Опорные слова и термины. Струг, строгание и навалка угля, статические и динамические струги, струги тихо- ходные и быстроходные

Струг, строгание и навалка угля, статические и динамические струги, струги тихо- ходные и быстроходные, съемные блоки резцов, крепи сопряжения или анкерные устройства (столы), бесстоечное призабойное пространство, рама, поворотный корпус, поворотная башня, нижние резцедержатели, линейные резцедержатели, стяжки.

В отличие от комбайновой выемки струги не режут, а строгают угольный пласт с открытой поверхности забоя. Для применения стругов необходимы благоприятные горно-геологические условия:

· сравнительно мягкий, трещиноватый уголь с сопротивляемостью резанию не более 180 кН/м;

· спокойное залегание пласта;

· устойчивые боковые породы;

· явно выраженная граница между угольным пластом и вмещающими породами с хорошим отделением верхней пачки пласта после подработки нижней пачки стругом;

· отсутствие твердых включений и др.

В таких условиях струговая выемка может оказаться более производительным способом добычи, чем комбайновая. Это подтверждается показателями работы струговых лав в ФРГ, Англии, Нидерландах, где струговая выемка получила широкое распространение благодаря хорошим горно-геологическим условиям. В СНГ пластов с вышеперечисленными свойствами сравнительно мало. Наибольшее распространение струговая выемка получила на шахтах произ- водственного объединения «Ростовуголь».

Работы в области совершенствования струговых механизированных комплексов и агрегатов ведутся в направлении максимального увеличения их производительности за счет повышения энерговооруженности приводов (до 500 кВт и более), надежности и автоматизации всех производственных процессов в забое, расширения их области применения за счет работы в пластах с крепкими углями и возможности регулировки струга по высоте с целью одновременной обработки пласта на всю мощность.

Основные преимущества струговой выемки: возможность эффективной механизации выемки тонких пластов, простота конструкции, хорошее качество добываемого угля, малое пылеобразование, создание благоприятных условий для отработки пластов, опасных по газу, пыли и внезапным выбросам угля, отсутствие передачи электроэнергии по гибкому кабелю к движущейся машине, простая (рассредоточенная) схема организации работ в лаве.

К недостаткам струговой выемки относятся: ограниченная область применения по крепости угля и наличию в пластах крупных крепких включений колчедана, кварцита, породных прослойков; неудовлетворительная управляемость стругом по гипсометрии пласта, что в ряде случаев приводит к оставлению земника; большая ширина струговой дороги, что вызывает необ- ходимость работы стругов в пластах с кровлями средней и выше средней устойчивости; низкий к.п.д. струговых установок из-за больших потерь на трение о почву и став забойного конвейера (η

= 0,2÷0,3).

Струговой установкой принято называть комплект оборудования для узкозахватной выемки и доставки угля, состоящий из струга, верхнего и нижнего приводов с электродвигателями, скребкового передвижного забойного конвейера, системы гидравлических или пневматических цилиндров для передвижки конвейера.

Струг с помощью вынесенной системы подачи совершает возвратно-поступательное движение вдоль лавы и при своем движении производит строгание и навалку угля на забойный конвейер.

Для работы струга характерны получение крупных классов угля, большие скорости подачи (на порядок выше, чем у комбайнов) и, следовательно, резания, небольшая величина захвата (15— 150 мм), обработка преимущественно нижней пачки пласта. Поэтому возможность крепления призабойного пространства возможна только после выемки угля на шаг передвижки или шаг установки крепи с предварительным самопроизвольным (или принудительным) обрушением верхней пачки пласта.

По способу воздействия на забой струговые установки можно разделить на статические, у которых резцы закреплены в корпусе струга неподвижно, и динамические, у которых резцы совершают ударные или вибрационные движения. Динамические струги в настоящее время находятся в стадии разработки. Струги статического действия отделяют уголь от массива с помощью резцов под действием подачи, создаваемой гидроцилиндрами передвижения, и за счет усилий, передаваемых на струг тяговой цепью. Резцы при этом находятся в постоянном контакте с угольным массивом. Такие струги в настоящее время получили наибольшее распространение при выемке мягких и средней крепости углей.

