Разработал: доцент каф. ГЭМ, канд. техн. наук Зверев Валерий Юрьевич Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Пермский национальный исследовательский политехнический университет Горно-нефтяной факультет Кафедра «Горная электромеханика» 2019
2 Схема разрушения забоя (резцом) ❶ Уплотненное объемно-сжатое ядро. ❷ Зона смятия. ❸ Зона упругих деформаций Породоразрушающий горный инструмент (резец, долото, коронка) - инструмент, предназначенный для механического разрушения массива горных пород. В2.1
3 1. Резец - рабочий инструмент очистных и проходческих комбайнов, состоящий из державки и закрепленной на ней армирующей вставки или пластины твердосплавных изделий. Резцы разделяют на: радиальный, тангенциальный (поворотный и неповоротный), одностороннего и двухстороннего действия. 1- армированная твердосплавная вставка; 2- головка; 3- державка; 4- хвостик
4 1- армированная твердосплавная вставка; 2- головка; 3- державка; 4- хвостик 2. Долото - породоразрушающий инструмент, предназначенный для разрушения горных пород при бурении. 3. Буровая коронка - породоразрушающий инструмент, предназначенный для бурения шпуров и скважин сплошным и кольцевым забоями.
5 а - блокированный рез; б – полублокированный; в - с выравненной поверхности; г – свободный; д – последовательный; е - шахматный; ж - перекрестный (толщина стружки h, шаг резания t - расстояние между осями соседних бороздок, ширина бороздки у основания, равн а ширине главной режущей кромки b, средняя величина развала борозды и угол развала бороздки Ψ ) Типы резов: Параметры резания: H w - удельный расход энергии; Z – усилие резания
6 Корончатый (стреловидный) исполнительный орган. Стреловидный исполнительный орган: а- с радиальной коронкой; б – с аксиальной коронкой Исполнительные органы комбайнов различаются по конструкции на: Корончатые (стреловидные). Баровые. Шнековые и барабанные. Дисковые. Штанговые. Корончатые (шарошечные). Буровые (роторные). Струги. В2.1 В2.2
7 Баровый исполнительный орган. Бар - рабочий орган машины, состоящий из направляющей рамы и движущейся в ней режущей цепи, содержащей кулаки с веерообразными гнездами для резцов или погрузочных лопастей. а- плоский бар; б - изогнутый в - кольцевой г - контурный 1 – брусья; 2 – цепь с резцами; 3- гайка; 4 – винт; 5 – обводная звезда; 6 - пллита Схема расстановки резцов на баровом исполнительном органе В2.3
8 Барабанный и шнековый исполнительный орган. Шнек - стержень со сплошной винтовой поверхностью вдоль продольной оси. Схемы расстановки резцов и линий резания В2.4 В2.5
9 Комбайны с барабанным и шнековым исполнительным органами. 12 HM 36 фирмы Joy
10 Дисковый (планетарно-дисковый) исполнительный орган. Схема движения кромок резцов планетарно-дискового исполнительного органа В2.6
11 Штанговый исполнительный орган. Отбойная штанга с дисками
12 Корончатый (шарошечный) исполнительный орган. 1 – буровая коронка; 2 – резец; 3 – отбойно-погрузочная цепь Современная модификация машина для бурения восстающих вертикальных и наклонных скважин с долотами в качестве исполнительного органа ( Boxhole B orer ) фирмы Sandvik Буровая коронка комбайна БК-52 В2.7
13 Буровой (роторный) исполнительный орган. Комбайн ПК-10 2.2. Типы исполнительных органов выемочных машин 1 – буровые планшайбы; 2 – органы, выравнивающие выработку В2.8
14 Струги. 1 – рама; 2, 4 – резцовые головки; 3 – выдвижной резцедержатель; 5 - цепь наклона головок Струговая установка - узкозахватная горная машина, применяемая в длинных очистных забоях, предназначенная для механизированного скола или срезания, погрузки полезного ископаемого с помощью струга и доставки его конвейером или только для разрушения. 1 – струг; 2 – привод струговой установки; 3 – привод конвейера; 4 – тяговая цепь; 5 - конвейер; 6 - гидродамкрат 2
15 Струговая установка в очистном забое. 1 – ограничитель; 2 – подконвейерная плита; 3 – устройство монтажа цепи; 4 - направляющая цепи В2.9
16 Комбинирование органов разрушения на проходческих машинах.
