ДОБЫЧНОЙ КОМБАЙН СО ШНЕКОВЫМ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМ ОРГАНОМ Российский патент 2007 года по МПК E21C27/02 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к угледобывающим комбайнам со шнековыми исполнительными органами, и может найти применение при добыче минерального сырья подземным способом.

Известны горные комбайны со шнековыми исполнительными органами [1]. В этих комбайнах обработка забоя осуществляется при сплошном резании шнековым исполнительным органом на высоту обрабатываемой мощности пласта. При этом уголь подвергается сильному измельчению.

Известны добычные [2] и породоразрушающие [3] машины, в которых исполнительный орган выполнен так, что разрушение забоя осуществляется в две стадии: а) выполнение зарубных щелей; б) разрушение межщелевых целиков.

Достоинством таких схем резания является снижение удельной энергоемкости, так как разрушаемый материал меньше измельчается, а для добычных машин - улучшение сортности угля.

Техническое решение по патенту [2] обладает существенным недостатком: не решен вопрос с погрузкой отбитого материала на конвейер, а для дооформления плоскости забоя необходимы специальные дополнительные исполнительные органы.

Нашедшие широкое применение добычные комбайны со шнековыми исполнительными органами [1] приняты нами за прототип. В них решен вопрос с погрузкой угля на конвейер благодаря применению шнеков и погрузочных щитков, решен также вопрос с оформлением забоя, шнеки обеспечивают относительно ровную поверхность.

Достоинством таких комбайнов является возможность регулировать высоту захвата шнеками по мощности пласта, как ниже уровня почвы, так и выше уровня кровли, что обеспечивает управляемость по гипсометрии пласта и необходимое оформление забоя. Такие комбайны обеспечивают хорошую загрузку отбитого угля на конвейер и высокую производительность добычи.

Недостатком таких добычных комбайнов является относительно высокое измельчение угля вследствие использования схемы резания со сплошной обработкой резанием всей разрушаемой части мощности пласта, по полублокированной схеме резания. При этом энергоемкость разрушения по сравнению с двустадийной схемой резания увеличена, а сортность угля - ухудшена.

Целью изобретения является улучшение сортности добываемого угля.

Поставленная цель достигается тем, что комбайн снабжен дополнительным исполнительным органом, выполненным в виде одного или нескольких режущих дисков, закрепленных на вертикальном валу и имеющих привод вращения, при этом режущие диски расположены перед шнеками по ходу движения комбайна, а радиус режущих дисков больше или равен ширине шнека. Количество режущих дисков может быть больше одного, например, для пластов мощностью 2-4 м.

Такое выполнение добычного комбайна, сохраняя достоинство шнековых исполнительных органов по оформлению забоя и погрузке угля на конвейер, обеспечивает придание комбайну дополнительного качества - улучшение сортности добываемого полезного ископаемого, т.е. снижение выхода мелких фракций и увеличение выхода среднекрупных фракций. С этим связанно снижение удельной энергоемкости резания, т.к. меньшая доля энергии, подводимая к исполнительному органу, будет затрачиваться на измельчение и трение.

Щелевое резание, выполняемое опережающим диском, имеет более высокую энергоемкость, чем повторное полублокированное, реализуемое шнековым исполнительным органом.

Однако ослабленный щелью забой, на ширину шнека, имея две поверхности обнажения, будет разрушаться с меньшими усилиями резания и относительно низкой удельной энергоемкостью, при этом существенно будет увеличена сортность угля, т.е. увеличен выход среднекрупных классов (фракций) угля.

Средняя удельная энергоемкость будет определяться как средневзвешенная (приведенная) величина 2-х резов: щелевого и полублокированного (после щели).

,

где - удельная энергоемкость резания в щели;

- удельная энергоемкость по полублокированной схеме (шнека);

V_щел - объем угля, разрушенный в щели;

V_п/б - объем угля, разрушенный шнеком;

- приведенная энергоемкость резания новым комбайном.

Теоретические расчеты и экспериментальные исследования показали, что при объеме угля, разрушаемого шнеком, более чем в 2 раза превышающем объем угля, разрушаемого диском, для хрупких углей приведенная удельная энергоемкость ниже, чем удельная энергоемкость резания шнеком (без применения щелевого резания).

Пример реализации заявляемого комбайна приведен на чертежах.

На фиг.1 схематично приведен фрагмент комбайна с дисковым исполнительным органом (вид сверху).

На фиг.2 приведено сечение А-А: забой + конвейер в зоне работы дискового органа.

На фиг.3 приведено сечение Б-Б: забой в зоне работы шнека.

Заявляемый комбайн состоит из шнекового исполнительного органа 1, закрепленного на поворотном рычаге 2, электропривода 3, основных редукторов 4, гидросистемы 5, блока отбора мощности 6, дискового исполнительного органа 7, поворотного рычага 8, погрузочных щитков (не показаны), гидроцилиндра 9 отвода-подвода дискового исполнительного органа 7, 8, типовых узлов и блоков добычного комбайна со шнековыми исполнительными органами.