По скорости перемещения (резания) различают струги тихоходные, если скорость движения струга меньше скорости движения скребковой цепи и не превышает 20 м/мин, и быстроходные, если скорость движения струга выше скорости скребковой цепи забойного конвейера и равна 25 м/мин и более. Тихоходные струги применяются при выемке сравнительно мягких углей (А≤120 кН/м), т. е. при силовом резании. Быстроходные струги целесообразно применять при выемке крепких углей, когда даже при малой глубине резания можно обеспечить необходимую нагрузку на забой.

По типу применяемого режущего инструмента различают струги, оснащенные резцами, дисковыми шарошками и ударно-бойковым инструментом. Применение шарошек и ударно- бойкового инструмента находится на стадии поиска и эксперимента.

В горной промышленности СНГ наибольшее распространение получили быстроходные струговые установки. Челноковая работа струга обеспечивается с помощью вынесенной системы подачи, включающей два привода, смонтированных на рамах нижнего и верхнего приводов забойного конвейера, бесконечно замкнутую круглозвенную тяговую цепь и узлы крепления тяговой цепи к корпусу струга. Периодическая передвижка приводных головок и става забойного конвейера на забой осуществляется гидроцилиндрами, расположенными на завальной стороне конвейера с шагом 4—5 м. При работе струга с механизированными крепями средства передвижки конвейера предусматриваются на каждой секции крепи.

На рис. 21.1 приведены типовые компоновочные схемы исполнительных органов современных струговых установок и агрегатов.

Рис. 21.1. Типовые компоновочные схемы струговых установок и агрегатов

По условиям погрузки угля на забойный конвейер рациональным считается расположение тяговых цепей 1 со стороны выработанного пространства конвейера (рис. 21.1, а). При рас- положении тяговой цепи 1 со стороны забоя (рис. 21.1, б) возникают следующие недостатки: обе ветви тяговой цепи находятся в незакрепленном пространстве и труднодоступны для осмотра и ремонта; между забоем и конвейером скапливается большое количество угля, который дополнительно переизмельчается цепями при их скольжении; увеличивается высота погрузки угля на конвейер; при изгибах конвейерного става цепь может выходить за его борт и рас- полагаться над движущимся потоком угля, препятствуя его движению.

По условиям устойчивости струга тяговые цепи целесообразно размещать с забойной стороны конвейера, ближе к забою, с тем, чтобы суммарный

опрокидывающий момент от усилий резания был бы, по возможности, минимальным. Поэтому для стругов, работающих в тонких пластах, преобладают требования по погрузке, а для стругов, работающих в пластах средней мощности, требования по устойчивости.

На стругах для выемки пластов мощностью 1,2—2,0 м для отбойки верхней пачки могут применяться съемные блоки резцов 2 (рис. 21.1, в). Для выемки пластов мощностью (1,6—2,25м)

с плохо обрушающейся верхней пачкой применяются струговые механизированные комплексы (агрегаты) с двумя стругами 3 (рис. 21.1, г), которые перемещаются навстречу друг другу с по- мощью вертикально замкнутой тяговой цепи 1 по направляющим 4.

По размещению опорных поверхностей различают струги с опорой: на направляющую и почву (струг типа С075); на конвейер и специальный лист, закрепленный на струговом конвейере (струги типа СН75); на крепь и конвейер (агрегаты типа Ф-1); на специальную раму, размещенную в межстоечном пространстве (агрегат типа АК-3).

Унифицированная струговая установка С075 (рис. 21,2) отрывного типа предназначена для выемки угля с сопротивляемостью резанию в зоне работы резцов до 250 кН/м, в лавах длиной 250 м, на пластах мощностью 0,55—1,2 м с углом падения до 20°, в шахтах любой категории по газу и пыли. Предпочтительная система разработки — столбовая, с выносом приводных станций в штреки.

Струговая установка может работать с индивидуальной крепью или с механизированной крепью типа МК97 в лавах с хорошим отжимом и явно выраженным кливажем, Она состоит из струга 6, конвейера 2, тяговой цепи 5, гидроцилиндров передвижения конвейера 1, крепей сопряжения 7, анкерных устройств 8, системы орошения, гидро- и электрооборудования. Двухцепной скребковый конвейер 2 рассчитан на производительность установки 3,3 - 6 т/мин.

