с. поднятым носком питателя двумя гусе-
ницами необходимая сила тяги каждой из них
Р __ Рповбм^ . фбм
,п “	88	2
По этой же формуле определяют силу тяги забегающей гусеницы
при заторможенной второй. Сила торможения второй гусеницы для
этого случая
р _ Рпоцбм£.	4j6'm
Л -г	~	~>
8В	2
где Рпов — суммарный коэффициент сопротивления боковому
сдвигу и трению г у сен и що грунт при повороте.
Значение коэффициента рпов в зависимости от конструкции
гусениц, величины их удельного дгэвления на грунт, радиуса по-
ворота и характеристики грунта в шахтных условиях может изме-
няться в больших пределах — от цпов = 0,4 (твердый грунт, глад-
кие гусеницы) до р.гов = 0,8 (мягкий грунт, гусеницы со шпорами,
большое удельное давление гусениц на грунт). Значение коэффи-
циента обычно принимают для гладких гусениц равным 0,5, для гу-
сениц со шпорами — 0,6.
Сила тяги забегающей гусеницы по сцеплению
Гп<0,56Л
По найденным значениям нормальной реакции грунта на
гусеничную цепь, координаты хц, д точки ее приложения и по не-
обходимой силе тяги F; должно быть определено необходимое ок-
ружное усилие на ведущем колесе гусеничного движителя, т. е.
системы, обеспечивающей движение гусеницы.
Нахождение необходимых значений окружных усилий на веду-
щем колесе производится известным методом обхода контура гу-
26G
сеничной цепи. При этом учитываются все сопротивления движению
гусеничной цепи, как внутренние, так и внешние, причем предва-
рительно строятся графики распределения нагрузки по длине
опорной поверхности iусениц.
На основании выполненного анализа тяговых расчетов проход-
ческих комбайнов рекомендуется принимать в приближенных рас-
четах
где /\, Ра, Рпов — необходимые окружные усилия на ведущем
колесе наиболее нагруженной гусеницы соответственно при ходах
вперед и назад и при повороте; F — необходимая сила тяги при
прямом ходе; Fn — необходимая сила тяги при повороте.
Потребная мощность двигателя для привода каждой из гусениц
Л„и = ^-. кВт.
п
где Р — необходимое окружное усилие на ведущем колесе наиболее
нагруженной гусеницы, кН; ¥ы — скорость передвижения ма-
шины, м/с; т] — к. п. д. передач от вала двигателя до ведущего ко-
леса.
По приведенной формуле находят значения потребной мощности
для всех расчетных случаев передвижения машины.
При выборе двигателя учитываются потребная мощность при
движении машины вверх по уклону с маневровой скоростью и эк-
вивалентная мощность в течение рабочего цикла с учетом времени
работы привода при различных случаях передвижения машины
и времени пауз.
Изложенная методика тягового расчета проходческих комбайнов
может служить основой для тягового расчета гусеничных ходов
бурильных установок и погрузочных машин.
Распорно-шагающий ход может применяться как в буровых про-
ходческих комбайнах, так и в комбайнах избирательного действия.
Обычно рассматривают следующие случаи работы комбайна с рас-
порно-шагающим ходом:
перемещение корпуса комбайна вверх по уклону с максимальным
углом наклона и обеспечением напорных усилий, реализующих при
разрушении породы установленную мощность привода вращения
исполнительного органа;
перемещение (перегон) распорных устройств в исходное поло-
жение.
Суммарное усилие, необходимое для перемещения корпуса ком-
байна,
FT = Р„+ GK (f cos 0 + sin 0) + Рк,
где Ру — суммарное напорное усилие, необходимое для реализации
установленной мощности привода вращения исполнительного ор-
гана; GK — вес корпуса комбайна; /' — 0,1 : 0,2 — коэффициент
207
трения скольжения корпуса комбайна по направляющим распор-
ного устройства; р — угол подъема выработки; Рк -- усилие на
крюке комбайна.
Усилие, необходимое для перегона распорного устройства,
Гт — Gp (f cos р -J- sin р).
По найденным значениям необходимых усилий Fr и FT в зави-
симости от числа, направления действия и схемы установки гидро-
цилиндров перемещения определяют их параметры и рабочие дав-
ления. Следует иметь в виду, что при работе по схеме подтягивания
корпуса к распорным плитам нагружены штоковые полости гидро-
цилиндров перемещения, при работе же по схеме отталкивания
корпуса от распорных плит — поршневые.
Устойчивость
Комбайны на гусеничном ходу подлежат проверке продольной
и поперечной устойчивости от нагрузок на исполнительном органе.
Устойчивость комбайнов с исполнительным органом избиратель-
ного действия проверяется также от нагрузок, стремящихся раз-
вернуть комбайн.
Коэффициент устойчивости комбайна должен быть
МОгр
где Л10Пр — момент от внешних нагрузок, действующих на комбайн
относительно оси, по отношению к которой производится проверка
устойчивости комбайна; /1Ы)ССТ — момент от силы веса комбайна
относительно той же оси.
Проверка продольной устойчивости комбайнов с исполнитель-
ным органом избирательного действия производится для следую-
щих случаев нагружения.
Случай 1-й. Комбайн работает вниз по уклону с углом наклона
р. Разрушение забоя производится при движении стрелы исполни-
тельного органа снизу вверх (рис. 5.44, а). Нагрузка на коронке
Рц = 1,5 Р2уст. Устойчивость комбайна проверяют относительно
оси, проходящей через точку Б (передняя кромка опорных поверх-
ностей гусениц).
Коэффициент устойчивости в этом случае
, _ GM (хц. т eos fl — ?ц. т sin fl)
Упор питателя в почву снижает опрокидывающий момент и,
следовательно, увеличивает коэффициент устойчивости.
Случай 2-й. Комбайн работает вверх по уклону с углом подъема
р. Разрушение забоя производится при движении стрелы исполни-
тельного органа сверху вниз (рис. 5.44, б). Нагрузка па коронке
268
Рп = 1,5 /J2ycT. Устойчивость комбайна проверяют относительно
оси, проходящей через точку Л (задняя кромка опорных поверх-
ностей гусениц).
Коэффициент устойчивости в этом случае
/, Дм [ (£ — Хц, т) cos Р — ?ц. т sin ft]
Рис. 5.44. Схема действия нагрузок на комбайн с исполнитель-
ным органом избирательного действия при проверке его про-
дольной устойчивости
Случай 3-й. Комбайн работает вверх по уклону с углом подъема
р. Исполнительный орган внедряется в забой (рис. 5.5, б). На-
грузки на коронке Ро ~ Рп = Pz уст. Проверку устойчивости
производя относительно поперечной оси, проходящей через точку Я.
Коэффициент устойчивости
& С>М I (Ь — Хц, т) COS ft ?Ц. т sjn ft]
Проверку устойчивости комбайна с исполнительным органом
избирательного действия в поперечном направлении также произ-
водят для нескольких случаев нагружения. Нагрузки на коронке
во всех случаях Рп 1,5 Рг усТ-
269
Случай 1-й. Исполнительный орган комбайна находится в край-
нем правом (или левом) положении (рис. 5.45, а). Разрушение за-
боя производится при движении стрелы снизу вверх.
Устойчивость комбайна определяют относительно точки С:
г, _(бм — бс) В — Gcm
Рпп
Случай 2-й. Исполнительный орган комбайна находится в край-
нем правом (или левом) положении (см. рис. 5.45, п). Разрушение
забоя производится при движении стрелы сверху вниз.
Рис. 5.45. Схема
действия нагрузок
на комбайн с ис-
полнительным ор-
laiioM избиратель-
ного действия при
проверке его по-
перечной устойчи-
вости
Устойчивость
комбайна определяют относительно точки D:
k _ (бм-6с)В + G(ffl-1 2В)
Рп (п + 2В)
где Gc — вес исполнительного органа,
Случай 3-й. Исполнительный орган комбайна находится в верх-
нем центральном положении. Разрушение забоя производится при
движении стрелы вбок (см. рис. 5.45, 6).
Устойчивость комбайна определяется относительно точки D:
у РпН '
Проверка продольной устойчивости бурового проходческого
комбайна производится для случая его работы вверх по уклону
с углом наклона р Реакция от напорного усилия, обеспечивающего
работу привода в номинальном режиме, приложена эксцентрично —
в верхней части планшайбы (рис. 5.46). Устойчивость комбайна
проверяют относительно поперечной осн, проходящей через точку /1
(задняя кромка опорных поверхностей гусениц)
270
Коэффициент устойчивости
h °м I (L ~ *ц- г) cosp —2Ц.Т sin р 1
У	РуН
Поперечная устойчивость бурового проходческого комбайна
проверяется от действия реактивного крутящего момента при ра-
боте привода вращения планшайбы в номинальном режиме.
Коэффициент устойчивости
г --^в.
У М„
В некоторых случаях увеличение сцепного веса комбайна и обес-
печение его продольной и поперечной устойчивости достигается
применением специальных распорных устройств.
Рис. 5 46. Схема дейст-
вия нагрузок на буро-
вой проходческий ком-
байн при проверке его
продольной устойчиво-
сти
При горизонтальных резах на комбайн с исполнительным орга-
ном избирательного действия действуют нагрузки, стремящиеся
развернуть его в горизонтальной плоскости. Этим нагрузкам про-
тивостоит момент сопротивления повороту, зависящий от ряда
параметров: коэффициента сопротивления заторможенных гусениц
перемещению по почве выработки, ширины опорной базы комбайна,
длины опорной поверхности гусениц, веса комбайна, расположе-
ния центра тяжести комбайна и др.
Рассмотрим устойчивость комбайна (сопротивление повороту)
для случая равномерного распределения давления на опорные по-
верхности гусениц. Учтем, что при работе комбайна на горизон-
тальном участке центр давления на виде в плайе всегда совпадает
с центром тяжести комбайна. При работе комбайна на наклонном
участке необходимо учитывать, что центр давления не будет совпа-
дать с центром тяжести комбайна.
На рис. 5.47 имеем следующие обозначения:
хи-д ~ координата центра давления (точки приложения равно-
действующей весовой нагрузки, приходящейся на гусеницы); хо —
координата центра поворота; L 2хц. д — длина опорной поверх-
ности гусениц; 9В — ширина опорной базы; I — расстояние от
точки приложения внешней нагрузки (на коронке) до переднего
края опорной поверхности гусениц; GM — вес комбайна; 6Н —
271
часть веса комбайна передаваемого на почву через носок питателя;
бм * б I	аз
q = —----— интенсивность равномерно распределенной на-
2L
грузки; f — коэффициент трения о почву носка питателя при его
движении вбок; х — текущая координата. Начало координат при-
нимаем на пересечении оси х с прямой, соединяющей передние края
опорных поверхностей гусениц; Рп — максимальное рабочее зна-
чение бокового усилия, приложенного к исполнительному органу
при разработке забоя.
Рис. 5.47. Схема действия нагрузок на буровой комбайн при
проверке его устойчивости от разворота
При определении центра поворота полагается, что распределен-
ная нагрузка действует по оси гусеницы, причем вес комбайна рас-
пределяется поровну на обе гусеницы.
Отметим, что перемещение каждого элемента гусеницы, которая
вращается вокруг центра поворота, можно разложить на переме-
щение вдоль и поперек продольной оси (оси л).
Коэффициент сопротивления перемещению заторможенной гусе-
ницы в продольном направлении отождествляют с коэффициентом
сцепления k Коэффициент сопротивления перемещению гу-
сеницы в поперечном направлении называют суммарным киэффицп-
272
ептом сопротивления боковому сдвигу и трению о грунт при пово-
роте — Рлов- Иногда его называют коэффициентом сцепления в по-
перечном направлении и обозначают ky.
Поскольку значения коэффициентов k и рпсв для проходческих
комбайнов близки друг к другу (в частности, из-за особых кон-
струкций траков с почвозацепами сложной формы), здесь целесо-
образно ввести единый коэффициент — сопротивления перемещению
I усемиц в произвольном направлении. Обозначаем его р. Тогда
— интенсивность сил сопротивления перемещению от распреде-
ленной нагрузки q.
Будем полагать, что некоторое значение бокового усилия на
коронке Рп, равное Рп, соответствует моменту начала поворота
комбайна.
Для определения значения нагрузки P*t составим уравнение
проекций всех сил на поперечную ось у и моментов всех сил отно-
сительно центра поворота (уравнения равновесия):
/GH + Р у с<М1р = 0;
Введем обозначение: х—х0 = и.
Элементарные приращения проекций сил сопротивления пово-
роту на поперечную ось и момента сопротивления повороту для од-
ной гусеницы на отрезке du имеют вид
d (^г/сопр) -}iqy(itydu - [Uf	du,
d (Л^сопр) =	(«) du = pq К и2 4- В2 du.
Интегрируя элементарные приращения в пределах от — х0
(х = 0) до L—х() (х = А), получаем для двух гусениц:
i-r' Х|]	L=X||'J
<7 Л и D-
“Xg	X (j
=2М И (L-x„)2+Bz-K^+B2] ;
Д»пр = 2рд J /ui+B2du = H<7(u K«! + № +
—х„
+ В2In I и +	= М [(ь~х„) |Щ-х,)2+ в!+
+ х. KxS ВЧ В2 In <'-*">+	.
— х« + I
273
Подставляя полученные выражения для Р(;сопр и Л1сопр в
уравнения равновесия, приведем их к виду:
Исключив из полученных двух уравнений Р„ и введя относи-
тельные обозначения
L
получим нелинейное трансцендентное уравнение относительно ко-
ординаты центра поворота
(2е + Л,)1 42+62-(2f + x0+l)	л£)2-|_6«_|_
+ /Сн (₽—<*,)= —
I — хп+ |Л(1 — ХР)2 + Ь~
— + V хо + Ь"
Исходное уравнение решалось на ЭЦВМ с использованием ме-
тода почовинного деления. В процессе решения значение б?„ прини-
малось равным нулю и производилась широкая вариация относи-
тельных параметров е и Ь, охватывающая все возможные значения
относительной ширины опорной базы и случаи расположения ко-
ронки относительно гусениц.
Соответствующие кривые показаны на рис. 5.48 (на рисунке
значения x'Q, е, b безразмерные).
Для определения предельного значения нагрузки Рп, при ко-
торой комбайн теряет устойчивость, по найденным значениям ко-
ординат центра поворота использовалась формула
Заметим, что, если гусеницы расположены достаточно близко
друг к другу (Ь = О, <?н = 0), уравнение для определения коорди-
наты центра поворота становится разрешимым относительно х'.
Формула для определения имеет вид:
Л'о	0,5 | 4c“-f-4e-| 2,
274
а значение относительной нагрузки —— определится но формуле
рСм
Коэффициент запаса устойчивости комбайна от разворота может
быть вычислен как отношение Ри к фактически действующему па
Рис. 5.48. Гра-
фик для опре-
деления коор-
динаты центра
поворота ком-
байна
исполнительный орган усилию Рп
г 11
Пример расчета. Определить координату центра поворота, значение
боковой нагрузки на коронке комбайна 4ПП-2, соответствующее началу раз-
ворота, а также коэфф! цнент запаса устойчивости от разворота. Вес ком-
байна GM 400 000 Н, значения абсолютных геометрических параметров:
L — 3,6 м; 2В = 1.95 м; I ’ 3,6 м; коэффициент сопротивления перемещению
гусениц по почве выработки р, = 0,6; предельное значение поперечной на-
грузки на коронке, соответствующее устойчивому моменту приводного элек-
тродвигателя Ри 100 000 Н (6М = 40 000 кгс 40 тс, Р„ - 10 000 кгг=
= 10 тс).
275
Относ и г ел Ы1 ые параметры
£=^»1.U; „_Л^_О,27.
3,6	2-3,6
По рис. 5.48 определяем
хо=О,64; х0 = x0L = 0,64-3,6 = 2,3 м.
По соответствующей формуле находим
Р* =0,6-400000 [ | ^0,642+ 0.272 — ]Л(1 - 0,64)а-J-0,27® =
= 58 000 Н (5800 кгс).
Коэффициент запаса устойчивости
58 000
k _ = 0
100 000
Одной из причин, сдерживающих дальнейший рост энергово-
оруженности и, следовательно, повышения производительности
проходческих комбайнов, является их недостаточная устойчивость
от разворота в плоскости почвы. Для повышения устойчивости
высокопроизводительных проходческих комбайнов применяют
аутриггеры, опорные поверхности которых оснащены шипами.
Установка аутриггеров, во-первых, расширяет или удлиняет опор-
ную базу комбайна и, во-вторых, увеличивает коэффициент сопро-
тивления перемещению опоры аутриггера по почве выработки по
сравнению с этим коэффициентом для гусеницы.
Зависимости коэффициента сопротивления перемещению опоры
аутриггера от действующей нагрузки, числа шипов и их диаметра,
а также от характеристики пород почвы предложены К. И. Лапи-
ным.
Ниже дано решение задачи устойчивости комбайна, опертого
на аутриггеры, от разворота в плоскости почвы.
Точки /1] , Xi 2, Вг, В2 (рис. 5.49) — опоры аутриггеров, распо-
ложенные в плоскости почвы выработки. Точка С — проекция
центра тяжести комбайна на плоскость почвы. Другие обозначения
на рис. 5.49 те же, что и на рис. 5.47.
Полагаем, что комбайн симметричен относительно своей про-
дольной оси, поэтому точка С лежит на оси х. ' акже полагаем,
что усилия, развиваемые гидроцилиндрами аутриггеров, доста-
точны для отрыва гусениц комбайна от почвы выработки. Обозна-
чим
Д'СМ'В' = хц.дД^.
В силу симметрии комбайна относительно оси х и с учетом вве-
денного обозначения реакции почвы в опорах аутриггеров от веса
комбайна будут иметь вид
(1 чД ;	/4-Д -
276
Значение коэффициента сопротивления перемещению опоры
аутрштера по почве выработки в произвольном направлении обо-
значим р.
Реакции сопротивления перемещению передних и задних опор
аутрш геров соответственно будут
1Г, = ц(1—ф)^-; Гг = Иф-^.
Рис. 5.49. Схема действия нагрузок на комбайн, опертый на
аутрнггеры, при проверке его устойчивости от разворота
Так же, как и ранее, будем полагать, что некоторое значение
поперечной силы Рп, приложенной в точке/), равное Р„, соответст-
вует моменту начала разворота комбайна.
Уравнения проекций всех сил на ось у и моментов всех сил
относительно центра поворота имеют вид
Р —fG —21F, coscx.—2 IF., cos а =0;
It	11	II	i
CP I x„)-/-G„(/I + x(,)-2U''’1
211'J Л2 (/. x„)2-0
277
и представляют собой систему двух уравнений с двумя неизвест-
ными Рп и Л'().
Заметим, что в соответствии с нашими обозначениями
cos cq = —- — ° — ; cos ci3 = — —° L .
I В2 + *2	“	1 B« + (x0-Z.)a
Приняв Ga = 0 и подставив выражения для cos сс1} cosa_., а
также для 11% в систему, приведем ее к следующему виду;
lJ°"	+ Т B2 + (x0-L)s ’
р„ J1 - 4-) lZ в2 + xg + 'Г' К д~ + (*о ~ Lу
rGm	I р Л'о
Введя относительные обозначения с--- —; Ь=—: х'-- —
L	L	L
р*
и исключив из системы ——, получим нелинейное уравнение для
определения координаты центра поворота х0:
+п,[(г+1)^-1)-б’] Кьг+^2=°-
Исходное уравнение решалось на ЭЦВМ «МИР-1». Варьируе-
мые параметры изменялись в пределах:— 0,5	2; 0% b % 1;
0 < ф -% 1.
Семейство кривых, построенных для случая равного распреде-
ления нагрузок между аутриггерами (ip = 0,5), показано на рис. 5.50
(на рисунке значения х'о, е, b безразмерныеj. Аналогичные кривые,
построенные для других значений параметра Ф, можно найти в 1251.
Для определения предельного значения силы PIlf при котором
машина теряет устойчивость, по найденному значению координаты
центра поворота можно использовать любое уравнение системы.
Пример расчета. Определить запас устойчивости комбайна 4ПГ1-2, опер-
того на аутриггеры. Значения абсолютных геометрических параметров:
I = 4 м; 2В = 3,6 м; L = 2,5 м; коэффициент сопротивления перемещению
опоры аутрнггера н — 0,9. Остальные исходные данные те же, что п в преды-
дущем примере.
Относительные параметры
/	4.0	„	. В
е = — -- —-— — 1,6, b = —
L 2,5	L
3,6 =0,72.
2-2,5
Пи рис. 5.50 определяем 0,93; а-(, - 0,93-2,5 = 2,32 м.
278
По соответствующей формуле находим значение предельной нагрузки
Рп= 0,9-400 000 0,5 f
= 133 000 II (13 300 кге).
Коэффициент запаса устойчивости
.	133 000
У 100 000
- 1,33.
279
§ 10. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
В угольной и горнорудной промышленности СССР достигнуты
значительные успехи в механизации проведения подготовительных
выработок с применением проходческих комбайнов. Результаты
внедрения в промышленность комбайнов избирательного и бурового
действия доказали несомненное преимущество комбайного способа
проведения выработок. К настоящему моменту накоплен большой
опыт, позволяющий сделать определенные выводы о перспективах
развития и расширения области применения комбайнов, а также
повышения эффективности комбайнового способа проведения вы-
работок 114,19].
Принципиальные конструктивные решения отечественных ком-
байнов являются прогрессивными, что подтверждается опытом их
широкой эксплуатации как в нашей стране, так и за рубежом.
Однако возрастающий объем проведения выработок комбайновым
способом предъявляет новые, еще более повышенные требования
как- к конструкциям комбайнов, так и к техническим показателям
их работы.
Основные перспективы развития проходческих комбайнов из-
бирательного действия заключаются в создании комбайнов, позво-
ляющих проводить выработки смешанным забоем с раздельной вы-
емкой угля и по породам средней крепости (/<' 8). Этим опреде-
ляются, по существу, все конструктивные особенности новых про-
ходческих комбайнов.
Характерным в новых конструкциях является применение ре-
жущих коронок большего диаметра (до 1,5 м) и частотой вращения
до 0,4 с-1, имеющих повышенный крутящий момент в отличие от
существующих комбайнов, диаметр коронок которых составляет
0,8—1 м, частота вращения 1—1,5 с-1.
Такая направленность в конструировании исполнительных орга-
нов с учетом увеличения длительных мощностей привода с 30—
40 кВт у существующих комбайнов до 160—200 кВт у вновь созда-
ваемых вызвана необходимостью получения больших моментов
и усилий резания для эффективного разрушения пород средней
крепости. Необходимость получения больших усилий резания вле-
чет за собой возрастание усилий подачи комбайна. Масса новых
комбайнов при этом увеличивается до 70 т вместо 20—30 т для
существующих конструкций.
Все вновь создаваемые комбайны оборудуют распорными уст-
ройствами, выполненными в виде домкратов, расположенных либо
по углам машины и распирающихся в бока выработок, либо нахо-
дящихся сзади машин у хвоста конвейера и распирающихся в
почву выработки.
С расширением области применения проходческих комбайнов
избирательного действия на породы средней крепости ужесто-
чаются требования по борьбе с образующейся при разрушении за-
боя породной пылью; Применение с этой целью пылеотсоси и оро-
шения коронки форсунками не всегда бывает достаточно эффектнн-
280
ним. Поэтому продолжаются конструктивные поиски новых решс-
ний в этом направлении. Одним из таких решений является приме-
нение орошения с подачей воды под режущий инструмент, в зону
очага пылеобразования. Для этого режущая коронка оснащается
форсунками, подающими воду непосредственно под резец. Однако
в этом случае требуется хорошее уплотнение в месте подключения
водовода к вращающемуся валу исполнительного органа.
В пылеотсосе комбайнов наблюдается тенденция приближения
всасывания пылеулавливающей установки к режущей коронке и
придание всасывающим патрубкам различной формы, способствую-
щей отсосу пыли от режущей коронки и повышению производи-
тельности вентиляторов до 8,8 м3/с.
Основные перспективы развития нарезных комбайнов заклю-
чается в следующем:
создании простых конструкций малогабаритных машин, состоя-
щих из отдельных самостоятельных узлов и не требующих больших
затрат времени на монтаж и демонтаж. Размеры, масса всего ком-
байна и его узлов должны допускать легкую переброску комбайна
в новую выработку;
конструировании сменных органов передвижения, погрузки и
управления, пригодных для применения с различными сменными
исполнительными органами в зависимости от величин сечений вы-
работок и крепости пород. Исполнительный орган по разрушению
должен быть высокоэффективным, уравновешенным, с высокой
удельной мощностью на единицу массы комбайна;
создании комбайнов, обеспечивающих проведение выработок
в п ироком диапазоне сечений.
Исследовательские работы по созданию чисто породных проход-
ческих комбайнов должны быть направлены на изыскание высоко-
эффективных схем механического и других видов разрушения за-
боя и разработку надежной конструкции стрелового исполнитель-
ного органа, создание стойкого и эффективного разрушающего
инструмента для работы с повышенными нагрузками в породах с
f 8, разработку падежных средств и систем распора комбайна
в выработке для обеспечения устойчивости машины.
Дальнейшее совершенствование проходческих и нарезных ком-
байнов должно идти также в направлениях повышения крутящих
моментов, энерговооруженности, удельной мощности на единицу
массы комбайна и снижения удельной металлоемкости на единицу
производительности.
Основные перспективы развития проходческих комбайнов буро-
вого действия заключаются в следующем:
повышении мощностей и создании значительных напорных усло-
вий на забой, разрушающих породы с fz>8;
создании новых схем исполнительных органов, позволяющих по-
лучить правильное взаимодействие разрушающего инструмента
с забоем и равномерный его износ, а также более широкий диапазон
изменения площади сечения проводимой выработки;
281
выборе удобной для эксплуатации формы сечения выработки
с минимальным нспиль ювашюм дополнительных разрушающих
устройств, свободный доступ к забою обслуживающего версонг та;
увеличении маневренности комбайна, уменьшении радиусов по-
ворота проводимой выработки в горизонтальном и вертикальном
направлениях.
Дальнейшее развитие комбайнового способа проведения выра-
боток и вместе с тем создание новых образцов машин предъявляют
определенные, повышенные требования к электрическому обору-
дованию. Основные направления по усовершенствованию электри-
ческого оборудования комбайнов:
повышение мощности электродвигателей во взрывобезопасном
исполнении, предназначенных для привода исполнительных орга-
нов проходческих комбайнов (создание электрических двигателей
с часовой мощностью до 500 кВт и напряжением 500, 660 и 1140 Bi;
создание мощных электрических двигателей с водяным охлажде-
нием;
повышение срока службы пусковой и защитной электроаппара-
туры;
создание гибких шахтных кабелей для питания проходческих
комбайнов с установленной мощностью электродвигателей до
500 кВт и напряжением 1140 В;
повышение срока службы (предельного числа включений) маг-
нитных пускателей, применяемых в магнитных станциях;
разработка конструкций и освоение производства магнитных
станнин с тиристорными пускателями, а также с принудительным
проветриванием внутренней полости станции для обеспечения бс iee
благоприятных условий работы пусковой аппаратуры и гювыщення
срока ее службы;
конструирование систем автоматически управляемого электриче-
ского привада для исполнительных органов комбайнов и измене-
ния режима их работы.
Весьма важным является создание комбайновых проходческих
комплексов оборудования с анкерной крепью, передвижной гндро-
фнцировапной временной крепью в зоне работы комбайна и с крепе-
укладчиком для возведения постоянной металлической арочной
крепи.
Большое внимание должно быть уделено созданию семейств уни-
фицированных комбайнов. Наиболее желательна такая степень
унификации, когда у группы аналогичных комбайнов при переходе
на новые условия работы заменяются только отдельные узлы и ме-
ханизмы. Для комбайнов различных типов желательна унифика-
ция элементов исполнительных органов, к числу которых в первую
очередь относится разрушающий инструмент. Для проходческих
комбайнов должны быть также унифицированы цепи, элементы
электро- и гидропривода, желоба и элементы приводов погрузочных
устройств. В комбайнах избирательного действия общими могут
являться части стола питателя и нагребающие лапы, в буровых
282
комбайнах — погрузочные ковши, лемехи и бермовые фрезы. Для
гусеничных механизмов передвижения проходческих комбайнов
в первую очередь унифицируют траки, катки, звездочки и привод.
