Основным средством механизированной выемки угля на пологих и наклонных пластах являются очистные комбайны. Очистной угольный комбайн — машина, одновременно выпол­няющая в забое операции по отделению угля от массива, дроб­лению его до кусков транспортабельного размера и навалке на забойный конвейер. Угольный комбайн как выемочная машина состоит из электродвигателя, механизма подачи, исполнитель­ного органа, погрузочного устройства и систем управления и пылеподавления.

Действие исполнительных органов большинства комбайнов основано на принципе механического разрушения угля. Наибо­лее эффективными являются такие исполнительные органы, при работе которых в угле возникают растягивающие напряже­ния без образования объемного напряженного состояния.

Исполнительные органы комбайнов должны удовлетворять ряду требований, основными из которых являются: высокая про­изводительность: малая удельная энергоемкость процесса раз­рушения; высокий КПД; простота конструкции; высокая стой­кость инструмента; высокая надежность работы; возможность автоматизации режимов работы; выполнение функций отбойки и погрузки угля; способность самозарубаться в пласт.

Наибольшее распространение получили барабанные и шне­ковые исполнительные органы, которыми оснащаются узкоза­хватные комбайны.

Барабанный исполнительный орган, литой или сварной кон­струкции, осуществляет разрушение угля путем скола с откры­той поверхности забоя стружки толщиной 20—30 мм. Основ­ными достоинствами барабанных исполнительных органов яв­ляются: простота конструкции; высокий КПД; возможность применения на углях любой крепости и вязкости. Недостатки: значительное измельчение угля и большое пылеобразование, невозможность самозарубки в пласт.

щ

Большинство современных узкозахватных комбайнов осна­щены шнековыми исполнительными органами. Основное их до­стоинство заключается в том, что шнеками осуществляется по­грузка угля на конвейер. Принцип разрушения угля шнеками таков же, как и барабанами, но с некоторым снижением прису­щих им недостатков.

Обычно узкозахватные комбайны оснащены двумя шнека­ми. Они располагаются либо с одной, либо с обеих сторон кор­пуса комбайна (рис. 4.27). Положение шнеков легко регулиру­ется по высоте гидродомкратами, что позволяет осуществлять выемку угля при различной мощности пласта. Конструкция комбайнов допускает возможность фронтальной зарубки шне­ков в пласт и механизированную выемку угля на концевых уча­стках лавы без ниш. При этом приводная и концевая головки забойного конвейера должны быть вынесены в прилегающие к очистному забою выработки.

В отличие от широкозахватных узкозахватные комбайны перемещаются по раме забойного конвейера, располагаемого у забоя. Перемещение комбайна вдоль забоя осуществляется с по­мощью приводной звезды и калиброванной цепи, растянутой

вдоль забоя и закрепленной по концам на головках забойного конвейера. Наличие цепной передачи обеспечивает перемеще­ние комбайна по всей длине лавы без остановки. Наиболее со­вершенными являются комбайны с бесцепной передачей, при которой комбайн перемещается с помощью зубчатого колеса по цевочной рейке, закрепленной на раме конвейера.

В настоящее время промышленностью выпускаются раз­личные типы узкозахватных комбайнов, предназначенные для работы в разнообразных горно-геологических условиях. Неко­торые из них могут быть применены как с механизированными, так и индивидуальными крепями при углах падения до 35°.

Характеристики ряда комбайнов приведены в табл. 4.1.

Наряду с указанными комбайнами для механизации выем­ки угля на тонких крутых пластах, где применялись отбойные молотки, были созданы специальные комбайны. Узкозахватные комбайны для крутых пластов успешно работали при породах кровли не ниже средней устойчивости, так как по условиям эк­сплуатации крепь возводят или передвигают после выемки лен­ты шириной 0,9—1,0 м на всю длину лавы. Наибольшая эффек­тивность работы комбайнов достигается в комплексе с механи­зированными крепями, исключающими трудоемкие работы по креплению и управлению кровлей.

Важной эксплуатационной характеристикой комбайна яв­ляется его производительность.

%

Под производительностью комбайна понимают количество угля, добываемого в единицу времени. Различают теоретиче­скую, техническую и эксплуатационную производительности очистного комбайна.

