CC BY
16
© А.Г. Лущик, 2008
УДК 622.232.72 А.Г. Лущик
ИСПЫТАНИЯ В СЛОЖНЫХ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ КОМПЛЕКСА ДЛЯ ВЫЕМКИ ТОНКИХ ПЛАСТОВ 2МКС216
Приведены результаты приемочных испытаний механизированного комбайнового комплекса 2МКС216, выявлены его основные достоинства и недостатки.
омплекс механизированный комбайновый 2МКС216 был поставлен в августе - сентябре 2006 г. в ОАО «Шахтоуправление «Обухов-ская». Завод - изготовитель ЗАО «Рос-товгормаш». Приёмочные испытания проходили в лаве № 3016 ОАО «Шахтоуправление «Обуховская» со следующей характеристикой:
Угольный пласт «к2» - простого строения, представлен антрацитом крепостью - 3, с сопротивляемостью угля резанию - 267 кг/см, мощностью от 0,89 до 1,12 м, при средней по блоку 1,05 м, углы падения изменялись от 5 до 10°. Объемный вес угля 1,67 т/м3. Пласт не опасен по выбросам породы, угля и газа, по взрывчатости пыли, а также по горным ударам, несамо-возгараем. Повсеместно имела место микротектоника в форме надвигов с амплитудой 0,1-0,35 м. Простирание микронарушений, в основном, диагональное к направлению отработки выемочного столба. По пласту также отмечались как согласные напластованию линзы и прослойки кварца, так и секущие прожилки кварца с нормальной мощностью в среднем 2-4 см, заполняющие полости микротектонических трещин.
В большинстве случаев непосредственно над пластом залегал прослой углисто-глинистого сланца мощностью до 0,22 м, слабой механической прочности, не имеющий механического контакта с
вышерасположенными слоями пород кровли, крепостью 4-6 - "ложная кровля", объемным весом 2,7 т/м3. В западной части выемочного столба над углисто-глинистым сланцем залегал прослой угля сапроколлита мощностью 0,090,18 м, выклинивающийся к центральной части выемочного столба, не имеющий связи с вышележащими породами, склонен к обрушению после выемки полосы угля - антрацита.
Непосредственная кровля представлена переслаиванием сланцев песчаного и песчано-глинистого мощностью до 8,0 м, крепостью по шкале проф. Протодьяконова 7-10, объемным весом 2,7 т/м3, среднеустойчивая, а на участках с мощностью 1-3 м и участков зон высокой трещиноватости и обводненности - неустойчивая. Мощность сланца песчано-глинистого уменьшалась с запада на восток от 3 до 1 м, а мощность сланца песчаного незначительно увеличивалась в том же направлении от 3 до 4,5 м.
Основная кровля сложена песчаником мощностью 11-12 м, крепостью по Протодъяконову 12-14, объемным весом 2,7 т/м3, труднообрушаемым. Непосредственная почва представлена сланцем песчаным мощностью до 1,8 м, крепостью 8-10 выдерживающим нагрузки любого типа механизированной крепи.
Работы в лаве № 3016 во время испытаний комплекса 2 МКС 216 произ-
Таблица 1
Основные показатели работы лавы № 3016 ОАО «ШУ «Обуховская»
Показатели 2006 г. 2007 г. Итого
сентябрь октябрь ноябрь декабрь январь фев-ль март
Длина лавы, м 222 222 222 222 222 220 220 221,4
Вынимаемая мощность пласта, м 1,38 1,35 1,28 1,2 1,27 1,26 1,19 1,2-1,38
Мощность пласта, м 1,2 1,3 1,11 1,07 1,14 1,14 1,08 1,07-1,3
Угол падения пласта, град 6 - 8 6 - 8 6 - 8 6 - 8 6 - 8 6 6,5 6 - 8
Добыча угля за месяц, т 5343 10574 24076 31081 32513 30495 47390 181472
Среднесуточная добыча угля, т 171 341 830 1036 1121 1129 1579 976
Максимальная суточная добыча угля, т 900 1300 1500 1500 1500 2500 2700 2700
Подвигание лавы, м 8,8 18,8 46,4 64,0 65,5 60,0 98,8 362,3
Количество отработанных дней 10 31 29 30 29 27 30 186
водились комплексной бригадой ГРОЗ, состоящей из четырёх звеньев. Продолжительность смены 6 часов.