§ 11. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
О ВЫЕМОЧНЫХ МАШИНАХ
Выемочные машины предназначены для добычи угля; их подраз-
деляют на врубовые машины и выемочные комбайны (широкозах-
ватные и узкозахватные), струги, очистные комплексы и агрегаты
134].
Врубовые машины имеют исполнительный орган в виде плоского
бара, предназначенного только для образования вруба в массиве
угля, а в выемочных комбайнах исполнительный орган имеет вру-
бовые и отбойные устройства в различных комбинациях и может
грузить уголь на конвейер.
Врубовые машины и выемочные комбайны (широко- и узкозах-
ватные) имеют следующие основные узлы: исполнительный орган,
передаточный механизм, механизм перемещения, двигатель и груз-
чик.
Врубовые машины распространены мало. Широкозахватные ком-
байны в настоящее время почти полностью вытеснены узкозахват-
ными и применяются лишь в условиях тонких пологих пластов
мощностью до 0,8 м.
Узкозахватный комбайн является основной машиной современ-
ного комплекса очистного оборудования с передвижной механизи-
рованной крепью, но он может применяться также и с индивиду-
альной крепью.
Комбайн выбирают исходя из конкретных горно-геологических
условий с учетом мощности и угла падения пласта, сопротивляемо-
сти угля резанию, наличия в пласте породных прослойков, нару-
шений в залегании пласта, состояния боковых пород.
Отличительными особенностями узкозахватной выемки угля
являются:
применение изгибающегося или цельнопередвнжного скребко-
вого конвейера, передвигаемого посредством гидродомкратов в но-
вое положение в бесстоечном призабойном пространстве;
совмещение во времени основных и вспомогательных процессов
в лаве;
сокращение до минимума непроизводительных операций в лаве,
для чего предусматриваются: челноковая работа комбайна без пере-
монтажа по концам лавы; перемещение комбайна с помощью ка-
либрованной цепи, растянутой вдоль лавы и закрепленной по ее
концам на головках конвейера; установка резцов с бесстопорным
креплением в резцедержателях; применение кабелеукладчика; ис-
пользование самозар у бающихся комбайнов и конвейеров с вынесен-
ными на штреки концевыми головками, благодаря чему не требуется
проведение ниш; применение бесценной подачи;
263
интенсификация процесса выемки угля, что достигается при
работе комбайна на высокой скорости перемещения с бесступенча-
тым (ручным или автоматическим) регулированием скорости в ши-
роких пределах без остановки комбайна;
отсутствие работ по оформлению забоя. Исполнительные органы
комбайнов имеют гидравлические устройства для бесступенчатого
регулирования его положения по вынимаемой мощности пласта.
Струговая выемка является одним из наиболее перспективных
направлений в развитии комплексной механизации подземной до-
бычи угля, так как она позволяет достичь более высоких технико-
экономических показателей, чем при работе комбайнов в аналогич-
ных условиях.
Наибольшее распространение в СССР и за рубежом получили
быстроходные зубчатые струговые установки.
Струг снимает срез угля толщиной 50—150 мм почти на полную
мощность пласта по всей длине лавы.
По способу воздействия на разрушаемый массив различают
струги статического и динамического действия, У статических
стругов резцы под действием постоянной нагрузки находятся в по-
стоянном контакте с массивом. Такие струги наиболее распростра-
нены, но они могут эффективно работать лишь на мягких и средней
крепости углях. Для разрушения крепких и вязких углей будут
применять динамические струги, у которых резцы находятся при
работе в колебательном движении, периодически контактируя с
массивом угля при каждом колебании.
Струги классифицируют по следующим основным признакам:
конструкции исполнительного органа—со сплошным ножом на
всю высоту струга и зубчатые;
скорости перемещения (резания) - быстроходные и тихоход-
ные;
способу перемещения — перемещающиеся посредством беско-
нечной калиброванной тяговой цепи и двух синхронно работающих
электроприводов, расположенных по концам струговой установки;
компоновке оборудования и назначению. Различают скре-
перные установки, струги-тараны, струговые установки, струго-
вые комплексы и струговые агрегаты.
Наиболее благоприятными для применения струговой выемки
являются пласты угля крепостью ке выше средней (4	200 кгс/см),
с ясно выраженным кливажем, расположенным под углом 5—40°
к линии забоя, и эффективным отжимом угля под влиянием горного
давления. Необходимым условием применения струговой выемки
являются спокойное залегание пласта и хорошая устойчивость
боковых пород, допускающих кратковременное наличие бесстоеч-
ного призабойного пространства, частично перекрытого консолями
шарнирных верх ня ков, шириной до 2 м по всей длине лавы.
Применение струговой выемки осложняется, а в ряде случаев
становится невозможным при наличии в пласте крупных и крепких
включений колчедана, кварца, породных прослойков, а также при
284
наличии крепкий присухи у кровли и крепкого земннка у почвы
пласта, требующих предварительных буровзрывных работ, что ос-
ложняет организацию работ в лаве. Мягкая и неровная почва
также противопоказана для струговой выемки.
Выемка угля стругами по сравнению с комбайновой выемкой
имеет ряд преимуществ:
улучшается сортность угля и снижаются энергозатраты. так как
разрушение угля ведется в зоне максимального отжима;
создаются более безопасные условия для отработки пластов,
опасных по газу и ныли, и особенно по внезапным выбросам угля
и газа;
простота конструкции и отсутствие передачи электроэнергии
по силовому гибкому кабелю к движущейся машине;
возможность эффективной выемки весьма топких пластов
мощностью 0,3—0,7 м;
ботеи простая (рассредоточенная) схема организации работ по
длине лавы;
относительная простота полной механизации и автоматизации
всех процессов и операций в очистном забое с выводом из него
рабочих.
Перспективным направлением является создание выемочных
агентов фронтального действия, работающих по принципу струга.
Такой агрегат вынимает уголь на полную мощность пласта сразу
но всей длине лавы при непрерывном перемещении на забои. Он
полностью .механизирует процессы добычи угля п очистном забое.
Комплексная механизация очистных работ является важнейшим
направлением в развитии угольной промышленности СССР. Под
комплексной механизацией очистных работ следует понимать си-
стему технологически и кинематически связанных между собой
машин и механизмов, производящих выемку угля без проведения
ниш. погрузку и доставку угля, передвижку забойного конвейера,
зачистку забоя, крепление и управление кровлей в забое, а также
в местах сопряжения забоя со штреками, укладку гибкого кабеля
и шлангов и ряд других вспомогательных операций, число которых
должно быть сведено до минимума. При работе машин и механизмов
должно осуществляться автоматизированное управление отдель-
ными операциями.
Узкозахватный комплекс состоит нт основного обору ювания,
смонтированного в очистном забое, и вспомогательного, установ-
ленного па штреке,
В состав основного оборудования входит (рис. 5.51, и): узко-
захватный комбайн /, цельнопсредвижной или изгибающийся скреб-
ковый конвейер 2 с погрузочно-зачистными лемехами 3 и кабелс-
уклздчнком -А механизированная передвижная крепь 5,
Вспомогательное оборудование включает в себя (рис, 5.51, б):
передвижную механизированную крепь / сопряжения лавы со штре-
ком, скребковый перегружатель 2, передающий уголь с конвейера
лавы па ленточный конвейер, установленный в штреке, тележку
283
Рис. 5.51. Оборудование очистного комплекса
</ (JL'If »W-|>TH*Z 9 ЛСПИМЙГНTL’/Il>HOT
с магнитной станцией тележку с блоком фильтров / а также элек-
трическим 5 и гидравлическим b пультами управления; две унифи-
цированные насосные станнин 7 н 8 типа СНУ. работающие па
эмульсин; тележку У со станцией орошения, имеющей насос
НУМС-30 и предохранительную лебедку Ю.
\\еханпшрованная передвижная крепь предназначена для креп-
ления выработанною пространства в лаве, управления горным дав-
лением и ограждения рабочего пространства очистного забоя от
проникновения в пего обрушенных пород кровтн. Кроме того, ме-
ханизированная крепь в большинстве случаев обеспечивает передви-
жение к забою конвейера вместе с узкозахватными комбайнами.
Крепь состоит из крепежных секции (или комплектов}, насос-
ной станции, распределительной и контрольно-реглирутощей гидро-
аппаратуры н гндрокоммуникацпй. Секции крепи расположены по
всей длине очистного забоя и перс тягаются к забою по мере вы-
емки угля в определенной последовательности.
По назначению различают крепи: оградительные, поддержи-
вающие и оградптельно-потдержнвающие.
Оградительные к р е и в имеют одну? основную функ-
цию— ограждение рабочего пространства лавы от проникновения
в него обрушенных nopo i кровли. Эти крепи не имеют элементов
для поддержания кровли.
Поддерживаю щ и е к р е н н выполняют две основные
функции: упр звленис горных! давлением п noxicj жапне кровли
в рабочем пространстве лавы. Секции крени этого типа имеют
основание, две-тесть гидравлических стоек, один или два гидро-
домкрата передвижения, верхнее перекрытие и оградительный эле-
мент. Основное преимущество поддерживающих кренен заклю-
чается в том, что они сохраняют устойчивость пород кровли над
рабочим пространством и обеспечивают управление горным давле-
нием способом полного обрушения за поддерживающей частью
крепи. П| ддерживаютие крепи получили широкое применение па
пластах мощностью менее 1,6 м.
О г р а д и т с л ь н о - п о д д с р ж н в а ю щ н с к р е и и вы-
полняют все три функции: управление горным давлением, под-
держание кровля в рабочем пространстве н ограждение его от про-
никновения обрушающих пород кровли. Оградительный элемент
преобладает над поддерживающим. Крепи этого типа получили
широкое распространение в нашей стране и применяются при раз-
работке пологих пластов мощностью 1,8—3,5 м с легкообрушаю-
щнмнея породами кровли.
Под д е р ж и в а ю щ е - о г р а д 11 т е л ь п ы е крепи вы-
полняют те же функции, что и оградитечыю-ноддержнвающне, но
в них поддерживающий элемент преобладает над оградительным.
Крепи этого типа получили значительное применение при разра-
ботке пологих пластов мощностью 1,4—3,2 м как с легкообрушаю-
щпмнея, так и с устойчивыми породами кровли.
ГЛАВА 6
КОМПЛЕКСЫ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ
ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ
И НАКЛОННЫХ ВЫРАБОТОК
§ 1.	НАЗНАЧЕНИЕ, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
И КЛАССИФИКАЦИЯ
Перевод шахт и рудников на прогрессивные системы разработки»
концентрация горных работ, использование механизированных
очистных комплексов, повышение нагрузки на очистной забой и
ускорение темпов его подвигания требуют интенсивного проведения
подготовительных выработок и снижения стоимости проходки.
В свою очередь проведение выработок высокими темпами по-
зволяет вследствие сокращения числа одновременно действующих
подготовительных забоев улучшить использование горнопроходче-
ской техники, снабжение забоев материалами и транспортными
средствами.
За последние десять лет средние темпы проведения выработок
повысились почти вдвое. Однако это не сопровождалось значитель-
ным увеличением производительности труда проходчиков. Одной
из причин недостаточного роста производительности труда проход-
чиков являлось отсутствие комплексной механизации производст-
венных процессов.
Механизация отдельно взятых операций, таких как разрушение
забоя, бурение шпуров, погрузка породы, призабойный транспорт
и возведение крепи, не дает должного эффекта, т. е, в целом сущест-
венно не увеличивает производительности труда по проведению
выработок, не повышает значительно скорости проведения и не
снижает резко стоимости этого процесса. Только на основе ком-
плексной механизации и автоматизации всех процессов возможно
коренное улучшение указанных показателей.
Важным этапом в переходе к комплексной механизации прове-
дения подготовительных выработок является создание проходче-
ских комплексов, механизирующих основные процессы проходче-
ского оборудования. Рассмотренные выше бурильные установки,
погрузочные и буропогрузочные машины, крепеустановщики и
комбайны позволяют кроме индивидуального применения создавать
на их базе проходческие комплексы. Применение последних по-
зволяет механизировать основные процессы проходческого цикла,
значительно повысить при этом скорости проведения выработок,
существенно поднять уровень механизации и производительность
труда.
Одним из эксплуатационных преимуществ комплексов является
возможность их сборки из предварительно изготовленных и собран-
288
ных серийных машин и узлов, в результате чего цикл изготовления
н монтажа значительно сокращается.
Комплексы обладают свойством взаимозаменяемости, т. е. сноп*
стном удовлетворять требованиям производственного процесса
построенного па базе независимого изготовления отдельных машин
входящих в состав комплекса. Поэтому главным и определяющим
фактором комплексов является кинематическое и технологическое
объединение готовых изделии в единую систему, обе: кчивающую
выполнение проходческого никла в забое горной выработки.
Компоновкой машин и узлов комплекса можно достигать сов
мешенного, параллельного или последовательного выполнения от
дельных операций проходческого цикла.
В проходческих комплексах имеется основная машина — про-
ходческая машина или проходческий комбайн, которая определяет
главный технологический параметр — производительность ком-
плекса, по которому создаются «ли выбираются из серийных дру-
гие составляющие комплекс машины, обеспечивающие производи-
тельность по всей технологической цепочке. Эти машины должны
иметь резерв по производительности на случай увеличения произ-
водительности основной машины комплекса.
Минимальные сечения выработок, возможные для работы ком-
плексов, определяют исходя из габаритов применяемого оборудова-
ния и требуемых зазоров по правилам безопасности. Высоту и ши-
рину минимального сечения принимают исходя из размещения в по-
перечном сечении входящего в комплекс оборудования.
Для комплексной механизации операций по проведению подго-
товительных выработок ЦНИ1 Лподзсммаш, ИГД им. А. А. Скочнн-
ского, КУЗНИУИ и ДонУГИ создают различные высокопро-
изводительные проходческие комплексы, которые классифицируют
по следующим основным признакам*
способу' проведения выработок — буровзрывной или комбай-
новый;
углу падения выработок — для гори юнтальиых с углом на-
клона 8—10°, II—20° и до 35°;
месту установки постоянной крепи — на некотором расстоянии
от забоя и непосредственно у забоя;
виду крепи — анкерная, арочная, металлическая, деревянная,
тюбинговая, набрызг-бетон или монолитный бетон;
форме выработки — с плоской в арочной кровлей;
направление выработок — для прямолинейных и криволиней-
ных выработок с кривизной более 10 м;
сечениям выработок — для конвейерных или одно- и двухпут-
ных;
механизации бурения шпуров — с бурильными установками
и с навесным бурильным оборудованием;
типу погрузочной машины — буропогрузочная машина, погру-
зочная маишаз с нагребающими лапами, ковшовая погрузочная
машина;
10
Sjkji Л '.’i|
типу комбайна — комбайны избирательного и бурового дейст-
вия.
Из классификации видно, что по способу проведения комплексы
разделяют на следующие основные группы: для проведения выра-
боток буровзрывным способом и для проведения выработок комбай-
новым способом.
Весьма важными факторами в комплексах являются место уста-
новки постоянной крепи и вид крепления, применяемый при про-
ходке. В настоящее время наметилось два основных направления
по созданию проходческих комплексов со средствами для
механизированного возведения крепи при проведении горных вы-
работок.
Первое из них предусматривает установку постоянной крепи
на некотором удалении от забоя проводимой выработки, вне зоны
работы основного проходческого оборудования, второе — уста-
новку постоянной крепи непосредственно у забоя.
Установка постоянной крепи вне зоны работы основного про-
ходческого оборудования может быть применена в выработках с от-
носительно устойчивой кровлей, допускающей знакопеременные
нагрузки и применение временной крепи призабойной части выра-
ботки. В качестве временной крепи применяют механизированные
проходческие крепи поддерживающего или ограждающего типов либо
отдельные временные рамы, переносимые вперед по мере подвига-
ния забоя.
Использование механизированных проходческих крепей про-
грессивно, так как они допускают совмещение проходческих опе-
раций по разрушению забоя и возведению постоянной крепи, в ре-
зультате чего цикл проходческих операций сокращается. Кроме
того, благодаря наличию перекрытия они обеспечивают безопас-
ность проходчиков.
При установке постоянной крепи непосредственно у забоя в наи-
большей степени соблюдаются горные j/словия по поддержанию
проводимой выработки, так как постоянная крепь должна быть
установлена до начала сдвига вышележащих горных пород, поэ-
тому важно возвести ее в как можно более короткий срок.
Вопросы механизированной установки крепи в комплексе ча-
стично решаются либо с помощью приспособлений, устанавливае-
мых на проходческих комбайнах, например, таких как кронштейн
на стреле или стреловые краны, либо с помощью крепеукладчиков
подвесного, «наземного» или портального типов. Элементы крепи
предварительно подготавливают в нерабочей части выработки, а
затем доставляют в забой для последующей их установки. Однако
в этом случае необходимо периодически останавливать работу ос-
новного проходческого оборудования. Процесс непосредственного
возведения крепи при этом не совмещается с разрушением горного
массива и уборкой отбитой горкой массы, в результате чего умень-
шается время непосредственной работы забойных машин и удли-
няется весь цикл проходческих работ.
290
§ 2.	КОМПЛЕКСЫ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ВЫРАБОТОК
БУРОВЗРЫВНЫМ СПОСОБОМ
Комплексы для проходки выработок буровзрывным способом
обычно состоит из буро погрузочной или погрузочной машины, бу-
рильной установки, крепеустановшика и призабойных транспорт-
ных машин и оборудования, забойного перегружателя, маневро-
вой и монтажной тележки, лебедки, скребкового конвейера с вер-
тикальным грузчиком для загрузки в вагонетку.
Комплексы конструкции 1U ПП (подземмаша и 11 ГД им. А. А. Ско-
чинскогп механизируют все основные процессы проходческого
цикла. Бурение шпуров производится бурильными машинами с
дл и пио ходовыми податчиками, установленными на манипуляторах
бурильных установок или буропогрузочных машин. В породах
с f 8 бурение ведется машинами электровращательиого дейст-
вия, в породах с />-8 — вращательно-ударного действия, в поро-
дах f i i-r-16 — ударно-поворотного. Для очистки шпуров п пы-
ленодавлсиия применяют водяную или воздушно-водяную про-
мывку.
Погрузка горной массы ирон пюдптся погрузочными машинами
непрерывного действия или ковшовыми. Механизация призабой-
ного транспорта при погрузке породы осуществляется с помощью
перегружателей.
В комплексах механизируется процесс возведения анкерной
крепи, с помощью крепеустановщиков. позволяющих осуществлять
полем и установку отдельных -лементов крепи или металлических
арок н сборе
Электрооборудование машин может иметь взрывобезопасное
исполнение для использования ьи ахта*, опасных по газу или пыли.
Кроме того, комплексы, в состав которых входят электровраща-
тельныс бурильные установки, снабженные оборудованием для вы-
буривания угля, можно применять в забоях, в которых запрещены
взрывные работы по угольным пластам.
Техническая характеристика экспериментальных комплексов обо-
рудования для проведения выработок буровзрывным способом с кре-
плением металлической арочной крепью дана в табл. 6.1.
Область применения комплексов определяется технико-эконо-
мической эффективностью его использования, а также величиной
сечении и длиной выработок крепостьк пород
В связи с переходом добычи угля на более глубокие горизонты
и с целью обеспечения необходимого при этом проветривания, а
также условий безремонтного поддержания выработок возникает
необходимость в увеличении сечений основных выработок. Для
этого требуются комплексные решения позволяющие механизиро-
вать основные техполо! ическне процессы при проведении тори чи-
тальных выработок сечением более IK м ; лнм ’-азанам с-ппт -i-
вует комплекс КГВ-1.
?Ч|
Таблица 6,1
Техническая характеристика комплексов для проведения выработок
буровзрывным способом
Параметры	Выработки			
	горизонтальные		наклонные	
	кг ВЛ	КГБ-2	«Сибирь*	КНВ-18
Сечение выработки в свету, м7	18—25	13—20	12—22	8,5 и более
Угол наклона выработки, гра- дус. не более Коэффициент крепости пород f	3	3	25	18
	12	12	12	12
Темпы проведения, м-мес	ПО	180	135	150
Установленная мощность, кВт Бурение шпуров;	180	142	10 (.5	133 Вращатель- ный УБГ-IV
способ бурения	Вращательный нлн вращательно-			
тип навесного об ору ди-	БУЭ-3	БУА-ЗС	БУЭ	
вания или бурильных установок и машин глубина бурения, м	3	2.75	3	2.75
тип привода	Электрический или гидравлический			
Погрузка угля и породы:				
тип	буропогрузочной	2ПНБ-2	2ПНБ-2Б	Ковшовая	2ПНБ-2БУ
или погрузочной ма-			с боковой	
ШИНЫ			разгрузкой	
производительность по-	(),(|?7	о,оя	С,027 -0,03	0,021
грузки, м^с (мамиц>	2,2	2,2	1,6 -2.0	1.25
Оборудование призабойного транспорта:			Ленточный	
тип перегружателя нлн	На базе	УПЛ-2М		УПЛ-2У
конвейера	УПЛ-2М	и 1 ЛТП-80	с шипами	120
производительность, м3/ч	ISO	180 (т.'ч)	150	
				
Крепеустановщик:		Специальный		КПМ-8
тип	КПМ-8	[ КУ-1	ТУ-2	
вид устанавливаемой		Металлическая арочная		
крепи				
Масса комплекса, т	55	38,5	28	31
Комплекс КГВ-1 (см. табл. 6.1) предназначен для проведения
горизонтальных выработок большого сечения (до 18 мг) буровзрыв-
ным способом в породах с 12.
В состав комплекса КГВ-i (рис. 6.1) входят: погрузочная ма-
шина 1 типа 2ПНБ-2: перегружатель 2, выполненный на базе,
УПЛ-2М, вагонетка 3 типа В Г-3,3; бурильная машина 4; порталь-
ная бурильная установка 5; крепеустановщик Я; монтажная те-
лежка 7; элементы арочной крепи крепежный полок 9; звенья
временного пути 10\ устройство для механизированного заряжания
шпуров УМЗ-1.
Комплекс механизирует погрузку, бурение, транспортирование
горной массы от забоя, крепление металлической арочной крепью
и настилку временного пути.
Порода грузится буропогрузочной машиной непрерывного
действия с нагребающими лапами
Бурение шпуров производится тремя бурильными машинами,
установленными на портале: в породах с f 8 — электрическими
292
бурильными машинами
вращательного действия,
в породах cf - В-;-12 —
вр ащате л г но- у дар кого дев-
етви я.
Перегружатель, выпол-
ненный на бате перегру-
жател я У ПЛ -2М. обес пе-
чнвдет транспортирование
горной массы от погрузоч-
ной машины и загрузку со-
става вагонеток нз девяти-
десяти вагонеток ВГ-3,3.
Конструкция опор пере-
гружателя обе спечиваст
перемещение его но выра-
ботке на взрывобезопасное
расстояние от и»боя до
20 м.
Бурильная установка
портального типа на ко-
лесно-рельсовом ходу со-
стоит нз рамы, четырех
ходовых тележек, две in
которых выполнены при-
водными, трех бурильных
агрегатов и полка, исполь-
зуемого для сборки кровли.
Полок перемещается отно-
сительно рамы установки
вдоль осн выработки па
расстояние до 5 м. Рама
имеет вс ложность пере-
мещаться в ’вертикальной
плоскости отноенте.и но хо-
довых тележек для обеспе-
чения обмена призабойного
оборудования в выработ-
ках минимального сече-
ния.
К репеустаношцнк пред-
назначен для механизиро-
ванного возведения метал-
лической арочной крепи,
а также для ныполнешог
иогруточно - разгрузочных
работ в зоне размещения
комплекса.
Ри б.!. Комплекс КГВ-! для проведения горизонтальных прямолинейных обработок бурлнзрыиным способом
а — ианигдсннс яостоипноА креин; 6 - обурнпшннг jnrto ;
J93
Проходческий комплекс КГВ-2 (см. табл. 6.1) предназначен
для проведения горизонтальных выработок сечением 13—20 м2
буровзрывным способом. Главная особенность комплекса заклю-
чается в том, что все его оборудование является самоходным на
гусеничном ходу, а крепеустановщик КУ-1 относится к «наземным»
крепеустановщик ам.
Комплекс КГВ-2 (рис. f .2) состоит из буропогрузочной машины
1 типа 2ПНБ-2Б, перегружателя 2 типа УПЛ-2М, крепеустанов-
щика 3 типа КУ-К бурильной установки 4 на гусеничном ходу,
выполненной на базе установки БУА-ЗС, и ленточного телескопи-
ческого конвейера 5 типа 1ЛТП-8С.
Значительное внимание уделяется скоростному проведению вы-
работок буровзрывным способом. В угольных бассейнах страны
неоднократно были достигнуты средние темпы проведения вырабо-
ток более 120 м/мес. Темпы проведения некоторых выработок пре-
вышали 500 и даже 1000 м/мес. Все эти выработки были пройдены
по смешанным или угольным забоям при сечении выработок менее
10 ма. Особое место в скоростном проведении горизонтальных вы-
работок по крепким породам без крепления занимают достижения
проходчиков рудников.
Особенности специального проходческого комплекса оборудова-
ния для скоростного проведения выработок без крепления следую-
щие. Во-первых, применяют погрузочную машину непрерывного
действия большой производительности (до 0,05 м3/с) с забором
взорванной горной массы по всей ширине выработки, во-вторых,
используют призабойный секционный, самоходный перегружатель
для выдачи всего объема взорванной горной массы при одной за-
ходке и, в-третьих, осуществляют погрузку всего объема горной
массы одной ззходки в один состав вагонов (безобменная схема).
Комплексы для проведения наклонных подготовительных выра-
боток отличаются следующими особенностями. При углах наклона
до 8° возможно применение самоходного гусеничного оборудова-
ния с последующим транспортированием горной массы ленточным
или скребковым конвейером. При углах наклона 8—25 ° необхо-
димо иметь оборудование с подвеской на полиспасте или на лебедке.
Для погрузки горной массы в выработках с углом падения до 35 °
следует использовать скреперные установки.
Комплекс «Сибирь» (см. табл. 6.1) предназначен для проведения
наклонных (до 25°) капитальных прямолинейных выработок се-
чением в свету 12- 22 м3 буровзрывным способом в породах с
f <Н2, «Сибирь» обеспечивает комплексную механизацию работ
при проведении наклонных выработок большого сечения: бурение
шпуров; погрузку горной массы в скип, вагонетку или на конвейер;
возведение постоянной металлической арочной крепи или тюбин-
гов. Особенностью комплекса является компоновка всех механиз-
мов в едином агрегате.
Проходческий комплекс «Сибирь» состоит из платформы на ко-
лесно-рельсовом ходу, встроенных в платформу гидравлических
294
|»н 6.2. Комплекс h I В-2 для iipoi слепня горизонтальных иъцибпток буропэриввим способом

Рис. G.3. Комплекс КНВ*!8 для проведения наклонных выработок буровзрывным способом
погрузочных механизмов с боковой разгрузкой ковша, перегру-
жателя с бункером, бурильных машин и оборудования для возве-
дения постоянной крепи. Комплекс оснащен насосной установкой,
системами орошения, пылеподавлен и я и освещения.
Комплекс КН В-18 (см. табл. 6.1) предназначен для проведения
наклонных (до 18 °) прямолинейных выработок сечением в свету
8,5 м2 и более буровзрывным способом в породах с f 12.
Комплекс КНВ-18 (рве. 6.3) состоит из буропогрузочной ма-
шины /типа 2ПНБ-2У с гидрополиспастом 2, бурильной установки
3 типа УБГ-1 У с гидрополиспастом 2. ленточного перегружателя 4
типа УПЛ-2У, крепеустановщика 5 типа КПМ-8, перемещающегося
по монорельсу 6, лебедки 7, поддерживающей перегружатель, и
ленточного конвейера 8 типа КЛ-150У2.
Комплекс КНВ-18 механизирует бурение шпуров, погрузку,
крепление металлической арочной крепью и транспортирование
горной массы.
Буропогрузочная машина 1 снабжена гидрополиспастом, ко-
торый служит для ее удержания в наклонной выработке в случае
временного нарушения сцепления гусениц с почвой при движении
вверх и для ограничения скольжения при движении вниз.
