ИнтерСтройЭкспо 2016
04.05.2016
С 20 по 22 апреля 2016 года в Санкт-Петербурге, в КВЦ «ЭКСПОФОРУМ» состоялась 22-я Международная выставка «ИнтерСтройЭкспо», крупнейшая на Северо-Западе России международная выставка строительных, отделочных материалов и строительной техники.
Евроасфальт и Евробитум 2016
29.04.2016
Конгресс, который состоится с 1 по 3 июня в Праге, станет важной вехой в развитии асфальтовой и битумной промышленности Европы. Предоставив возможность ведущим специалистам отрасли подвести итоги проделанной работы и наметить планы на будущее, он послужит полноценной стратегической платформой для ее дальнейшего развития.
 

ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ КОНСТРУКЦИЙ И ЭКСПЛУАТАЦИИ СОВРЕМЕННОГО ГОРНОПРОХОДЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ/Горная Техника 2012-2/

Черных В.Г., Хазанович Г.Ш., Воронова Э.Ю., Отроков А.В.

В настоящее время основными способами проведения горных выработок в мировой практике являются буровзрывной и комбайновый (преимущественно на основе комбайнов избирательного действия).
Эффективность горнопроходческих работ в значительной степени определяется конструкцией и надежностью применяемых средств механизации процессов. Поэтому основными требованиями для горнопроходческого оборудования (ГПО) становятся повышенная техническая производительность и безопасность работ, низкая энергоемкость разрушения и погрузки горной массы и малые эксплуатационные затраты.
Проблема повышения производительности проходческих работ прежде всего обусловлена цикличностью процесса проходки. Так, при буровзрывном способе практически все операции выполняются последовательно: бурение шпуров по забою, заряжание шпуров, взрывание, проветривание выработки, приведение забоя в безопасное состояние, возведение временной крепи, погрузка и транспортировка разрушенной горной массы, крепление выработки постоянной крепью. При комбайновом способе проходки разрушение массива, уборка и транспортирование в призабойные средства транспорта горной массы совмещены во времени. Но на период крепления работу комбайна останавливают, теряя при этом до 40 % времени проходческого цикла.
Анализ показал, что среди средств механизации, разработанных к настоящему времени, только агрегатированное оборудование позволяет совмещать проходческие операции во времени, исключать некоторые операции и, таким образом, снижая цикличность технологии, повысить производительность. При этом под агрегатированным проходческим оборудованием или системой понимаются проходческие комплексы, созданные методом агрегатирования (объединения) разных исполнительных органов в различном числе и комбинациях на единой базовой конструкции.
В последние годы одной из основных тенденций развития проходческой техники как в нашей стране, так и за рубежом является неуклонный рост количества агрегатированных вариантов горнопроходческих машин. Например, практически все предлагаемые на рынке проходческие комбайны оснащены дополнительным оборудованием (перегружатели, крепеустановщики, бурильные машины и т.д.) и, по сути, представляют собой агрегатированные комбайновые комплексы.
При использовании агрегатированного оборудования, например, маневровые операции для обмена оборудования в процессе проходческого цикла могут быть исключены при применении буропогрузочных машин, комплексов типа «Сибирь», комбайновых комплексов типа «Болтер Майнер», КН-5Н «Кузбасс» (рис.1) и т.д. Названные комплексы, а также КПА (Украина) позволяют совместить операции разрушения массива и возведения постоянной крепи. Для совмещения операций заряжания и взрывания шпуров с другими операциями цикла технических средств к настоящему времени не существует. Операция временного крепления может быть совмещена с другими (или исключена) путем применения комплексов типа КН-5Н «Кузбасс» или других, в которых базовым элементом является механизированная крепь (а. с. 2026982, а. с. 2011833, пат. 2144138 RU, пат. 2148715 RU). Операции отвода-подвода оборудования при взрывных работах могут быть исключены путем применения взрывонавалочных комплексов (пат. 2144139 RU). Кроме этого, использование комплексов со взрывонавалкой дает возможность практически исключить операцию погрузки, которая осуществляется энергией взрыва, а также совместить операции проветривания выработки и транспортировки горной массы.
Комбайновые комплексы типа «Болтер Майнер», работающие при проведении горизонтальных выработок сечением около 20 м2 по устойчивым породам крепостью до f=6 по шкале проф. Протодьяконова без твердых включений и горно-геологических нарушений, обеспечивают подвигание забоя до 1000 метров в месяц и более, что подтверждает перспективность разработки агрегатированных комплексов.
На кафедре «Технология и комплексы горных, строительных и металлургических производств» (ТКГСиМП) Шахтинского института (филиала) ЮРГТУ (НПИ) разработана методика создания агрегатированных проходческих систем, которая позволяет по техническому заданию заказчика разрабатывать варианты эффективных проходческих комплексов для конкретных условий работы буровзрывным способом.
При помощи данной методики разработан перспективный вариант новой конструкции проходческого взрывонавалочного комплекса (ПКВН), позволяющий механизировать основные операции проходческого цикла, исключить операцию предварительного крепления, совместить операции взрывания и погрузки (погрузка осуществляется энергией взрыва — взрывонавалка), операции проветривания выработки и транспортировки горной массы, минимизировать маневровые операции и, в итоге, повысить показатели проходческих работ (рис.2). 