17 Механизм перемещения горных машин различаются по принципе работы: обеспечивает движение в фронтальном и фланговом направлении к забою; с оздавая напорное или тяговое усилие; при этом перемещает машину непрерывно или циклично. Конструкция механизмов перемещения различается: по типу органа перемещения: канатные, цепные, реечные, гусеничные, домкратные (гидравлические), пневмоколесные ; по типу силового оборудования: электрические, гидравлические, двигатель внутреннего сгорания; комбинированные ; по числу приводов: 1-, 2-, многоприводные ; по типу вариатора скорости: гидравлический, механический, электрический ; по компоновке с горной машиной: встроенные, выносные.
18 Цепной механизм перемещения стругов и узкозахватных комбайнов 1 – комбайн (струг); 2 – тяговая цепь; 3 – привод механизма перемещения (электрический); 4 - конвейер Выносной механизм перемещения Встроенный механизм перемещения 1 – вертлюг; 2 – механизм перемещения (гидравлический); 3 – тяговая цепь; 4 – компенсатор длины цепи; 5, 6 – отклоняющая и ведущая звезды
19 Встроенный механизм перемещения узкозахватного комбайна
20 Выносной механизм перемещения струговой установки
21 Реечный механизм перемещения узкозахватных комбайнов 1 – конвейер; 2 – комбайн; 3 – реечная направляющая; 4 – ведущая звезда; 5 – цевочное колесо
22 Канатный механизм перемещения скреперных установок 1 – скреперная лебедка с приводам; 2 – скрепер; 3 – тяговый канат прямого хода скрепера (головной канат); 4 – тяговый канат обратного хода скрепера (хвостовой канат); 5 – концевой блок; 6 - рудоспуск В2.10
23 Гусеничный механизм перемещения Расчетная схема механизма перемещения
24 Распорно -шагающий механизм перемещения Расчетная схема механизма перемещения буропроходческого комбайна: 1 – комбайн; 2 – опорные лыжи; 3 – распорные гидродамкраты ; 4 – башмаки перемещения; 5 – гидродамкраты перемещения В2.11
25 Пневмо -колесный ход Принципиальные схемы трансмиссий пневмоколесных машин: а - без дифференциала; б - с дифференциалом; в - с мотор-колесами; Д - двигатель; А, Б и В - дифференциалы; Г - генератор; Ж - двигатели мотор-колес; Т - тяговое усилие
26 Пневмо -колесный ход
27 а – скребковый погрузчик с вертикально замкнутой цепью; б – скребковый погрузчик с горизонтально замкнутой цепью; в – шнек; г – барабанный грузчик с вертикальной осью вращения; д – лемехо –отвальный грузчик (струг); е – ковшовый погрузочный орган; ж – нагребающие лапы; з – базовое погрузочное устройство В2.5
28 Скребковый погрузчик с вертикально замкнутой цепью Скребковый погрузчик с нагребающими лапами и скребковым конвейером Машина для погрузки руды К-500 ( кратцер -кран) В2.12 В2.1 В2.2
29 Шнековый погрузочный орган
30 Лемехо –отвальный грузчик (струг) В2.9
Ковшовый погрузочный орган 31 Базовое погрузочное устройство В2.8
32 Силовое оборудование горных машин можно подразделить по следующим классификационным признакам: по роду используемой энергии: электро- (1 – асинхронный двигатель (а), 2 – двигатель постоянного тока), гидро - (в), пневмопривод (б), дизельный и комбинированный привод ; по компоновке двигателя с функциональными органами горных машин: однодвигательные и многодвигательные ; по структурной схеме привода: с и без передаточного механизма (редуктора). Механические характеристики силового оборудования
33 2.6. Бурильные машины а – вращательный; б – штырьевыми шарошками; в – ударный; г – вращательно-ударный; д – ударно-вращательный P ос – осевое усилие; P уд – ударное усилие; h – глубина внедрения инструмента; Q – угол гаглубления ; M кр – крутящий момент; ω – вращение шарошки Способы бурения: Шахтная бурильная установка - оборудование, предназначенное для бурения шпуров в породах различной крепости при проведении подготовительных выработок и на очистных работах, состоящее из кинематически связанных бурильной машины, автоподатчика, манипулятора и ходовой тележки.