Для бурильной установки 3 гидрополиспаст также является
удерживающим устройством и должен обеспечивать отгон уста-
новки из забоя на взрывобезопасное расстояние.
Восьмикратный гидрополиспаст состоит из сварной рамы, на ко-
торой укреплены две группы блоков. При ходе штока гидроци-
линдра на 1,25 м полиспаст обеспечивает передвижение оборудова-
ния на Юм. Рама гидрополиспаста шарнирно крепится к раме ма-
шины, а гидроцилиндр включается в гидравлическую схему машины.
Канат, выходящий из гидрополиспаста, соединяется с отрезком
цепи, закрепленной на якоре в верхней части выработки Если тре-
буется переместить оборудование более чем на Юм, то производится
перезарядка полиспаста.
Бурильная установка 3 в наклонных выработках обеспечивает
бурение шпуров по забою и в случае необходимости под анкерную
крелъ, а также выбуривание угля. Бурильная установка имеет
электрогидравлический привод и рельсовый ход.
Перегружатель 4 служит для доставки горной массы от машины
к ленточному конвейеру,
§ 3.	КОМПЛЕКСЫ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ВЫРАБОТОК
КОМБАЙНОВЫМ СПОСОБОМ
Применение в комплексах проходческих комбайнов вносит
коренные изменения в технологию проведения подготовительных
и нарезных выработок, так как оно означает переход от многоопера-
ционной технологии при буровзрывном способе проходки к непре-
рывной поточной технологии, в которой главные операции выпол-
няются в основном параллельно и все оборудование, необходимое
для работы комбайна, приспособлено к непрерывной технологии.
297
В первую очередь это касается средств транспортирования разру-
шенной горной массы от комбайна, оборудования для возведения
временной и постоянной крепи, средств пылеподавления, оборудо-
вания для доставки элементов крепи к забою выработки, а также
вентиляционных, водоотливных труб, электрических силовых и ос-
ветительных сетей.
При эксплуатации проходческих комбайнов без перегружателей
в вагонетки комбайн останавливают для замены груженой ваго-
нетки через каждые 10—15 мин, а коэффициент машинного времени
комбайна при этом не превышает 15 %. Благодаря удлиненным
забойным перегружателям созданы первые проходческие комбай-
новые комплексы, в которых коэффициент машинного времени не-
сколько повышен. Наилучшей является конвейерная доставка угля
и породы от комбайна с использованием скребковых или ленточных
конвейеров, укладываемых на почву выработки.
Для транспортирования горной массы от комбайна в комбайно-
вых комплексах в настоящее время применяют призабойные при-
цепные и мостовые перегружатели. С помощью прицепного перегру-
жателя осуществляют транспортирование отбитой горной массы
от комбайна к скребковому или ленточному конвейеру. Прицепной
перегружатель позволяет разместить под ним штрековый конвейер
или состав вагонеток, вследствие чего появляется возможность
в течение некоторого времени проводить выработку без наращива-
ния конвейера или рельсовых путей.
Ряд комбайновых комплексов кроме прицепного перегружателя
оснащен еще и мостовым перегружателем, наличие которого в со-
четании с прицепным позволяет производить выработки с закруг-
лениями.
Прогрессивным транспортным средством является телескопиче-
ский ленточный конвейер, благодаря которому комбайн может ра-
ботать длительное время без остановки в связи с наращиванием
ленточного или скребкового конвейера.
Одной из главных проблем, возникших при проектировании про-
ходческих комбайновых комплексов, является создание оборудова-
ния для механизированного возведения временной и постоянной
крепи параллельно с работой исполнительного органа комбайна,
органически связанного с остальными машинами комплекса. При
возведении крепи вручную комбайн каждый раз приходится оста-
навливать, при этом коэффициент его использования составляет
всего 0,25—0,3.
Легче всего в проходческих комбайновых комплексах механи-
зировать возведение анкерной крепи, для чего создаютсяУбуриль-
ные установки для бурения шпуров под анкером и для их возведе-
ния, а также осуществляется возведение крепи из бетона и тюбин-
гов. Поэтому в ряде проходческих комплексов применяют оборудо-
вание для возведения анкерной, бетонной и тюбинговой крепей.
Особенно трудоемким и продолжительным является процесс воз-
ведения штучной металлической арочной крепи.
299
Несмотря на трудности создания оборудования для возведения
штучноп крени, широко вс дстся работы по созданию комбайновых
проходческих комплексов с крепеусганинщикамн для Ношеденим
арочной металлической и деревянной крепей и крепи нз железобе-
тонных стоек.
Для успешного решения вопроса механизации крепления выра-
боток штучной крепью работы в этом направлении должны вестись
с учетом следующих основных положений:
крепеустановщик (пли комплекс механизированных средств)
должен обеспечивать механизацию основны трудоемких операций
процессов крепления;
крепеустановщик должен быть снабжен набором инвентарного
оборудования (гайковертом и отбойным молотком) или комплектом
навесных приспособлений для производства крепежных операций
(оборки и взрывания боков и кровли выработки и устройства лу-
нок под стойки).
Вместо временной крепи в комбайновых комплексах в опреде-
ленных условиях применяют передвижную гндрофицнровапвую
шагающую крепь, размещаемую над комбайном и передвигающуюся
вместе с ним. Благодаря применению шагающей крепи возможно
одновременное разрушение забоя исполнительным органом н вре-
менное и постоянное крепление выработок. Коэфс| нцнеит машинного
времени работы комбайна при этом значительно повышается и до-
стигает 0,8—0,9.
Значительную трудность представляет механизация установки
железобетонных затяжек в анкерной и арочной металлической кре-
пях, поэтому в комплексах в качестве затяжек применяют металли-
ческую сетку или ткань из стекловолокна. Сетка или ткань наматы-
вается в рулон или складывается в пакет, прикрепленный к ша-
гающей крепи, и по мере передвижения комбайна вытягивается
из него. Таким образом, механизируется весь процесс возведения
крени.
Проветривание забоя производится вентиляторами частичного
проветривания е помощью прорезиненных или металлических вен-
тиляционных труб, укрепляемых вдоль выработки.
В комбайновых комплексах применяют систему пылеиодавле-
ния. состоящую нз систем пылеотсоса и орошения.
Система энергоснабжения комбайнового комплекса состоит из
кабельного хозяйства, трансформаторном подстанции, пускателей
и автоматов, в которых сосредоточена аппаратура защиты от то-
ковых утечек и токов короткого замыкания. Обычно системы пы-
леотсоса и энергоснабжения размещаются за комплексом и пере-
мешаются вместе с ним.
Процесс проведения выработок проходческим комбайновым ком-
плексом может состоять из следующих технологических операций:
разрушения забоя комбайном, погрузки отбитой горной массы
па конвейер, расположенный в комбайне, и перегрузки ее на при-
забойные перегружатели;
294
транспортирования горной массы по выработке, в том числе
операции по обмену вагонеток с периодическим наращиванием рель-
совых путей при работе с вагонетками или периодическое наращи-
вание конвейера, установленного в выработке;
возведения временной крепи выработки с помощью передвиж-
ной гидрофицированной шагающей крепи иди проходческого
щита;
возведения постоянной крепи выработки с помощью оборудова-
ния для возведения анкерной крепи или крепеустановщика для
возведения металлической арочкой, трапециевидной или тюбинго-
вой крепи или крепи из монолитного бетона;
доставки в забой элементов крепи, резцов или шарошек, шпал
и рельсов, ленты, рештаков и цепей, вентиляционных труб и рука-
вов;
наращивания труб для вентиляции и пылеулавливания, что
обычно выполняется одновременно с наращиванием рельсовых пу-
тей или штрекового конвейера;
осмотра и профилактического ремонта комплекса.
Перечисленные технологические операции являются основными
(хотя могут быть и другие операции) и должны учитываться яри
составлении графика организации работ проходческого комбайно-
вого комплекса, так как их выполнение влияет на продолжитель-
ность цикла и темпы проведения выработок.
Для ускорения работ по проведению горных выработок необхо-
димо стремиться к максимальному совмещению во времени пере-
численных выше операций. Естественно, что операции полностью
совмещены быть не могут.
При разборке комбайновых комплексов необходимо найти опти-
мальные параметры разработанных средств механизации, гаранти-
рующих эффективную эксплуатацию. При этом под оптимальными
параметрами подразумеваются параметры машин, позволяющие до-
стичь наиболее высоких технико-экономических показателей про-
ведения выработок.
В качестве основных параметров проходческих комплексов при-
нимают производительность проходческих машин, входящих в ком-
плекс, мощность двигателей, стоимость и массу оборудования.
Критериями оптимальности принимают: скорость проведения
выработки, производительность труда проходчиков, приведенные
затраты. Наиболее объективным критерием оптимальности следует
сч итать и р и веденн ые затр аты, уч итывающие совоку п иость эконом и и
затрат живого и общественного труда.
Как указывалось выше, в зависимости от вида выработки и
типа крепи комплексы подразделяют на комплексы с механиза-
цией возведения анкерной, металлической арочной, деревянной,
железобетонной или металлической круглой крепи в выработках
с плоской или арочной кровлей.
Сложный процесс — механизация крепления выработки у за-
боя сразу же за его разработкой. Важно в как можно более
300
короткий срок установить крепь забоя, обеспечив безопасность
работ и минимальные простои комбайна.
Наиболее перспективны крепи с плоским перекрытием. при ко-
торых выработка проводится, кик правило, без подрывки кровли.
Крени арочкой формы требуют подрывки кровли. которая при этом
нарушается, что можс г вызнать заклинивание крепи вывалами по-
роды с боков выработок. При всех условиях комплексы с времен-
ными передвижными механизированными крепями наиболее целе-
сообразно применять при наличии трудпообрушаемой кровли. Воз-
ведение постоянной крепи в этом случае осуществляется следующим
образом. Сзади перекрытия временной крепи монтируются уста-
новщик верхняков и две машины для бурения шпуров под анкеры.
Установка верхняков с отверстиями для прохода штанг и бурение
шнуров под анкеры производятся параллельно и независимо от раз-
рушения забоя исполнительным органом.
С помощью крепеустановщиков производятся транспортирова-
ние верхняков арочной крепи, иногда вместе с затяжкой в забой
выработки, их подъем, поджатие к кровле и удержание до установки
стоек крепи. Крепеустановщики могут дополняться монтажными
столами, панелями, гидравлическими стойками, т. е. приспособле-
ниями, увеличивающими степень механизации крепления и совме-
щения этих работ с работой комбайна.
Процесс возведения постоянной арочной крени осуществляется
в этом случае следующим образом. Комплекты крепи, состоящие из
верхних сегментов и стоек, в сложенном транспортабельном виде,
я также секции металлической решетчатой затяжки доставляют
и складируют у борта выработки за комбайном. Разработку забоя
во времени совмещают с подготовительными работами по креплению
выработки (подготовка элементов крепи, затяжка боков выработки
и т. д.к На выполнении этих работ в зависимости от принятой орга-
низации труда заняты дна-трп человека.
После р< сработки забоя на за ходку, равную шагу крепи, ком-
байн останавливают и проходчики приступают к установке рамы.
Перед установкой рамы забой оформляют, пакет крепи и металли-
ческую решетчатую затяжку доставляют в забой крепеустановщн-
ком. Управление кренеу ста ковшиком производит машинист ком-
байна, два проходчика находятся по бокам выработки и фикси-
руют замки металлической арки после установки комплекта рамы,
осуществляют затяжку кровли металлический решетчатой затяж-
кой, производят забутовку пустот за рамой. После окончания про-
цесса крепления выработки начинается разработка забоя.
Передвижение автономного забойного монорельса для крепе-
установщика производится с помощью комбайна при подвигании
выработки на 2—3 м.
Следует отметить, что описанные выше схемы возведения ароч-
ной крепи наиболее целесообразно применять при проведении вы-
работок большого сечения (более 15 м*).
зя I
Для транспортирования горной массы от комбайна в комплек-
сах целесообразно использовать ленточный телескопический про-
ходческий конвейер 1 ЛТП-80, позволяющий сократить время и за-
траты ручного труда на удлинение транспортной линии вслед за
движущимся проходческим комбайном,
§ 4.	КОМПЛЕКСЫ С КОМБАЙНАМИ
ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ И ОБОРУДОВАНИЕМ
ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ АНКЕРНОЙ КРЕПИ
Проходческий комбайновый комплекс «Кузбасс» (КН-5Н) раз-
работан ННИИподземмашем и Копейским машиностроительным
заводом им. С. М. Кирова совместно с шахтой «Нагорная» объеди-
нения Гидроуголь. При разработке был использован опыт работы
скользяще-распорного проходческого комбайна СРПК, создан-
ного коллективом шахты. Новый комплекс оснащен временной
передвижной механизированной шагающей крепью и оборудова-
нием для возведения постоянной анкерной крепи за комбайном.
Проходческий комбайновый комплекс «Кузбасс» (КН-5Н) из-
бирательного действия со стреловидным исполнительным органом
от комбайна ГПКС предназначен для механизированного проведе-
ния и возведения анкерного крепления горизонтальных и восстаю-
щих до + 35 ° горных выработок сечением 8—13 м2 с устойчивой
кровлей, допускающей кратковременное обнажение площади,
15—20 м2, по углю и углю с присечкой пород с /	4 и показателем
абразивности не более 5 мг и почвах, допускающих удельное дав-
ление не менее 0, i МПа. Допустимая присечка породы — не более
50 % площади сечения выработки.
Комплексом могут проводиться выработки прямоугольного и
трапециевидного сечения горизонтальные длиной более 100 м и на-
клонные — длиной свыше 75 м.
Отличительная особенность проходческого комплекса «Куз-
басс» комплексная механизация процессов разрушения забоя, воз-
ведения временной и постоянной крепей, погрузки и транспортиро-
вания горной массы. Весьма важным является и то, что разрушение
забоя, возведение временной и постоянной крепей осуществляются
одновременно, благодаря чему коэффициент использования ком-
байнового исполнительного органа составляет 0,8—0,9 вместо
0,25- 0,3 в обычном комбайне.
Внедрение комплексной механизации позволило проходчикам
в два-три раза увеличить средние скорости проведения выработок
и достичь рекордных показателей как по производительности труда,
так и по темпам проведения подготовительных выработок при вы-
сокой безопасности труда. Так, среднемесячные темпы проведения
выработок комплексами «Кузбасс» на шахте «Нагорная» на 1976—
1977 гг. составили 350—450 м, средняя производительность труда —
1,4 м/чел.-смену. Максимальная производительность (4 м/чел.»
смену), достигнутая при работе комплекса, является наивысшим
302
показателем в отечественной и мировой практике. При проведении
спаренных выработок сечением 8 м2 двумя комплексами «Кузбасс»
на шахте «Нагорная.» проходческий бригадой В. Гайдая был по-
ставлен рекорд проведения двумя забоями — 2150 м/мес. При
этом среднесуточные темпы составили около 70 м, а максимальные
достигали 95 м. Средняя производительность труда составляла
1,67 м/чел.-смену.
При проходке комплексами «Кузбасс» наклонных восстающих
выработок (Ч- 27 °) нз шахте им. Шевякова объединения Южкуз-
бассуголь в сложных горнотехнических условиях были достигнуты
максимальные темпы 170 м/мес, средняя производительность труда
0,6 м/чел.-смену. а максимальная — 1,25 м/ч.-смену.
Годовая экономическая эффективность применения одного ком-
плекса «Кузбасс» составляет около 100 тыс. руб
Создание проходческих комбайновых комплексов «Кузбасс» —
результат решения сложной технической проблемы, имеющей боль-
шое социальное значение, ибо механизация всех основных процес-
сов проходческого цикла привела к качественному изменению труда
проходчиков,
Техническая характеристика экспериментальных и серийных
КН-511 («Кузбасс») и КН комплексов приведена в табл. 6.2.
Комплекс «Кузбасс» (рис. 6.4) состоит из взаимоувязанных ра-
бочими параметрами стреловидного исполнительного органа /;
питателя 2 с нагребающими лапами 3 и центрально расположенным
двухцепным скребковым конвейером 4; шагающей временной крепи
в виде центральной 5 и двух боковых 6 секций, поочередно передви-
гающихся при передвижении комплекса по выработке; оборудова-
ния механизированного возведения постоянной крепи в виде кре-
пеустаповщика 7 для установки верхняков, двух бурильных уста-
новок 8 на манипуляторах 9 для бурения шпуров под анкеры и
емкостей !0 и 11 для сетчатой затяжки; системы пылеподавле-
ния 12’, гидросистемы 13, электрооборудования 14 и пульта управ-
ления /5.
Для удержания комплекса от сползания при проведении вос-
стающих выработок имеется предохранительное устройство, со-
стоящее из стойки 16, поджатой к кровле, и стопорного устройства
в виде рейки с храповыми захватами и анкерным креплением в
почву.
При проведении выработки комплекс устанавливают по оси вы-
работки и с помощью распорно-шагающего устройства подают на
забой. Резцовая коронка, закрепленная на валу подвижной
рукояти, с помощью гидроцилиндров телескопа внедряется в мас-
сив на величину 350—500 мм, а с помощью гидроцилиндров подъема
и поворота перемещаться в горизонтальной и вертикальной пло-
скостях, производя обработку поверхности забоя. Отбитая горная
масса лапами питателя подастся на скребковый конвейер и по
лотку течки на шахтный забойный конвейер, расположенный у бо-
ковой стенки выработки вдоль комплекса,
303

Техническая характеристика комплексов с комбайнами избирательного действия
Таблица 6.2
Вид постоянной крепи
Параметры	анкерная				арочная металлическая			«Спутник»
	«Кузбасс» (КН-5Н)	К И-6	КПК-7	KCO-IM	К ПЗ П-2	К4ЛП-5	К4ПП-2Ш.	КН
Сечение в проходке. mj	8-13	8—13	5,3-12	4.7—15	15-20	16—36	16-25	2.8—4,4
Производительность по отбой-	0.03	0,03	С,03	0,03	(0,006)	(+01)	(0,006)	3—9 (м я)
ке. т с (MJc) Размеры выработки, м: высота	2,1—2,8	2,1—2,8	2.1-3,2	1,8-3,6	3.6-4.5	2,6-5	3.6-4,5	0,7—1,1
ширина	3,85—4,5	3,5—4,5	2,8-4,05	2 6-4,7	4,6-6	3,8—6,5	4,6-6	4
Угол наклона выработки, гра-	4-35 *	+ю	+10	До 6	4-ю	+10	4*ю	13
ду С Коэффициент крепости породы	4	4	4	4	6	7-8	6	Уголь
/, не более Форма сечения выработки Базовый комбайн	Прял ГПКС	оугольна* гпкс	или трапецещ ПК-ЗР	|Дная ГПКС (4ПУ)	4ПП-2(ГПК-2)	Арочная 4ПП-5	4ПП-2	Прямоуголь- ная КН
Призабойный транспорт	Скребковый		Перегружатель	У 84	Ленточный перегружатель ППЛ-1К			Перегружа-
Трянспорт по выработке	конвейер на базе СП-бЗ Скреб	КОВЫЙ КО1	вейер	Самоходный	1 Телескопический		Скребковый	тел Скребковый
Ходовая часть	Распорно-	Гусеничная		бункер-вагон й-1 Г усенкчная	ленточный конвейер 1ЛТП-60 Г усепнчная		конвейер или вагонетки Распорно	конвейер шагающее
Временная крепь	шагающая Две секции	2М-81Э	Две гидр а в-	н пневмо- колесная Анкерная		,—	——	«Спутник»
Оборудование для возведения	(с. доработкой) Крепеустансвщик.		лнческне секции Крепеуста*	Машина	Крепеуста-	Кр	щеустановщик	КПМ-8
постоянной крепи Затяжкка	верхняка и два сверла МАП Металлическая		новщик вер- хняка и два сверла МАП сетка	ПА-1 Сетчатая	НОБЩНК КПУ-2 Мет	аллическая	сетка	।	Деревянная
Длина комплекса, м	15	21.1	14	20	-—	—	—-	5,15—8 9
Суммарная	установленная	164	160,5	90	—	300	—	300	46
мэщ-ность, кВт Масса комплекса, т	28,6	37	14	25	70		65	9,1
f£00
Рис. 6.4. Комбайновый комплекс «Кузбасса
Исполнительный орган / взят от комбайна ГПКС.
Питатель 2 предназначен для погрузки нагребающими лапами
отбитой горной массы из призабойного пространства и подачи его
на скребковый конвейер 4. Привод лап питателя осуществляется
от скребковой цепи конвейера.
Механизированная шагающе-распорная поддерживающая про-
ходческая крепь комплекса «Кузбасс» (рис. 6.5) по классификации
относится к крепям, входящим в конструкцию комбайнового ком-
плекса, состоит из трех секций: центральной и двух боковых —
левой и правой. Кроме функций временного крепления и распора
при шагании при проведении горизонтальных или наклонных (до
Рис. 6.5. Механизированная крепь комплекса «Кузбасс»
4 35 °) выработок центральная секция служит для установки на
ней основных элементов комплекса: исполнительного органа, пи-
тателя, электрического и гидравлического пультов управления,
предохранительной стойки, а также для размещения машиниста.
Центральная секция (см. рис. 6.5) состоит из рамы /, перекрытия 2,
двух задних распорных гидростоек 3, основой которых являются
гидростойки механизированной очистной крепи 2М-81Э, одной цен-
тральной гидростойки 4 и турели 5. Штоки трех гндростоск поддер-
живают перекрытие, а их корпуса установлены на сферических
опорах основания рамы 1.
Перекрытие 2, выполненное в виде рамы, осуществляет времен-
ное крепление над центральной частью комплекса, а также является
всасывающим коробом пылеотсоса. В передней части перекрытия
по бокам расположены козырьки для размещения свернутых в ру-
лон двух металлических сеток длиной го 10 м, шириной по 1,5 м,
предназначенных для затяжки кровли. В задней части среднего
перекрытия размещают третий рулон 6 сетки. С помощыо'гидро-
цилнндра 7 передняя часть перекрытия может быть выдвинута на
900 мм.
306
размещения верхняка. t идроци-
Рис. 6.6. Крепеустановщик комплекса
«Кузбасс»
Слева а справа от центральной секции расположены две боковые
секции идентичной конструкции. Секции служат для временного
крепления и передвижения центральной секции.
Крепеустановщик (рис. 6.6) предназначен для подъема верхня-
ков и прижатия их к кровле выработки. Он имеет два гидроци-
линдра 1 и поперечную балку 2 сварной конструкции с двумя ко-
рытообразными подхватами 3
линдры нижней своей частью
закреплены за опорную сек-
цию, а верхней частью через
штоки шарнирно связаны с
балкой, одна из сторон кото-
рой имеет продольный паз,
обеспечивающий возможность
наклонного расположения
балки при прижатии верхняка
к кровле.
Комплекс оснащен двумя
бурильными установками
(рис. 6.7), предназначенными
для бурения шпуров под
болты анкерной крепи. Бу-
рильные установки располо-
жены с левой и правой сто-
рон комплекса и закреплены
на кронштейнах манипуля-
тора. Каждая бурильная ус-
тановка состоит из электро-
гидравлического сверла /,
стойки 2, люнета 3. штанги 4
и резца 5. Бурильные уста-
новки отличаются друг от
друга зеркальным исполне-
нием стойки и люнета.
Электрогидравлическое сверло выполнено на базе электрогид-
равличсского бура ЭБГП-1.
Манипулятор предназначен для подвески бурильных установок
и их перемещения вдоль или поперек выработки при выборе места
бурения шпуров под анкерную крепь. Манипулятор состоит из
неподвижной рамы, двух ползунов, двух направляющих, крон-
штейнов и четырех гидроцилиндров.
С помощью гидроцилиндров продольного и поперечного переме-
щений осуществляются продольное и поперечное перемещения бу-
рильных установок.
Система пылеподавления предназначена для борьбы с угольной
и породной пылью, образующейся при работе комплекса, а также
для проветривания забоя в соответствии с правилами безопасности
ведения горных работ. Система пылеподавления включает в себя
307
нагнетательное проветривание, систему орошения в виде подачи
воды под резцы и систему пылеулавливания.
Количество воздуха, нагнетаемого в забой вентилятором мест-
ного проветривания, определяется в соответствии с Правилами
безопасности в угольных и сланцевых шахтах.
Гидросистема комплекса
Рис. 6.7. Бурильная установка комплекса
«Кузбасс»
предназначена для выпол-
нения следующих опера-
ций: перемещения испол-
нительного органа, подъема
питателя и конвейера, вы-
движения защитного козы-
рька, подъема центральной
секции, передвижения ком-
плекса методом шагания
с поочередным распором
боковых и центральной
секций, постоянного актив-
ного распора в кровлю,
перемещения гидроцилинд-
ров, обеспечивающих меха-
низацию возведения пос-
тоянной анкерной крепи.
Гидросистема комплек-
са — это система объемного
гидропривода, работающего
по схеме «насос—силовой
цилиндр» (рис. 6.8). Пита-
ние гидросистемы осущест-
вляется от двух эксцентри-
ковых поршневых насосов
(Н-31 и Н-32) Н 403Е с
номинальной подачей 0,058
л/с каждый. Максимальное
рабочее давление для ис-
полнительного органа, си-
стем распора и передвижки
12 МПа. Максимальное ра-
бочее давление для гидро-
цилиндров траверсы, мани-
пулятора, бурильных уста-
новок и конвейера 5 МПа.
Слив рабочей жидкости
осуществляется в общий
гидробак Б-1 вместимостью 250 л. Каждая бурильная установка
имеет собственную гидросистему с встроенным шестеренным насо-
сом, развивающим максимальное рабочее давление 7,5 МПа при
подаче 0,058 л/с.
308
Гидросистема комплекса состоит из следующих основных узлов:
гидробака, двух установок маслонасоса с насосами Н-403Е, пульта
управления машиниста, пульта управления левого, пульта управ-
ления правого, гидравлической стойки центральной и шести гид-
равлических стоек для распора центрального и боковых перекрытий,
двух гидроцилиндров передвижения, напорного золотника
ВПГ54-22, гидроклапанов предохранительных ЭКП и гидрозам-
ков односторонних ЭКОР-01, по одному на каждую гидростойку,
гидрооборудования электрогидросверла, бурильной установки
двух комплектов, гидроцилиндров Ц1 — Ц23 для выполнения рабо-
чих операций комплекса, гидравлических коммуникаций.
Гидробак сварной конструкции расположен на секции конвейера
над манипулятором. На передней стенке гидробака установлены
три предохранител ьных клапана гидросистемы МП КП-12-01 и на-
порный золотник ВПГ54-22. Слив и дренаж рабочей жидкости от
этих аппаратов осуществляются непосредственно через стенку
гидробака.
Установки маслонасоса расположены на правой стенке опорной
секции конвейера. Передняя насосная установка предназначена для
питания гидроцилиндров исполнительного органа, опорных дом-
кратов гидростоек распора, а также гидроцилиндров питателя,
козырька и левого гидроцилиндра передвижения.
Пульт управления машиниста размещен справа от него и пред-
назначен дпя управления гидроцилиндрами исполнительного ор-
гана, системы распора перекрытий, передвижения комплекса,
подъема питателя, центральной секции и выяви кения защитного
козырька. Пульт состоит из блока секционных распределителей
и регулятора потока.
Три секционных распределителя (гидроблок А1, секции 5—7)
управляют перемещением исполнительного органа в горизонталь-
ной плоскости и его выдвижением. Управления подъемом, опуска-
нием и поворотом исполнительного органа осуществляется одной
рукояткой 9.
Три секционных распределителя (гидроблок А1, секции 9—//)
управляют подъемом и опусканием гидростоек центрального и бо-
ковых перекрытий. Рукоятка 7 могут устанавливаться в три фик-
сированных положения: «Распор», «Вниз», «Стоп».
С целью обеспечения постоянно действующего распора комплекса
при работе в восстающих выработках, а также в выработках с не-
устойчивой кровлей предусмотрено блокировочное устройство,
имеющее барабан с прорезями, устанавливаемый на кронштейнах.
Вращением ручки переключения барабан может быть зафиксиро-
ван в двух положениях, при которых попеременно блокируются
ручки управления распределителями таким образом, что гидро-
стойки центральной или боковых секций всегда обеспечивают рас-
пор в кровле. Общий распор всех секций комплекса осуществляется
установкой трех рукояток 7 в фиксированное положение «Рас-
пор».
