Техника в ее историческом развитии

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

В первом десятилетии XX в. русский изобретатель Ф. А. Поляков- Ковтунов разработал целую серию машин, среди которых был и комбайн для проходки горных выработок. На одиннадцать изобретений ему было выдано в России шесть привилегий по заявкам от 1907 и 1908 гг. Все проекты отличались глубиной и оригинальностью разработки. Изобретатель поставил перед собой задачу создать универсальную машину для проходки тоннелей, штреков, рытья каналов и т. п. Характерная черта его проектов — применение в качестве режуще-отбойного органа строгающих «ножей» различной формы. Такой строгающий исполнительный орган мог не только отделять полоску горной породы, но и разрушать ее, облегчая при этом навалку вынутой породы. Возможность выемки различных пород в зависимости от их крепости достигалась регулировкой толщины снимаемого слоя.

Поляков-Ковтунов подробно разработал принцип конструкции рабочего органа машины «для разнообразных земляных работ». Эту машину он рассматривал как базовую для различных видоизменений и вариантов. Автор отмечал, что «этой же машиной можно производить выемку тоннелей, для чего верхний нож должен быть изогнут» \ В одной из следующих своих заявок Поляков-Ковтунов представил полностью разработанный проект комбайна для проходки горных выработок — «самодействующую машину для производства земляных работ и для иных целей, отличающуюся применением строгального станка и тележки с автоматическими передвигающимися рельсами»  . Машина представляла сложную конструкцию, смонтированную в жестком каркасе, и состояла из следующих основных частей: мотора, режуще-отбойной головки с ножами, изогнутыми спирально по поверхности конуса, системы конвейеров для погрузки породы и ходовой части платформы с автоматической прокладкой рельсов по принципу шагающей подачи.

В силу сложности конструкции машина имела значительные габариты, поэтому изобретатель предусмотрел установку на ней щитового крепления. Процесс работы комбайна состоял в следующем: машину по рельсам подавали на забой, затем включали режущую часть. Срезанный слой породы попадал на систему конвейеров и далее в доставочные устройства.

Горнопроходческий комбайн Полякова-Ковтунова мог найти применение только при разработке некрепких горных пород. Перед первой мировой войной Путиловский завод изготовлял спроектированную Поляко- вым-Ковтуновым «землестрогальную машину», предназначавшуюся для разработки глиняного грунта при кирпичном производстве, но удалось ли ее внедрить в производство — неизвестно, хотя указывается [18, с. 184] производительность машины — до 1000 м3 грунта в 10-часовую смену.

В проектах Полякова-Ковтунова, конечно, были конструктивные недостатки (громоздкость, ненадежность системы передачи движения исполнительному органу, слабость режущего инструмента и т. п.), но с учетом низкого уровня механизации в горнодобывающей промышленности того времени становится очевидной талантливость нашего соотечественника.

На Западе и особенно в США отмечается некоторый рост изобретений комбинированных горных машин с начала 1910 г.

Первым реализованным за границей проектом горнопроходческого комбайна явилась машина Морган — Джеффри. Ее изобрел в 1910 г. американец Е. С. Морган и изготовила в 1913 г. фирма «Jeffrey». Машина предназначалась для быстрого прохождения подготовительных выработок по углю в достаточно мощных (до 2 м) пологопадающих пластах [19]. Она состояла из трех баров с режущимп цепями, тарана и пяти долот. Бары были установлены на прочных салазках вместе с мотором в 50 л. с. и пластинчатым конвейером [6].

Нижний горизонтальный и два вертикальных бара вели врубы по трем плоскостям, таран же, совершавший качательные движения, сбивал подрезаемый уголь, который падал на головной конвейер, вводимый в нижнюю зарубную щель своим передним концом, и затем грузился в вагонетки. Один проходческий цикл выполнялся в три прнема-заходки. По мере внедрения в уголь вся машина подавалась вперед на длину 2,4 м. Когда одна заходка завершалась, машину с помощью каната отодвигали назад и делали вторую заходку, и т. д. Зарубка и отбойка шли довольно быстро. Например, в 2-метровом пласте средней крепости на заходку шириной 1,5 м и глубиной 2 м требовалось 20— 30 мин и штрек шириной 3 м мог быть пройден со скоростью 10 м в смену [6, с. 92].