Теоретическая производительность QT (т/мин), т. е. количе­ство угля, добываемого комбайном за единицу времени при не­прерывной его работе по выемке,

QT= mr Vny,

где т — средняя вынимаемая мощность пласта в лаве, м; г — ширина захвата исполнительного органа, м; Vn — допустимая скорость подачи комбайна, м/мин; у —плотность угля, т/м3.

Допустимую скорость подачи комбайна можно определить из выражения

Vn=Nyl 6QHvmry,

где Ny — устойчивая мощность электродвигателя комбайна, кВт; Ну,— удельные энергозатраты на выемку угля, кВт-ч/т.

Техническая производительность gTex (т/ч), т. е. производи­тельность с учетом затрат времени на вспомогательные опера­ции и устранение отказов в работе комбайна за период полного цикла выемки угля, составляет

Q-кх= 60 2т К*,

где Кт — коэффициент технически возможной непрерывной ра­боты комбайна в конкретных условиях.

Эксплуатационная производительность комбайна Q3 (тіше­ну), определяемая с учетом всех непроизводительных затрат вре­мени в забое, равна

Q3 = 60 QjTcuKm,

где Гем — продолжительность смены, ч; Км — коэффициент машинного времени, учитывающий непрерывность работы ком­байна при его эксплуатации в конкретных условиях.

Производительность выемочной машины определяет нагруз­ку на очистной забой и уровень технико-экономических пока­зателей.

Кроме комбайнов выемка угля в длинных очистных забоях может осуществляться струговыми установками.

Струговая установка — выемочная машина, предназначен­ная дня механической отбойки, погрузки и доставки угля в очи­стных забоях. Струговая выемка является одним из наиболее прогрессивных способов добычи угля. Она имеет ряд сущест­венных преимуществ перед комбайновой, заключающихся в следующем: улучшается сортность добываемого угля и умень­шается пылевыделение; более простое оборудование; низкая энергоемкость процесса разрушения и погрузки угля на конвей­ер; простой способ погрузки угля; возможность применения на весьма тонких пластах; наибольшая пригодность для полной автоматизации технологического процесса выемки угля в длин­ных очистных забоях.

Наибольшее применение получили быстроходные струго­вые установки статического действия. Исполнительным орга­ном струговой установки является струг. При движении вдоль забоя прижимаемого к нему струга снимается стружка угля толщиной 50—150 мм. Отбитый таким образом уголь корпусом струга грузится на конвейер. Кроме статических созданы дина­мические струги для разрушения крепких и вязких углей. При­меняются также скрепероструги.

Струговая выемка требует «жестких» условий применения: спокойное, выдержанное залегание пласта; кровля не ниже сред­ней устойчивости; крепкая почва, не разрушающаяся при рабо­те струга; уголь не выше средней крепости; отсутствие в пласте угля крепких включений колчедана и породных прослойков; от­сутствие крепких пачек угля у кровли и почвы пласта; преиму­щественно пласты тонкие и средней мощности (до 2,0 м).

Струговые установки могут применяться как с индивиду­альной, так и с механизированными крепями. На базе послед­них созданы струговые механизированные очистные комплексы и струговые агрегаты, позволяющие осуществлять комплекс­ную автоматизацию добычи угля в забое.

Струговая установка статического действия (рис. 4.28) состо­ит из передвижного скребкового конвейера 2, струга 4 с зубья­ми и лемехом. Струг перемещается по направляющей 3 и прижи­мается к забою вместе с конвейером домкратами 1. Тяговым ор­ганом струга является калиброванная цепь 5 и привод б. Забой-

ный конвейер приводится в движение приводом 7. Электрообо­рудование струговой установки располагается на концах за­боя. Промышленностью выпускаются струговые установки СО904, СН96.

Эксплуатационную производительность струговой установ­ки можно определить по формуле

Оэ = 360 Kuhm Vcy,

где 2э — эксплуатационная производительность струговой уста­новки, т/смену; Кн — коэффициент машинного времени (0,25— 0,35); h — средняя толщина снимаемой стругом стружки, м; т — вынимаемая мощность пласта, м; Vc — скорость движения стру­га при резании, м/мин; у — плотность угля, т/м3.