309
Рис. 6.8. Гидравлическая
Два секционных распределителя (гидроблок А1, секции 8 и 12)
управляют левым и правым гидроцилиндрами передвижения ком-
плекса.
Четыре секционных распределителя (гидроблок А1, секции 1—4)
управляют подъемом питателя, подъемом передней части централь-
ной секции или боковым се перемещением и выдвижением защитного
козырька.
Пульт управления левый расположен на левой стороне кон-
вейера и предназначен для управления гидроцилиндрами манипу-
лятора левой бурильной установки. Пульт (гидроблок состоит
из трех секционных распределителей (/—3), которое управляют
стойкой распора, гидроцилиндрами манипулятора продольного
и поперечного псремещеии i левой бурильной установки.
Пульт управления правый расположен на правой сторопе’кон-
вейера и предназначен для управления гпдроннлиндрами манипуля-
тора правой бурильной установки, траверсы и конвейера. Пульт
(гидроблок ЛЗ) состоит из пяти секционных распределителей (/—5),
310
схема комплекса «Кузбасс»
которые управляют стойкой распора, гидроцилиндрами манипуля-
тора по продольному п поперечному перемещениям правой буриль-
ной установки, гидроцилиндрами траверсы для подъема верхняка
и гидроцилиндрами подъема конвейера.
Электросистема комплекса состоит из следующих основных
групп: электрообиру, ования комбайна, электропривода насосной
оросительной установки, электропривода лебедки, системы сигна-
лизации, электрооборудования сверла.
Питание групп электроприводов и управление ими осущест-
вляются от магнитных пускателей, установленных на распредели-
тельном пункте участка.
Напряжение питания токоприемников комплекса 660 В; подвод
энергии осуществляется кабелями марки ГРШЭ. Электрооборудо-
вание комплекса выполнено в рудничном взрывобезопасном ис-
полнении [’В.
Защита от замыканий па земле и контроль за состоянием изо-
ляции сети осуществляются реле утечки БРУ, встроенными в маг-
311
нитные пускатели, и реле утечки УАКИ, встроенными в пусковой
агрегат АП1.
Защита от коротких замыканий осуществляется устройством,
максимально-токовой защиты УМЗ пускателей и максимальным
реле пускового агрегата АП1.
Пусковая защита и контроль непрерывности цепи заземления
производятся магнитными пускателями с искробезопасными це-
пями управления.
Схема проведения наклонной (+ 35 °) выработки комплексом
«Кузбасс» показана на рис. 6.9. Получены следующие технико-
экономические показатели: подвигание забоя — 6,73 м/смену,
20,2 м/сут, 505 м/мес, производительность труда— 1,34 м/чел.-
смену.
Проходческий комбайновый комплекс КН-5 (см. табл. 6.2) раз-
работан ЦНИИПодземмашем для комплексной механизации про-
ведения горизонтальных выработок прямоугольной формы сече-
нием в проходке 8—13 м2, углом наклона ± 10 °, по углю и по
углю с приссчкой породы с /	4.
Комплекс КН-5 характеризуется наличием временной передвиж-
ной механизированной крепи, смонтированной на комбайне, обо-
рудованием для возведения постоянной анкерной крени за комбай-
ном.
Комплекс КН-5 осуществляет одновременную отбойку и по-
грузку горной массы и возведение постоянной анкерной крепи.
Возведение анкерной крепи механизировано, затяжка кровли
при этом осуществляется автоматически по мерс передвижения
комплекса с помощью металлической сетки, а бурение шпуров под
анкером производится бурильными машинами типа МАП, установ-
ленными на манипуляторах в хвостовой части комплекса. Примене-
ние сетки в качестве затяжки кровли повышает безопасность ра-
бот, так как ликвидируется незакрепленное пространство между
перекрытиями комплекса, выполняющими функции временной
крепи, и постоянной крепью.
Комбайновый комплекс (рис. 6.10) состоит из проходческого
комбайна 1 типа ГПКС, механизированной проходческой крепи 2,
центральной 3, левой п правой секций, крепеустановщика 4, левой
и правой кассет 5 для сетчатой затяжки, навесною бурильного обо-
рудования 6 для анкерования с машинами типа ЭБГП-1, перегру-
жателя 7 от комбайна ГПКС, электрооборудование, системы пы-
легашения и гидросистемы.
Механизированная проходческая крепь относится к крепям,
входящим в конструкцию комплекса и монтируемым на комбайне.
Она представляет собой шагающую временную крепь, состоящую
из доработанных секций очистной крепи 2М.-87Д. Секция механизи-
рованной проходческой крепи (рис. 6.11) состоит из двух передних
гидростоек /, кренящихся шарнирно на кронштейнах, вынесенных
за габарит гусеничного хода. Штоки гидростоек 1 шарнирно соеди-
нены между собой поперечной траверсой. Другая пара гидростоек
312
Рис. 6.9, Схема проведения'наклонной выработки комплексом «Кузбасс»:
1 — комплекс; 2 — система пылеотсоса; 3 — вентиляционная труба; 4 — эмалированный желоб; й — волокуша для доставки материа-
лов; С — ленточный горизонтальный конвейер
установлена на раме, они
также связаны между со-
бой траверсой. На двух
траверсах шарнирно уста-
новлены два перекрытия
2 коробчатого сечения.
Для безопасного веде-
ния работ впереди пере-
крытия предусмотрены вы-
движные с помощью сдвоен-
ного гндроцил индра ко-
зырьки 3.
С целью получения не-
обходимого диапазона раз-
движки имеются два гипо-
размера проставок 4, под-
X соединяемых’ к штокам
— гидростоек и таким [обра-
зом позволяющих увели-
ч чить раздвижность перед-
s них и задних гидростоек
§ соответственно с 1750 до
•я 2660 мм’и с 2090 до 3000 мм.
« Усилие распора одной сек-
с| ции 280 кН,
Так как при движении
о секции крепи вперед про-
исходит обнажение кровли,
о то и в задней части секции
со также предусмотрен выд-
j важной козырек. При не-
tx редвижке боковых секций
крепи следует производить
выдвижение задних ко-
зырьков па 500 мм.
Кр е пеукладчик сл у ж пт
для складирования и по-
дачи вер хи я ков к месту
установки и прижатия их
к кровле (рис. 6.10).
Магазин для размеще-
ния металлической сетки
состоит из сварной кассеты
и двух винтов с муфтой,
с помощью которых отки-
дывается кожух.
Перегружатель 7 ком-
байна ГПКС выполнен на
314
двух колесных опорах и состоит из приводной, трех промежу-
точных и концевой секций с натяжным барабаном. На приводной
секции установлены кронштейн для гидроцилиндра передвиже-
ния крепеукладчика и упоры для него. К секции прицеплены са-
лазки с вентилятором для пылеотсасывающей установки.
Гидросистема комплекса КН-5 состоит из гидроприводов ком-
байна ГПК, распорно-подающих механизмов и механизма возведе-
ния крепи. Гидросистема комплекса обеспечивает: перемещение
исполнительного органа комбайна при обработке забоя; управление
гусеничным ходом комбайна; перемещение комбайна в двух на-
правлениях методом шагания с поочередным распором боковых
Рис. 6.11. Механизированная крепь комплекса КН-5
и центральной секций; постоянный активный распор крепи при
отсутствии передвижения; выполнение необходимых операций по
установке постоянной анкерной крепи и затяжке сетки.
Комплекс может работать с распором всех секций, без распора
боковых секций, по с распором комбайна и крепильщика.
Проходческий комбайновый комплекс КПК-7 создан коллекти-
вом шахты «Нагорная» объединения Гидроуголь для комплексной
механизации проведения выработок на базе комбайна ПК-ЗР.
Проходческий комбайновый комплекс КПК-7 предназначен для
проведения подготовительных выработок прямоугольной или тра-
пециевидной формы сечения 5,3—12 м2 (при высоте 2,1—3,2 м).
Комбайновый комплекс КПК-7 (рис. 6.12) состоит нз комбайна
1 типа ПК-ЗР и перекрытия облегченной конструкции. Перекрытие
состоит из гидростоек 2 с опорными лыжами 3 и балки 4. Спереди
к балке 4 шарнирно приклеплен козырек 5 с щелью и роликом.
Козырек опирается на рессоры 6. На балке размещены кассеты 7
для рулонной сетчатой затяжки 8. Сзади балка снабжена манипуля-
торами 9 с гидропатронами 10 и кронштейнами с люнетами Мани-
пуляторы соединены между собой регулируемой тягой //со сфе-
рическими концами.
315
Перекрытие через гидростойки 2 и лыжи 3 связало с рамой гу-
сеничных тележек комбайна с помощью шарниров, позволяющих
лыжам перемещаться относительно опорной поверхности гусениц.
Сзади перекрытие соединено с корпусом комбайна через раздвижные
опоры 12. Последние в свою очередь соединены между собой тра-
версой с кассетами 13 для средних рулонов.
При распертых гидростойках 2 исполнительный орган комбайна
разрушает горную массу, а затем транспортирует се на перегружа-
-У
Рис. 6.12. Комбайновый комплекс КПК 7
тель 14. Одновременно бурильными машинами 15 типа ЭБГП (с до-
работкой) бурят скважины под крайние и средние анкеры и уста-
навливают верхняки.
На шахте «Нагорная», по предложению В. М. Ервылева
и Н. Г. Черных, создана схема проведения спаренных выработок
комплексами КПК-7 (рис. 6.13).
Самоходный проходческий комбайновый комплекс КСО-1М раз-
работан ЦНИИПодземмашем для проведения горизонтальных,
конвейерных и промежуточных штреков с углом наклона + 6 °
по углю с анкерным креплением па шахтах с крутым и наклонным
падением пластов, опасных по газу и пыли.
Комбайновый комплекс КСО-1М (рис. 6.14, а) состоит из ком-
байна 1 типа ГПКС пли 4ПУ, передвижного самоходного вагона-
316
Рис. 6.13. ^Схема проведения спаренных выработок комплексамиЖПК-7:
1 — комбайны типа ПК-ЭР; 2 — перегружатель ПТК-1; 3 — ленточный телескопический конвейер 2ЛТП-60; 4 — лебедка ЛПК-10;
5 — скребковые конвейеры С-53; 6 — вентиляционные трубы диаметром 600 м; 7 — вентилятор CBAV6; S — площадки для посадки
людей; 9 — канатная дорога напочвенная ДКН; 19 — аккумулятор вентиляционных труб вместимостью 60 м
/I
Рис. 6.14. Комбайновый комплекс КСО-1М
бункера 2 типа Б-1 на пневмоколес ном ходу и переносного станка
для анкерования 3 типа ПА-1.
Комплекс механизирует основные операции проходческого
цикла: отбойку горной массы, погрузку и транспортирование ее до
ската, печи или скважины: бурение шпуров под анкеры (рис. 6.14,6)
и доставку материалов в забой, причем безрельсовая доставка
угля п породы осуществляется с помощью самоходного оборудова-
ния на пневмоколесном ходу с электроприводом.
Разрушенная комбайном горная масса поступает в самоходный
вагой-бункер Б-1. Последний доставляет ее по выработке, переме-
Рпс. 6.15. Самоходный вагон-бункер Б-1
щаясь по ней вперед и назад. Из вагона-бункера уголь разгружается
в спускные печи или скаты, проведенные через каждые 100 — 190 м.
Работа самоходного вагона-бункера возможна в закрепленных
горизонтальных выработках с радиусом искривления не более. 10 м.
При необходимости вагон-бункер способен преодолевать короткие
(не более 30 м) подъемы до 15°, при этом коэффициент сцепления
пневмоколес с почвой должен быть не менее 0,7.
Самоходный вагон-бункер Б-1 ('рис. 6.15) представляет собой
одноосный тягач 1 с электроприводом и связанной с ним шарнирно
одноосный бункер-прицеп 2 самосвального типа. Тягач состоит из
сварной рамы о, на которой установлено основное оборудование.
Привод осуществляется от электродвигателя 4 через промежуточ-
ный редуктор 5, цепную муфту и ведущий мост, жестко закреплен-
ный на раме. На полуосях ведущего моста установлены пневмати-
ческие колеса б, оборудованные колодочными тормозами с гидрав-
лическим приводом от педали ножного тормоза. Кроме того, на
вагоне-бункере имеется постоянно замкнутый колодочный стояноч-
ный тормоз с гидроприводом для растормаживания. Тормозной
барабан стояночного тормоза установлен на валу промежуточного
редуктора.
319
Кабель с помощью кабелеукладчнка равномерно наматывается
на барабан 7, приводимый в движение от гидромотора через цепную
передачу.
На тягаче размещены кабина 8 водителя и пульт управления.
Бункер-прицеп состоит из сварной рамы 9, к средней стойке
которой шарнирно подвешены передний 10 и задний 11 бункера.
При смыкании бункеров со средней стойкой рамы образуется ку-
зов вместимостью 3 м8. Разгрузка последнего производится при
подъеме переднего и заднего бункеров относительно средней стойки
с помощью гидродомкратов 12, управляемых из кабины управле-
ния тягача. Бункер-прицеп оснащен колесами с пневмошинами /5*
Поворот самоходного вагона-бункера осуществляется гидравли-
чески с помощью гидродомкратов, связывающих тягач с бункером
прицепом.
Техническая характеристика вагона-бункера Б-1
Грузоподъемная сила, кН......................... 40
Вместимость кузова, м®.......................... 3,0
Тип кузова.................................  Самосвальный
Скорость передвижения на горизонтальном
участке пути, км/ч..........................3,6;	5,2; 8,3
База, мм.................................. 2890
Дорожный просвет, мм....................... 278
Радиус поворота по внутреннему габариту,	мм	4000
Общая установленная мощность, кВт	.....	59
Вместимость кабельного барабана, м........	190
Габаритные размеры, мм:
длина................................. 7030
ширина .................................. 1400
высота............................. 1450
Масса, т . ...................................... 6
Электрическая часть комплекса КСО-1 состоит из групп элек-
трооборудования комбайна ГПКС или 4ПУ, самоходного вагона-
бункера Б-1; станка для анкерования ПА-1, распределительного
пульта.
Выработка крепится металлическими анкерами в сочетании~с де-
ревянными верхняками и затяжкой. Бурение шпуров под анкеры
осуществляется переносным станком ПА-1.
Комбайн обслуживает машинист комбайна, помощник" которого
в процессе работы следит за погрузкой горной массы; третий член
звена — машинист самоходного вагона-бункера осуществляет от-
катку горной массы.
Во время работы комплекса КСО-1М во избежание несчастных
случаев запрещается нахождение посторонних людей (кроме чле-
нов бригады) в зоне работы комплекса. Все члены бригады должны
находиться на своих рабочих местах; смена рабочих мест допу-
скается только при остановленном комплексе.
Во время транспортных операции при проведении выработок
запрещается нахождение людей на участке транспортирования.
320
В начале и конце пути транспортирования должны быть уста-
новлены световые сигналы, предупреждающие о движении пере-
движного вагона-бункера.
Экспериментальный проходческий комбайновый комплекс пред-
назначен для проведения подготовительных выработок с труднооб-
рушаемой кровлей, углами наклона до 4- 10° с установкой ароч-
ной и анкерной крепи, сечением 10—16 м2, по углю с присечкой
породы с/<6. Допускается присечка породы не более 75% сечения,
абразивность — до 15 мг. Комплексом могут проводиться выработ-
ки прямоугольного и арочного сечений.
Комплекс характеризуется наличием крепеустановщика на мо-
норельсе для установки в призабойной зоне временной крепи в виде
верхняка с двумя гидростойками типа 2ГСК и наличием двух бу-
р 1вых станков для бурения шпуров под постоянную анкерную
крепь. Буровые станки устанавливают на манипуляторе в передней
части перегружателя.
Главной особенностью комплекса является комплексная меха-
низация процессов разрушения забоя, возведения временной
и постоянной крепей и транспортирования горной массы.
Операции разрушения забоя, возведения постоянной крепи
и транспортирования горной массы совмещаются во времени. Не
совмещаются во времени разрушение забоя с установкой в призабой-
ном пространстве временной рамы в виде верхняка с двумя стой-
ками. В это время комбайн автоматически останавливается. Ком-
байновый комплекс (рис. 6.16) состоит из комбайна 1 типа
4ПП-2, навесного оборудования с буровыми станками 2, рамы,
крепи <3, крепеустановщика 4 типа КПМ-8, монорельса 5, мостового
перегружателя 6, прицепного перегружателя 7 типа ППЛ-1К, си-
стемы пылелодавления 8, перекатной роликовой платформы ППР-1,
платформы для доставки элементов крепи ПАК-900.
Комплекс можно применять как с анкерной, так и с комбиниро-
ванной (анкерно-рамной) крепыо.
Во время обработки забоя комбайном машинисты бурильных
установок, совмещая операции, ведут работы по установке постоян-
ной крепи, а именно: бурят шпуры, устанавливают анкеры и затя-
гивают их гайки вместе с установленным ранее верхняком. После
того как установлены анкеры и закреплен верхняк, освобождают
временные гидростойки 2ГСК и подают их обратно в забой с новым
металлическим верхняком.
Во время возведения постоянной анкерной крепи машинист
крепеукладчика КПМ-8 в конце комплекса (за прицепным перегру-
жателем и за вагонетками или другими транспортными средствами)
подготавливает верхняк, захватывает его крепеукладчиком и го-
товит к доставке в забой. По пути следования, около бурильных
станков, машинист специальными захватами берет по очереди и
прикрепляет к верхняку правую и левую гидростойки 2ГСК и ве-
зет их к забою, где устанавливает следующую раму.
н Заказ № Б91
321
—JS820
Рис. 6.16. Комбайно
После того как поставлена временная крепь (стойки и всрхняк
с затяжкой), крепеукладчик отгоняют назад за перегружатель к ме-
сту складирования верхняков и других материалов, затем подают
электроэнергию на комбайн, буровые станки и повторяют весь
цикл работы комбайнового комплекса.
Наращивание монорельса совмещают с установкой временной
крепи.
§ 5.	КОМПЛЕКСЫ С КОхМБЛЙНАМИ
ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ И ОБОРУДОВАНИЕМ
ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ПОСТОЯННОЙ АРОЧНОЙ КРЕПИ
Проходческий комбайновый комплекс К4ПП-2 (К-ГПК-2) раз-
работан ЦНИИподземмашем и отличается наличием крепеустанов-
щика па монорельсе для возведения в призабойной зоне постоянной
арочной металлической крепи. Временное крепление комплексом
не производится.
Благодаря комплексу К4ПП-2 осуществляется комплексная ме-
ханизация следующих операции проходческого цикла: разрушения
забоя, возведения постоянной арочной крепи и транспортирования
разрушенной горной массы. Во время доставки пакета арочной
крепи над комбайном к забою и установки крепи комбайн автома-
тически отключается.
Проходческий комбайновый комплекс К4ПП-2 (рис. 6.17) со-
стоит из проходческого комбайна 1 типа 4ПП-2 или ГПК-2, крепе-
установщика 2 типа КПУ-2 с монорельсом, панели арочной метал-
лической крепи 3, монтажного стола 4, транспортной тележки 5,
грузового монорельса 6, мостового перегружателя 7, телескопиче-
ского конвейера 8 типа 1 ЛТП-80 и пылеотсасывающей установки ,9,
Благодаря комплексу К4ПП-2 в значительной степени (до 60 %)
совмещаются операции по проведению выработки комбайном с ра-
ботами по креплению. Во время работы комбайна с помощью крс-
322
вый комплекс
пеустановщика могут осуществляться погрузочно-разгрузочные ра-
боты по перегрузке элементов крепи с грузового монорельса на
накопитель и с накопителя на монтажный стол.
Проходческий комбайновый комплекс К.4ПП-5 разработан И ГД
им. А. А. Скочинского, ЦНИИподземмашем и Ясиноватским ма-
шиностроительным заводом и отличается наличием крепеустапов-
щика на монорельсе для возведения постоянной арочной металли-
ческий крепи без временного крепления.
Комплекс К4ПП-5 предназначен для проведения подготовитель-
ных выработок с углами наклона ± 10 ° по углю и по углю с при-
сечкой до 75 % пород и абразивностью до 15 мг, сечением 16—36 м2
в угольных шахтах, опасных по газу и пыли.
Комплекс К4ПП-5 может также использоваться в калийных
и сланцевых рудниках, а также при строительстве гидротехниче-
ских сооружений.
Комплекс может проводить кроме выработок арочного сечения
выработки прямоугольного сечения.
Проходческий комбайновый комплекс К4ПП-5 осуществляет
разрушение горных пород, погрузку, транспортирование горной
массы и возведение постоянной крепи при проведении подготови-
тельных выработок.
Совмещения операций по разрушению забоя и возведению по-
стоянной крепи этот комплекс не обеспечивает.
Проходческий комплекс К4ПП-5 состоит из комбайна 4ПП-5,
крепеустановщика, арочной металлической крепи, скребкового
конвейера или мостового перегружателя, ленточною телеско-
пического конвейера КПТП-80, пылеулавливающей установки,
ППУ-2.
Комбайн 4ПП-5 обеспечивает отбойку, погрузку и транспорти-
рование горной массы в пределах комбайна.
Максимальное удаление комбайна от передвижной подстанции
не должно превышать 500 м.
11*
323
Рис. С. 17. Комбайне
Дистанционно управляемые механизмы комп текса оснащены
исполнительными механизмами (электрогидроблоками, сервопри-
водами) с дистанционным управлением.
В верхней части выработки, проводимой комплексом, преду-
смотрено свободное сечение с размерами 500 X 500 мм для прохода
луча лазера к фотоприемникам, установленным на комбайне.
Проходческий комбайновый комплекс К4ПП-2Щ разработан
ИГД им. А. А. Скочинского, ЦНИИподземмашем и Ясиноватским
машиностроительным заводом; он отличается наличием крепеуста-
новщика на монорельсе для возведения постоянной арочной крепи
и возможностью образования комбайном полости глубиной 2 м
и высотой 0,8—1 м во вмещающих породах.
Комплекс К4ПП-2Щ предназначен для проведения горизонталь-
ных и наклонных (до ± 10 °) выработок арочной, прямоугольной
или трапецевидной форм сечением 16 —25 м2 в проходке по выбро-
соопасным и угрожаемым выбросами пластам угля с предваритель-
ным образованием полости во вмещающих породах с f 6 и абра-
зивностью до 15 мг при высоте подрывки пород кровли или почвы
пласта в сечении выработки не менее 1,5 м.
Комплекс К4ПП-2Щ состоит из комбайна 4ПП 2Щ с удлинен-
ным исполнительным органом избирательного действия с перегру-
жателем ППЛ-1К, крепеустановщика КПМ-8, системы пылеподав-
ления и системы автоматического управления исполнительным ор-
ганом.
Нарезной комплекс КН предназначен для проведения выработок
по углю на пластах с углом падения до ± 18 °, мощностью
0,7—1,1 м, неопасных по внезапным выбросам угля и газа.
Комплекс может применяться для проведения разрезных печей
лав, просеков и печей впереди действующих лав, а также для вы-
емки угля при проведении штреков, бремсбергов и уклонов.
Нарезной комплекс КН (рис. 6.18) состоит из комбайна /, пе-
регружателя 2, стоек 3 крепи «Спутник» и гидродомкратов передви-
жения 4. Комбайн имеет сдвоенный бар, который оснащен двухшар-
нирной режуще-доставоч ной цепью. Бар в процессе работы ком-
324
вый комплекс К4ПП-2
байна совершает качательные движения в пределах мощности
угольного пласта. Уголь, разрушенный цепью бара, транспорти-
руется ее нижней ветвью на перегружатель 2. Длина бара опреде-
ляет ширину выработки (4 м), а угол его качания — ее высоту.
С перегружателя уголь транспортируется на конвейер, который
наращивают по мере проведения выработок вслед за комбайном.
Перегружатель имеет консольную (до 5 м) поворотную в гори-
зонтальной плоскости стрелу, под которой располагается конвейер,
установленный в выработке. Подача комбайна на забой осущест-
вляется гидродомкратами 4, закрепленными на стойках 3 крепи
«Спутник».
Комбайн комплекса, расположенный вдоль забоя проводимой
выработки, включает, в себя раму, редуктор и исполнительный
Рис. 6.18. Нарезной комплекс КН
325
орган. На раме расположены электроблок с двигателем ЭКВ-ЗЮГК,
маслобак и механизм переключения исполнительного органа,
Качательное движение исполнительного органа создается двумя
гидроцилиндрами, нижние проушины которых закреплены в редук-
торе и раме комбайна. В раме под правым рычагом находится рас-
штыбовщик с приводом от гидроцилиндра, который обеспечивает
удаление разрушенного угля в зоне качания рычага для беспре-
пятственного поворота бара в крайнее нижнее положение.
§ 6.	КОМПЛЕКСЫ С КОМБАЙНАМИ
БУРОВОГО ДЕЙСТВИЯ
Проходческие комплексы с комбайнами бурового действия пред-
назначаются для проведения выработок как по выбросоопасным по-
родам (в этом случае они оборудованы специальным исполнитель-
ным органом, системами безопасности и дистанционного управле-
ния), так и по обычным породам. В первом случае комплексы пред-
назначены для выбросоопасных пород с f 16, во втором — для
обычных пород с / ~ 6-ы 10 и абразивностью до 35 мг.
Комплексы оснащены оборудованием для возведения постоян-
ных металлических арочной и круглой крепей из спецпрофиля или
анкерной крепи.
Исследованиями установлено, что энергоемкость разрушения
выбросоопасных пород в два раза меньше, чем разрушения обычных
пород, поэтому энерговооруженность исполнительного органа и на-
порные усилия комбайна комплекса для выбросоопасных пород
могут быть ниже. В связи с тем, что в выбросоопасных породах
происходит процесс саморазрушения, забой принимает форму,
близкую к сферической.
Теоретические обоснования проведения выработок при механи-
ческом разрушении забоя по выбросоопасным породам разработаны
МАКНИИ и ИГТМ АН УССР. Установлено, что при определенных
скоростях подвигания забоя и выбранных параметрах исполни-
тельного органа комбайновый способ позволяет предотвращать вне-
запные выбросы, которые неизбежны при буровзрывном способе.
Рекомендуется для породных забоев применять исполнительный
орган в виде полусферы с глубиной 0,2—0,3 диаметра выработки.
В соответствии с требованиями безопасности и условиями экс-
плуатации электрооборудование комплексов должно соответство-
вать Правилам безопасности в угольных и сланцевых шахтах, а
также Правилам и нормам изготовления взрывозащищенного и руд-
ничного электрооборудования, допущенного к эксплуатации на
шахтах, опасных по газу, пыли и выбросам породы, угля и газа.
Для создания безопасных условий работы комбайны оборудо-
ваны щитами, отгораживающими исполнительный орган и защищаю-
щими рабочих от вывалов породы из кровли в зоне незакрепленного
пространства.
Предусмотрена определенная последовательность выполнения
операции распора в бока или почву выработки, а также запуска
326
привода исполнительного органа с помощью специальных блокиро-
вочных устройств.
Комплексы, предназначенные для эксплуатации в условиях
выбросоопасных угольных пластов, комплектуют устройством для
дистанционного включения — выключения привода подачи.
Протяженность проводимой проходческими комплексами вы-
работки должна быть не менее 1000 м; кровли и стенки выработки
должны быть не ниже средней устойчивости, а ее обводненность —
не более 2—3 м3/смену.
Конструкция комплексов должна отвечать следующим основным
положениям:
конструктивная схема исполнительного органа комбайна
должна удовлетворять условиям работы в выбросоопасных и обыч-
ных (несклонных к выбросам) породам;
должна быть предусмотрена возможность быстрого перехода
механизма подачи с однораспорной на двухраспорную схему
и наоборот;
габаритные размеры и масса комплекса должны позволять до-
статочно легко производить его монтаж — демонтаж и транспорти-
рование по горным выработкам;
конструктивная схема должна позволять легко варьировать
мощностью приводов исполнительного органа, параметрами ин-
струмента, напорными усилиями, возможностью перенастройки на
другой типоразмер проводимой выработки или форму поперечного
сечения посредством применения сменных элементов;
должна быть предусмотрена возможность крепления выработки
различными типами крепи: рамной арочной и кольцевой, арочной,
комбинированной, тюбинговой или иабрызбетоном;
должны быть максимально механизированы процессы проходче-
ского цикла от доставки материала для крепления выработки до
установки постоянной крепи;
в системе приводов исполнительного органа и бермовых фрез
должны быть использованы гидромуфты для снижения динамиче-
ских нагрузок в трансмиссии и для осуществления плавного
пуска;
наличие специальной подвески бермовых фрез предохраняет
их от максимальных нагрузок, вызываемых напорными усилиями
комбайна.