Машина Моргана представляла собой комбайн для проходки выработок по углю. Фирма «Jeffrey» рекламировала машину как универсальную, т. е. способную работать и по проходке подготовительных выработок, и по добыче угля [20]. Однако все попытки использовать машину в очистных работах на крепких углях ни к чему не привели [19, с. 32].

В основу работы комбайна был положен неудачный принцип ударной отбойки, поэтому машина не получила широкого распространения не только в очистных, но и в подготовительных работах.

В 1920 г. фирма «Sauthern Coal Coke and Mining С0», владевшая шахтами в штате Иллинойс (США), начала впервые применять комбинированную проходческую машину Мак-Кинли, работавшую на принципе высверливания забоя. Машина отличалась высокой производительностью: проходка штрека с ее помощью составляла 8—10 м за смену [19, с. 32]. На руднике «Pocahontas» (США) скорость проходки штрека по углю сечением 4.5 м2 составила 10,5 м/ч; за каждые 10 мин машина нагружала четыре трехтонные вагонетки угля [21, с. 667j. Машины Мак-Кинли продолжительное время работали также на руднике Новый Ориент. Однако машины часто ломались, из-за чего многие из них были сданы в лом. На базе машин Мак-Кинли впоследствии было создано несколько типов более совершенных комбайнов («Мариэтта». «Майнер-500», «Гудмен-400», «Гудмен-500»),

На американских угольных шахтах для проведения штреков некоторое время применяли комбинированную машину О'Тула [6]. работавшую по принципу резания (царапания) забоя. Исполнительный орган машины представлял собой прочную стальную раму, шарнирно укрепленную на передней части четырехколесной платформы и несшую десять и более (в зависимости от желаемой ширины выработки) цепей с насаженными резцами. Во время работы цепи с резцами двигались вокруг рамы по направлению, параллельному оси проходимой выработки, царапая грудь забоя, а сама рама совершала качательные движения вверх и вниз, вследствие чего подрезанный уголь падал на почву выработки и винтовым поперечным транспортером сгребался к конвейеру машины, с которого попадал в стоящие позади машины вагонетки. На одной из американских угольных шахт машиной О'Тула проводили штрек по углю сечением 6,3 м2 со средней скоростью 11,5 м в 10-часовую смену, расходуя 164 кВт-ч и добывая около 80 т угля. Уголь получался мелкий [6, с. 88—94].

В 1896 г. О'Тул предложил комбинированную машину для добычи горных пород, которую, так же как и проходческую, изготовили в нескольких вариантах лишь в 20-х годах XX в. [19]. Она состояла из двигателя и длинного горизонтального бара (12,8—30,5 м в зависимости от длины забоя). С помощью нескольких домкратов, приводимых в движение одним двигателем, машина подавалась на забой и врубалась в пласт. Подрубленный уголь, вручную отбиваемый кайлами, падал на смонтированный за баром скребковый конвейер, который доставлял его на штрек.

Идея выемки породы по всей линии забоя была в то времк весьма прогрессивна, но неприменима ко всем горно-геологическим условиям. Машина О'Тула могла работать только на мягких углях, не содержащих прослойков, по пластам пологого залегания, с достаточно хорошей кровлей и почвой. Исходя из этого, изобретатель в последующих моделях машин изменил длину бара и расположение конвейера. В одной из своих моделей он предложил «устройство механического подвижного крепления кровли в забое», названное «танком» [19, с. 82—84].

