Проведение горных выработок с применением буровзрывных работ характеризуется многооперационностью, способствует загрязнению рудничной атмосферы, нарушению устойчивости горных пород.
Проведение горизонтальных и слабонаклонных выработок по углю и мягким породам осуществляется с помощью проходческих комбайнов.
Проходческий комбайн — это комбинированная горная машина, предназначенная для проведения выработок, производящая отделение угля или породы от массива и погрузку их на транспортные средства. В качестве транспортных средств могут быть использованы конвейеры или рудничные вагонетки. Техническая характеристика некоторых типов комбайнов приведена в табл. 3.5.
Наибольшее распространение получили комбайны избирательного действия со стреловидными исполнительными органами, закрепленными на раме комбайна (см. рис. 2.2). Эти комбайны относятся к машинам циклического действия. Исполнительный орган комбайна разрабатывает забой не одновременно по всей площади, а отдельными участками в определенной последовательности. Это позволяет осуществлять раздельную выемку угля и породы в штреках, проводимых с незначительной присечкой боковых пород.
Таблица 3.5 Техническая характеристика проходческих комбайнов
| Показатели | Комбайн | ||||
| 4ПУ | ПК-Зр | ГПКС | 4ПП2М | 4ПП5 | |
| Производительность, т/мин: | |||||
| по углю и породе f ≤4 | 1,2 | 1,4 | 1,0 | 3,5 | 3,5 |
| по углю и породе f ≤5 | — | — | 0,5 | 0,47 | 0,6 |
| Характеристика проводимых выработок | Горизонтальные и наклонные до 10° с присечкой породы до 50 % при f ≤ 4, | Горизонтальные и наклонные до 25° с присечкой породы до 50% при f ≤ 5, | Горизонтальные и наклонные до ±10° с присечкой породы до75%при f ≤ 7, | Горизонтальные и наклонные до 10° с присечкой породы при f = 7, | |
| S=4,0–8,2 м2 | S=5,3–12 м2 | S=4,7—15 м2 | S = 9—25 м2 | S = 14—36 м2 | |
| Фронт погрузки, м | 2,35 | 2,48–2,83 | До 3,1 | 3,1 | 3,1 |
| Примечание. Механизм передвижения — ryсеничный. |
Комбайны избирательного действия, как правило, имеют гусеничный ход. Они могут быть смонтированы в выработках небольшого сечения.
При комбайновом способе проведения выработок совмещается процесс отбойки и погрузки горной массы; Использование проходческих комбайнов позволяет в 3–5 раз повысить скорость проведения подготовительных выработок, в 2–3 раза увеличить производительность труда, до 50–60 % снизить стоимость проходки и обеспечить безопасность работ исключением буровзрывных работ. Выработки, проведенные комбайнами, имеют большую устойчивость и требуют меньших затрат на их поддержание.
Технология проведения выработок проходческими комбайнами включает работы по разрушению к погрузке угля или породы, замене резцов и смазке комбайна, возведению крепи, монтажу конвейера и настилке пути, устройству водоотлива, организации проветривания и пылеподавления, доставке материалов и оборудования и вспомогательных операций, предусмотренных графиком организации работ при проведении выработки.
Разрушение массива забоя производится исполнительным органом комбайна. Первоначально с помощью вращающегося органа по горизонтальной линии создается выемка, образуя как бы вруб со вторыми плоскостями обнажения (рис. 3.36). Затем производится послойное разрушение массива забоя, расположенного выше и ниже вруба. При проведении штреков по углю с присечкой породы сначала производится выемка угля, а затем разрушаются вмещающие породы. Одновременно с разрушением массива забоя производится погрузка горной массы. Рабочие контролируют работу перегружателя и загрузку вагонеток и магистрального конвейера, производят замену груженых вагонеток на порожние и зачистку выработки за комбайном, осуществляют контроль за концентрацией метана и пыли.
Обслуживание комбайна заключается в его осмотре, замене резцов (зубков), смазке и устранении мелких неисправностей.
Рис. 3.36. Схема обработки забоя выемочным органом комбайна: а — снизу вверх; б — с центра выработки
Для обеспечения эффективной работы комбайнов используются подвесные мостовые и прицепные ленточные перегружатели, с которых горная масса перегружается в состав вагонеток. Технологическая схема проведения горизонтальной выработки комбайном с погрузкой горной массы в вагонетки представлена на рис. 3.37.
Проходческие комбайны со стреловидным исполнительным органом позволяют проводить выработки любой формы поперечного сечения, кроме круглой. В отличие от комбайнов избирательного действия комбайны бурового типа разрабатывают забой одновременно по всей площади, что исключает возможность раздельной выемки угля и породы при проведении штреков с присечкой боковых пород. При работе исполнительного органа комбайна образуется выработка круглого сечения. При наличии формовых фрез, расположенных за исполнительным органом в нижней части комбайна, образуется выработка арочной формы. Применение проходческих комбайнов позволяет; повысить уровень механизации горнопроходческих работ; сделать проведение выработок малооперационным процессом; улучшить условия труда горнорабочих; повысить устойчивость окружающих горную выработку пород; повысить темпы и снизить стоимость проведения горных выработок.
При применении проходческих комбайнов важным является обеспечение направленности их перемещения в толще горных пород. Ручное управление комбайнами с этой точки зрения не дает должного эффекта. Положение комбайна в земной коре и перемещение его по необходимому пути с заданной точностью должно обеспечиваться автоматическими устройствами. Средствами автоматического управления направленности движения комбайна являются гироскопы, радиоизотопные датчики и лазерные установки.
Применение проходческих комбайнов позволяет осуществить поточную технологию организации работ, сущность которой, в отличие от цикличной, заключается в полном совмещении во времени всех основных рабочих процессов и непрерывном извлечении горной массы из забоя выработки.
В отдельных случаях, когда применение комбайнов по каким-либо соображениям нецелесообразно, выработки по мягким породам, в частности по углю, проводят с применением буровзрывных работ и механизированной погрузки. Шпуры по углю бурят ручными электро- или пневмосверлами. При крепких углях могут применяться колонковые электросверла и навесное оборудование буропогрузочных машин.
На гидрошахтах отдельные горные выработки проводят с отбойкой угля струей воды высокого давления (12–16 МПа) с помощью гидромониторов. Этот способ применяется в мягких углях (f ≤ 1,5). При более крепких углях производится предварительное рыхление массива взрывными работами. Горная масса транспортируется водой до пульпосборника по желобам самотеком. Для обеспечения самотека гидропульпы выработкам придают уклон не менее 0,05. Применяют гидромониторы ГМДЦ3М, ГМДМУ, 12ГД, 16ГД. Применяют также на гидрошахтах при проведении выработок механическую отбойку угля комбайнами с последующим его смывом водой. Для этой цели выпускаются комбайны «Урал-38», К56МГ.