Комбайновый комплекс «Союз-19» (рис. 6.19) состоит из испол-
нительного органа с породоразрушающим инструментом и погру-
зочными ковшами Л бермовых органов 2, оснащенных породораз-
рушающим инструментом, распорно-шагающего устройства 3, гид-
рофи цироваиного перекрытия, отгораживающего щита, ленточ-
ного конвейера, привода исполнительного органа, гидросистемы
пульта управления, аппаратуры контроля направления машины.
Донгипроуг лемашем, ЦНИИподземмашем и Ясиноватским ма-
шиностроительным заводом на базе комплексов «Союз-19» и 5ПП
создан новый комплекс «Союз-19У».
327
Проходческим буровой комплекс «Союз-19У» предназначен для
механизации проведения магистральных выработок арочной формы
сечением в проходке 20,6 м2 по породам с f — 64-10, в том числе
выбросоопасным (/	16), и абразивностью до 35 мг на шахтах,
опасных по газу или пыли.
Комплекс «Союз-19У» состоит из комбайна; прицепных
устройств; комплекта оборудования для доставки узлов комплекса
в монтажную камеру и их монтажа; комплекта электрооборудова-
ния; вентилятора местного проветривания с вентиляционным ста-
рце 6.19. Комбайновый комплекс бурового действия «Союз-19*
вом, обеспечивающего производительность не менее 10 ма/с воздуха
при длине става до 1200 м; проходческого ленточного телескопиче-
ского конвейера с шириной ленты 800 мм и приемной способностью
не менее 4 м3/мин при длине транспортирования до 800 м.
Комбайн предназначен для разрушения горного массива, по-
грузки отбитой породы и транспортирования ее до перегружателя,
а также для перемещения прицепных устройств.
Исполнительный орган комбайнов бурового типа образует при
работе плоскоконическую форму забоя. Конструкция исполнитель-
ного органа выполнена с учетом особенностей процесса разрушения
и формирования забоя в выбросоопасных породах.
Разрушение горного массива осуществляется дисковыми и
дискоштыревыми шарошками.
Бермовые органы предназначены для образования выработки
арочной формы; они оснащены шарошечным породоразрушающим
инструментом и допускают установку арочной металлической крепи
без дополнительных работ.
328
Распорно-шагающее устройство комбайна обеспечивает удержа-
ние машины в выработке при разрушении горного массива, манев-
рировании комбайна, перемещении комбайна и прицепных уст-
ройств. Подача комбайна как рабочая, так и маневровая произ-
водится без скольжения опорных плит по почве выработке и осу-
ществляется домкратами подачи.
Гидрофицированное перекрытие выполняет поддержание кровли
над комбайном до места установки постоянной металлической ароч-
ной крепи. Контакт перекрытия с кровлей выработки не должен
прекращаться при выполнении любых операций. При необходи-
мости перекрытие может опускаться для выпуска обрушившихся
кусков породы.
Погрузка отбитой горной массы осуществляется ковшами, уста-
новленными на исполнительном органе.
Транспортирование горной массы до перегружателя осущест-
вляется ленточным конвейером.
Горная масса, разрушенная бермовыми исполнительными орга-
нами, засыпается в обратный свод лемехом.
Привод исполнительного органа комбайна состоит из электро-
двигателей с редукторами, сборного редуктора и хобота с выходным
валом.
Гидравлическая система обеспечивает осуществление рабочих
операций с помощью гидроцнлиндров комбайна и комплекса.
Комбайн оснащен аппаратурой контроля направления. Инди-
кация выносится на пульт управления комбайном.
Прицепные устройства служат для транспортирования за ком-
байном отдельных узлов комплекса. На прицепных устройствах
размещены перегружатель, электрооборудование, крепемонтажное
устройство, грузоподъемные средства, натяжная головка телеско-
пического ленточного конвейера, пылеулавливающая установка,
устройство для телескопической подачи вентиляционных труб в за-
бой, кабелеподборщик.
Перегружатель используют для транспортирования разрушен-
ной горной массы от комбайнового конвейера до проходческого лен-
точного телескопического конвейера.
Электроснабжение комбайна осуществляют от передвижных
трансформаторных подстанций с напряжением 6000 В, перемещаю-
щихся совместно с комбайном.
Крепемонтажное устройство предназначено для магазинирова-
ния секций металлической арочной крепи, подачи секций к месту
установки и подъема секций к кровле выработки при их уста-
новке.
Пылеулавливающая установка, предназначенная для снижения
запыленности воздуха в зоне работы обслуживающего комплекс
персонала, состоит из вентилятора, металлического трубопровода
и системы орошения; запыленный воздух должен высасываться из
зоны работы исполнительных органов комбайна. Для эффективной
работы пылеулавливающей установки комплекс оснащен вентиля-
329
Техническая характеристика комплексов с комбайнами бурового
действия
Таблица 6.3
Параметры	«Союз 19У* (СССР)	КТ-5ЛЕ2 (СССР)	«Дем а г» TV М/44-48 (ФРГ)	«Робби к» 142.139 (США)
Диаметр, м	5	5,66	4,4—4,8	4.27-4.74
Тип исполнительного органа	Лобовой		Лобово!	одноосевой
Коэффициент крепости пород f (kfccmjL	До 16	6—10	]2	1050—1750 (Krc/cMJ)
Мощность привода исполнительного органа, кВт	580—700	600—700	528	440
Суммарная мощность комплекса, кВт	850—1030	S10-990	635*	Н. д.
Усилие подачи исполнительного органа, КН	6400	6000—6500	4900	4037
Скорость подачи, м с	7.2Л0-4	2,78. ]0“4	Н. д.	И. д.
Тип инструмента Наличие бермовых фрез	Ша одно-трехдиск Есть	рошки овые двухопорные	Шарошки грехднековые двух- опорные Нет	Шарошки однодисконые днух- опориые
Призабойный транспорт Ходовое оборудование	Верхний лй1	чючный конвейер Распорно-шаг	Нижний ленточн ленточн ающее	йй конвейер, верхний ый конвейер
Вид постоянной крепи Оборудование для возведения крепи	Арочная из спецпрофыля	Арочная или круглая нз спецпрофнля или бетонных тюбин- гов Крелеустаиовщ	Металлическая к ик и домкраты	>углая из спецпрофнля
Тип затяжки	Металли’	>еская сетка	Металлическая	сетка, набрызгбетон
Длина комплекса, м	45	60	16,30*	Н. д
Масса комплекса, т	280	350	180*	1	ПО
Данные относятся к комбайновой части комплекса.
тором местного проветривания, который должен подавать к ком-
байну не менее 10 м3/с воздуха.
Удельный расход воды составляет не менее 30 л на 1 т отбитой
горной массы, давление у оросителей 1,5—2,5 МПа.
Техническая характеристика комплекса «Союз-19У» приведена
в табл. 6.3.
Проходческие комплексы на базе комбайнов бурового действия выпу-
скаются за рубежом несколькими фирмами, наиболее известными из ко-
торых являются: «Демаг» (ФРГ), «Вирт» (ФРГ), «Роббинс» (США) и «Марфи
индастриз» (США).
Этими фирмами изготовляются проходческие комбайны бурового дейст-
вия и комплексы на их базе в основном для проведения тоннелей круглого
сечения диаметром 2—9 м различного назначения.
Фирмой «Демаг» разработан ряд унифицированных буровых комбайнов
типа TVA-1 бурового действия для выработок разных диаметров в обычном
исполнении. На рис. 0.20 показан комбайн TVM 34-38, предназначенный для
проведения тоннелей диаметров 3,4—3,88 м по породам с f = 14 4- 16.
Фирма выпускает также комплекс TVM 44-48, техническая характери-
стика которого приведена в табл. 6.3.
Соединение элементов крепи обеспечивает податливость при воздействия
горного давления. Для затяжки боковых стенок выработки предусмотрена
быстро собирающиеся металлические сетки размером 1,5 X 1 м.
Подвеска кабелей на боковых стенках выработки выполнена на быстро-
разъемных многозвенных подвесках — крюках (число звеньев соответствует
числу кабелей).
Крепление оси шарошек на опоре обеспечивает возможность их быстрой
замены.
Для привода механизмов комбайна применены электродвигатели с водя-
ным охлаждением.
Доставка грузов к забою осуществляется по монорельсу, звенья кото-
рого ио 4 м длиной имеют быстроразъемное безболтовое соединение. Моно-
рельс подвешивают к верхнякам крепи на цепных подвесках.
Фирмой «Демаг» создан ряд комплексов для угольных шахт. Проход-
ческий комплекс TVM 54-58/60 во взрывобезопасном исполнении предназна-
чен для проведения протяженных (не менее 2,5 км) выработок по породам
с [ = 12 -i l l в угольных шахтах.
Комбайн комплекса имеет исполнительный орган лобового действия
диаметром 5,4—6 м, оснащенный 19—35 двухдисковыми шарошками.
Конструктивные и эксплуатационные особенности проходческих комплек-
сов бурового действия фирмы «Демаг» заключаются в следующем;
шарнирное соединение корпуса комбайна с передней балкой распорного
устройства допускает изменение направления выработки в горизонтальной
и вертикальной плоскостях;
для доставки элементов крепи, узлов и деталей комбайна в призабой-
ную зону предусмотрен пластинчатый конвейер, расположенный сверху ком-
байна;
конструкция планшайбы исполнительного органа предусматривает
возможность установки различного числа шарошек в зависимости от крепо-
сти разрушаемых пород:
очистка конвейерной ленты от налипшей горной массы производится
с помощью резиновых колец, насаженных на поддерживающие ролики;
подвеска элсктрокабелей, подающих к трансформаторам напряжение
6000 Б, выполнена па монорельсе. При этом обеспечивается растягивание
кабеля по мерс продвижения комбайна по выработке.
Фирмой «Дсмаг» совместно с фирмой «Зодинг унд Гальбах» разработаны
три типа дисковых шарошек, которые позволят разрушать породы различ-
ной крепости — от сланцев до гранита. Унифицированная опора шарошек
позволяет по выбору устанавливать диски для пород средней крепости пли
331
ООК0 -
Рис. 6.20. Комплекс комбайновый бурового действия TVM 34-38 фирмы «Демаг> (ФРГ)
диски со штырями из твердого сплава для крепких и.очень крепких пород-
Комбинация гладких дисков и дисков со штырями целесообразна для окон-
туривания забоя.
В зависимости от расположения дисков на оси шаг резания, т. е, рас-
стояние между дисками, составляет 40 или 80 мы.
Комплекс предусматривает механизированное возведение металлической
кольцевой крепи из спецпрофиля параллельно с разрушением забоя. Напра-
вление движения комбайна контролируется гелионеоновым лазером. Для
охлаждения воздуха при работе на больших глубинах комплекс снабжен
мощным кондиционером.
Обычно комбайны типа TVM предназначены для горизонтальной про-
ходки, однако с помощью особых распорных устройств они могут быть пе-
реоборудованы для проведения наклонных стволов.
§ 7. ОСНОВЫ ТЕОРИИ И РАСЧЕТА
ПРОХОДЧЕСКИХ КОМБАЙНОВЫХ КОМПЛЕКСОВ
Вопросы производительности проходческих комбайновых ком-
плексов, их тягового расчета, устойчивости при передвижении
и разрушении забоя, а также прочности отдельных их элементов
рассмотрим на примерах комплекса КН-5Н с исполнительным ор-
ганом избирательного действия и комплекса на базе бурового про-
ходческого комбайна. Другие расчеты выполняют либо в соответст-
вии с предыдущими разделами настоящего учебника, либо по из-
вестным методам расчета, принятым в общем машиностроении.
Следует отметить, что ряд особенностей теории и расчета ком-
плексов определяется их компоновкой. Так, если комплекс со-
стоит из набора самоходного оборудования, не связанного между
собой жестко или кинематически, каждый элемент комплекса (ком-
байн, крепеукладчик, установка для бурения шпуров под анкеры
и др.) рассчитывается независимо от других элементов.
Если элементы комплекса располагаются в выработке последо-
вательно, не воспринимают взаимных силовых воздействий при
работе каждого из них, но перемещаются с помощью ходовой ча-
сти одного из элементов комплекса, необходимо выполнять про-
верку тяговой способности этого элемента с учетом дополнительных
сопротивлений передвижению.
И, наконец, в случае, когда элементы комплекса скомпонованы
на общей раме и некоторые из них испытывают нагрузки, связан-
ные с рабо ой других элементов, необходимо учитывать эти на-
грузки при проверке прочности соответствующих элементов.
Производительность
Методика определения производительности проходческих ком-
байновых комплексов в основном аналогична методике, принятой
для расчета комбайнов.
При проведении выработок с помощью комплексов, механизи-
рующих все операции проходческого цикла, наибольший интерес
333
представляет сменная проходка в метрах, т. е.
гт Отеор t, гт'
CHI
*^в
где QTeoP — теоретическая производительность комплекса, м3/мин;
SB — сечение выработки в проходке, м2; ks — коэффициент не-
прерывности работы комплекса, учитывающий все виды простоев
исполнительного органа; Тсм — продолжительность смены, мин.
Коэффициент А’э определяется формулой
к,= . -
7р
где £г — коэффициент готовности комплекса; /I — коэффициент,
учитывающий регламентированные простои; Тг — продолжитель-
ность разрушения забоя за цикл, мин; 7ф — суммарная продол-
жительность не совмещенных во времени с разрушением забоя, а
также друг с другом операций проходческого цикла (простоев ис-
полнительного органа).
Продолжительность проходческого цикла
Как показано в работах (5, 17, 201, на комбайновых проходках
время операций по разрушению забоя и погрузка горной массы
составляет в среднем 0,15—0,2 от общей продолжительности про-
ходческого цикла. Относительно низкие значения величины 7фТп
и, следовательно, коэффициента ka вызваны значительными поте-
рями времени на немеханизированные и несовмещенные во времени
с разрушением и погрузкой операции проходческого цикла.
Применение комплексов, позволяющих механизировать и вы-
полнять одновременно с разрушением забоя не только погрузку
горной массы, но н ряд других операций проходческого цикла, и
в том числе одну из наиболее трудоемких — возведение постоянной
крепи, оказывает решающее влияние на повышение темпов про-
ходки по сравнению с проходческими комбайнами при той же их
теоретической производитсльности.
Рассмотрим подробнее структуру затрат времени на выполнение
различных операций проходческого цикла.
Время можно вычислить по формуле
7’	.
J р ~ О
Чтеср
где L — длина проходки за цикл.
Продолжител ьность простоев
Тп=ТКр+Тк + Гтр+Твсп,
где 7\р — продолжительность операций по возведению постоян-
ной крепи; Тк — продолжительность операций по наращиванию
334
конвейера и коммуникаций; Ттр — продолжительность тран-
спортно-маневровых операций; Гвсп — продолжительность вспо-
могательных операций.
Если одна или несколько операций, например возведение по-
стоянной крепи, совмещены во времени с разрушением забоя, то
возможны два случая:
Ткр Тр. Тогда время 7\р исключается из времени простоев;
7кр>Тр. Тогда суммарная продолжительность простоев
Л=(ТЙР
Продолжительность вспомогательных операций
Т -
J всп
где Трсз
кидки горной массы к погрузочному органу комплекса, разбивки
крупных кусков и зачистки выработки; Тн — время проверки на-
правления выработки; Гпр — время прочих вспомогательных опе-
раций.
вег-
* Реэ ' зТ 1 II 1 пр’
— время замены резцов или шарошек; Т3 — время под-
Тяговый расчет
Основы методики тягового расчета распорно-шагающего хода
проходческих комбайнов изложены в § 9 гл. 5.
Распорно-шагающий ход комплекса КН-5П имеет ряд особен-
ностей конструкции, определяемых, в частности, необходимостью
проведения выработок с существенным (до 4- 35°) наклоном.
Каждая из перемещаемых попеременно частей комплекса либо
опирается при перемещении на почву выработки, либо имеет само-
стоятельный распор.
Центральная секция комплекса может перемещаться как без
внедрения, так и с внедрением коронки в забой. Одновременно с
центральной секцией комплекса перемещается конвейер с установ-
ленным на нем оборудованием для возведения постоянной крепи.
Основания центральной секции и опора конвейера имеют глад-
кие поверхности скольжения по почве выработки. Опорные лыжи
боковых секций оснащены шипами для создания большей устойчи-
вости при их распоре. Дополнительные сопротивления перемещению
возникают па носке питателя и от натяжения предохранительной
сетки. Поэтому формулы, определяющие необходимые усилия пере-
мещения центральной и боковых секций комплекса КН-511, соот-
ветственно имеют вид
Ft == Go ([I COS P 4- sin P) 4- P„ 4- Pc;
Ц.-2Ц. (p'cos p-j-sin p),
где Go — вес центральной секции комплекса, а также конвейера,
бурильных установок и другого оборудования, опирающегося на
основания центральной секции и опору конвейера; р — коэффи-
циент сопротивления перемещению оснований (опор) центральной
секции и конвейера, рекомендуется принимать р = 0,4-4-0 6;
3.35
Р — угол наклона выработки; Рп—усилие сопротивления переме-
щению носка питателя; Рс - усилие натяжения предохранитель-
ной сетки; G6 — вес одной боковой секции.
Величина
+	= GKt
где GK — вес комплекса; р/ — коэффициент сопротивления переме-
щению оснований боковых секций, оснащенных шипами; рекомен-
дуется принимать ц' = 0,7—1,3.
Комплекс бурового действия включают в себя комбайн, а также
оборудование, механизирующее процессы транспортирования гор-
ной массы в вагонетки и возведения постоянной крепи. Дополни-
тельные сопротивления перемещению этого оборудования учиты-
ваются при проверке тяговой способности распорно-шагающего
хода комбайна (см. § 9 гл. 5) величиной усилия на крюке комбайна
Л<^Сдо,,(И cos р +sin р),
где G^on—вес оборудования комплекса, не входящего в состав
комбайна; р — коэффициент сопротивления перемещению опорных
поверхностей оборудования комплекса по почве выработки.
Пример расчета. Определить суммарное усилие, необходимое для пере-
мещения комплекса, а также необходимые усилия в гидроцилиндрах переме-
щения.
Вес перемещаемой части комбайна GK = 1360 кН (136 тс); максималь-
ный угол подъема выработки 0 — 10 °; вес перемещаемого оборудования
комплекса Сдоп = 400 кН (40 тс); коэффициент трения скольжения в на-
правляющих f = 0,15; коэффициент сопротивления перемощению оборудо-
вания комплекса ц = 0,5; суммарное напорное усилие, необходимое для
реализации установленных мощностей приводов вращения ротора и бермо-
вых фрез Ру- 4800 кН (480 тс); максимальный угол установки гидроцилинд-
ров к направлению подачи а = 21 °; число гидроцилиндров z = 4.
Суммарное усилие, необходимое для перемещения комплекса,
Ft = Ру + Ок (/cos 0 + sin 0) + GflOn (ji cos 0 + sin 0) =
= 4800 + 1360 (0,15-0,985 + 0,174) + 400 (0,5-0,985 + 0,174) =
= 5500 кН (550 тс).
Необходимое усилие в штоковой полости гпдроцилиндра перемещения
Qn,T =	5500	_ !460 кН <146 тс)
z cos сс 4-0 943
Устойчивость
Проверка устойчивости комплекса КН-5Н производится для
случаев его передвижения и работы по разрушению забоя.
Запас устойчивости комплекса от сдвига при перемещении цен-
тральной секции относительно распертых боковых секций
(рис. 6.21, а)
k - fcOnP _ j	0Ccos P — sin_P) _+?'3PpPf 1
У РСдв Go (|i cos 0 + sin 0) + PH + Pc
336
где — усилие, сдвигающее боковые секции, численно равное
усилию, необходимому для перемещения центральной секции, т. е
Л’сдв = Г?* Р? — усилие распора одной гидростойки; г2 — 2 —
число гидростоек в одной боковой секции.
Остальные обозначения даны выше, в тяговом расчете комплек-
сов.
Запас устойчивости комплекса от сдвига при перемещении бо-
ковых секций относительно распертой центральной секции
Рис. 6.21. Схема дей-
ствия нагрузок на
комплекс «Кузбасс»
(КН-5Н) при провер-
ке его устойчивости
от сдвига
(рИС. 6.21, б)
__ Л?опр _ Go (ц cos fl— sin fl) + giPpU — -Рн — Pc
У КрДВ	(u' cos fl sin fl)
где FcaB — усилие, сдвигающее центральную секцию, численно
равное усилию, необходимому для перемещения боковых секций,
т. е. Геди = FT; zx = 3 — число гидростоек в центральной секции.
Остальные обозначения те же, что и ранее.
Запас устойчивости при внедрении коронки в забой и распоре
центральной и боковых секций
ь _ Go (и cos fl — sin fl) + ZiPpp — Ри — Pc
где Py — усилие внедрения коронки в забой, соответствующее
устойчивому моменту двигателя вращения исполнительного ор-
гана.
Запасы устойчивости от сдвига при передвижении должны быть
не менее 1,3, при внедрении коронки в забой — не менее 1,1.
337
Продольная и поперечная устойчивость комплекса при разру-
шении забоя обеспечивается наличием распора.
Проверка устойчивости комплекса при действии нагрузок на
коронке, стремящихся развернуть его в плоскости почвы, может
быть выполнена по методике, изложенной в §9 гл. 5. В формулы
и графики указанной методики следует подставлять:
коэффициент сопротивления повороту р. — 0,4, так как осно-
вания центральной секции имеют гладкую поверхность;
вместо 6М нагрузку бц с cos Р + зу Рр; приходящуюся на осно-
вание центральной секции при ее распоре.
Если в устойчивом режиме
исполнительного органа запас
Рис. 6.22. Схема для расчета мо-
мента сопротивления баковой сек-
ции повороту
работы двигателя привода вращения
устойчивости от разворота централь-
ной секции не обеспечивается,
следует учесть дополнительные со-
противления развороту от рас-
пора боковых секций.
Пусть AfnoB^>Alc0rip. Пов,
где /Ипов — момент, разворачива-
ющий центральную секцию отно-
ситедьно ее центра поворота;
Л4гопр. пов — момент сопротивления
повороту центральной секции при
ее распоре.
Часть момента, приходящаяся на боковые секции,
— ^ПОВ ^сопр. пов
Представим эту часть момента в виде пары сил, каждая из ко-
торых действует на одну боковую секцию, т. е.
= £,
где L — длина боковой секции.
Схема для расчета момента сопротивления боковой секции по-
вороту показана на рис. 6.22.
Исходные уравнения для определения нагрузки Рдоп- соответст-
вующей началу поворота боковой секции, следующие:
Рдоп Qu (£ ——7Р Х'о = 0;
р* v	хо)а_____п
чМ -г *711	------— и»
где
q	.
4 L
338
Исключив из этих уравнений Рдол и решив полученное квадрат-
ное уравнение относительно х0, будем иметь
х0 =	0.71L.
1 2
Тогда
D* ' Г
Если Рдоп<РДоИ1 устойчивость комплекса от разворота обес-
печена.
1 2
= 0,4^/L = 0,4122Ppp'.
2
Перекрытия, основания и гидростойки
распорно- шагающей крепи
Рассматривают два случая нагружения элементов крепи: от
распора в кровлю и почву выработки, от горного давления.
Усилие распора одной гидростойки
Л) = -у Я2Рраб>
где D — диаметр поршня гидростойки; рраб — максимальное ра-
бочее давление в гидросистеме.
Максимальное усилие, воспринимаемое одной гидростойкой
(номинальное рабочее сопротивление гидростойки),
'max =	Ртах»
где ртах — давление срабатывания предохранительного клапана,
встроенного в гидростойку.
При распоре крепи для расчета перекрытий и оснований выби-
рают случаи наиболее невыгодного их опирания в кровлю и почву
выработки: одноопорное (рис. 6.23, б) и двухопорное (рис. 6.23, о).
В расчетной схеме двухопорного контактирования с кровлей
смещения точек контакта от краев перекрытия принимают равными
од = 0,2 /г; а2 — 0,2 /2, но не менее 50 мм. Суммарное смещение
точек контакта от продольной оси перекрытия принимается равным
rHj [ т2 = 0,3 В.
При одноопорном варианте контактирования точку контакта
перекрытия с кровлей считают расположенной на продольной оси
перекрытия таким образом, что выполняются условия равновесия.
Если перекрытие имеет гибкие (рессорные.) или выдвижные пе-
редние консоли, полученные значения реакции кровли сравни-
ваются с несущей способностью консолей. Нагрузки, действующие
со стороны кровли на гибкие или выдвижные элементы перекрытий,
не должны превышать несущую способность этих элементов.
339
Комплексы, содержащие временную (распорно шагающею и
другую) крепь, применяют в выработках с горным давлением, не
превышающим 0,02 МПа (2 тс/м2). Нагрузки на перекрытие от гор-
ного давления принимают равномерно распределенными вдоль про-
дольной оси перекрытия, при этом реактивные усилия во всех гид-
ростойках не должны превышать их рабочих номинальных сопро-
тивлений (рис. 6.23, <?). Если реактивное усилие от заданного гор-
ного давления хотя бы в одной гидростойке превысит ее рабочее
номинальное сопротивление, должно быть определено горное дав-
ление, воспринимаемое секцией крепи. Величиной горного давле-
ния ограничиваются условия применения секции крепи.
Рис. 6.23. Схемы нагружений перекрытии и оснований крепи комплекса
Схемы нагружения для расчета оснований выбираются анало-
гичными схемам расчета перекрытий.
Расчет на прочность перекрытий и оснований заключается в оп-
ределении напряжений изгиба и кручения, действующих в расчет-
ных сечениях, запасов их прочности по пределу текучести и в срав-
нении их с допустимым запасом прочности. Минимально допусти-
мый запас прочности перекрытий и оснований, изготовленных из
проката, можно принимать равным 1,1.
Гидростойки рассчитывают на прочность как сжато-изогнутые
стержни. Гидростойки с шарнирным опиранием обоих концов рас-
считываются также на упругую устойчивость.
Напряжения в гидростойках определяют от внешних нагрузок
(сжатия и изгиба) и внутреннего давления рабочей жидкости.
Напряжение в расчетном сечении гидростойки от внешних на-
грузок в общем случае вычисляется по формуле
о Р(/ + р-у) + лц/-*) t
IV
где Р — продольная сжимающая сила; f — прогиб шарнирного
конца стойки; р — радиус трения в шарнирной опоре; у — прогиб
в расчетном сечении; N — поперечная сила на шарнирном (верхнем)
340
конце стойки; / — общая длина стойки; к — координата расчет-
ного сечения, W7 — момент сопротивления расчетного сечения.
Продольная нагрузка вызывает помимо деформаций сжатия
стержня также и его дополнительный изгиб от момента, вызван-
ного наличием прогиба от поперечной нагрузки и начального пере-
коса. Таким образом, величина продольной нагрузки входит в фор-
мулы для определения изгибных напряжений нелинейно.
Определение суммарных прогибов для сжато-изогнутых стержней
производится по методу начальных параметров, излагаемому в
Рис. 6.24. Расчетная схема
распорной стойки
специальной литературе. Формулы для расчета прогибов в гидро-
стойках, схемы нагружения которых однотипны, даны в ОСТ
24.070.11.
Аналогично расчету гидростоек выполняют расчет предохрани-
тельных распорных стоек комплекса КН-5Н, служащих для пре-
дотвращения его сползания в случае отказа гидросистемы.
Нагрузку Р, действующую на распорную стойку, определяют
из следующего уравнения равновесия (рис. 6.24):
Р (sin а -|- у. cos а) — G (— у, cos £ 4- sin Р),
где а — угол установки распорной стойки к плоскости поперечного
сечения выработки; у — коэффициент сопротивления перемещению
комплекса по почве выработки; 6' — часть веса комплекса, удер-
живаемого одной распорной стойкой; р — угол наклона выработки.