Испытания комплекса проводились с 20 сентября 2006 года по 31 марта 2007 года испытательной лабораторией ОАО «ШахтНИУИ» аккредитованной Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии, совместно с работниками ОАО «Шахтоуправление «Обуховская».
В начальный период эксплуатационных испытаний очистного комбайна УКД 200-250 (октябрь 2006 г.) выяснилось, что комбайн не мог работать эффективно из-за конструктивных недостатков в навесном оборудовании конвейера и некачественного изготовления отдельных узлов.
Основным конструктивным недостатком было недостаточное сечение расштыбовочных окон в нижней направляющей навесного оборудования, что приводило к заштыбовке канала и невозможности протягивания тяговой цепи комбайна. По этой причине перегревались и выходили из строя электромагнитные муфты сколь-жения (ЭМС). Кроме этого, имело место несоответствие размера захвата комбайна и
прохода между круглой направляющей и верхней полкой ограждения навесного оборудования конвейера. В результате принятых мер эти недостатки были устранены.
За период испытаний комбайна под-вигание лавы составило 362,3 м, а добыча 181 472 т. Основные показатели работы лавы № 3016 за период приёмочных испытаний комплекса 2 МКС 216 приведены в табл. 1.
В процессе испытаний были определены основные параметры комплекса.
Габаритные размеры прохода между завальной частью конвейера и блоком управления секцией крепи определялись замером на зафиксированной минимальной вынимаемой мощности пласта равной - 0,94 м, при этом высота прохода была - 0,58 м, а ширина - 0,84 м.
Скорость крепления определялась путем хронометражных наблюдений по элементам процесса крепления, включая переход оператора от одного блока управления к другому. Передвижка крепи в лаве № 3016 осуществлялась по паевому принципу, как правило, четырьмя горнорабочими очистного забоя. В среднем на передвижку од-
ной секции затрачивалось 43,1 с (разгрузка гидростоек - 4,4 с, передвижка секции - 30,5 с, распор - 4,6 с и переход к следующей секции, включая осмотр передвинутой и положение следующей секции перед передвижкой - 3,6 с).
Средний шаг передвижки крепи составил 0,80 м. Скорость крепления составила - 6,68 м2 мин.
Установлено, что усилия при передвижке секции крепи и конвейера составили соответственно 207 и 101 кН.
Для определения силовых характеристик крепи осуществлялись замеры фактических величин давления в гидростойках самописцами 2ДВ2. Распор гидростоек крепи в лаве № 3016 осуществлялся давлением от 15,0 до 22,0 МПа, в среднем - 19,6 МПа. Гидростойки работали в основном в режиме нарастающего сопротивления (более 83 % времени от зафиксированного) и в 38 циклах из 101 записанных был отмечен выход гидростоек крепи на уровень номинального сопротивления. Величина давления, при которой происходило срабатывание предохранительных клапанов, составляла от 38,0 до 42,0 МПа, в среднем - 39,2 МПа. Сопротивление поддерживаемой кровли 610,57 кН/м2. Коэффициент затяжки кровли составил - 0,92.
Эффективность работы межсекционных перекрытий оценивалась по отсутствию просыпающейся в межсекционное пространство породы при передвижке. Установлено, что межсекционное пространство перекрывалось боковыми щитами надёжно без зазоров, просыпания породы в межстоечное пространство не наблюдалось.
Устойчивость секций крепи оценивалась по величине наклона стоек секций относительно нормали к почве. Особое внимание уделялось концевым секциям крепи. В период испытаний потери
устойчивости секций крепи и их гидростоек в лаве № 3016 не наблюдалось.
Доступность к элементам крепи и системы привязки, определяемая методом экспертных оценок, в целом, была удовлетворительной. Затру дне-ние в доступе наблюдалось только на минимальной мощности при замене гидравлических элементов (рукава, стоечные блоки) стоек заднего ряда, домкратов передвижки секций и особенно хомутов, связывающих основания по завальной стороне.