34 2.6. Бурильные машины Бур для вращательного бурения Шахтный отбойный молоток для ударного бурения пикой Бур для вращательно-ударного и ударно-поворотного бурения Шарошечное долото Инструмент разрушения забоя при бурении
35 2.6. Бурильные машины Вращательное бурение Ручное сверло с механической подачей Эрп-18д-2м 1 – гидравлическая распорная стойка; 2 – тяговый канат; 3 – лебедка; 4 - электросверло Машина вращательного бурения - машина, предназначенная для бурения шпуров и скважин по углю и в малоабразивных породах с использованием энергии осевого усилия подачи, крутящего момента и движения инструмента по винтовой линии в режиме резания. Ручное пневмосверло СПГ1 Ручное электросверло СЭР1
36 2.6. Бурильные машины Ударное и ударно-поворотного бурение Погружной пневмоударник Бурильная машина ударно-поворотного действия - бурильная машина, предназначенная для бурения шпуров и скважин по углю и породе широкого спектра крепости с использованием энергии удара. Назначение отбойного молотка : отбойка угля, слабых пород, дробления крупных кусков и образования лунок при креплении выработок и прокладок водосборных канавок. Отбойный молоток Погружной перфоратор - бурильная машина ударно-поворотного действия, предназначенная для бурения взрывных скважин.
37 2.6. Бурильные машины Ударное и ударно-поворотного бурение Пневматический перфоратор ПП-54 Механизм поворота поршня -ударника Схема бесклапанного воздухораспределительного механизма Перфоратор - бурильная машина ударно-поворотного действия, предназначенная для бурения шпуров и скважин по породам средней крепости и крепким в наиболее тяжелых условиях при проведении горных выработок и на очистных работах и применяется вручную или устанавливается на манипуляторах бурильных установок или специальных распорных колонках, оснащенных салазками, направляющими для движения перфоратора на забой и подающими устройствами. В2.13
38 2.6. Бурильные машины Механизмы подачи бурильных головок на забой Винтовой и реечный податчик : Гидравлический и цепной податчики : 1 – бурильная головка; 2 – каретка; 3 – люнет; 4 – рама; 5 – силовой гидроцилиндр; 6 – шток; 7 – зубчатое колесо 1 – бурильная головка; 2 – каретка; 3 – рама; 4 – люнет; 5 – гайка; 6 – винт; 7 – привод; 8 – зубчатая рейка Податчик - узел бурильной машины, предназначенный для создания осевого усилия на буровой инструмент.
39 2.6. Бурильные машины 1 – бурильная головка; 2 – каретка; 3 – люнет; 4 – рама; 5 – силовой цилиндр; 6 – шток; 7 – натяжной барабан; 8 – зубчатое колесо; 9 – цепь; 10 – обводное зубчатое колесо; 11 – каретка блока шестерен; 12 – гайка; 13 – ходовой винт; 14 – привод; 15 – зубчатая передача Конструкции податчиков с мультипликацией хода: Механизмы подачи бурильных головок на забой
40 2.6. Бурильные машины Механизмы фиксации и перемещения бурового оборудования Буровой станок с погружным пневмоударником СТО-100 Буровые станки вращательного действия СБУ-200М и БЖ45-100Э УБШ-501АК Буровой станок - машина для бурения глубоких взрывных и горнотехнических скважин различного назначения, а также шпуров при подземной и открытой разработках полезных ископаемых. Распорная колонка - устройство, предназначенное для установки и фиксации в определенном положении бурильной машины. Манипулятор бурильной машины - устройство, предназначенное для установки в определенном положении и перестановки одной или нескольких бурильных машин.
