Ст 2 стр-11-14

УДК 622.232 Габов Виктор Васильевич, профессор кафедры Машиностроения Задков Денис Александрович, доцент кафедры Машиностроения Кустриков Эдуард Владимирович, аспирант кафедры Машиностроения Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»Основные особенности выбора параметров исполнительного органа унифицированного модуля для добычи калийной руды Современные комбайновые и струговые комплексы, конвейероструговые агрегаты,получившие устойчивое развитие и преобладающее промышленное использование,разрушают массив сплошным фрезерованием с поверхности забоя с высокимиэнергозатратами, переизмельчением добываемой массы полезного ископаемого, выделениемпыли. Эти проблемы могут быть решены с развитием избирательных способов отделенияполезного ископаемого от массива, которые могут быть осуществлены секционнымиунифицированными выемочными модулями. Унифицированные выемочные модули (УВМ) [1] предназначены дляэнергосберегающей избирательной технологии отделения полезного ископаемого от массивав локальном забое с возможностью селективной его выемки преимущественно из пластовыхместорождений угля, калийной руды и других полезных ископаемых. В общем случае УВМ состоит из опорной базы, манипулятора и скалывающегоисполнительного органа статического или статико-динамического действия в зависимости открепости разрушаемого массива. В качестве опорной базы унифицированного выемочногомодуля могут быть использованы секция механизированной крепи, конвейрный став илиспециальная база [2]. Из УВМ могут компоноваться фронтальные модульные комплексы (ФМК) длядлинных забоев с высокой интенсивностью процесса добычи полезного ископаемого илидля коротких забоев при отработке целиков или ограниченных по размеру участков,прилегающих к зонам геологических нарушений, к границам шахтного поля, которыеобычно не отрабатываются и остаются в забалансовых запасах. Отличительными особенностями процесса отделения полезного ископаемого отмассива исполнительным органом УВМ являются: – разрушение массива осуществляется с открытой поверхности последовательными вовремени единичными сколами толщиной h=0,1÷0,3м из предварительно фиксированнойпозиции исполнительного органа; – жесткая опорная база и использование гидравлического привода обеспечиваютвозможность передачи больших усилий на исполнительные органы при отделении породы отмассива; – поступательное движение исполнительного органа с малой средней скоростьюрезания 0,1÷0,5 м/c и возможностью стопорных режимов, которые не являются аварийнымдля УВМ состоянием; – избирательность отделения крупным сколом полезного ископаемого от массива поместу и направлению скалывания c учетом анизотропии прочностных свойств разрушаемогомассива. В отличии от угля калийной руде свойственны меньшие анизотропия прочностныхсвойств и трещиноватость, большая вязкость. Прочность калийноу руды в 1,5÷2.0 большепрочности угля. Исходя из этих особенностей сформулированы следующие требования кисполнительному органу и выбору его параметров для работы по калийной руде: – необходимо формирование ограниченного количества направленных магистральных 11

трещин в массиве локального забоя, отделяющих блок (стружку) заданного размера впроцессе добычи полезного ископаемого, что обеспечит снижение удельной энергоемкостипроцесса и снижения переизмельчения добываемой массы; – целесообразно использование эффекта «парного скола» в процессе формированиямагистральных трещин, отделяющих блок; – следует предусмотреть наличие на исполнительном органе специальных устройствили ребер, раскалывающих отделяемые блоки на габоритные (транспортабельные) куски; – принцип внедрения породоразрушающего инструмента исполнительного органа вмассив может быть: статическим (резание, вдавливание), ударным или комбинированным взависимости от крепости разрушаемого массива. Каждый выемочный модуль отделяет полезное ископаемое от массива в пределаходного локального забоя. Параметрами локального забоя являются: высота забоя, равнаямощности пласта, если нет каких-либо особых условий; ширина забоя, равная шагурасстановки УВМ (секций крепи). Шаг отработки забоя за цикл принимается изтехнологических условий равным шагу передвижки секций крепи комплекса или шагувыдвижки скалывателей перекрытия секций крепи при наличии ложной кровли, либопринимается равным другому значению из условий устойчивости непосредственной кровли.Но в любом случае шаг отработки за цикл должен быть кратным шагу передвижки секцийкрепи ФМК. Тип исполнительного органа определяется исходя из принятой технологии обработкизабоя и параметров локального забоя. Принятая опорная база в виде секции крепи являетсяустойчивой, что позволяет осуществлять отделение калийной руды от массива силовымрезанием с большими усилиями подачи манипулятора на забой. С целью снижения расходаэнергии и повышения крупности добываемого продукта при отделении калийной руды отмассива рекомендуется скалывающий, малорезцовый, исполнительный орган статическогодействия для пород крепостью до 2-х по шкале проф. Протодъяконова М.М. Для пород болеекрепких или с крепкими включениями, либо породными прослоями следует рекомендоватькомбинированный исполнительный орган статико-динамического действия. Для уменьшения выхода мелких классов в добытой массе и снижения энергоемкостицелесообразны коронки с линейным расположением резцов-скалывателей в плоскостирезания. Угол скалывания для ИО УВМ принят   550 и соответствует минимальнымудельным энергозатратам в соответствии с рекомендациями [3]. При изменчивых свойствах пласта следует принимать схему набора резцов,соответствующую максимальному значению сопротивляемости пород резанию иминимальному значению степени хрупкости пласта при максимальной толщине среза. Известны более десяти технологических схем обработки забоя выемочнымимодулями [4]. С учетом прочностных свойств калийной руды и отсутствия явно выраженнойсистемы трещиноватости в массиве выбор параметров исполнительного органарассматривается на примере схемы обработки забоя от почвы к кровле с одновременнойобработкой двух вертикальных секторов. На рис. 1 представлен вариант ступенчатой схемы расстановки резцовогоинструмента на исполнительном органе модуля для рассматриваемых условий. Шаг расстановки резцов может быть определен по известной зависимости [5],определяющей оптимальный шаг, с учетом необходимости формирования единойустойчивой поверхности скола:tопт.з  K п  5hск m  0,7 hск  1,47 E  bк , 0,5hсск  En 12