Испытания показали высокую безопасность управления крепью и удобство управления в целом.
Измерение скорости подачи комбайна проводилось при его работе по выемке угля при движении сверху вниз и при работе по зачистке при движении снизу вверх, одновременно проводились измерения мощности потребляемой электродвигателями исполнительного органа комбайна и вынесенной системы подачи (ВСП), ширина захвата.
Установлено, что средняя скорость подачи комбайна при движении вниз по выемке угля составила - 3,9 м/мин, при движении вверх по зачистке - 4,2 м/мин. Средняя потребляемая мощность электродвигателей исполнительного органа при движении вниз по выемке угля составила - 180,7 кВт, при движении вверх по зачистке - 147,3 кВт.
Средняя суммарная потребляемая мощность электродвигателей ВСП при движении комбайна вниз по выемке угля составила - 58,3 кВт, при движении вверх по зачистке - 55,7 кВт.
На работу привода комбайна и ВСП оказывало существенное влияние наличие по пласту повсеместных микротектонических нарушений в форме надвигов с амплитудой 0,1-0,35 м. Простирание нарушений в основном диагональное к направлению отработки выемочного поля. В связи с этими нарушениями постоянно
Таблица 2
Основные недостатки и отказы оборудования
Наименование узлов и деталей Количество замен (поломок Причины отказов, неисправностей
1. Разгрузочный клапан стоечного 109 Износ седла клапана из-за некаче-
блока ственного изготовления
2. Предохранительный клапан сточно- 43 Износ уплотнительного кольца из-за
го блока некачественного изготовления
3. Домкрат передвижки секции 31 Вырвана грундбукса из-за изготовле-
ния с отклонениями от чертежей
4. Гидростойки 4 Течь по сварным швам
5. Хомут 4 Излом
6. Крепление стоек к перекрытию 3 Излом болтов
7. Ограждение верхней цепи комбайна 58 Излом
8. Шнек 6 Износ резцедержателей, выдача
на ремонт
9. Тяговая цепь (соединительное звено) 32 Порыв
10. Электромагнитная муфта (ЭМС) 9 Нет подачи, замена
11. Электромагнитная муфта (ЭМС) 24 Срезало шпильки, нет зацепа
12. Исполнительный орган комбайна 3 Не поднималась шнек
13. Блок управления шнеками 5 Нарушение герметичности
14. Система орошения 11 Порыв, нарушение заделки
15. Домкраты подъёма шнеков 2 Выдавило уплотнение
16. Электродвигатель ВСП 1 Межвитковое замыкание
10. Кабель силовой 10 Повреждение
11. Подклинивание нижней цепи в канале - Малое сечение расштыбовочных окон
12. Захват комбайна не проходил между - Изготовлено с отклонениями от
круглой направляющей и верхней полкой чертежей
возникала необходимость в присечке почвы.
На комбайне УКД 200-250 применялись резцы типа ЗР 4.80. Проведёнными наблюдениями установлено, что удельный расход резцов на 1000 т добычи составил 66,8 шт. Замена резцов производилась в основном из-за износа твёрдого сплава, так как из-за волнистого характера залегания пласта постоянно приходилось снимать гребни по почве, а в отдельных случаях и по кровле. Хронометраж-ные наблюдения за работой комплекса 2 МКС 216 проводились в декабре 2006 года в течение 48 смен. Общая добыча составила 13 350 т, среднесуточная - 1125 т. Пооперационные за-
траты при выемке угля определялись по всем 48 сменам, так как во все, в том числе и в ремонтные смены производилась выемка угля.
В ремонтные смены выполнялись работы по ежесуточному техническому обслуживанию оборудования комбайна и механизированной крепи, проводились ремонтные работы по устранению аварий в добычные смены. Затраты времени на техническое обслуживание оборудования лавы составило 25,2 %. Простои лавы составили 16,5 %. В том числе по отказам оборудования лавы 13,9 %. Основные неполадки приходятся на вынесенную систему подачи. Перечень недостатков и отказов обору-
дования за период эксплуатационных испытаний приведен в табл. 2.
