Выбор структуры и параметров выемочных модулей фронтальных комплексов Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

© В.В. Габов, В.П. Докукин, Д.А. Задков, 2002

УДК 621.928.235

В.В. Габов, В.П. Докукин, Д.А. Задков

ВЫБОР СТРУКТУРЫ И ПАРАМЕТРОВ ВЫЕМОЧНЫХ

МОДУЛЕЙ ФРОНТАЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ

труктура основного оборудования ком-плексно-механизи-рованного очистного забоя (КМОЗ) отражает технический уровень механизации и технологии очистных работ, достигнутый к настоящему времени, и в лучших образцах техники

- основу для появления следующего этапа развития комплексной механизации очистных работ. В этом проявляется закономерность преемственности в периодах развития горной техники и технологии.

Во фронтальных комплексах к основному оборудованию относят, как и в обычных комплексах, механизированную крепь, забойный конвейер и выемочную машину. Выемочной машиной в рассматриваемом варианте являются выемочные унифицированные модули ^¡далее - модуль). Каждый из модулей состоит из базы, выемочного механизма и механизма позиционирования [1]. Структура, компоновка, кинематическая схема и параметры выемочного механизма модуля зависят от принятого способа отделения угля от массива, его геометрических параметров, типа и параметров исполнительного органа, способа погрузки отбитой массы на транспортное забойное средство, структуры основного оборудования КМОЗ, принятого в качестве базового. Опорная база предназначена для позиционирования узла крепления выемочного механизма относительно обрабатываемого локального забоя и воспринимает силы реакции забоя при разрушении угольного массива. В качестве опорной базы выемочного механизма может быть принята секция механизированной крепи ¡основание, поддерживающее или ограждающее перекрытие), став забойного конвейера или специальная база ¡по аналогии с выемочными агрегатами).

Основные требования к опорной базе модуля могут быть сформулированы следующим образом:

- опорная база модуля должна обладать запасом устойчивости. Она не должна менять произвольно своего положения при перемещениях и под дей-

ствием сил от выемочного механизма во всех основных режимах работы ¡разру-шение забоя, позиционирование исполнительного органа, наладка, техническое обслуживание, ремонт, аварийные ситуации);

- положение узла крепления выемочного механизма должно обеспечивать симметричность геометрической схемы движений исполнительного органа при осуществлении избирательных срезов по площади локального забоя;

- возможность установки исполнительного органа у кровли, почвы и по длине забоя с учетом возможных смещений границ локального забоя;

- обеспечивать свободный проход груза при его транспортировании вдоль забоя, людей - при управлении, обслуживании, ремонтных работах в штатных и аварийных ситуациях;

- при действии статических и динамических нагрузок обеспечивать ресурс не ниже ресурса основного оборудования, достаточного для отработки не менее одного столба, подготавливаемого к выемке.

На основе общих требований к модулям, их опорной базе и фронтальному комплексу был проведен сравнительный анализ вариантов опорной базы, и определена относительная оценка - (А^ степени соответствия ]-го варианта базы требованиям по 3-х бальной шкале по формуле:

100£ а

і= 1

атах I

1=1

где ау - оценка в баллах степени соответствия ]-го варианта ьому техническому требованию (а1 = 0 - решение не соответствует требованию; аi = 1,0 -решение частично соответствует требованию, а полное соответствие может быть достигнуто конструктивными изменениями; аi = 2,0 - при полном соответствии ьму техническому требованию); i = 1, 2,..., п - порядковый номер

технического требования (в данном случае п = 13 - общее количество

сформулированных

требований);

максимальная сумма ба-

^тах I=1

лов, которая может быть получена при полном соответствии какого-либо варианта всем требованиям. Если оценки различных свойств изделия равны между собой, то максимальное количество баллов будет равно

, = 2-13 = 36.

і=і

В результате обработки данных были получены оценки трёх видов опорных баз.