341
Отсюда
G (sin p — p cos P)
sin <% -|- p. cos a
Расчетная формула для определения прогиба распорной стойки,
вызванного начальным перекосом у, имеет вид
у __ ?____________sin b2(l2 — ZJ sin bjlj_______
1 &s sin bAlA cos b2 (i2—Zi) 4- bA cos /^sin ba (l2 — Zi) ’
где /j, /2 — см. рис. 6.24; bA, b2 — определяются по формулам
E— модуль упругости материала; 11, /2 — моменты инерции се-
чений распорной стойки.
В случае, если Ь = ЬА = Ь2 = 2/,, формула упрощается:
§ 8. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
В угольной промышленности следует ожидать дальнейшего уве-
личения объемов комбайновой проходки за счет сокращения буро-
взрывно! о способа. В то же время в горнорудной промышленности
сохранится в основном буровзрывной способ проходки. В связи
с необходимостью объединения ряда шахт и рудников и строительст-
вом крупных шахт и рудников с высокой производительностью
перспективно проведение протяженных выработок большого се-
чения по крепкой породе.
Для достижения прогнозируемых показателей проведения под-
готовительных выработок потребуются существенная модернизация
имеющейся горнопроходческой техники и дальнейшее создание и
развитие комплексов для проходки горизонтальных и наклонных
выработок как для буровзрывного так и особенно, для комбайно-
вого способов.
Перспективы развития должны заключаться в создании высоко-
эффективных проходческих комплексов для проведения различных
подготовительных выработок, а именно*
горизонтальных и наклонных прямолинейных и криволинейных
выработок большого сечения;
выработок малой длины и нарезных;
откаточных и вентиляционных штреков по угольным пластам,
опасным по выбросу угля и газа;
подготовительных выработок с раздельной выемкой угля и по-
роды;
выработок, опасных по выбросу породы;
для скоростного проведения выработок;
342
выработок с новыми видами крепи, легко поддающимися меха*
низации;
для проведения выработок широким ходом без выдачи породы
на поверхность.
Дальнейшее развитие горнопроходческой техники потребует
значительного повышения энерговооруженности, увеличения удель-
ной мощности и снижения удельной металлоемкости комплексов;
создания гидравлического оборудования с повышенным давлением
от 30—40 МПА; создания проходческих агрегатов, т. е. комплексов,
в которых все оборудование для различных операций компонуется
в единую машину; создания проходческих комплексов для безлюд-
ной проходки, в которых всеми процессами управляют с поверх-
ности.
Потребуется решение ряда научных проблем для создания про-
ходческих комплексов, основанных на новых методах разрушения
крепких горных пород. Так, разработка и внедрение новых фи-
зико-химических методов разрушения горных пород позволят ка-
чественно изменить проходческие комбайны и расширить область
их применения.
ГЛАВА 7
ЩИТОВЫЕ ПРОХОДЧЕСКИЕ
КОМПЛЕКСЫ И КОМПЛЕКСЫ
ОБОРУДОВАНИЯ
ДЛЯ СООРУЖЕНИЯ ТОННЕЛЕЙ
§ 1.	НАЗНАЧЕНИЕ, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
И КЛАССИФИКАЦИЯ
Щитовые проходческие комплексы предназначены для проведе-
ния коллекторов, тоннелей и других горных выработок в слабых
грунтах и породах, требующих частичного или сплошного времен-
ного крепления выработки.
Щитовой проходческий комплекс состоит из двух основных ча-
стей : проходческого щита и вспомогатель-
ного оборудования. Проходческим щитом называют пе-
редвижную металлическую оболочку (временную крепь), под за-
щитой которой осуществляются выемка и погрузка породы в забое,
призабойный транспорт и возведение постоянной крепи (обделки).
Вспомогательное оборудование расположено на платформах, пе-
редвигающихся щитом, и предназначено для погрузки разрушен-
ной породы в средства тоннельного транспорта, подачи крепежных
и вспомогательных материалов к щиту, разминовки вагонеток и
платформ в пределах комплекса, осуществления нагнетания раст-
вора за крепь (обделку), размещения гидростанции и насосов во-
доотлива.
Комплексы при проходке выработки передвигаются каждый раз
на величину за ходки, равную шагу возведения крепи.
Устойчивость горного массива за проходческим щитом дости-
гается путем нагнетания тампонажного цементно-песчаного раствора
за сборную крепь или обжатием массива при возведении монолит-
ной крепи.
С помощью щитового проходческого комплекса осуществляют
следующие основные операции: разрушение забоя, уборку породы,
передвижку щита щитовыми домкратами, обратный ход щитовых
домкратов и возведение постоянной крепи.
Щитовые, проходческие комплексы применяют в большом диа-
пазоне горно-геологических условий и разделяют на две основные
группы:
для проведения коллектора и тоннелей в водонасыщенных не-
устойчивых грунтах или плывунах с гидростатическим давлением.
В этом случае проведение выработок ведется под повышенным дав-
лением, для чего применяют кессонные камеры или другие специ-
альные способы;
344
для проведения тоннелей и других капитальных выработок в
устойчивых песчано-глинистых и других грунтах с коэффициентом
крепости / от 0,5 до 3 (иногда и более).
Щитовые проходческие комплексы первой группы имеют срав-
нительно малое применение. Щитовые проходческие комплексы
второй группы нашли широкое применение в подземном строитель-
стве СССР и за рубежом.
Щитовые проходческие комплексы должны удовлетворять сле-
дующим требованиям:
иметь исполнительный орган для разрушения пород, встречаю-
щихся при проходке;
предусматривать возможность удаления валунов;
их погрузочные органы должны нормально работать как в пес-
чаных, так и в глинистых грунтах, как сухих, так и обводненных;
размеры щитов и их узлов должны допускать перевозку на по-
верхности средствами автомобильного и железнодорожного транс-
порта.
Щитовые комплексы имеют следующие особенности: обеспечи-
вают безопасность работ; скорость проведения выработок при их
применении повышается в три-четыре раза по сравнению с ручным
способом проведения выработки; механизируют возведение по-
стоянной крепи. Кроме того, комплексы обеспечивают организа-
цию работ в призабойной зоне, позволяют максимально механизи-
ровать и совместить во времени несколько проходческих операций,
благодаря чему увеличивается коэффициент использования механиз-
мов.
Щитовые проходческие комплексы классифицируют по следую-
щим основным признакам:
области применения — для проведения выработок в неустой-
чивых грунтах или плывунах с гидростатическим давлением и в ус-
тойчивых песчано-глинистых породах с коэффициентом крепости
f = 0,5--3;
оснащению забойными механизмами — частично механизиро-
ванные и механизированные;
принципу действия исполнительного органа — избирательный,
роторный, качающийся, планетарный, с рассекающими площадками
и ковшовый;
наружному диаметру — малого (до 3,2 м), среднего (4—5,2 м)
и большого (свыше 5,2 м) диаметра;
форме поперечного сечения — круглое, эллиптическое, прямо-
угольное;
способу разрушения забоя — резанием, скалыванием и вдав-
ливанием;
средствам погрузки породы из забоя — ковшовые или лопастные
погрузчики; погрузчики в виде нагребающих лап, расположенными
внизу щита; шнеки, гравитационные устройства;
способу временного крепления забоя — закрытый забой, от-
крытый забой и шандорное крепление;
345
средствам возведения постоянной крепи (обделки) — с блоко-
укладчиками, смонтированными в щите; с блокоукладчиками па
тележке и с механизмами для возведения крепи из монолитного
бетона.
§ 2.	ПРОХОДЧЕСКИЕ ЩИТЫ
Проходческий щит (рис. 7.1) обычно состоит из следующих ос-
новных элементов- разрушающего исполнительного органа 1, при-
вода 2 исполнительного органа, погрузочного оборудования 3,
корпуса 4, оборудования для передвижения щита 5, оборудова-
ния 6 для сооружения сборной железобетонной крепи или для прес-
сованного бетона и системы управления.
Разрушение забоя производят с помощью различных механи-
ческих или гидравлических устройств или вручную. В слабых по-
родах и плывунах можно проходить выработку способом продавли-
вания забоя. В этом случае под землей люди отсутствуют и отпадает
необходимость в кессонных установках,
В частично механизированном щите разрушение породы произ-
водят отбойными молотками или буровзрывным способом, погрузка
породы в забое — погрузочными машинами, возведение крепи —
механизированным способом.
В механизированном щите породу разрушает исполнительный
орган, оснащенный резцами, дисками или другим инструментом.
Погрузка породы и возведение крепи механизированы.
В остальном конструкция основных узлов частично механизиро-
ванного и механизированного щитов обычно одинакова.
На типы и основные параметры механизированных и частично
механизированных проходческих щитов для проведения городских
и промышленных коллекторных тоннелей и капитальных вырабо-
ток при строительстве шахт и рудников в устойчивых песчано-
глинистых породах имеется разработанный ЦНИИПодземмашем
ОСТ Минтяжмаша, который предусматривает следующие типораз-
меры щитов по наружному диаметру: 2,1; 2,6; 3,2; 4,03; 5,2 и 5,63 м
для применения в городском и промышленном подземном строи-
тельстве, при возведении коллекторных тоннелей и проведении
выработок в породах с коэффициентом крепости f  0,5 <-3. Щиты,
имеющие наружный диаметр 5,2 м, предназначены также для про-
ведения капитальных горных выработок при строительстве уголь-
ных шахт,
В основу ОСТ на проходческие щиты положены:
утвержденный параметрический ряд диаметров коллекторных
тоннелей (1,80; 2,25; 2,80; 3,55 и 4,50 м);
ряд толщин сборной железобетонной или монолитной бетонной
крепи коллекторных тоннелей, рассчитанных на действие суммар-
ной вертикальной нагрузки от горного давления автотранспорта
на поверхности в случае неглубокого залегания тоннеля.
Проходческие щиты, предусмотренные ОСТ Минтяжмаша, имеют
оптимальные параметры.
346
зиьп
Рис. 7.1. Проходческий щит
Механизированные проходческие щиты должны удовлетворять
следующим основным техническим требованиям:
механизировать все проходческие работы в пределах щитового
агрегата;
иметь унифицированные отдельные узлы и детали;
быть удобными для транспортирования в условиях городов и
промышленных объектов, для спуска в шахту и доставки к монтаж-
ной камере;
иметь свободный доступ к отдельным узлам щита при ремонте;
сохранять заданное направление движения щита;
быть удобным для дистанционного и автоматического управле-
ния;
обеспечивать минимальный радиус кривизны выработки для щи-
тов с наружным диаметром 2,1; 2,6 и 3,2 м — около .50—100 м, для
щитов с наружным диаметром 4; 5,2 и 5,63 — 70—200 м;
производить крепление выработок сборным железобетоном или
монолитным бетоном;
при проведении горных выработок в шахтах и рудниках удо-
влетворять требованиям правил безопасности.
§ 3.	СИСТЕМЫ ОБОРУДОВАНИЯ
ПРОХОДЧЕСКИХ ЩИТОВ
В состав систем оборудования проходческих щитов входят: ис-
полнительные органы, погрузочное оборудование, корпус (оболочка),
системы управления, оборудование для сооружения сборной же-
лезобетонной обделки и для сооружения обделки методом пресс-
бетона.
Различают следующие основные, наиболее часто встречающиеся,
исполнительные органы; избирательного действия, роторный, пла-
нетарный, с рассекающими площадками и ковшовый.
Исполнительный орган избирательного действия (рис. 7.2, а)
представляет собой резцовую головку, укрепленную на конце под-
вижной рукояти, перемещающейся в двух плоскостях. Оконтури-
вание выработки производится вдавливанием щита в забой в про-
цессе его передвижения. Область применения исполнительного ор-
гана избирательного действия — устойчивые и сухие породы сред-
ней крепости. В сухих песчаных породах избирательный исполни-
тельный орган может вызывать обрушение породы, поскольку он
допускает обнажение всей плоскости забоя, а во влажных глинах
происходит налипание глины на его резцы.
Достоинства исполнительного органа избирательного действия:
возможность разрушения встречающихся по трассе пород средней
крепости; отсутствие крутящего момента, поворачивающего щит;
незначительный реактивный момент, воспринимаемый корпусом
щита. Такой исполнительный орган можно применять для разра-
ботки забоя с валунами.
348
Недостатки исполнительного органа избирательного действия:
консольное расположение резцовой головки, вызывающее вибра-
ции; последовательная обработка забоя одной головкой, вследствие
чего несколько снижены темпы проходки.
Роторный исполнительный орган (рис. 7.2, б) вращательного
действия представляет собой плоскую или винтовую планшайбу
или жесткую раму с радиально расположенными лучами, осна-
щенными резцами.
Рис. 7.2. Исполнительные органы щитов
Область применения роторных исполнительных органов — од-
нородные породы типа суглинков, сухих и влажных супесей и плот-
ных глин. Благодаря вращающейся планшайбе, перекрывающей
всю площадь забоя, щит можно применять в плотных песках при
непрерывной работе агрегата.
Достоинством роторного исполнительного органа является воз-
можность производить резание породы с одновременной подачей
на забой всего агрегата, благодаря чему достигается постоянный
контакт исполнительного органа с породой и гарантируется устой-
чивость забоя. Вращающаяся планшайба обеспечивает большую
скорость проходки, крупную стружку и малый расход резцов.
Однако при этом происходит неравномерный износ режущего ин-
струмента, так как периферийные резцы движутся со значительными
скоростями и проходят больший путь, чем резцы, расположенные
около оси. Кроме того, не исключена возможность заклинивания
349
планшайбы от вывалов породы и валунов, для чего в ней должны
быть предусмотрены окна для их удаления. При наличии валунов
лучше применять жесткую раму с радиально расположенными лу-
чами, оснащенными резцами.
Планетарный исполнительный орган (рис. 7.2, о) характери-
зуется разрушением забоя резцами, движущимися по пересекаю-
щимся траекториям — гипоциклоидам. Движение резцов по гипо-
циклоидам рационально и обеспечивает одинаковые условия ра-
боты всех резцов. На каждом резце сосредоточивается значитель-
ное усилие резания при небольшом усилии иодачи.
Планетарные исполнительные органы могут быть двух- и много-
дисковыми. Область их применения — плотные породы с коэффи-
циентом крепости / •< 3.
Планетарные исполнительные органы в малой степени подвер-
жены воздействию ударов и имеют сравнительно небольшой удель-
ный расход электроэнергии на разрушение породы. Их недостатки:
сложная конструкция и значительное пылеобразования.
Исполнительный орган с рассекающими площадками (рис. 7.2, г)
успешно применяют при проведении выработок в сыпучих песчаных
породах, так как он создает устойчивые откосные забои.
Ковшовый исполнительный орган в виде обратной механической
лопаты подобен исполнительному органу, применяющемуся у ков-
шовых экскаваторов, и может быть целиком заимствован у них.
Его целесообразно применять в сухих и мокрых глинах и песках
с наличием валунов.
В настоящее время наиболее широко распространены проходче-
ские щиты с одним исполнительным органом, работающим в опреде-
ленных горно-геологических условиях. Такой щит отличается про-
стотой и дешевизной, но иногда он неудобен в эксплуатации, так
как породы, в которых проводят выработку, не всегда однородны
и может потребоваться применение другого исполнительного ор-
гана.
Перспективными являются проходческие щиты со с м е н н ы м и
и с п о л н и т е л ь п ы м и орг а н а м и в общем корпусе щита
с общими гидравлической системой и блокоукладчиком. Преиму-
щества этих проходческих щитов следующие: они допускают про-
ведение подземных выработок в широком диапазоне горно-геологи-
ческих условий, позволяют заменять в забое один исполнительный
орган другим, более соответствующим данным горно-геологиче-
ским условиям проведения выработки. При этом металлоконструк-
ция ножевой части щита должна быть приспособлена к тому, чтобы
сменные исполнительные органы могли быть смонтированы и де-
монтированы в кратчайшие сроки.
Погрузочное оборудование предназначено для погрузки разру-
шенной в забое породы на транспортные средства, применяемые
в выработке. Различают три типа призабойного погрузочного обо-
рудования:
350
погрузчик с н а г р еоа ю щ и м и лапами для по*
грузки породы на встроенный в приемный лот ок щита ленточный,
пластинчатый или скребковый питатель;
ковшовый погрузчик или с а мо зачищаю-
щиеся погрузочные лопатки, вращающиеся во-
круг горизонтальной оси щита для передачи породы на ленточный
или скребковый конвейер, смонтированный внутри исполнитель-
ного органа;
исполнительный орган, которым порода в процессе
разрушения передается на наклонный конвейер, смонтированный
в нижней части щита.
При избирательном исполнительном органе наиболее часто при-
меняют первый тип погрузочного оборудования — погрузчик с на-
гребающими лапами и питатель, которые аффективно работают при
плотных кусковатых породах.
С роторным исполнительным органом используют в основном
погрузчики второго типа — ковшовые, несклонные к налипанию
при проведении выработки в супесчаных и суглинистых породах.
В сухих глинистых породах удобны самозачищающиеся лопатки,
непригодные при влажных глинах. Преимущество оборудования
второго типа заключается в том, что нижняя часть щита свободна
от погрузочных средств.
Погрузочное оборудование третьего типа просто по конструк-
ции и используется при проведении выработок в песках, суглини-
стых и супесчаных породах.
Наиболее распространены в проходческих щитах ленточные
и скребковые питатели.
Корпус щита состоит из оболочек ножевого и опорного колец,
вертикальных и горизонтальных перегородок, выдвижных плат-
форм, защитного листа и гидравлического оборудования. Щиты
малых диаметров (до 3 м) выполняют цельносварными или сборно-
сварными без перегородок.
Щиты среднего и большого (более 4 м) диаметров изготовляют
из сборнолитых или сборнссварных элементов. Для жесткости эти
щиты снабжены перегородками.
Ножевое кольцо может быть снабжено козырьком и предназна-
чено для защиты призабойного пространства от обрушенных пород.
Кроме того, ножевое кольцо служит для срезания породы во время
передвижения щита. Обычно ножевое кольцо изготовляют из не-
скольких стальных ребристых сегментов, литых или сварных.
Опорное кольцо служит основным несущим элементом щита и вос-
принимает горное давление и нес всего щита с оборудованием вну-
три него. Опорное копьцо состоит из нескольких стальных сегмен-
тов, в которых по периметру установлены гидродомкраты, пред-
назначенные для перемещения щита. Конструкция опорного кольца
зависит от области применения щита. При значительном горном дав-
лении и больших диаметрах щита опорное кольцо выполняют более
массивным и обычно литым.
351
Оболочка прикреплена к опорному кольцу, образуя хвостовую
часть щита, под защитой которой возводят постоянную крепь, и со-
стоит из стальных листов, соединенных накладками. Толщина ли-
стов оболочки зависит от области применения щита и при значи-
тельном горном давлении составляет более 40 мм. Нормальная тол-
щина листа 30—40 мм.
Вертикальные и горизонтальные перегородки создают увеличен-
ную жесткость щита и делят последний по сечению на отдельные
рабочие ячейки, каждая из которых позволяет в нсмеханмзирован-
ных щитах обрабатывать забой на разных горизонтах.
К вертикальным перегородкам или к опорному кольцу крепятся
забойные гидродомкраты и пульт управления гидравлической си-
стемой, состоящей из щитовых, забойных и платформенных гидро-
домкратов. Щитовые гидродомкраты размещены по окружности
опорного кольца и предназначены для передвижения щита. Забой-
ные гидродомкраты служат для поддержания шандорной крепи за-
боя, а платформенные — для выдвижения рабочих платформ Вслед
за подвиганием забоя. Диаметр забойных и платформенных гидро-
домкратов 80—130 мм, а щитовых 126—300 мм.
Передвижение проходческого щита происходит двумя способами:
с помощью гидродомкратов, упирающихся в торцовую поверхность
сборной или монолитной кольцевой крепи, или с помощью гидро-
домкратов, упирающихся в специальное распорное устройство.
Наиболее проверенным и широко применяемым является пер-
вый способ передвижения, отличающийся простотой, надежностью
и достаточно высокой скоростью. Недостатком способа является
неравномерная нагрузка гидродомкратов на крепь, вследствие
чего отдельные блоки сборной крепи подвержены поврежде-
ниям.
Представляет интерес передвижка с помощью распорных уст-
ройств без опоры на крепь, благодаря чему можно применять об-
легченные блоки, рассчитанные только на нагрузку от горного
давления. Кроме того, при применении распорного устройства
можно выполнять параллельно процессы возведения крепи, разру-
шения забоя и погрузки породы, а также возводить крепь в так на-
зываемую «разбежку», т. е. несплошную.
Система управления проходческими щитами предназначена для
обеспечения проведения тоннеля в заданном направлении и возмож-
ности оперативного изменения направления в случае отклонения
от оси.
Различают два случая в управлении направленным движением
проходческого щита:
тоннель проходится в устойчивых породах, позволяющих обра-
батывать выработку перед ножом щита. В этом случае диаметр вы-
работки больше наружного диаметра щита и его повороты на криво-
линейных участках осуществляются за счет уширения выработки
с помощью так называемого копир-резца, выдвигаемого специаль-
ным профилированным кулачком.
352
тоннель проходится в неустойчивых породах, не позволяющих
образовывать выработку перед щитом. В этом случае направление
выработки определяется направлением движения щита.
Направленность движения щита достигается смещением равно-
действующей усилий части щитовых домкратов путем их отклонения
от вертикальной и горизонтальной осей щита в его поперечном се-
чении и созданием асимметричных сопротивлений движению щита
из-за одностороннего отбора породы из забоя.
Коэффициент маневренности щита, т. е. отношение его длины
к наружному диаметру, имеет большое значение для управления
щитом. При коэффициенте маневренности щита более 1,6 управле-
ние им становится затруднительным, исправление отклонений от
проектного профиля возможно лишь на участке значительной про-
тяженности, а проведение криволинейных участков трассы возможно
только с большими радиусами закругления.
В неустойчивых породах на эффективность управления щитами
влияют неправильность выполнения формы корпуса щита и неточ-
ность установки в нем щитовых домкратов. Для преодоления этих
явлений на щитах устанавливают поворотные или сменные эле-
роны.
Для систематического контроля фактического положения щита
относительно проектной оси тоннеля проходческие щитовые ком-
плексы оборудуют специальными оптическими устройствами.
Весьма перспективным является применение лазерного визира на
базе серийно выпускаемого промышленностью лазера. Применение
лазеров позволит в дальнейшем осуществить автоматическое уп-
равление движением щита в требуемом направлении. В этом слу-
чае сигналы с системы автоматического контроля будут поступать
в логическое устройство, которое, управляя работой щитовых дом-
кратов, будет выводить щит на заданный курс.
Оборудование для сооружения обделки постоянной крепи выра-
ботки можно подразделить на две основные группы: блокоуклад-
чики, применяемые для монтажа крупноблочной крепи, и меха-
низмы для подачи, укладки и прессования бетонной смеси, служа-
щие для возведения крепи из монолитного бетона.
Блокоукладчики бывают двух видов: вмонтированные в кон-
струкцию щита при диаметре последнего до 4 м и выделенные в са-
мостоятельный механизм, укрепленный на тележке, при диаметре
щита более 5,2 м.
Чаще всего применяют блокоукладчики следующих типов: ра-
диальные, кольцевые, рычажные и кассетные.
Радиальные блокоукладчики 6 (см. рис, 7.1) в виде механиче-
ской руки, вращающейся вокруг горизонтальной оси щита, с за-
хватом блока за один конец и с противовесом на противоположном
конце получили наибольшее распространение. Однако при их при-
менении нельзя одновременно производить погрузку породы и
установку блоков. Другие блокоукладчики не имеют этого недо-
статка.
12 Заказ № 5Э1
353
Кольцевые блокоукладчнки выполняют в виде кольцевой или
дуговой рамы, в которой закреплены ролики. Блоки при помощи
лебедки с канатом поднимают по раме и устанавливают в монтаж-
ное положение. Эти блокоукладчнки весьма производительны, но
только для блочных колец шириной 300—350 мм.Для более круп-
ных блоков они малоэффективны.
В рычажных блокоукладчиках подачу блоков к месту монтажа
осуществляют с помощью двух рычагов, вращающихся внутри кор-
пуса в противоположном направлении. Они просты по устройству
и достаточно эффективны в работе.
Кассетные блокоукладчнки представляют собой кольцевую
обойму, вращающуюся в цевочном колесе вокруг горизонтальной
оси щита. Эти блокоукладчнки позволяют надежно монтировать
блочное кольцо и способствуют обжатию крепи окружающей по-
родой.
При применении монолитно-прессованного бетона используют
следующее оборудование:
переносную секционную опалубку. По мере твердения бетона
в хвостовой части отдельные секции опалубки снимают и на тележке
перевозят в головную часть, где их вновь монтируют. Переносная
опалубка обеспечивает получение проектного профиля обделки
тоннеля, но требует значительного времени на переустановку;
скользящую опалубку, которую перемещают с помощью щито-
вых домкратов, предназначенных для передвижения щита. Сколь-
зящая опалубка сокращает время на возведение крепи, уменьшает
трудоемкость процесса, но вместе с тем затрудняет сохранение про-
ектного профиля обделки.
§ 4.	ОСНОВЫ ТЕОРИИ И РАСЧЕТА
ПРОХОДЧЕСКИХ ЩИТОВ
Основные параметры проходческих щитов рассчитывают ис-
ходя из их назначения, конструкции и горнотехнических условии.
К основным параметрам относятся: производительность; габариты
щита (наружный диаметр и длина); коэффициент маневренности;
масса; число домкратов, необходимых для передвижения щита.
Для механизированного щита следует различать три возможные
производительности: теоретическую (расчетную), техническую и
экс плуата пионн ую.
Теоретическая (расчетная) производительность щита — мак-
симально возможная производительность данной конструкции щита
в определенных горно-геологических условиях за единицу времени
производительности работы. Определяется она как параметрами
конструкции щита (тип и размеры исполнительного органа, мощ-
ность привода, возможные скорости подачи), так и конкретными
горно-геологическими условиями (сечением проводимой выработки,
крепостью, плотностью и влажностью породы).
Техническая производительность щита меньше расчетной и оп-
ределяется для конкретных условий его работы с учетом затрат
354
времени на неустранимые и вспомогательные операции, связанные
с особенностями конструкции щита и технологической схемой про-
ведения коллектора или тоннеля. К таким особенностям конструк-
ции щита и условий его работы относят: характер забоя, способ
разрушения породы исполнительным органом, стойкость режущего
инструмента, способ подачи исполнительного органа на забой,
способ транспортирования разработанной породы по выработке,
способ и средства крепления выработки.
Эксплуатационная производительность щита зависит от эффек-
тивности его использования в данных эксплуатационных условиях .
и определяется с учетом дополнительных затрат времени по орга-
низационно-техническим причинам, не зависящим от конструкции
щита. Эти затраты времени, связанные с дополнительными переры-
вами в работе щита, зависят от общей системы организации работ
и квалификации обслуживающих щит рабочих. Основными источ-
никами перерывов в работе проходческого щита по организационно-
техническим причинам являются: перерывы в работе подземного
транспорта, задержки с креплением выработки и перебои в снабже-
нии электроэнергией.
Особое значение приобретает определение технической произ-
водительности проходческого щита, ибо она позволяет правильно
оценить ожидаемый технико-экономический эффект от применения
щита, объективно сравнить различные типы щитовых агрегатов,
особенно предназначенных для работы в идентичных горно-геоло-
гических условиях.
Габариты щита определяются диаметром тоннеля и рациональ-
ным размещением основных узлов и оборудования.
При установлении оптимальных параметров проходческих щи-
тов следует определять также коэффициент маневренности, т. е.
соотношение между его длиной и диаметром. Надо иметь в виду,
что излишняя относительная длина щита или необоснованно за-
вышенный диаметр неизбежно приводят к значительному его утя-
желению, а неправильно выбранное соотношение между длиной
и диаметром щита приводит к ухудшению его маневренности. Поэ-
тому коэффициент маневренности, характеризующий оптимальное
соотношение между длиной и диаметром щита, является одним из
важных параметров.
Тип исполнительного органа определяет способ разработки по-
роды в забое и техническую производительность щита.
Масса щита определяет металлоемкость всего агрегата.
Для проходческих щитов в качестве главного параметра принят
наружный диаметр щита, определяющий площадь разрабатывае-
мого забоя, диаметр проводимой выработки и объем разрушаемой
породы. Наружный диаметр £)н щита определяется в зависимости
от заданного диаметра выработки в свету, толщины крепи, величины
строительного зазора и толщины оболочки щита, т. е.
