Одной из важнейших задач при выборе технологических схем организации работ и подборе всего комплекса оборудования для проведения подготовительных выработок комбайновым способом является наиболее полное использование значительных возможностей, заложенных в конструкции комбайна по непрерывному разрушению и погрузке горной массы в забое выработки. Эти возможности увеличиваются с ростом мощности исполнительного органа, с повышением надежности и долговечности узлов комбайна и износостойкости инструмента, а также с осуществлением других мероприятий, направленных на совершенствование конструкции комбайнов.

Возможности комбайнов по разрушению горной массы в наиболее полной мере характеризуют его так называемой теоретической (или максимальной) производительностью при отделении от массива исполнительным органом горной массы в течение 1 мин непрерывной работы комбайна в забое выработки со средними условиями по крепости пород и размерам сечения, для которых по технической характеристике предназначен данный комбайн.

В действительности возможная и фактическая производительности комбайна по разрушению горной массы значительно меньше теоретической. Что происходит из-за технической необходимости выполнения при работе комбайна ряда вспомогательных операций, при которых прекращается разрушение забоя (как, например, замена инструмента, маневры по перемещению комбайна в забое выработки, повторная подборка разрыхленной горной массы по почве и у стен выработки, разрушение крупных кусков угля и породы), а также выполнения других операций, связанных с конструкцией комбайна.

Кроме технологически необходимых затрат времени на вспомогательные операции, определяемые конструктивными особенностями самого комбайна, имеют место и прямые потери рабочего времени комбайна из-за перерывов по различным причинам, определяемым уровнем механизации остальных процессов проходческого цикла и общей организацией и технологией производства работ по проведению выработки, а также другими организационными причинами. Причинами перерывов могут быть подготовительно-заключительные операции в начале и конце смены, смена вагонеток, удлинение транспортных, энергетических и вентиляционных коммуникаций, установка постоянной крепи и др.

Общая продолжительность цикла, приходящаяся на 1 м3 выработки вчерне, составила 12,8 мин, продолжительность основной операции по выемке горной массы — 2 мин, при этом коэффициент использования комбайна составлял 0,156.

Приведенная структура затрат времени проходческого цикла характерна для большинства выработок, которые проводят комбайнами, и потому может быть представительной для оценки эффективности различных путей повышения производительности комбайна.

Технологические возможности комбайна позволяют осуществлять почти непрерывное производство работ по извлечению горной массы из забоя выработки с остановками только для профилактического осмотра и ремонта, смены режущего инструмента. Уровень механизации и организации работ во всех остальных процессах горнопроходческого цикла должен обеспечивать высокопроизводительную работу комбайна на протяжении всей смены. Поэтому оборудование средств механизации остальных процессов горнопроходческого цикла, составляющих с комбайном единый технологический комплекс по проведению выработки, по своей производительности должно позволять с определенным резервом максимально использовать теоретическую производительность комбайна и так сочетаться в общей технологической цепи производства работ по проведению выработок, чтобы свести до минимума перерывы в подви-гании забоя выработки.

Исходя из указанного, можно определить следующие положения, которыми следует руководствоваться при выборе оборудования для выполнения всех остальных процессов при проведении выработок комбайнами.

Непременным условием высокопроизводительной работы комбайна является опережающая производительность призабойных транспортных средств и возможность их непрерывной работы. В наибольшей мере при комбайновом способе проведения выработок этому условию соответствует не рельсовый, а конвейерный транспорт горной массы. В связи с тем что комбайн способен разрушать породы с коэффициентом крепости /, не превышающим б, многие типы конвейеров могут быть использованы для этих целей. При этом имеется в виду, что комбайн непосредственно грузит горную массу на конвейер, а доставку в забой материалов и оборудования осуществляют по рельсовому или подвесному монорельсовому пути.

В случае отсутствия в выработке конвейерного транспорта и наличия только рельсового пути погрузку горной массы целесообразно осуществлять с помощью специальных перегружателей, позволяющих производить загрузку вагонеток партиями в нерасцепленном состоянии. С маневрами по смене груженого состава необходимо совмещать другие неизбежные перерывы в работе комбайна, связанные с заменой инструмента.

Погрузка горной массы проходческим комбайном в одиночные вагонетки, как правило, неприменима, так как резко снижает производительность комбайна, и, кроме того, необходимость замены загруженных вагонеток значительно повышает трудоемкость работ по проведению выработки.

Особенно большое значение для более полного использования комбайна имеют правильная организация работ по возведению крепи и средства механизации этих работ. Комбайновая проходка в основном распространена в выработках, которые проводят по углю, а также по смешанным углепородным забоям с присечкой пород крепостью / до 6, к которым большей частью относятся двухпутные выемочные откаточные или вентиляционные штреки протяженностью более 500 м.

Как указывалось выше, в качестве постоянной крепи в этих выработках в большинстве случаев применяют металлическую, арочную из спецпрофиля, рамную смешанную из железобетонных трубчатых стоек и металлических верхняков, анкерную, деревянную рамную и различные виды бетонной крепи. Из перечисленных видов крепи в наибольшей мере может быть механизировано и наименее трудоемко возведение анкерной крепи.