Вариант размещения узла крепления на секции крепи соответствует девяти требованиям полностью, четырем - частично. Размещение узла крепления на забойном конвейере соответствует трем пунктам требований полностью, трем -частично. Создание специальной базы обеспечивает соответствие пяти пунктам требований полностью, четырем -частично из тринадцати. Оценка вариантов в баллах при трехбалльной шкале для оборудования принятого в качестве базы, следующая: забойный конвейер -10 баллов; специальная база - 14 баллов; секция крепи - 22 балла. Если в качестве опорной базы для установки выемочного механизма принять став забойного конвейера, то это ограничит область применения модуля (исключаются проходческие забои, монтажные камеры, забои, где не требуется конвейер), невозможна транспортировка оборудования в призабойной части при ремонтах, требуются специальные устройства для повышения устойчивости, что подтверждается исследованиями ПНИУИ [2], существенно увеличивается масса корпусных деталей, ухудшается приспосаб-ливаемость к гипсометрии пласта. Основные недостатки варианта создания специальной базы: значительное увеличение массы оборудования, ухудшение приспосабливаемости к гипсометрии пласта и условий для перемещения людей и оборудования, повышение сложности конструкции, уменьшение области унификации модуля.

Получены следующие оценки вариантов по типу базы (в процентах) : конвейер - А1 = 38,4 %; специальная база - А2 = 53,8 %; секция забойной

крепи - А3 = 84,6 %. Высокая оценка третьего варианта и то, что не оказалось требований, которым этот вариант полностью бы не соответствовал, подтверждает возможность существенного улучшения конструкций секций крепи как опорной базы без ухудшения ее основных функциональных свойств. Следовательно, наиболее рациональным вариантом опорной базы модуля является секция механизированной крепи, как обязательный элемент любого добычного и проходческого комплекса. Секция имеет большое распорное усилие, количество модификаций и достаточный запас прочности. В лучших вариантах исполнения, ресурс секции - 10-15 лет. Предпочтение следует отдавать щитовым крепям поддерживающе-оградительным, агрегатным или агрегатно-комплектным, работающим по заряженной схеме, кустовым, двухрядным по количеству и расположению гидро-

1. Габов В.В. Концепция создания комплексов модульного исполнения с избирательным способом обработки забоя: Тез.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

стоек. Для упрощения позиционирования исполнительного органа у кровли пласта следует отдавать предпочтение крепям со скалывающим козырьком.

Целесообразна разработка унифицированного узла установки выемочного механизма для различных типов секций крепи, групповых схем передвижки секций для обеспечения больших скоростей подвигания забоя и частичной модернизации самих секций в зависимости от их структуры, области применения и особенностей конструкции сопрягаемого транспортного оборудования. Тип крепи как опорной базы модуля следует принимать так же с учетом эффективного выполнения крепью основных ее функций в зависимости от характеристик кровли и почвы, мощности и угла падения пласта. Для повышения устойчивости положения модуля в призабойном пространстве при выполнении операций в штатных, маневровых и аварийных

докл. V международ. горно-геол. форума // Минерально-сырьевые ресурсы стран СНГ. -СПб: 1997. - с. 24.

режимах, корректировки положения секций относительно “кровли - почвы”, других модулей и забойного конвейера, а также защиты от просыпания пород непосредственной кровли в призабойное пространство секции должны быть оборудованы выдвижными бортами по перекрытию и активными распорными корректирующими устройствами по основаниям секций крепи. Для обеспечения возможности передвижки секций с активным или пассивным подпором основания должны иметь устойчивую управляемую связь (воспринимающую значительные нагрузки) с перекрытием.

Результаты приведённых исследований необходимы при разработке выемочных унифицированных модулей и фронтальных комплексов с избирательным способом отделения угля от массива.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2. Агрегат фронтальный гидравлический: Отчет о НИОКР / ПНИУИ. -Новомосковск: 1976. - с. 64.

Габов Виктор Васильевич - профессор, доктор технических наук, зав. кафедрой горной электромеханики Воркутинского горного института (ВГИ) СПГГИ (ТУ).

Докукин Вадим Петрович - кандидат технических наук, доцент кафедры горных транспортных машин Санкт-Петербургского государственного горного института им. Г.В. Плеханова (технического университета).

Задков Денис Александрович - ассистент кафедры горной электромеханики ВГИ СПГГИ (ТУ).