Областью применения комплекса являются горизонтальные и слабонаклонные (от +5о до -15о) выработки сечением до 13 м2, проводимые по породам крепостью до f=14 по шкале проф. М.М. Протодьяконова. Перемещение технологического оборудования по ставу перегружателя и возможность работы в режиме взрывонавалки отличают ПКВН от существующих образцов горнопроходческих комплексов. Простота конструкции и отсутствие редукторных групп приводит к снижению цены оборудования и уменьшению капиталовложений. Ориентировочный расчет показал, что применение комплекса ПКВН позволит повысить темпы проходки до 190 м / мес.
Комбайновый способ проведения выработок совмещает во времени основные технологические операции, и проведение выработки протекает как непрерывный процесс, позволяя получить высокую эффективность горнопроходческих работ. Однако, как известно, он имеет ограниченную область применения, что предопределяет направления развития конструкций проходческих комбайнов.
Так, на период 2010 г. в России эксплуатировалось около 700 единиц проходческих комбайнов избирательного действия. Доля комбайнов ОАО «Копейский машиностроительный завод» составляла 70 %, в том числе, из них основную долю занимают комбайны 1ГПКС (около 65 %) и КП21 (30 %). Доля комбайнов ближнего и дальнего зарубежья составляет 30 %, из них комбайны ОАО «ЯМЗ» занимают 50 %, а комбайны ОАО «НКМЗ» — 40 %.
Приведем обзор выпускаемых в настоящее время комбайнов избирательного действия. Традиционно их разделяют на три класса: лёгкие, средние и тяжёлые [1].
К комбайнам лёгкого класса (массой от 17 т до 35 т) относятся серийные проходческие комбайны 1ГПКС, 1ГПКС-PV (Россия), КСП-22, КПЛ (Украина), R130 Remag, АМ-50z-w Remag (Польша), MD1100 DOSCO, SL120 DOSCO (Великобритания), AM 50 Voest-Alpine (Австрия), EBZ55, EBZ100Е (Китай). Эти комбайны предназначены для механизации отбойки и погрузки горной массы при проведении выработок любой формы в диапазоне сечений от 7 до 20 м2 в проходке с углами наклона до ±18° по углам и породе с пределом прочности при одноосном сжатии σсж80 МПа и абразивностью до 15 мг. Мощность электродвигателей исполнительных органов комбайнов лёгкого класса изменяется от 55 до 130 кВт, а у некоторых комбайнов и выше. Суммарная мощность электродвигателей комбайнов обычно в 1,5 – 2 раза выше мощности исполнительного органа, при этом производительность таких комбайнов не превышает 0,25 м3 / мин.
К среднему классу (массой от 35 т до 60 т) относятся комбайны СМ130, КП21, КПЮ-50 (Россия), КСП-32, КСП-35, КПД, П110 (Украина), R-200 Remag, KR-150z Remag (Польша), AM 65 Voest-Alpine, АМ75 Voest-Alpine (Австрия), LH1400 DOSCO, LH1300 DOSCO, Mk 2BP DOSCO (Великобритания), серия T1 Wirth-Paurat (Германия), MT300 SANDVIK, MR300 SANDVIK (Швеция), EBZ 135, EBZ 200 (Китай), Mitsui S-200 (Япония). Диапазон рабочих сечений для этих комбайнов составляет от 10 до 35.м2 в проходке, а предел прочности разрушаемых пород .сж . 100.МПа. Мощность электродвигателей исполнительных органов достигает 250 кВт (средняя — 150 кВт). Суммарная мощность электродвигателей комбайна достигает 418 кВт. Производительность разрушения пород достигает 4.м3./.мин. При средней ширине питателей в 3,2.м, некоторые комбайны имеют питатели шириной 5,6.м (АМ75 Voest-Alpine).
К тяжелому классу (массой от 60 т до 130 т) относятся комбайны КП200, КП200Т (Россия), КСП-42 (43), КПУ, П110–01 (М), П110–04 (Украина), ЕТ210.Q Eickhoff, ЕТ250.Q Eickhoff, Mk 4 DOSKO, Mk 3 DOSKO (Великобритания), серии T2, Т3, Т4 Wirth-Paurat (Германия), MН620 SANDVIK (Швеция), АМ105 Voest-Alpine (Австрия), EBZ230, EBZ300 (Китай), Mitsui S-300 (Япония). Эти комбайны предназначены для механизации отбойки и погрузки горной массы при проведении выработок любой формы в диапазоне сечений от 18 до 50.м2 и более в проходке с углами наклона до ±18° по углам и породе с пределом прочности при одноосном сжатии .сж . 120.МПа.
Мощность электродвигателей исполнительных органов достигает 400 кВт (средняя — 250 кВт). Суммарная мощность электродвигателей комбайна достигает 620 кВт. Производительность разрушения пород с пределом прочности 120.МПа около 5,8 м3 / мин. Использование уширителей питателей позволяет погружать разрушенную породу по фронту шириной до 6 м.
Из представленного обзора видно, что энерговооруженность и производительность комбайнов среднего класса в разы превосходит аналогичные показатели лёгкого класса и немного отстает от «тяжелых» комбайнов.
В настоящее время доля комбайнов КП21 возросла до 38 %, а 1 ГПКС сократилась на 7 %, при этом доля импортных комбайнов тяжелого класса увеличилась на 4 %.
Таким образом, тенденции развития конструкций проходческих комбайнов избирательного действия связаны с расширением области применения комбайнов, что достигается внедрением частных конструктивных решений, таких как: уменьшение высоты машин для проходки невысоких горных выработок и добычи полезного ископаемого; увеличение поперечного сечения конвейера комбайна; увеличение соотношения мощность / вес; применение нескольких скоростей перемещения стрелы исполнительного органа и скоростей вращения коронки, которые дают возможность оптимизировать процесс резания в зависимости от крепости породы. Это приводит к тому, что изготовители комбайнов уходят от производства машин легкого класса, уделяя большее внимание разработке и производству комбайнов среднего и тяжелого классов.