Уровень звука при испытании измерялся в лаве № 3016 при работе комплекса в соответствии с «Методикой установления значений шумовых и вибрационных характеристик»
(РД12.23.102-85). Эквивалентные уровни звука на рабочих местах ГРОЗ, машиниста и помощника машиниста комбайна с учетом поправки на время работы комбайна за смену не превышали предельно
допустимые нормы шума с учетом напряженности труда. Конструктивные и эксплуатационные недостатки комплекса 2 МКС 216, выявленные за период эксплуатационных испытаний, и рекомендации по их устранению приведены в табл. 3.
На основании результатов эксплуатационных испытаний очистного комплекса 2 МКС 216 в лаве № 3016 ОАО «Шахтоуправление «Обуховская» можно сделать следующие выводы.
Таблица 3
Конструктивные и эксплуатационные недостатки комплекса 2 МКС 216
Описание выявленных недостатков
1 Массовый выход из строя сёдел разгрузочного клапана стоечного блока
2 Низкая надёжность уплотнительного кольца предохранительного клапана стоечного блока
3 Разрушение крепления грундбуксы домкрата передвижки секции
4 Излом болтов крепления рычагов передних стоек к перекрытию
5 Излом направляющих штанг механизма передвижки секций
6 Излом планки крепления домкрата передвижки секции
7 Излом т-образного хомута
8 Излом ограждения верхней цепи комбайна
9 Клинение и заштыбовка нижней тяговой цепи в навесном оборудования конвейера, из-за малых сечений расштыбовочных окон
10 Захваты комбайна не проходили в навесном оборудовании (отклонение в размерах)
11 Портал комбайна засыпался горной массой при выемке и погрузке угля
12 Снижение тягового усилия электромагнитной муфты (ЭМС) при её перегреве
13 Выход из строя манжет вала поворотного редуктора
14 Излом пальцев крепления домкратов подъёма шнека
15 Выход из строя домкратов подъёма шнека
16 Низкая надёжность вертлюгов
17 Выход из строя звёзд ВСП
За время эксплуатационных испытаний комбайном добыто 181 472 т горной массы, подвигание лавы составило
- 362,3 м. Среднесуточная нагрузка на лаву - 976 т/сут., максимальная суточная
- 2700 т/сут. За период испытаний комбайн устойчиво работал по выемке угля.
Проведенные наблюдения, проверки, измерения в условиях эксплуатации подтвердили соответствие очистного
Рекомендации по их устранению
Повысить качество и контроль за изготовлением сёдел
Повысить качество и контроль за изготовлением колец
Повысить качество и контроль за изготовлением цилиндра
Изменить конструкцию крепления рычагов передних гидростоек
Повысить контроль за качеством стали при изготовлении штанг Заменить материал планки крепления домкрата
Заменить материал на более прочный Повысить качество и контроль за изготовлением ограждений
Увеличить сечения расштыбовочных окон в нижних направляющих навесного оборудования конвейера
Повысить качество и контроль за изготовлением
Провести работы по устранению попадания горной массы на портал Проработать конструкцию ЭМС с более эффективным охлаждением Повысить качество и контроль за изготовлением
Повысить качество и контроль за изготовлением
Повысить качество и контроль за изготовлением
Повысить качество и контроль за изготовлением
Повысить качество и контроль за изготовлением
комплекса 2 МКС 216 техническому заданию.
Приёмочные испытания позволили выявить следующие конструктивные недостатки:
• низкая надёжность электромагнитных муфт (ЭМС);
• недостаточная прочность соединительных звеньев тяговой цепи комбайна;
• недостаточная надёжность гидроцилиндров передвижки крепи.
Очистной комплекс 2 МКС 216 во время испытаний показал свою работоспособность и эффективность при ме-
ханизации процессов выемки угля и был рекомендован к серийному производству с учётом устранения выявленных недостатков. ятш
.— Коротко об авторе -
Лушик А.Г. - кандидат технических наук, зав. лаб, ШахтНИУИ. Рецензент канд. техн. наук, ст. научный сотрудник Ошеров Борис Аронович.
А
