Проходческие комбайны для угольной и рудной промышленности

2000 году подземным способом планируется добыть около 100 млн.т. угля. Исходя из данного прогноза годовой объем проведения выработок составит 950 км, в т.ч. 850 км выработок, где требуется погрузка горной массы. В связи с проводимым изменением структуры угольной промышленности, повышением нагрузок на очистные забои (особенно на перспективных шахтах) должен увеличиваться объем комбайновой проходки до 600-650 км в год. При этом увеличится соответственно площадь сечения проводимых выработок с 10 до 18 м2. С увеличением сечения проводимых выработок увеличится доля присекаемых пород и их прочность. Кроме того, темпы проведения выработок предполагается увеличить в 2-2.5 раза. Современные требования к проведению выработок невозможно обеспечить существующим парком комбайнов. Эти комбайны созданы более 20 лет назад, их параметры и технический уровень не соответствуют новым требованиям. Следует также учитывать, что удельный вес комбайнов среднего типа на угольных шахтах России составляет всего 4.5% от парка проходческих комбайнов, в то время как в Чехословакии они составляют 50-60%, а в Германии около 80%.

С учетом этих обстоятельств намечается заменить существующий парк комбайнов тремя новыми моделями КП-15, КП-20Б и КП-25, отвечающих современным техническим требованиям.


Проходческий комбайн КП-15 заменит 4ПУ, 1ПК-3р и К56 МГ, что позволит улучшить номенклатуру комбайнов легкого типа и в 1.5-2.0 раза повысит их надежность и долговечность. Комбайн имеет сменные модули режущих, погрузочных органов и других узлов для применения в конкретных условиях эксплуатации.

Комбайн КП-15 изготовлен и в 1996 году будет испытан в шахтных условиях.

Комбайн КП-20Б создан для замены комбайна 1ГПКС. В 1993 г. он был успешно испытан на шахте «Южно-Донбасская» (Украина). В период испытаний пройдено 750 м при достижении темпов проходки 140 м/мес. Испытания комбайна проведены при прохождении конвейерных ходков сечением в свету 11.2 м2. Выработки проходились по смешанному забою с присечкой пород прочностью 40-50 МПа. Горная масса от комбайна транспортировалась ленточными (типа ЛТ-80 и Л-80) и скребковым (СП-202) конвейерами в бункер.

При испытании были достигнуты: техническая производительность комбайна (в плотном теле) 0.75 м3/час; скорость проходки в сутки 8.1 м, в смену 3.2 м; производительность проходчика 0.8 м/смену или 8.8 м3/смену.

По сравнению с комбайном 1ГПКС комбайн КП-20Б имеет следующие преимущества:

  •  расширена область его применения по прочности разрушаемых пород (с 50 до 60 МПа) и по площади сечения проводимых выработок (с 17 до 20 м2);
  •  уменьшен габарит по высоте;
  •  увеличена мощность привода исполнительного органа до 90 кВт; увеличен в 1.5-2.0 раза ресурс до первого капитального ремонта.

Увеличение ресурса комбайна удалось достигнуть за счет комплекса мероприятий:

  • применения независимого гидропривода лап питателя и конвейера, а также гидропривода гусеничного хода, что позволит снизить его аварийность;
  • поперечного расположения электродвигателя привода исполнительного органа, обеспечивающего применение лишь цилиндрических передач в редукторе;
  • применения стального литья из легированных сталей, поковок из сталей с высокими механическими свойствами, применение качественных материалов для уплотнений гидроцилиндров вращающихся валов.

Независимая раздвижка барабанов обеспечивает возможность образования наклонной (при работе по напластованию без переборов породы) или сводчатой кровли, обработку приямков под стойки крепи, а также позволяет выбирать рациональную схему разрушения забоя. Изготовление комбайна КП-20Б намечено на АООТ «Кран» в г.Узловая в России.


Проходческий комбайн КП-25 должен пополнить парк проходческих комбайнов среднего типа. Он испытывался на шахте им. Горького и шахте им. Абакумова в Донецке в 1992 г. при проведении выработок в различных горногеологических и горнотехнических условиях. Испытания на шахте им. Абакумова проводились при проведении квершлага сечением в свету 17.2 м2, в проходке 21.0 м2 по алевролитам, алевролитам с прослоями песчаника, аргелитам и известнякам. Предел прочности пород одноосному сжатию составлял: алевролит 60.0 МПа, песчаник 78.0 МПа, известняк 83.0 МПа; абразивность пород от 8 до 11.6 мг. В зависимости от крепости разрушаемых пород забоя техническая производительность комбайна изменялась от 0.2 м3/мин до 0.35 м3/мин, а удельный расход электроэнергии составил от 0.8 до 3.25 квт.ч/м3.

Среди конструктивных особенностей комбайна следует отметить:

  • исполнительный орган имеет две скорости вращения коронки, переключение которых производится в зависимости от характеристики разрушаемых пород;
  • конвейер может транспортировать крупногабаритные куски породы (до 600 мм).

Комбайн может оснащаться ленточным перегружателем в двух исполнения для погрузки на скребковый или ленточный конвейер и в вагоны; двумя типами коронки исполнительного органа для работы в различных условиях — по углю или по породе.


Проходческий комбайн КП-25 Копейского машзавода

Два головных образца комбайна КП-25 изготовлены Копейским машзаводом и отправлены на шахты АО «Ленинскуголь».

Все новые комбайны отвечают современным техническим требованиям и допущены к применению в угольных шахтах опасных по газу и пыли.

Проходческие комбайны оснащаются системами и средствами обеспечения санитарно-гигиенических условий по пылевому и безопасному по газовому факторам.

Технические характеристики проходческих комбайнов

Для предотвращения вспышек и взрыва метана и угольной пыли от фрикционного искрения институтом «ЦНИИподземмаш» совместно с другими институтами создана система контактного взрывозащитного орошения (по типу орошения комбайнов АМ-75) на уровне международных стандартов.

Для обеспечения призабойного пространства в нормативных режимах по количеству и скорости поступления свежего воздуха и обеспыливании исходящего воздуха комбайны оснащаются комплексами проветривания и обеспыливания типа «КПО». Комплекс размещается на монорельсе и перемещается по нему с помощью комбайна.

Для повышения надежности и срока службы комбайнов КП20Б и КП25 применены высокопрочные марки сталей, получаемые с заводов ВПК по конверсии:

  • для литых деталей 15х2Г2НМЛ (sт=800...900 МПА), взамен 35ФЛ (sт=353 МПа); для шестерен, валов, осей 20х3Н3МФА (sт=1100...1450 МПа) взамен 12хН3А и 20х2Н4А (sт=500...830 МПа); для сварных конструкций 10хСНД (sт=390 МПа) вместо СТ3 (sт=235);
  • материалы для уплотнений (вращающихся валов — фторкаучук, гидроцилиндров — высокопрочный полиуретан);
  • повышена на 4-5 единиц степень точности зубчатых передач, что должно повысить ресурс работы на 25-30%.

Приведенные выше конструктивные особенности комбайнов КП20Б и КП25 с применением новых материалов, позволят достичь ресурса сравнимого с зарубежными аналогами, при этом гарантированная наработка должна составить порядка 36 тыс.м3 разрушаемой горной массы.

Журнал "Горная Промышленность" №1 1996, стр.2