Другим современным направлением по расширению области применения проходческих комбайнов является совершенствование механического способа разрушения горных пород путем использования гидромеханического способа разрушения, заключающегося в комбинированном воздействии на породный массив высокоскоростных струй воды и механического инструмента [2]; применение дисковых инструментов на рабочих органах проходческих комбайнов избирательного действия при работе по пластам с крепкими включениями [3]; использование структурно-компоновочной схемы проходческого комбайна с роторным исполнительным органом избирательного действия [4] и др.
В гидроструйных технологиях эксплуатируется энергия воды, которая подается в зону резания под большим давлением (до 300.МПа и выше). Струи воды создают в породе напряжения, близкие к пределу прочности, ослабляя, таким образом, породный массив, что облегчает работу режущей коронки проходческого комбайна.
Гидромеханические технологии позволяют: уменьшить крутящий момент и потребляемую мощность на рабочем органе; повысить скорость проходки при той же мощности двигателя исполнительного органа; расширить область применения проходческих комбайнов на более прочные породы; значительно уменьшить пылеобразование и искрообразование.
Несмотря на значительный прогресс, многие производители проходческих комбайнов не имеют научно-обоснованных методов проектирования тех или иных узлов, например, погрузочных органов с нагребающими звездами, которые в последнее время получили широкое распространение. Такие органы отличает простота конструкции, повышенная надежность и ремонтопригодность. Однако применение для аналогичных условий комбайнов с большим многообразием конфигураций погрузочных органов (соотношение диаметра звёзд к ширине питателя, количество лучей звёзд, их форма и высота; расстояние от центра звёзд до кромки питателя, синхронизированное вращение звёзд, вылет стрелы разрушающего органа от кромки питателя, частота вращения звёзд) свидетельствует о том, что они недостаточно изучены и идёт активный поиск оптимального решения.
Сотрудники кафедры ТКГСиМП ЮРГТУ разработали модельную установку (рис.3) со звездчатыми погрузочными органами и проводят исследования процессов погрузки горной массы звёздами.
В результате экспериментов будут получены зависимости величины крутящего момента и производительности от внутренних и внешних факторов. Эти зависимости позволят скорректировать математические модели, описывающие процесс погрузки горной массы, и разработать методику выбора оптимальных параметров звездчатых погрузочных органов проходческих комбайнов.
Ввиду бурного развития современных электронных систем управления и информационных технологий за последнее десятилетие, рассматривать проблему повышения производительности ГПО в настоящее время без их учета невозможно. Поэтому одной из основных тенденций развития всего спектра ГПО является применение аппаратуры управления оборудованием, профилем и направлением выработки, обеспечивающей дистанционное, местное и радиоуправление техники, контроль и визуальное отображение необходимых параметров, а также расширение области диагностических устройств с записью информации в «черный ящик» или он-лайн связи с производителем.
Так, например, буровая установка четвертого поколения Boomer XE3C оснащена электронной системой управления с бортовым компьютером RCS, обеспечивающей функции планирования, автоматизации процессов бурения и позиционирования, ведение и анализ бурения, беспроводной в непрерывном режиме обмен данными между станком и офисом на объекте. Что позволяет на 80 % сократить объем подготовительных работ и повысить скорость и качество буровых работ [5].
Уменьшение эксплуатационных затрат и повышение коэффициента технического использования горнопроходческого оборудования также необходимо производить за счет внедрения в систему эксплуатации техники информационных технологий.
Передовые горные и строительные предприятия, эксплуатирующие ГПО, внедряют у себя корпоративные информационные системы управления на базе систем класса ERP, CMMS, EAM и др., предназначенных для учета, анализа полученной эксплуатационной информации и планирования работ и ресурсов. Для их полноценного функционирования производителям ГПО необходимо интегрироваться в создаваемое на предприятиях единое информационное пространство системы эксплуатации путем применения интерактивных электронных технических руководств (ИЭТР).
ИЭТР представляет собой структурированный программный комплекс, содержащий взаимосвязанные технические данные и предназначенный для выдачи в интерактивном режиме справочной и описательной информации об эксплуатационных и ремонтных процедурах, относящихся к конкретному изделию. На кафедре ТКГСиМП разработана структура и методика создания ИЭТР 2 класса для горнопроходческого оборудования (рис.4). При сотрудничестве с ОАО «Копейский машиностроительный завод» в настоящее время создано ИЭТР для проходческого комбайна КП-21, которое будет передаваться потребителю в виде предустановленного программного обеспечения, установленного на портативный персональный компьютер класса «нетбук».
Оно обеспечивает:
•потребителя информацией о технологии выполнения работ по техническому обслуживанию и ремонту с визуализацией сложных ремонтных процедур (инструменты, материалы, количество и квалификация персонала);
 