=	ЬСэ + 2о-,
12*
355
где DCI( — диаметр выработки в свету; d — толщина железобетон-
ной конструкции крепи; С3 — величина строительного зазора;
о — толщина оболочки щита.
Диаметр выработки в свету определяется его технологическим
назначением. Толщина сборной железобетонной или монолитной
бетонной крепи выработки находится на основе расчета, выполняе-
мого по методу С. С. Давыдова или Метропроекта.
Внутренний диаметр оболочки щита берется несколько большим
наружного диаметра тоннельнси обделки, вследствие чего обра-
зуется так называемый строительный зазор, который имеет наи-
большую величину в ключе обделки и, уменьшаясь книзу, сходит
на нет к подошве тоннеля. Строительный зазор предназначен для
облегчения сборки обделки и придания щиту необходимого наклона
в соответствии с продольным профилем тоннеля.
Оболочка опирается на каркас щита и предохраняет его от об-
рушения породы. Оболочку щита делают по возможности тонкой,
но с таким расчетом, чтобы она успешно сопротивлялась давлению
породы, а также противостояла истиранию от механического тре-
ния о породу. Все эти обстоятельства учитывают при применении
проходческого щита и расчете элементов его конструкции.
Ориентировочная толщина оболочки щита
0=^1^ 4-0,01,
где ki — коэффициент, зависящий от величины внутреннего диа-
метра щита; kL — 0,0025 при DBH 4.
Диаметр щита
— Аш + — DCB + 2d + 2СЭ.
Если 4 м, то для определения толщины оболочки щита
следует пользоваться формулой
<7=0,02 + 0,01 (£>щ—4).
Общая длина проходческого механизированного щита
где — длина щита поверху; 1Я — то же ножевой части; /о —
то же опорной части; 1Х — то же хвостовой части щита.
Определение длины основных элементов проходческого щита
производят в зависимости от их назначения, конструктивного уст-
ройства, принятого способа разработки породы в забое, конструк-
ции обделки и способа ее возведения в выработке.
Длина ножевой части щита должна обеспечить возможность
удобного размещения и работы любого типа исполнительного ор-
гана. Эта длина зависит также и от характера крепления выра-
ботки.
Длину опорной части щита находят в зависимости от длины
применяемых гпдродомкратов. Обычно длину опорной части при-
нимают равной полной длине гидродомкрата, но без отрезка его
длины, выступающего в хвостовую часть щита.
35G
В отличие от длин ножевой и опорной частей щита, которые при-
нимают одинаковыми при сборной и монолитной обделке коллек-
тора или тоннеля, длина хвостовой части щита имеет различную
величину в зависимости от конструкции обделки и способа ее воз-
ведения. Хвостовая часть проходческого щита должна обеспечить
размещение рабочих частей механизированных блокоукладчиков
и производство всех основных операций по установке очередного
кольца блочной крепи или возведению монолитной обделки, для
чего часто предусматривают козырек.
Коэффициентом маневренности щита называется отношение его
длины к наружному диаметру:
где £щ— общая длина щита (без козырька); DH — наружный диа-
метр щита.
Исследование маневренных качеств большого числа щитов по-
казывает, что для проходческих щитов диаметром 2,1—3,2 м £м =
= 1,6-т-1,4, для щитов диаметром более 4—5 м ku — 1,2-н0,8.
Полная масса проходческого щита представляет собой сумму
масс металлоконструкций, исполнительного органа, гидросистемы,
транспортных устройств, блокоукладчика, т. е.
Масса исполнительного органа для щитов диаметром 2,6 м и
менее составляет 5—8 т, для щитов диаметром 3,2—4 м — 10—16 т
и для щитов диаметром 5 м — около 20 т.
Масса гидросистемы зависит от числа гидродомкратов и массы
каждого из них.
Масса призабойных транспортных устройств для щитов различ-
ных диаметров составляет 0,5—2,5 т.
Масса блокоукладчика зависит от его конструкции и грузо-
подъемности: для щитов диаметром 2,6 и менее она равна 1—2,5 т,
для щитов диаметром 3,2—4 м — 4—5,5 т и для щитов диаметром
более 5 м — около 7 т.
Для определения числа щитовых гидродомкратов, необходимых
для передвижения щита, находят суммарное осевое усилие. Как
правило, число щитовых гидродомкратов возрастает с увеличением
диаметра щита. Суммарное осевое усилие должно быть больше со-
противления трению между наружной поверхностью оболочки
щита и породой и между хвостовой частью оболочки и обделкой
тоннеля. В случае вдавливания ножевой части щита в породу уси-
лие гидродомкратов должно быть увеличено соответственно сопро-
тивлению породы при вдавливании ножа:
где V W — полное сопротивление, возникающее при перемещении
щита; — сила трения между щитом и породой; — сила тре-
ния между оболочкой хвостовой части щита и обделкой тоннеля;
357
1Г3 — величина сопротивления породы в плоскости забоя, завися-
щая от способа производства работ.
По М. И. Дандурову
где [ = 0,32 ч-0,64— коэффициент трения стали о грунт; Рв—
вертикальное давление грунта на 1 м3 горизонтальной проекции
поверхности щита; принимается равным весу столба грунта от щита
до поверхности земли или до высоты свода равновесия; Рг — го-
ризонтальное давление грунта на 1 м2 вертикальной проекции по-
верхности щита. Причем
P, = P„tg2(45°—
Ч' — угол внутреннего трения грунта; Лщ, Пн, Рт — соответственно
длина, наружный диаметр и собственный вес шита;
№2 = f3Q,
где f2 — коэффициент трения стали о материал обделки; Q — вес
оболочки, находящейся внутри хвостовой части щита.
Рассмотрим три способа проведения выработок:
1)	врезанием ножевого кольца. Тогда сопротивление породы
равно пассивному отпору грунта врезаемой поверхности ножа:
где £>ср — средний диаметр ножевого кольца; о — толщина но-
жевого кольца;
2)	креплением забоя щитами и забойными домкратами. Сопро-
тивление породы в этом случае
где F — площадь части забоя, поддерживаемая забойными домкра-
тами; P.t — давление, развиваемое забойными домкратами;
3)	щитом методом вдавливания при закрытом забое. При этом
сопротивление породы
1ГД	Л /	fl !,
Г3 = fР„ (45' +|).
Полное сопротивление возникает при нормальных условиях
перемещения щита. На практике нередко сопротивления увеличи-
ваются при отклонениях оси щита от оси трассы тоннеля. Отклоне-
ния ведут к заклиниванию оболочки щита между обделкой и поро-
дой, нарушению геометрической формы щита, а следовательно,
к повышению силы сопротивления передвижению щита. Поэтому
суммарное усилие щитовых домкратов должно превышать расчет-
ное полное сопротивление:
Р /г v Г,
где k — 15—2.
358
Усилие одного домкрата
где п — число домкратов.
§ 5. ЩИТОВЫЕ ПРОХОДЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ
Подземное и шахтное строительство коллекторов, горных вы-
работок, тоннелей метрополитена транспортных и гидротехниче-
ских вызывало необходимость создания различных конструкций
механизированных и частично механизированных щитовых проход-
ческих комплексов, разделяемых на две основные группы: ди а мет-
р о м до 5,2 м д ля соор у женил коллекторов и
подготовительных выработок в угольных шах-
тах иднаметром 5,6 м и б о л е е для сооружения
тоннеле й метрополитена, транспортных и гидротехнических.
Кроме классификации по диаметру щитовые проходческие ком-
плексы согласно классификации по виду крепи (обделки) разде-
ляют на две большие группы: для строительства тон-
нелей со сборной крепью (обделкой) и д л я с т р о и-
т е л ь с т в а тоннелей с м о нол ит но -п р есс о •
ванной бетонной крепью (обделкой).
Большое значение имеет транспортирование породы и материа-
лов по тоннелю. Преимущественно применяют транспортирование
породы в вагонетках или бадьях, в щитах очень малого диаметра.
Комплекс имеет передвижную платформу, на которой монтируются
перегрузочный и ленточный конвейеры для подачи породы в ваго-
нетки или бадьи, оборудование для тампонажных работ, электро-
и гидрооборудование 1111.
При строительстве тоннелей с монолитно-прессованной крепью
на передвижной платформе устанавливают также пневмобетоно-
податчики и ресиверы. Оборудование для тампонажных работ от-
сутствует.
Длину передвижной платформы определяют числом вагонеток
или бадей, тележек для элементов крепи и количеством материалов
для тампонажных работ. На передвижной платформе размещается
состав транспортных средств, соответствующих одному или поло-
вине цикла проходки и крепления тоннеля.
Если порода транспортируется по тоннелю конвейером, то пе-
редвижная платформа для размещения материалов имеет неболь-
шую длину. Элементы крепи доставляют этим же конвейером, ко-
торый должен быть реверсивным, или по монорельсу.
Вспомогательное оборудование зависит от того, приготовляется
ли тампонажный раствор на платформе из сухих компонентов или
к щиту доставляется готовая смесь.
ЦНИИПсдземмашем и Ясиноватским машиностроительным за-
водом для сооружения коллекторных тоннелей и капитальных вы-
работок в шахтах разработаны проходческие комплексы для соо-
359
ы
о
о
Техническая характеристика щитовых комплексов со сборной
крепью
Таблица 7. t
Параметры	цгг-йги	ц? СЧ bi	Е [Q О сч н bi	сч S	КЩ-3.2БР		1— сл 04 & X	KTI-5.6	КМ-19
Тип Щита	ШЦ М-2Д •	ПЩМ-2.6	ПЩМ-2.6	ПЩМ-3,2	ПЩМ-3,2	ПЩМ-4	ПЩМ-5,2	ПЩМ-5,6	ЩМ-17
Диаметр щита, м	2,1	2.6	2.6	3,2	3,2	4,03	5,2	5,6	7,6
Ширина кольца сборной крепи, мм	700	700	700	800	800	750	юоо	1000	1000
Техническая производительность ком- плекса при благоприятных горно-гео- логических условиях:									
м 'смену	6,3	6,3	6,3	6.4	6,4	5,25	8; 5	6: 5,5	4,2
м3 смену	22	33.5	33,5	50	50	6.6	64,107	150; 136	104
Длина комплекса, м	И	20,3	20,7	26,8	25,7	44,3	17	39,4; 45,4	40
Общая установленная мощность, кВт	25	54	37,0	95,5	137,5	100	324	390; 374	180
Способ подачи блоков крепи под ьре- пеукладчик	Ле	5едка, роль	’ЯНГ	Рыча крепес	жный ъ емник	Электро- тельфер, рольганг	Электро- тельфер, рольганг с толка- телем	Электри- ческая тележка, рольганг	Г ндрав- лический лереста- , новщик
Число путей на передвижной плат- форме	1	1	1	2	2	2	2	2	2
Масса комплекса, т	25,4	36,5	31	52,7	56,2	81	206 1		25Й; 260	195
ружения выработок со сборной железобетонной крепью. Комплексы
КЩ-2,1Б, КЩ-2,6Б, КЩ-3.2Б, КЩ-4Б и КЩ-5,2Б отвечают тре-
бованиям сооружений в песчано-глинистых породах, так как они
обеспечивают достаточную устойчивость забоя. Однако, когда на
протяжении трассы чередуются песчаные и глинистые породы, не-
обходимо иметь кроме роторного исполнительного органа исполни-
тельный орган с рассекающими площадками. Такому условию удов-
летворяют комплексы КЩ-2,6Б, имеющие два сменных исполни-
тельных органа, и комплекс КЩ-3.2Б, в который кроме роторного
исполнительного органа можно установить исполнительный орган
избирательного действия. Комплекс, КЩ-5,2Б также имеет два ис-
полнительных органа: избирательного действия и с рассекающими
площадками.
Рис. 7.3. Щитовой
проходческий ком-
плекс КЩ2ДБ
Во всех комплексах применен перегрузочный ленточный кон-
вейер.
Техническая характеристика щитовых проходческих комплек-
сов со сборной железобетонной крепью приведена в табл. 7.1.
Щитовой проходческий комплекс КЩ 2,1 Б (рис. 7.3) состоит
из щита / с роторным исполнительным органом, перегрузочного
конвейера 2, подвижной путевой разминовки 5, рольганга, поддер-
живающего кольца крепления, вагонеток 4, платформ для доставки
блоков обделки, электрооборудования, устройства для разгрузки
блоков.
Вращение планшайбы осуществляется гидроприводом с помощью
четырех гидродомкратов с храповым механизмом.
Технологический цикл начинается с разрушения породы в забое
и погрузки се в вагонетки. При вращении планшайбы исполнитель-
ного органа 1 пластинчатые резцы, закрепленные па нем, разру-
шают породу. Последняя падает на скребковый конвейер, затем
поступает на перегрузочный конвейер 2 и в вагонетки 4. При этом
одновременно происходит перемещение щита в забое на ширину
блочного кольца обделки, после чего щит останавливают. Далее
груженный породой состав электровозом подают к стволу шахты
и одновременно производят монтаж очередного кольца обделки
тоннеля. По мере подвигания забоя наращивают все коммуника-
ционные линии: рельсовый путь, трубопроводы, кабели.
36!
Применение комплекса в сравнении с буровзрывным способом
снижает стоимость проходки коллекторных тоннелей на 35—40 %,
повышает среднюю скорость проведения с 4- 5 до 16 м в сутки.
Щитовой проходческий комплекс КЩ-4БП (рис, 7.4) предназ-
начен для слабых глин и песков. Его исполнительный орган I в виде
рассекающих площадок имеет диаметр 4 м. Вспомогательное обо-
рудование расположено на платформе 2, на которой смонтированы
ленточный перегрузочный конвейер на портальной опоре <?, две
Рис. 7.4. Щитовой проходческий комплекс КЩ-4БП
колеи рельсового пути 4, гидравлическое и электрическое обору-
дование. На платформе закреплен также монорельс с тельфером
для подачи шести элементов крепи, поступающих на трех креие-
возках.
На передвижной платформе могут размещаться одновременно
три крепевозки, одиннадцать вагонеток ВГ-1,3 емкостью 1,3 м3
каждая и раствороиагиетатель.
С помощью щитового проходческого комплекса КЩ-4Ы1 в
Москве сооружены тоннели в самых разнообразных, в том числе
в мокрых, глинистых породах. В песчаных породах достигнута
скорость 5,25 м смен, 13,5 м/сут. На рис. 7.5 показан щитовой
проходческий комплекс КЩ-4БЭ с ковшовым исполнительным ор-
ганом.
Щитовой проходческий комплекс КЩ-5.2Б (рис. 7.6) предназна-
чен для проведения капитальных выработок диаметром 4,7 м в
свету в условиях строительства шахт в Подмосковном угольном
бассейне по водоносному песку и прослойкам известняка с /	6.
362
Комплекс снабжен двумя
исполн ител ьными органа-
ми / стрелового типа от
комбайна 4ПП-2 для раз-
рушения известняка и
р ассек ающими площадкам и
для песка. Рассекающие
площадки позволяют осу-
ществлять разработку по-
роды в забое методом
вдавливания щита в забой
или в случае необходимости
п не вматн чес к и м и нстр у-
ментом; они обеспечивают
надежное закрепление за-
боя в устойчивом состоя НИИ.
Для возведения крепи
щит оборудован блокоук-
ладчиком 2 кольцевого
тина с цевочным приводом.
Е локо у кл адчи к рас поло-
жен в зоне сборки крепи
и состоит из привода вра-
щеии я блокоукладч ика,
гидродомкрата радиаль-
ного выдвижения, траверсы
для захвата блока, цевоч-
ного колеса, опорных ро-
ликов.
Вспомогательное обору-
дование за щитом располо-
жено на платформах ком-
плекса и состоит из техно-
логических плат(|юрм 3,
рольганга, ленточного пе-
регружателя 4, гидравли-
ческой тяги, системы пы-
ле । юг лощен и я, блоковозок
5, установки забойного
водопонижения, бурового
дренажного станка.
В комплекс входит так-
же растворонагнетатель
песчано-цементного раст-
вора для тампонирования
закрепкого пространства.
Комплекс снабжен уст-
ройством контроля поло-
Рис. 7,5. Щитовой проходческий комплекс КЩ-4БЭ

3G3
Рис. 7,6. Щитовой
проходческий ком-
плекс КЩ-5,2Б
жени я щита, состоящего из отвеса со шкалой, угломера и двух
экранов для определения положения луча лазера.
По мерс необходимости производится осушение забоя с помощью
забивных фильтров, которые должны обеспечить максимально воз-
можное понижение напора и уровня подземных вод в призабойной
зоне. Забивные фильтры устанавливают в кровлю и почву вырабо-
тки, а также непосредственно в забое. Кроме того, применяют
установки забойного водопонижения УЗВ-4М. Забивные фильтры
и передовые скважины бурят с отставанием от забоя на 10—15 м,
установку УЗВ-4М размещают непосредственно у забоя. При не-
обходимости проведения выработок кессонным способом щит осна-
щают кессонной камерой. Щитовой проходческий комплекс КТ 1-5,6
со щитом диаметром 5,63 м предназначен для строительства тонне-
лей со сборной крепью в основном в условиях сухих кембрийских
глин, хотя им могут быть построены тоннели и в других породах
с /<3.
Механизированный щит комплекса изготовляют двух типов:
с роторным и с планетарным исполнительным органами. В пределах
щита находится установка крепеукладчика, позволяющего произ-
водить сборку элементов в крепи с распором на породу. Съем с те-
лежек и перемещение к крепсукладчику элементов крепи произ-
водятся электротельфером.
Комплекс с роторным исполнительным органом успешно рабо-
тает на строительстве перегонных тоннелей метрополитена в Ленин-
граде. Его эксплуатационная скорость составляет 360 м'мес.
Комплекс КТ 1-5,6 может быть применен также на строительстве
коллекторных тоннелей.
Щитовые проходческие комплексы типа ТЩБ предназначены
для сооружения тоннелей с монолитно-прессованной бетонной
крепью HII. Особенностями этих комплексов являются: наличие
устройств, обеспечивающих прессование бетонной смеси вдоль оси
тоннеля по всей площади торцовой поверхности сечения крепи; при-
менение переставных секционных опалубок; подача бетонной смеси
в заопалубочное пространство через отверстие в прессущем устрой-
стве; применение механизмов для перемещения опалубки, обору-
дованных устройствами для компенсации несоосности и непарал-
лельное™ осей опалубки и рельсовых путей; погрузка разработан-
ной породы в нерасцепленные составы вагонеток; транспортирова-
ние бетонной смеси без промежуточной перегрузки от бетонного
узла к проходческому комплексу пневмобетопоподатчиками; при-
менение передвижных платформ с двумя путями со стрелочным
съездом или с поперечной тележкой в зоне бетоновода для переста-
новки пневмобетоноподатчиков с одного пути на другой.
Проходческие комплексы типа ТЩБ применяют двух видов,
отличающихся друг от Друга: для работы в мягких породах, когда
прессование бетонной смеси осуществляется реактивным усилием
щитовых домкратов, возникающим при внедрении головной части
щита в забой, и для работы в сравнительно крепких и устойчивых
з«г»
Техническая характеристика щитовых комплексов типа ТЩБ с монолитно-прессованной
бетонной крепью
Таблица 7.2
Параметры	ТЩБ-1	ТЩБ-2	ТЩБ-3	ТЩБ-6	ТЩБ-7
Область применения Тнп щита Диаметр щита, м Внутренний диаметр сооружае- мого тоннеля, м Схема прессования бетонной смеси Величина заходки возведения крепи, мм Длина комплекса, м Емкость вагонеток с глухим кузовом, М'1 Способ перемещения вагонеток по передвижной платформе Общая установленная мощ- ность. кВт Общая масса, т Техническая производитель- ность при благоприятных гео- логических условиях: м смену м1 смену Число человек в бригаде, вы- полняющих все работы в пре- делах проходческого комп- лекса Минимальный радиус, криво- линейного участка трассы тон- неля, м	Ненодоносн не нескальные породы, в том числе и гравелистые ЩБ-1 4,1 3,5 Реактивным усилием щитовых домкратов 600 39,2 1.3 73 150 2.4 32 4 2U0	Нсводеиосные глины мергели, из- вестняки ЩН-1 5,7 5.1 Прессующими домк кол 600 66 1,5 Электровозом 480 470 1.8 48 5 350	Неводоносные глины, сланцы, известняки и другие ПОр.ДЫ ММЩ-1 5,8 5.1 ратамн распорного ьца S00 67 1,5 730 6:5 1.8 48 8 350	Нескальныс породы, в том числе граве- листые, налипаю- щие глины, водо- насыщенные породы с применением кессонного способа работ при давлении ЩБ-6 2,6 2,2 Реактивным ус домк 41Ю 27 0,8 Вручную 24 485 1.6 8.5 8 75	Невпдоносныс нескальные породы, в том числе граве- листые с размером включений до 200 мм при механизиро- ванной разработке забоя ЩБ-7 5,9 5,2 илием щитовых ратов 600 63,7 1,5 Электровозом 224 420 2,4 65 5 400
породах, когда пресующие дом-
краты размещены в распорном
кольце, закрепленном на время
прессования бетонной смеси в
стенки выработки.
Техническая характеристика
щитовых проходческих комплек-
сов типа ТЩБ приведена в
табл. 7.2.
Щитовой проходческий ком-
плекс ТЩБ-3 (рис. 7.7) состоит
из щита /, оснащенного шаро-
шечным породоразр ушающим
инструментом, распорного коль-
ца 2 с домкратами 3 для прес-
сования бетонной смеси, обо-
лочки прессующего кольца 4,
защищающей зону укладки бе-
тонной смеси от случайных вы-
валов в условиях трещиноватых
пород. Щит передвигается впе-
ред без упора в тоннельную
крепь за счет отталкивания от
распорного кольца, раскреплен-
ного в стенки выработки. Одно-
временно со щитом передвш а-
ется и транспортный мост 5,
к которому затем домкратами
подтягивается перегрузочный
конвейер. Система, включаю-
щая в себя распорное и прес-
сующее кольца и оболочку прес-
сующего кольца, передвигается
независимо от щита. После сжа-
тия распорного кольца прессую-
щие домкраты при рупоре в
прессующее кольцо передвигают
распорное кольцо с оболочкой,
а затем распорное кольцо рас-
крепляется в стенки выработки
и к нему подтягивается прессу-
ющее кольцо.
Комплексы для проходки
тоннелей в геологических усло-
виях, позволяющих оставлять
на некоторое время выработку
за щитом без крепления, обору-
дуют двумя распорными коль-
е
Е
О
И

3fi7
нами. Щит продвигается впе-
ред, отталкиваясь от распор-
ного кольца щитовыми {дом-
кратами, а затем дополни-
тельными домкратами подтя-
гивает кольцо к себе. Опорой
для домкратов, прессующих
бетонную смесь, служит вто-
рое распорное кольцо. В ус-
ловиях устойчивых пород
прессующее кольцо не защи-
щается оболочкой и бетонная
S1 смесь укладывается непосред-
ственно на породу. Наличие
I- двух распорных колец поз-
® воляет осуществлять парал-
м дельно все операции ио ме-
ханизированной разработке
« забоя и возведению крепи, а
g. также производить поочередно
“ профилактический ремонт ме-
§ ханизмов той или другой
v части комплекса в процессе
Й проходки тоннеля
к Для закрытой прокладки
о стальных трубопроводов в
=к мягких породах применяют
« комплексы, предназначенные
о для проходки методом про-
5 давливания в условиях город-
g ского и промышленного под-
jS* земного строительства маги-
. стральных трубопроводов раз-
личного назначения при
j пересечении железных и шос-
£ сейных дорог к других пре-
пятствий.
Прокладка может осуще-
ствляться в песчаных, супес-
чаных, суглинистых породах
и легких глинах, как естест-
венно влажных, так и обвод-
ненных, но с применением
водопонижения с поверхно-
сти. Использование комплекса
возможно‘при.наличии щебня,
гальки, гравия и валунов
размером до 400 мм.
368
Щитовым комплексом достигается полная механизация процес-
сов разработки забоя при вдавливании труб и транспорта породы
скреперным грузчиком.
В состав щитового комплекса ПУ-2 (рис. 7.8) входит исполни-
тельный орган /, разрабатывающий забой и транспортирующий
скрепером отбитую породу по трубопроводу, который через узел
отклоняющего блока 2 соединен с рабочим канатом скреперной
лебедки 3 с электродвигателем мощностью 22 кВт. Работа исполни-
тельного органа осуществляется попеременными включениями ра-
бочего и холостого барабанов скреперной лебедки.
На общей раме со скреперной лебедкой смонтирована насосная
установка 4 с насосом Н-403 и электродвигателем мощностью
17 кВт, а также два продавливающих гидродомкрата 5, суммарное
усилие которых 3800 кН.
Комплекс снабжен вспомогательным оборудованием, состоящим
из инвентарной упорной плиты 6, двух нажимных подушек 7, ма-
лого 5 (длиной 1,5 м) и большого (длиной 3 м) нажимных патрубков
и лотка вместимостью 0,6 м3 для транспортирования породы в от-
вал.
Техническая характеристика щитового комплекса ПУ-2
Категория разрабатываемых пород по СНиП . . .	I—III
Наружный диаметр продавливаемого трубопро-
вода, мм..................................  .	1220; 1420
Максимальная длина прокладки из одного котло-
вана, м....................................     80
Средняя эксплуатационная скорость прокладки
трубопровода, м/смену......................... 8,4
Суммарная установленная мощность двигателей,
кВт............................................ 39
Масса комплекса, т...............................  13,6
Сооружение тоннелей в неустойчивых водоносных породах или
в плывунах является сложной инженерной задачей, так как процесс
разработки и крепления забоя в этих условиях связан с проявле-
нием значительною давления на крепь и с подвижностью породы.
Чаще всего в этих условиях применяют проходку под повышенным
давлением с помощью щитовых комплексов, снабженных кессон-
ными камерами. Использование других способов укрепления по-
роды — замораживания, тампонажа, химического — связано с вы-
сокой стоимостью и со значительным увеличением сроков сооруже-
ния тоннелей.
Область применения проходки тоннелей под повышенным дав-
лением по условиям нахождения людей в зоне сжатого воздуха
ограничивается давлением 0,35—0,4 МПа, что соответствует глу-
бине заложения тоннелей в неустойчивых водоносных породах
35—40 м. Поэтому при больших глубинах осуществление этого
способа становится невозможным. Учитывая, что основные про-
ходческие работы осуществляются в тяжелых и вредных для здо-
ровья людей условиях — в кессоне при повышенном давлении воз
духа, этот способ нельзя считать прогрессивным.
369
В последнее время появились конструкции щитов с призабой-
ной кессонной камерой, когда люди, осуществляющие основные
работы, находятся в зоне нормального атмосферного давления.
§ 6. КОМПЛЕКСЫ ОБОРУДОВАНИЯ
ДЛЯ СООРУЖЕНИЯ ТОННЕЛЕЙ
Эти комплексы оборудования предназначены для проведения
тоннелей и других горных выработок в породах с /' > 6, требующих
в основном металлического круглого и анкерного крепления или
вообще не требующих крепления (обделки).
Комплексы оборудования для сооружения тоннелей разделяют
на две основные группы: для сооружения тоннелей буровзрывным
способом и тоннельные комбайновые комплексы.
Комплексы оборудования для сооружения тоннелей буровзрыв-
ным способом имеют следующий состав оборудования: буровое,
погрузочное, транспортное, погрузочно-доставочное, оборудование
для сооружения обделки и вспомогательное.
В качестве бурового оборудования обычно применяют бурильные
установки 1СБУ-2К и СБУ-4. В выработках большого сечения
(около 100 м2} применяют буровые рамы, на которых устанавливают
8—10 буровых машин БГА-1М или тяжелые перфораторы.
Применяют также и буровые подмости на пневматическом ходу
с ручными перфораторами. Масса подмостей для бурения в выра-
ботке сечением 100 м2 около 20 т.
В качестве погрузочного оборудования применяют тяжелые
погрузочные машины непрерывного действия ПНБ-ЗД и ПНБ 4
и экскаваторы ЭП-1 с ковшом емкостью 1 м3 и Э-2005 с ковшом ем-
костью 2 м3.