Рис. 1. Схема расстановки резцов на исполнительном органе УВМгде hск – толщина скола; E – вязкость разрушаемого массива; bк – ширина режущей кромки;Kп – коэффициент парности скола, для углей  Kп =0,7-0,80, для калийной руды  Kп =0,8-0,9,m и n – постоянные величины, определяемые экспериментально.Ширина исполнительного органа выбирается в зависимости от шага установки секциикрепи и схемы обработки забоя (рис.2):Bиор  Bск  cos  lL  cos . 2 Рис. 2 – Схемы к расчету параметров исполнительного органа Ширину исполнительного органа следует уменьшить по сравнению с расчетной навеличину пересечения зон сколов при работе двух соседних выемочных модулей длянедопущения сцепления исполнительного органа и обеспечения гарантированногоразрушения массива в пограничных зонах локальных забоев. При шаге расстановки секцийкрепи 1500 мм ширина этой зоны составляет порядка 100 мм. Угол поворота исполнительного органа от первоначального осевого направления φ(рис. 2) определяется в зависимости от параметров принятой за базу секции крепи, а так жепринятой технологии ведения горных работ и будет находиться оп формуле:   arctg Bиор 2 lио . По условию технологии работы исполнительный орган должен иметь возможностьскалывать полный объем верхнего и нижнего целиков породы в локальном забое, непрепятствуя работе конвейера при прорезании щели по почве или выдвижению скалывателясекции крепи у кровли. 13

Минимальное значение длины манипулятора определяется в положении,перпендикулярном к забою на высоте подвески манипулятора: lиоmin  lкр  l ,где lкр – расстояние от оси подвески манипулятора до плоскости забоя; lΔ – величинатехнологического отступа исполнительного органа от забоя. Максимальная длина стрелы должна быть достаточной для обработки забоя наполную глубину захвата, равную шагу передвижки крепи: lио max  ( lкр  l  Bз ) cos . Дальнейшие исследования направлены на обоснование геометрических, силовых итехнологических параметров исполнительного органа и скалывающей коронки,обеспечивающих заданную интенсивность и устойчивость процесса добычи полезногоископаемого в каждом локальном забое. Выводы: 1. Предлагаемая методика может быть применена для расчета основных параметровунифицированных выемочных модулей при их работе в различных горно-геологическихусловиях; 2. Исполнительные органы унифицированных выемочных модулей обеспечиваютэнергосберегающую избирательную обработку локального забоя крупным сколом иселективную выемку полезного ископаемого.Список литературы:1. Габов В.В., Задков Д.А., Талеров К.П., Хозяинов В.П. Актуальность и перспективыприменения очистных и проходческих модульных комплексов // Народное хозяйствореспублики Коми.  Воркута-Сыктывкар-Ухта: 2011. Т.20, №1. – С.59-63.2. Габов В.В., Винников Е.И. Основные принципы формирования структуры фронтальныхмодульных комплексов // 3-я Республиканская научно-практическая конференция: «Человек насевере в XXI веке: горное дело, ТЭК, экология, народонаселение» // Народное хозяйствоРеспублики Коми.  Сыктывкар: 2001.  С.286-290.3. Позин Е.З. и др. Разрушение углей выемочными машинами / Е.З.Позин, В.З.Меламед,В.В.Тон.  М.: Недра, 1984. – 288 с.4. Габов В.В., Тужиков В.Ф., Задков Д.А. Классификация способов отделения угля отмассива выемочными модулями // Горный информационный аналитический бюллетень /МГГУ.  М.: 2003.  Т.6.  С.147-150.5. ОСТ 12.44.258-84. Комбайны очистные. Выбор параметров и расчет сил резания и подачи наисполнительных органах. Методика. – М.: Министерство угольного машиностроения, 1986. 14