•представление электромеханической службе предприятия общей ремонтно-эксплуатационной документации (назначение, устройство, принцип действия машин и отдельных узлов) и обеспечение быстрого поиска необходимой информации;
 
•обучение персонала правилам эксплуатации, обслуживания и ремонта;
 
•учет и планирование проведения регламентных работ и прогнозирование времени отказа и, соответственно, замены элементов машины;
 
•определение необходимого объема материалов и запасных частей, автоматизацию их заказа, осуществление обмена данными между потребителем, поставщиком и производителем оборудования.
 
 
ИЭТР интегрируется в информационное пространство предприятия и является новой формой организации эксплуатации техники.
Таким образом, основными современными тенденциями развития ГПО для обеспечения эффективности горнопроходческих работ являются:
•развитие конструкций горнопроходческих машин на основе методов агрегатирования проходческого оборудования;
 
•создание взрывонавалочных комплексов при проведении горных выработок в породах высокой крепости;
 
•расширение области применения комбайнов избирательного действия, за счет совершенствования механического способа разрушения горных пород и перехода к производству комбайнов среднего и тяжелого классов;
 
•применение научно-обоснованных методов проектирования узлов машин;
 
•оснащение горнопроходческого оборудования интерактивными электронными техническими руководствами.
 

Литература

1. Семенов В.В., Калашников С.А., Носенко А.С. и др. Проходческие комбайны избирательного действия отечественного и зарубежного производства. Новочеркасск, ЮРГТУ (НПИ), 2012.

2. Качурин Н.М., Бреннер В.А., Жабин А.Б. и др. Расчет и проектирование гидромеханических исполнительных органов проходческих комбайнов. М., МГГУ, 2003.

3. Хорешок А.А., Кузнецов В.В., Борисов А.Ю. Влияние геометрии дискового инструмента на процесс разрушения горного массива применительно к исполнительному органу проходческого комбайна. Инновационные технологии и экономика в машиностроении: труды. V Всероссийской научно-практической конференции. Юрга, Изд-во Томского политехнического университета, 2007.

4. Семенченко А.К., Семенченко Д.А., Хиценко Н.В., Шабаев О.Е. Перспективы создания проходческих комбайнов нового технического уровня. Горная техника, 2006.

5. Техника Atlas Copco на строительстве олимпийских объектов. Горная промышленность. 2010, №.6.

< Назад

 

Поиск

Автор
Год выпуска
ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОГО МЕСТА РАСПОЛОЖЕНИЯ ОПЕРЕЖАЮЩЕГО ЗАБОЯ ПРИ ПРОХОДКЕ ВЫРАБОТОК БОЛЬШОГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ КРУГЛОЙ ФОРМЫ В ПЛАСТИЧНЫХ ПОРОДАХ /Горная Техника 2013-1/
А. Н. Панкратенко, Нгуен Суан Мань, Чан Туан Минь В последние годы в практике подземного строительства выработок большого поперечного сечения, как правило, применяют поэтапные схемы раскрытия, что
  © 2008 Славутич Разработка сайта Vitrum-Media