Принцип действия «танков» заключается в следующем. Двигатель, приводивший в движение режущую цепь и конвейер, через соответствующую передачу сообщал вращение длинному валу, расположенному вдоль конвейера. От этого вала через передачу приводились в движение нижняя (у почвы) и верхняя (у кровли) гусеницы «танка». Таких «танков» было несколько в зависимости от длины забоя, и каждый из них нес по одной гидравлической стойке. Перемещаясь вперед, «танки» давили на раму машины и прижимали бар к забою. Таким образом, «танки» совмещали две функции: крепления призабойного пространства и подачи машины на забой. В конструкции «танков» имелись недостатки (они могли работать только при постепенно провисающей кровле), но сама идея заслуживает внимания.

Одновременно с угледобывающей машиной О'Тула фирма «Jeffrey» запатентовала в 1924 г. в Англии и в 1925 г. в Германии комбинированную машину для добычи угля. Машина Джеффри по своей идее очень близка к машине О'Тула. Она состояла из обыкновенной врубовой машины с длинным баром, расположенным вдоль всего забоя. Врубовая машина приводила во вращение режущую цепь бара и одновременно сообщала ему и всей системе поступательное движение вперед при помощи каната, особым образом пропущенного через блоки-ролики. Отличительная особенность этой машины — подборка подрезанного угля, доставка его к штреку и погрузка в вагонетки с помощью бара и режущей цепи [19].

Внедрение механизации по добыче полезных ископаемых вызвало необходимость быстрейшей транспортировки их. Идея применения специальных желобов для транспортировки полезных ископаемых возникла еще в начале XIX в. Первые деревянные желоба появились на рудниках Южной Африки. В целях лучшего скольжения руды деревянные желоба начали заменять металлическими, причем при горизонтальном расположении желобов их подвешивали и раскачивали. Эти раскачивающиеся желоба были прообразом будущих качающихся конвейеров.

ГОРНОПРОХОДЧЕСКИЕ КОМБАЙНЫ - комбайны 1ГПКС, 1ПК-Зр и 4ПУ....

Горнопроходческие работы с применением комбайнов. Общие сведения. … Проходческие комбайны бурового действия имеют роторный исполнительный орган...

Погрузка горной массы проходческим комбайном в одиночные вагонетки...

Уровень механизации и организации работ во всех остальных процессах горнопроходческого цикла должен обеспечивать высокопроизводительную работу комбайна на протяжении всей...

...и погрузочно-транспортирующие, транспортные, проходческие комбайны...

Дальнейшее развитие горнопроходческой техники направлено на создание наборов типового … Проходческие комбайны при проведении горизонтальных выработок комплексно...

ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ. Организация работ при комбайновом способе...

Рабочую смену начинают с осмотра комбайна и горнопроходческого оборудования и замены резцов, после чего приступают к выполнению основных процессов: обработке забоя...

ГОРНОЕ ДЕЛО. Шахтное и подземное строительство

Горнопроходческие работы с применением комбайнов. Разрушение массива. Погрузка и транспорт горной массы.

Квершлаг. Крепление проходка квершлага. ОПЫТ СТРОИТЕЛЬСТВА...

Перегружатель расположен над конвейером, связан с комбайном и передвигается за ним по … Безаварийная работа всего комплекса горнопроходческого оборудования обеспечивает...

Машиностроение. Металлургия. Горное дело

В 1913 г. по проекту американского инженера И. С. Моргана стали выпускаться горнопроходческие комбайны «Морган-Джефри»...

проектирование технологии и организации горно-строительных работ

Подробно описана технология строительства тоннелей буровзрывным способом с применением щитов, горно-проходческих комбайнов, тоннелепроходческих машин...

А.А.Скочинский - Методика расчета параметров крепления при ручной...

Рассмотрим укрупненный метод расчета параметров проведения выработок комбайнами … необходимого числа проходчиков для эксплуатации горнопроходческого оборудования.

КОМБИНИРОВАННЫЙ СПОСОБ УГЛУБКИ. Расширение восстающей...

Восстающие выработки проходят посредством бурения с использованием комбайнов 1КВ1, 2KB … Оснащение ствола горнопроходческим оборудованием аналогично оснащению при углубке...