Унифицированные приводы 3 и 4 соответственно струга и конвейера имеют по два электродвигателя мощностью 115 кВт каждый. Приводы

снабжены коробками передач и обеспечивают скорость струга 0,74 и 1,4 м/с, а конвейера — 0,584 и 1,17 м/с. Тяговая цепь располагается со стороны выработанного пространства и крепится к опорной плите струга, перемещающейся между днищем конвейера и почвой.

В зависимости от горно-геологических условий струговая установка комплектуется крепями сопряжения или анкерными устройствами (столами), которые служат для закрепления, удержания и передвижки приводных станций.

При передвижении струга резцы, не участвующие в работе, отводятся от забоя и почвы, что снижает их износ. Регулировка высоты струга производится за счет сменных проставок. Работа установки происходит в бесстоечном призабойном пространстве. Струг протягивается цепью между забоем и конвейером. При выемке он снимает стружку 50 – 70 мм с оставлением верхней самообрушающейся пачки угля.

Собственно струг (рис. 21.3) состоит из рамы 1, поворотных корпусов 2 и 4, поворотной башни 3, нижних резцедержателей 5 и 9, линейных резцедержателей 6 и 8, стяжки 7. Тяги 10 и 12 служат для присоединения струга к нижней ветви тяговой цепи.

Режущие кромки всех линейных резцов (за исключением нижних резцов) расположены в одной вертикальной плоскости, параллельной к забою, но с отставанием каждого верхнего резца по отношению к нижнему по ходу движения струга. Это создает большую реакцию прижатия струга к почве, уменьшая вероятность образования земника, улучшает схему разрушения пласта.

Регулировка положения почвенных резцов вверх или вниз в пределах 35 мм осуществляется изменением наклона конвейера с помощью домкратов у заднего борта конвейера через специальные подконвейрные лыжи. Они же передают напорное усилие от домкратов передвижения и прижатия установки, к забою минуя, став конвейера от продольных усилий во время работы струга.

Наклонное положение корпусов струга и с наклонная поверхность кожуха над направляющими струга обеспечивают погрузку отбитого угля на конвейер самим стругом без специальных погрузочных устройств как у других «отрывных» стругов. Благодаря этому струг имеет меньшую, чем «отрывные» струги, длину.

Привод установки СН75 позволяет выбрать оптимальные соотношения скоростей движения струга и скребковой цепи конвейера в зависимости от условий эксплуатации.

Сложность конструкции струговых установок СН75 по сравнению с установками УСТ2М и С075М, ограничивает их применение, несмотря на более совершенные эксплуатационно- технические качества.

Рис. 21.3. Струг установки СН75

Рис. 21.4. Исполнительный орган струговой установки УСВ2

Исполнительный орган струговой установки УСВ2 (рис. 21.4.) внешне представляет собой литой корпус 1 в виде двух лемехов и связующей рамы. На корпусе струга смонтированы отвальное устройство для погрузки угля на конвейер и резцовая головка, на которой укреплены резцы 3—8 для скалывания-угля. На боковой поверхности рамы размещены сменные огра-

ничители глубины резания 9, выполненные в виде литых опор – лыж. Их сменяют в зависимости от требуемой величины захвата. При работе струга резцы скалывают уголь с открытой поверхности забоя. Почвенные резцы 7 и 8 производят предварительную зарубку в нижней части пласта. Опережающий резец 6 образовывает предварительную щель глубиной 100 мм на высоте 200мм от почвы для ослабления пласта и облегчения работы других резцов струга. Для отделения верхней пачки пласта служит подрезной резец 5. Изменение высоты струга производится при помощи сменных приставок 2.

Резцы изготовляют из проката или стального литья и армируются твердым сплавом.

Контрольные вопросы

1. Область применения, достоинства и недостатки струговой выемки угля.

2. Классификация струговых установок.

3. Основные элементы конструкции струговых установок.

4. Основные элементы конструкции рабочих органов струговых установок.

5. Принцип работы струговой установки.

Литература

1. Солод В.И., Зайков В.И., Первов К.М. горные машины и автоматизированные комплексы. М.: Недра

2. Гетопанов В.Н., Гудилин Н.С., Чугреев Л.И. Горные и транспортные машины и комплексы. М.: Недра

3. Клорикьян С.Х. и др. Машины и оборудование для шахт и рудников: М, МГГУ 2002.