Для транспортирования породы используют автосамосвалы
МАЗ-503 и Б ЕЛ АЗ-540 и самоходные вагоны грузоподъемностью
20 т типа ВС-20 с электроприводом.
Применяют также погрузочно-доставочные машины с ковшами
бол ьшой ем кости,
Для сооружения обделки тоннеля обычно с тужат передвижные
секционные опалубки различных типов. Подачу бетона за опалубку
осуществляют пневмобетоноукладчиками ПБУ-500 или бетонона-
сосами С-296, СБ-85 и СБ-95 производительностью 10, 20 и 30 м8/ч.
В. М. Мостков [24] рекомендует несколько различных комплек-
сов самоходного оборудования для сооружения тоннелей большого
сечения буровзрывным способом, применение которых зависит от
размеров тоннелей и способа их сооружения (рис. 7,9).
Комплекс (рис. 7.9, а) состоит из двух бурильных установок /
типа 1СБУ-2К, одной или двух погрузочных машин 2 типа ПНБ-ЗД
или ПНБ 4, самоходных вагонов 3 типа ВС-2М, опалубки 4 и буль-
дозера Д-492. Комплекс применяют для сечений 45—80 м2.
Комплекс (рис. 7.9, б) состоит из двух бурильных установок 1
типа 1СБУ-2К или СБУ-4 или буровой рамы на 8—10 машин вра-
370

JOw --------~-
~ С=Жм до участка детвнироданил
1=80м-------—
4 =ЮОм до участка детонирования
^S(?M---------и
— t~ fSO^ до участка де/понироВания
(otypti&iHue jaSon)
£-Б
Рис. 7.9. Комплексы
оборудования для
сооружения тоннелей
буровзрывным спосо-
бом
щательно-ударного действия, экскаватора 5 типа ЭП-1, самосва-
лов 6 типа МАЗ-503, опалубки 4, бульдозера Д-492, монтажного
гидроподъемника. Комплекс применяют для сооружения тоннелей
сечением 80—110 м2.
Комплекс (рис. 7.9, в) состоит из двух буровых подмостей (рам)
7 на 8—12 перфораторов, экскаватора 5 типа ЭП-1 и самосвалов 6
типа МАЗ-503, опалубки 4, бульдозера Д-492, монтажного гидро-
подъемника. Комплекс применяют для сооружения тоннелей се-
чением 110 м2 и более.
Тоннельные комбайновые комплексы могут быть с комбайнами из-
бирательного и бурового (роторного) действия.
К тоннельным комбайновым комплексам с комбай-
нами избирательного действия относятся ком-
плексы ТК-1С и ТК-2.
Тоннельный комбайновый комплекс ТК-1С предназначен для
комплексной механизации горнопроходческих работ при сооруже-
нии гидротехнических и других тоннелей сечением 18,9—37,6 м
(вчерне) по породам с f 6.
Техническая характеристика комплекса ТК-1С
Форма сечения выработки.................... Арочная,
трапецеидаль-
ная, прямо-
угольная
Техническая производительность, м3/с по поро-
де;
с Д-6.......................................... 0,009
с/ = 3................................. 0,2
Допустимый угол наклона выработки, градус у5
Минимальный радиус поворота,	м........... 50
Суммарная мощность, кВт ................... 356
Габаритные размеры, мм:
длина (без перегружателей)	............ 9500
ширина .................................... 4500
высота................................. 5200
Общая масса комплекса, т .................. 78
Тоннельный комбайновый комплекс ТК-1С (рис. 7.Ю) состоит
из нижнего комбайна / типа 4ПП-2, верхнего комбайна 2 типа,
4ПП-2 без гусеничного хода, самоходного портала 3 с гусеничным
ходом, гидродомкратов распора 4, крыши 5 и мостового и прицеп-
ного ППЛ-1К перегружателей.
К хвостовой части нижнего комбайна прицеплены мостовой
и прицепной перегружатели, осуществляющие транспортирование
отбитой комбайном горной массы при погрузке се в вагонетки,
размещенные иод прицепным перегружателем. Длина перегружа-
теля позволяет производить загрузку десяти вагонеток емкостью
по 3,3 м3, расположенных на двух путях.
Портал 3 имеет платформу, укрепленную на двух промежуточ-
ных опорах. Спереди и сзади к порталу прикреплены соответственно
передняя и задняя площадки, которые поддерживаются раскосами
372
Для возможности применения комбайна в выработках, разных по
размерам сечений, имеются два типоразмера промежуточных опор
и раскосов.
На передней площадке предусмотрены две выдвижные площадки
для осмотра забоя и оборки породы, смены инструмента на коронке
верхней машины и установки арочной крепи. Для удобства уста-
новки арочной крепи и обслуживания машины в призабойной ча-
Рис. 7.10. Тоннельный комбайновый комплекс ТК-1С
сти выработки на выдвижных площадках имеются откидные пло-
щадки, с которых можно приблизиться к боковым стенкам
выработки.
На боковых продольных балках портала укреплены гидродом-
краты распора 4, которые посредством специальных проставок
устанавливают по ширине выработки. Эти распоры предназначены
для удержания верхней машины от разворота во время работы.
На задней площадке портала предусмотрена установка теле-
скопных перфораторов или другого оборудования для бурения
шпуров под анкеры.
Промежуточные опоры портала установлены на опорах гусе-
ничных тележек, примененных от ходовой части комбайна ПК-8.
Крыша 5 крепится колоннами к платформе портала и служит
для обеспечения безопасности работы в забое. Крыша является
.v:i
также несущей конструкцией устройства для возведения арочной
кропи.
Тоннельный комбайновый комплекс Т1\-2 предназначен для
механизации горнопроходческих работ при сооружении гидротех-
нических и транспортных тоннелей сечением 18—50 м2 (вчерне)
по породам с f 6.
Комплекс ТК-2 применяют для прохождения тоннелей, высота
которых превосходит технически возможную высоту проходки су-
ществующими проходческими комбайнами со стреловидным испол-
нительным органом. Достигается это тем, что тоннель приходится
одновременно двумя комбайнами типа 4ПП-2, расположенными на
разной высоте выработки, верхний забой которой опережает ниж-
ний. Крепление выработки — анкерное, для чего верхний комбайн
4ПП-2 снабжен навесным оборудованием для бурения шпуров
под анкерные болты.
Техническая характеристика комплекса ТК-2
Форма сечения выработки.......................Любая,	кроме
круглой
Размеры выработки в проходке, м, не более:
высота ...................................... 7,8
ширина..................................     6,8
Техническая производительность по прох )дкс
при проведении выработки сечением 40 м3,
м/ч........................................... 0,5	2,2
Допустимый угол наклона выработки, градус	’ 5
Минимальная длина комплекса (при погрузке
в автосамосвал), м.............................. 47
Общая установочная мощность электродвига-
телей, кВт ...................................  450
Общая масса комплекса, т....................... 89,3
Тоннельный комбайновый комплекс ТК-2 (рис. 7.11) состоит
из двух проходческих комбайнов 1 типа 4ПП 2 с мостовыми перегру-
жателями, передвижной платформы 2, прицепного нижнего 3 и
верхнего 4 перегружателей, навесного оборудования для анкеро-
вания, передвижной пылеулавливающей установки типа ППУ и
установщика крепи.
Над нижним комбайном 4ПП-2 располагается передвижная
платформа 2, опирающаяся своими передними колесами на почву
верхней части выработки, а задняя — на почву нижней части. Вы-
сота задних опор может изменяться посредством специальных
проставок в зависимости от высоты тоннельной выработки. Ширина
платформы также регулируется по ширине выработки.
Передвижная платформа имеет конвейер, который транспорти-
рует горную массу с перегружателя верхнего комбайна па пере-
гружатель нижнего. Продольные балки верхней части каркаса
этого конвейера служат направляющими, по которым перемещаются
опорные ролики хвостовой части прицепного перегружателя верх-
него комбайна. Такое устройство обеспечивает независимую ра-
боту верхнего и нижнего комбайнов, так как конвейер передвижной
374
платформы служит компенсатором при
изменениях расстояний между комбай-
нами.
Передвижная платформа прицепля-
ется к комбайну, находящемуся в ниж-
ней части тоннелей выработки и пере-
мещается вперед по мере продвижения
этого комбайна.
Установщик крепи используют для
подъема верхняков арочной крепи. Он
состоит из каретки, шарнирного парал-
лелограмма, подхватов и гидроцилинд-
ров поперечной иодачи и подъема.
Каретка с помощью гидроцилиндра
перемещается ио балке навесного обору-
дования для анкерования. К каретке
прикреплен шарнирный параллело-
грамм, имеющий траверсу с подхватами.
Подъем и опускание траверсы относи-
тельно каретки выполняются гидроци-
линдром.
Примером тоннельного комбайнового
к омплекса с к о м б а й в о м б у-
р о в о г о действия является ком-
плекс диаметром 5,6 м. Он предназначен
для сооружения перегонных тоннелей
метрополитена с блочной обделкой
внутренним диаметром 5,1 м на прямых
и на кривых участках в условиях:
скальных горных пород прочностью на
одноосное сжатие от 500 до 1200 кгс/'см2
и абразивностью до 35 мг, от монолит-
ных слаботрещиноватых до сильнотре-
щиноватых; допускает водоприток,
В условиях монолитных и слаботре-
щиноватых пород применяют комбайно-
вое исполнение машин, обеспечивающее
проходку тоннеля с устройством времен-
ного крепления из анкеров или сталь-
ных арок с плоским лотковым блоком
и возведением постоянно!! тоннельной
обделки из сборных железобетонных
блоков, монолитного бетона и набрызг-
бетона. Комплекс {рис. 7.12) состоит из
комбайна и вспомогательного оборудо-
вания. Комбайн состоит нз ограждаю-
щего экрана /, исполнительного ор-
гана 2, шарошки главного^ вала 4,
Рис. 7.12. Тоннельный комплекс с комбайном бурового действия диаметром 5,6 м
щитового транспортера 5, пылеуловительной системы 6, головной
секции щита 7, сферического шарнира 8, цилиндра восприятия
крутящего момента 9, зубчатой передачи 10, хвостовой секции щита
11, регулятора 12, хвостовой оболочки 13, двигателя постоянного
тока 14, упора 15, цилиндра поворота 16 исполнительного органа,
домкратов 17 головной и 18 хвостовой секций технической, плат-
формы 19.
Проходческий буровой комплекс КТ-5, 6Е2 предназначен для
механизации проведения перегонных тоннелей метрополитена круг-
лой формы диаметром в- проходке 5,6 м с обделкой внутренним диа-
Рис. 7.13. Тоннельный комбайновый комплекс КТ-5.6Е2
метром 5,1 м на прямых и кривых участках в условиях скальных
горных пород, прочность которых на одноосное сжатие от 200 до
1200 кгс/см3, а абразивность от 35 мг, от монолитных слаботрещи-
новатых до сильнстрещиноватых, а также для проведения тоннелей
другого назначения в аналогичных горно-геологических условиях—
гидротехнических тоннелей, городских и промышленных коллекто-
ров, транспортно-дренажных штолен при строительстве горных
тоннелей.
Тоннельный комбайновый комплекс КТ-5, 6Е2 (рис. 7.13) со-
стоит из проходческого комбайна и технологического комплекса.
Проходческий комбайн предназначен для разрушения полого
массива, погрузки разрушенной породы и транспортирования ее до
транспортного моста, а также для перемещения технологического
комплекса. Комбайн в свою очередь состоит из исполнительного
органа с породоразрушающими инструментами и погрузочными ков-
шами: привода исполнительного органа, отгораживающей диаф-
рагмы, гидрофицированного перекрытия, распорно-шагающего уст-
ройства, ленточного конвейера, гидросистемы, электрооборудова-
ния, пульта управления, приборов контроля и управления, в том
377
числе аппаратуры контроля направления, пылеулавливающей уста-
новки, бурильной установки для анкеров.
Назначение исполнительного органа, его привода, ленточного
конвейера, гидросистемы, пульта управления, приборов контроля
и управления, в том числе аппаратуры контроля направления,
пылеулавливающей установки, распорно-шагающего устройства и
гидрофицированного перекрытия аналогично назначению этих уз-
лов в комплексе «Союз-] 9 У».
Рис. 7.14 Тоннельный комбайновый комплекс фирмы «Роббинс» (США)
Отгораживающая диафрагма предназначена для локализации
призабойного пространства с помощью специальных герметизи-
рующих устройств и должна обеспечивать герметизацию при сме-
щении центра исполнительного органа во время операций по уп-
равлению комбайном в профиле и плане.
Из зарубежных конструкций известны тоннельные комплексы фирмы
«Вирт» (ФРГ).
Комплексы фирмы «Роббинс» (США), изготовляемые в виде серии ма-
шин различных типоразмеров, предназначены для механизированной про-
ходки тоннелей по известняку и песчанику. Некоторые из типоразмеров ком-
байнов изготовлялись фирмой в единичных образцах по заказу. Фирмой соз-
дано более 75 комплексов диаметром 2,13—11,7 м (рис. 7.J4).
Из серии комплексов этой же фирмы известны модели «Роббинс 142-130»,
«Роббннс-354» и «Роббинс-371» и др. Исполнительный орган комбайнов, вхо-
дящих в состав этих комплексон, представляет собой цен тральный бур с на-
ружным диаметром, соответствующим диаметру проводимой выработки.
Породы, по которым работают комплексы «Роббинс», охватывают широ-
кий диапазон и характеризуются крепостью на одноосное сжатие до
378
2100 кге,'см2. Мощность привода исполнительного органа колеблется от 74
до 735 кВт, напорное усилие — от 350 до 72 000 Н, крутящим момент — ог
12 до 725 кН-м, масса комплекса — от 17 до 500 т,
В качестве породе разрушающего инструмента на комбайнах «Роббинс»
применяют одподисковые шарошки. При работе исполнительного органа
породорззрушающий инструмент совершает вращательное движение вокруг
центральной оси бура. Разрушенная комбайном порода забирается ковшами
исполнительного органа и выгружается на центральный ленточный конвейер
комбайна.
Передвижение и подача комбайна па забой осуществляются с помощью
шагающей тарифицированной системы подачи.
Изменение направления движения комбайна производится смещением
в горизонтальной и вертикальной плоскостях исполнительного органа с по-
мощью системы гидродомкратов.
Комплекс предусматривает возможность возведения металлической крепи.
Техническая характеристика комплекса типа 142. 139 непрерывного
действия фирмы «Роббинс» приведена в табл. 6 3.
В целом зарубежные проходческие комплексы непрерывного действия
характеризуются весьма большой установленной мощностью до 1000 кВт,
причем мощность привода исполнительного органа достигает 400—700 кВт.
Техническая производительность комбайнов по породе 0,2—0,5 ма/мин, удель-
ные параметры: мощность 3,6—7,55 кВт/т, металлоемкость 0,65—4 т/(т/ч),
энерговооруженность 7—31 кВт/(т/ч). Комбайны характеризуются большой
массой — до 225 т.
Породные комбайны оснащены исполнительными органами бурового
типа с роторным или планетарным движением породоразрушающего инстру-
мента типа дисковых шарошек гладких или штыревых.
§ 7. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
В области проходческих щитовых комплексов намечены следую-
щие перспективы развития fill:
завершение создания комплексов с механизированными и ча-
стично механизированными щитами диаметром 2,1—5,6 м в соот
ветствии с отраслевым стандартом и более, а также для строитель-
ства трубопроводов большого диаметра (820—2020 мм). Щиты этих
комплексов должны иметь сменные исполнительные органы, по-
зволяющие строить тоннели в породах с широким диапазоном кре-
пости при максимальной унификации отдельных машин и узлов
щитов смежных диаметров, а также с узлами проходческих комбай-
нов и тоннелепроходческих машин. Механизированные щитовые
комплексы должны обеспечивать степень механизации основных
процессов не менее 95%, а комплексы с частично механизирован-
ными щитами — не менее 60%;
создание на базе новых решений щитовых комплексов для строи-
тельства тоннелей со скоростью 500—700 м/мес, для чего необхо-
димо сокращение продолжительности основных, а также вспомо-
гатепьных операций. Для этого предполагается: создание исполни-
тельных органов с повышенными мощностью и усилиями подачи,
а также основанных на новых методах разрушения породы на базе
последних достижений науки и техники (электронно-лучевого, ла-
зерного, плазменно-струевого, гидроударного и др.); применение
инструмента для разрушения крепких пород, в том числе шарошек;
379
создание кассетного крепеукладчика, а также крепеукладчика, ра-
ботающего на принципе обжатия крепи к породе; механизация воз-
ведения вторичной обделки тоннелей; создание щитовых комплек-
сов для строительства тоннелей с монолитно-прессованной бетон-
ной крепью с резким увеличением скорости как путем усовершенст-
вования существующих устройств и способов, так и на базе новых
решений, что позволит расширить область применения этого пе-
редового способа; применение щитов для строительства тоннелей
со сборной крепью на строительстве тоннелей с монолитно-прессо-
ванной крепью с минимальными конструктивными изменениями;
максимальное совмещение крепления, обработки забоя и погрузки
породы, для чего целесообразно создание конструкции исполни-
тельного органа как с коронкой на стреле, так и роторного, по-
зволяющего разрушать породу на заходку без передвижки щита;
усовершенствование погрузочных устройств и погрузочных кон-
вейеров с целью повышения их эффективности при работе в глини-
стых породах;
создание щитов с возможностью их применения в необходимых
случаях в сочетании с буровзрывным способом разрушения породы
при минимальных демонтажных работах;
создание высокоэффективных механизированных щитовых ком-
плексов для строительства тоннелей в водонасыщенных породах,
в том числе основанных на принципе заполнения призабойной ка-
меры суспензией под давлением;
создание щитовых комплексов для безлюдного строительства
тоннелей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
I.	Алилмв О. Д., Дворников Л. Т. Бурильные машины. М., Машино-
строение, 1976.
2.	Базер Д. И., Крутилин В. И., Соколов Ю. Л. Проходческие ком-
байны. М-, Недра, 1974.
3.	Барон Л. И. О соотношении между общим коэффициентом крепости
и контактной прочностью горной породы.— Шахтное строительство, 1974,
№ 11, с. 12—13.
4.	Воздвиженский Б. И., Сидоренко А. К., Скорняков А. Д. Современ-
ные способы бурения скважин. М., Недра, 1970.
5.	Гедеванов А. К- Анализ эффективности работы проходческих ком-
байнов избирательного действия. — Шахтное строительство, 1973, .№ 8,
с. 11 — 13.
6.	Гудков Г. Д., Дмитрия Ю. А. Горнопроходческие машины и обору-
дование для проведения горизонтальных и наклонных выработок буровзрыв-
ным способом.— Уголь, 1975, № 1, с. 48—51.
7.	Динамика проходческих комбайнов/В, А. Бреннер, А. А. Каралюс,
П. П. Палиев и др. М., Недра, 1977.
8.	Дмитрак Ю. А., Кузьмин А. А. Механизация проведения вырабо-
ток буровзрывным способом. М., Недра, 1974.
9.	Евневич А. В, Транспортные машины и комплексы. М., Недра,
1975.
10.	К выбору исходных данных для расчета деталей трансмиссии испол-
нительного органа комбайна ПК-9р на выносливость/Я- И. Альшиц, Н. Н. Пе-
тухов, Г. В. Петрушкин и др.— В кн.: Механизация горнопроходческих ра-
бот. М., ЦНЙЙПодземмаш, вып. 11.
И. Клорикьян В. X., Ходом В.В. Горнопроходческие щиты и комплексы.
М., Недра, 1977.
12.	Леоненко Ю. Н., Киселев О. В. Новые пылеулавливающие установки
ППУ-2 и ППУ-4 для проходческих комбайнов.— Уголь, 1975, Кй 1, с. 65—67.
13.	Малевич Н. А. Горнопроходческие машины и комплексы. М., Недра,
1971.
14.	Малевич Н. А. О развитии науки в области создания горнопроход-
ческих машин и комплексов.— Шахтное строительство, 1970, N° 6, с. 3—5.
15.	Малевич Н. А. О создании унифицированных семейств горнопроход-
ческих машин.— Уголь, 1978, № 2, с. 9—12.
16.	Малевич Н. А. Применение проходческих комбайнов и комплексов
на шахтах ФРГ. М., ЦНИЭИУголь, 1976. 65 с.
17.	Малевич Н. А., Гедеванов А. К. Об основных параметрах резания
проходческих комбайнов с исполнительным органом избирательного дейст-
вия.— Шахтное строительство, 1971, Ns 3, с. 19 — 21.
18.	Малиованов Д. И. Совершенствование горнопроходческой техники
в десятой пятилетки. — Шахтное строительство, 1976, № 8, с. 1.
19.	Малиованов Д. И. Техника проведения горизонтальных и наклон-
ных выработок совершенствуется.—Шахтное строительство, 1978, Ns 4,
с. 5 — 8.
20.	Малиованов Д. И. О производительности проходческих комбайнов.—
Уголь, 1974, Ns 2, с. 9—11.
21.	Малиованов Д. И. Совершенствование и создание новых конструк-
ций проходческих комбайнов.— Шахтное строительство. 1974, Ай 11, с. 5—7.
22.	Маркович М. М., Берман В. М., Цетнарский И. А. Объемный гид
ропривод горнопроходческого оборудования и опыт его эксплуатации. М.,
ЦНИЭИуголь, 1977. 54 с.
23.	Машины и оборудование для проведения горизонтальных и наклон-
ных выработок. Под ред. Б. Ф. Братченко. М., Недра, 1975.
381
24	Мостков В. И. Подземные сооружения большого сечения. М., Недра,
1974.
25.	Мостакив В. А. Устойчивость проходческого комбайна, опертого
на аутриггеры.— В кн_: Механизация горнопроходческих работ. М.,
ЦНИ14подземмаш, вып. 13, 1979, с. 5—8.
26	Покровский И. Л4. Технология строительства подземных сооружений
и шахт. М., Недра, 1977.
27.	Разрушение горных пород проходческими комбайнами. Разрушение
агрегированными инструментамн/Л. И. Барон, Л. Б. Глатман, Ю. Н. Козлов
и др. М., Наука, 1977.
28.	Режимы работы комбайнов для добычи калийных руд/В. А. Брен-
нер, В А. Зыков, И. С. Зильбсрг и др. М., Недра. 1978.
29.	Система пылегашепия проходческого комбайна 4ПП-2. А. А. Абкин,
Ю. Н. Леоненко, Н. В. Бурменскпй и др.— Шахтное строительство, 1977,
№ 7, с 25—28.
30.	Скоробогатов С. В., Куколь В. В. Горнопроходческие и строитель-
ные машины. М., Недра, 1976.
31.	Тихонов Н. В., Рысев Г. И. Шахтные погрузочно-транспортные ма-
шины. At, Недра, 1976.
32.	Токмагабеков Ilf. Т., Крутилин В. И., Базер Я- И Горнопроход-
ческий комбайн ГПК.— Уголь, 1975, № 1, с. 52—54.
33.	Храпов 10. Г. О создании эффективного исполнительного органа
проходческого комбайна для пород с / до 6.— Шахтное строительство, 1976,
№ 7, с. 14—17.
34.	Яцких В. Г., И мае А. Д., Спектор Л. А. Горные машины и ком-
плексы. At, Недра, 1974.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие ................................................     3
Глава 1. Общие сведения......................................... 5
§ 1.	Структурный состав средств механизации. Горнотехнические
И горно-геологические факторы, влияющие на выбор горных
машин ..................................................... 5
§ 2.	Охрана труда при эксплуатации горных машин...........11
Глава 2. Машины и механизмы для бурения и заряжания шпуров и сква-
жин ............................................................14
§ 1.	Способы бурения. Основы теории рабочего процесса бурения.
Классификация бурильных машин.......................... . 14
§ 2.	Буровой инструмент.................................  19
§3.	Бурильные головки и оборудование для бурения.........22
§ 4.	Бурильные машины вращательного действия .............31
§ 5.	Бурильные машины ударно-поворотного, ударно-врашатель-
ного и вращательно-ударного действия ......................41
§ б.	Основы теории и расчета бурильных машин н головок ... 46
§ 7.	Шахтные бурильные установки. Средства механизированного
заряжания шпуров.........................................  53
Шахтн	ые бурильные установки для подготовительных выработок 55
Шахтн	ые бурильные установки для тоннелей и камер .. . ... . 72
Средс	тва механизированного заряжания шпуров .........'. . 74
§ 8.	Основы теории и расчета бурильных установок ...... 76
§ 9.	Перспективы развития.................................85
Глава 3. Погрузочные и буро погрузочные машины................  88
§ 1.	Назначение, область применения и классификация ....	88
§ 2.	Системы оборудования погрузочных машин...............94
§ 3.	Погрузочные машины........................  .	... 104
Погрузочные машины периодического действия..............104
Погрузочные машины непрерывного действия................112
§ 4.	Буропогрузочные машины .............................120
*§ 5. Основы теории и расчета погрузочных машин...........125
Производительность .....................................125
Основные параметры .....................................127
Устойчивость .......................................   .	134
§ 6.	Перспективы развития.............................. ,	137
Глава 4. Машины и механизмы для временного и постоянного крепления
горных выработок.............................................  139
§ I.	Назначение, область применения и классификация	....	139
§ 2.	Механизированные крепи............................  140
§3.	Машины и механизмы для возведения штучной крепи .... 141
§ 4.	Машины для возведения анкерной крепи.....................150
§ 5.	Машины Д.Я я возведения обделки из сборных элементов	.	.	.153
§ 6.	Машины и оборудование для возведения крепи из бетона,
тампонажа и закладки.....................................16
§ 7.	Основы теории и расчета крспеустановщиков...........167
§ 8.	Перспективы развития ...............................171
383
Стр.
Глава 5. Проходческие комбайны ..................................172
§ 1.	Назначение, область применения и классификация........172
§ 2.	Системы оборудования проходческих комбайнов...........174
Исполнительное оборудование ............................ 174
Погрузочное оборудование ............................... 183
Ходовое оборудование ................................... 188
Распорное оборудование ................................. 192
§ 3.	Привод проходческих комбайнов.........................192
§ 4.	Инструмент проходческих комбайнов.....................197
§ 5.	Проходческие комбайны избирательного действия и нарезные 202
Комбайны избирательного действия.........................202
Нарезные комбайны........................................227
§ 6.	Проходческие комбайны бурового действия с непрерывным
рабочим процессом......................................    228
§ 7.	Системы управления проходческими комбайнами...........233
§ 8.	Системы пылеподавления . ...........................  238
§ 9.	Основы теории и расчета проходческих комбайнов ..... 246
Силовые и энергетические показатели разрушения...........246
Производительность ..................................... 252
Нагрузки на исполнительном	органе .......................255
Нагрузки на ходовую часть..............................  264
Устойчивость ............................................268
§ 10.	Перспективы развития.................................280
§ И.	Общие сведения о выемочных	машинах...................283
Глава 6. Комплексы для проведения горизонтальных и наклонных выра-
боток . .....................................................    288
§ 1.	Назначение, область применения и классификация........288
§ 2.	Комплексы для проведения выработок буровзрывным спосо-
бом ....................................................  291
§ 3.	Комплексы для проведения выработок комбайновым способом 297
§ 4.	Комплексы с комбайнами избирательного действия и обору-
дованием для возведения анкерной крепи ...................302
§ 5.	Комплексы с комбайнами избирательного действия и обору-
дованием для возведения постоянной арочной крепи..........322
§6.	Комплексы с комбайнами бурового действия..............326
§ 7.	Основы теории и расчета проходческих комбайновых комплек-
сов ......................................................333
Производительность.......................................333
Тяговый расчет...........................................335
Устойчивость............................................ ЗЗЬ
Перекрытия,основания и гидростойки распорно-шагающей крепи 339
§ 8.	Перспективы развития..................................342
Глава 7. Щитовые проходческие комплексы и комплексы оборудования
для сооружен! я тоннелей.......................................  344
§ 1.	Назначение, область применения и классификация........344
§ 2.	Проходческие щиты.....................................346
§ 3	Системы оборудования проходческих щитов...............348
§ 4	Основы теории и расчета проходческих щитов............354
§ 5.	Щитовые проходческие комплексы........................359
§ 6.	Комплексы оборудования для сооружения тоннелей .... 370
§ 7.	Перспективы развития .................................379
Список литературы .............................................  381