41 2.7. Оборудование управления кровлей Назначение оборудования управления кровлей: активное поддержание кровли; управление горным давлением; защита призабойного пространств от обрушающихся пород кровли; передвижка конвейера; крепление оборудования вертикальных стволов. Оборудование управления кровлей: Индивидуальные стойки. Анкерная крепь. Тюбинговая крепь. Рамная (арочная) крепь. Механизированные крепи. 1 – давление нетронутого массива; 2 – зона опорного давления; 3 – зона раздробленного массива
42 2.7. Оборудование управления кровлей 1. Индивидуальная стойка. Деревянные или металлические балки Металлическая стойка с клином: 1 – верхняя часть стойки с клином; 2 – крышка; 3 – нижняя часть стойки (разрушаемая) Индивидуальная гидравлическая стойка: 1 – цилиндр (нижняя часть стойки); 2 – выдвижная (верхняя) часть стойки; 3 – гидрозамок ; 4 – разгрузочный упор Индивидуальная крепь - крепь очистной и подготовительной выработок, состоящая из отдельных рам или стоек и перемещаемых вслед за подвиганием забоя путем разборки и установки на новом месте вручную. ЛО
43 2.7. Оборудование управления кровлей 2. Анкерная крепь. Виды анкеров: а – с механическим защемлением; б – армобетонные; в – сталеполимерные ; г – комбинированные; Анкерная крепь - крепь, состоящая из анкеров или гидроанкеров, закрепленных в шпурах механическим и химическим способами или связующими материалами, и предназначенная для упрочнения массива горных пород и повышения устойчивости его обнажений путем скрепления различных по прочности и структуре слоев.
44 2.7. Оборудование управления кровлей 3. Тюбинговая крепь. Чугунный тюбинг: 1 – радиальный (продольный) борт; 2 – кольцевой (поперечный) борт; 3 – болтовое отверстие; 4 – ребро жесткости; 5- спинка тюбинга; 6 – фальцы; 7 – отверстие для нагнетания уплотняющих и гидроизолирующих растворов Тюбинговая крепь - поддерживающая, сплошная криволинейного очертания крепь, собранная из отдельных элементов тюбингов и предназначенная для крепления вертикальных стволов, горизонтальных и наклонных выработок круглого сечения, расположенных в слабых, неустойчивых породах и обводненных песках.
45 2.7. Оборудование управления кровлей 4. Рамная (арочная) крепь. 1 -несущая балка; 2 – клин; 3 – замок Рамная крепь - поддерживающая сборная крепь, состоящая из отдельных крепежных рам, устанавливаемых в горной выработке на расстоянии или вплотную одна к одной.
46 2.7. Оборудование управления кровлей а – оградительная крепь; б – поддерживающая; в – оградительно-поддерживающая; г – поддерживающе-оградительная 5. Механизированная крепь. Механизированная крепь - самопередвигающаяся металлическая крепь очистных комплексов, состоящая из отдельных секций, соединенных кинематически и гидравлически между собой, и предназначенная для механизации крепления, управления кровлей и передвижения забойного конвейера или базы механизированного комплекса, а также для сохранения очистной выработки в рабочем и безопасном состоянии.
47 2.7. Оборудование управления кровлей Секция механизированной крепи угледобывающего комплекса Секция м еханизированной крепи поддерживающего типа. Модель : 15000/28/52 Секция механизированной крепи: 1 – консоль (козырек); 2 – гидродамкрат управления наклоном консоли; 3 – гидродамкраты управления перекрытием; 4 – перекрытие; 5 – траверса (щит); 6 – гидродамкрат передвижки; 7 – основание, 8 – гидропатрон ; 9 - тяга
48 2.7. Оборудование управления кровлей Способы перемещения секций механизированной крепи: Шахматный. Последовательный. Комбинированный. Выбор типа стоек механизированной крепи: Пласт > 3,5 м, нет давления породы – оградительные. Пласт < 1,8 м - поддерживающие. Пласт 1,8 ÷ 3,5 м, легкообрушающиеся породы – оградительно- поддерживающие. В2.11