Комбайн может быть выполнен симметричным для двухсторонней добычи и асимметричным для челноковой схемы.

Привод вращения диска (дисков) в основном варианте выполняется через вал отбора мощности, дополненный участком карданного вала и конической передачей для передачи момента вращения с горизонтального вала вертикальному.

Привод диска может быть выполнен в виде дополнительного электродвигателя с редуктором, на выходном валу которого закрепляется режущий диск или диски. В таком варианте исполнения комбайн снабжен также дополнительной рамой, в которой закреплен на двух опорах вертикальный вал.

Все передачи и режущий диск снабжены защитными кожухами (не показаны) и корпусными деталями.

В качестве режущего диска может быть применен диск с "баровой" режущей цепью (баровый исполнительный орган, аналогичный исполнительному органу врубмашины).

Перемещение дополнительного исполнительного органа по ставу конвейера осуществляется так же, как и перемещение основного корпуса комбайна. На забойном конвейере дополнительный исполнительный орган устанавливается с помощью завальных и забойных опорных лыж 10. Завальные лыжи оснащены захватами, которыми охватывается завальная направляющая конвейера [4].

Дополнительный исполнительный орган работает одновременно со шнеком комбайна. Разрушение угольного забоя начинается с нарезания горизонтальных щелей: одной над призабойным бортом конвейера, других (не обязательно) в средней части угольного пласта на глубину захвата шнека. Перемещаемый следом нижний (или верхний) шнек комбайна отделяет ослабленную пачку угля с одновременным оформлением забоя. Для челноковой схемы работы, при обратном (не рабочем) ходе, режущий диск 7 (режущие диски) отводится от забоя гидродомкратом 9.

Зарубка заявляемого добычного комбайна осуществляется по типовой схеме: или из ниш, или - самозарубкой [4].

Ширина шнека должна быть не меньше глубины опережающей щели. Наиболее предпочтительная схема выемки - односторонняя.

Для работы дискового исполнительного органа предусматривается типовая система орошения.

Технико-экономические преимущества заявляемого решения:

а) существенно улучшается сортность добываемого угля, что характерно для двустадийных схем резания. При этом проявляется эффект "крупного скола" из-за наличия дополнительной обнаженной поверхности, консольного положения части разрушаемой пачки угля. Суммарное воздействие резцов шнека направлено на "отлом" части пачки в сторону щели. Регулируя высоту подъема шнека, можно оставлять для самообрушения пачку угля между шнеком и нарезанной щелью;

б) уменьшается удельная энергоемкость добычи (что важно при относительно высокой цене за электроэнергию), так как уголь меньше измельчается и реализуется дополнительная степень обнажения забоя; для хрупких углей возможно самообрушение подрубленной пачки (аналогия работы широко применяемых ранее врубмашин);

в) ожидается значительный экономический эффект, так как отпускная цена антрацита среднекрупных фракций в десятки раз выше отпускной цены штыбов;

г) в целом, внедрение заявляемого комбайна скажется и на улучшении ряда других технико-экономических показателей работы горного комбайна.

Источники

1. В.Г.Яцких. "Горные машины и комплексы" [Текст] / Яцких и другие. М., "Недра" 1984 г., с.153-158, 162-172.

2. Г.Ю.Четвернин. Авторское свидетельство 1355703 (СССР) "Исполнительный орган проходческого комбайна" [Текст] / Г.Ю.Четвернин, В.А.Будаков и другие. Опубл. в Б.И 1987 г., №44.

3. А.М.Ткаченко. Авторское свидетельство 1255712 (СССР) "Добычной комбайн" [Текст] / А.М.Ткаченко и В.И.Пряник. Опубл. в Б.И 1986 г. №33.

4. Министерство угольной промышленности СССР, Союзуглемаш, Горловский ордена Трудового Красного Знамени машиностроительный завод имени С.М.Кирова. "Комбайн очистной узкозахватный 1ГШ 68", Техническое описание и инструкция по эксплуатации 1ГШ 68.00.00.000 ТО, с.20.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к угледобывающим комбайнам со шнековыми исполнительными органами, и может найти применение при добыче минерального сырья подземным способом. Обеспечивает улучшение сортности добываемого угля. Комбайн включает гидравлический механизм перемещения, привод, редуктора, шнеки, регулируемые по высоте, погрузочные щитки. Комбайн снабжен дополнительным исполнительным органом в виде нескольких режущих дисков. Они закреплены на одном вертикальном валу и расположены перед шнеками по ходу движения комбайна. Радиус режущих дисков больше или равен ширине шнека. 3 ил.

Добычной узкозахватный комбайн, включающий гидравлический механизм перемещения, электродвигатели, электроблок управления, основные редуктора, поворотные редуктора, шнеки с резцами, погрузочные щитки, пылеоросительную систему, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным исполнительным органом в виде нескольких режущих дисков, закрепленных на вертикальном валу, при этом режущие диски расположены перед шнеками по ходу движения комбайна, а радиус режущих дисков больше или равен ширине шнека.