Гидрофицированная металлическая передвижная крепь, находясь над комбайном, обеспечивает проходческой бригаде полную безопасность работ в призабойной части выработок и позволяет возводить постоянную крепь, производить затяжку кровли и боков выработки механизированным способом вне забойной части выработки и максимально совмещать эти процессы с работой комбайна по выемке горной массы.

В настоящее время создаются несколько проходческих комбайновых комплексов, которые включают в различных сочетаниях разные типы комбайнов и оборудования для механизации призабойно-транспортных операций, возведения крепи и других работ. Эти комплексы применительно к различным горно-геологическим и производственным условиям по мощности и углу падения пластов, крепости пород, сечению, протяженности и направленности выработок более полно и согласованно механизируют основные и вспомогательные процессы по проведению выработок и в значительной степени позволяют повысить коэффициент использования, а следовательно, и эксплуатационную производительность комбайнов, а также улучшить другие технико-экономические показатели проведения выработок комбайнами.

Эффективность применения технологических схем с использованием проходческих комбайнов определяется большим количеством факторов, в том числе физико-механическими свойствами боковых пород, и их сочетанием в сечении проводимой выработки, расходом режущего инструмента, численным составом проходческой бригады, сечением проводимой выработки, плотностью возводимой постоянной крепи, скоростью проведения, длиной выработки и объемом работ, выполняемым комбайном за один год.

Для оценки эффективности применения проходческих комбайнов наряду с такими показателями, как трудоемкость и скорость проведения выработки, необходимо учитывать и приведенные затраты на проведение 1 м выработки.

Исследования, выполненные специалистами ДонУГИ, показывают, что приведенные затраты на проведение подготовительных выработок в значительной степени зависят от затрат труда и объема проведения выработок, приходящихся на один комбайн в год.

Технологические схемы проведения выработок комбайновым способом с учетом средств механизации других процессов могут быть разделены на четыре группы:

•          технологические схемы проведения выработок комбайнами с погрузкой горной массы на конвейер;

•          технологические схемы проведения выработок комбайнами с погрузкой горной массы в вагонетки;

•          технологические схемы проведения выработок комбайнами' с погрузкой горной массы в самоходные вагоны и погрузочно-доставочные машины (ПДМ);

•          технологические схемы проведения выработок комбайновыми комплексами.

При проведении выработок по технологическим схемам, например, первой группы используют следующее проходческое оборудование:

•          проходческий комбайн;

•          скребковые конвейеры, часть которых по мере увеличения протяженности проводимой выработки может быть заменена ленточными или ленточными телескопическими конвейерами;

•          вентиляторы частичного проветривания;

•          временная крепь — выдвижная подвесная или другие виды;

•          вентиляционные трубы и трубы орошения;

•          подвесная монорельсовая дорога или рельсовые пути для доставки крепежных и других материалов в забой.

Каждая технологическая схема содержит элементы и показатели, необходимые для укрупненной оценки эффективности ее применения: суточный график выходов рабочих, исходные данные для расчета и расчетные технико-экономические показатели применения технологической схемы в принятых конкретных горно-геологических и горнотехнических условиях.

В «Технологических схемах разработки пластов на угольных шахтах», разработанных специалистами ИГД им. А.А.Скочинского, ВНИМИ, ДонУГИ, КузНИУИ, ПечорНИУИпроекта, ПНИУИ, ШахтНИУИ и других институтов, приведены основные типовые технические и технологические решения при проведении подготовительных выработок (модулей проведения подготовительных выработок).

Технологические схемы охватывают широкий диапазон горно-геологических и горно-технологических условий. Каждая же схема предназначена для применения в узкой области при определенных площадях сечений и углах наклона выработки, прочности и коэффициенте присечки пород.

В качестве примера на  13.4 и 13.5 приведены технологическая схема и график организации работ при проведении выработки смешанным забоем комбайнами легкого типа с использованием ленточных конвейеров.

Данную технологическую схему можно применять при проведении выработок площадью сечения в проходке Snp = 15,9 •*- 21 м2, в свету до осадки SCB = 13,2-J-17,2 м2 при прочности пород на одноосное сжатие до 50 МПа и коэффициенте присечки пород до 0,75. Технологический отход — не менее 90 м.

Технология предусматривает использование комплектов оборудования, включающих: проходческий комбайн 1ГПКС; ленточный телескопический проходческий конвейер 1ЛПТ-80 (1ЛПТ-80У; 2ЛПТ-80У); перегружатель типа ППЛ (УПЛ) и ленточный телескопический конвейер 1ЛТ-80 (1 ЛТ-80у; 2ЛТ-80; 2ЛТ-80у) или ленточный конвейер 1Л-80-02 (1Л-80у; 2Л-80у-10; 1Л100К-1); скребковый конвейер СП-202 (1СР-70м; С-50) и ленточный конвейер типа ЛТ или типа Л; электровозный транспорт или монорельсовую дорогу 6ДМКУ (ДМКУ; ДМКУ-1), или напочвенную дорогу ДКНЛ-1 (ДКН-2; ДКН-4; ДНГ; ДНГЛ-2; НТУ; НТУ-Р; 1СТГ; УДЛГ-2) или лебедку ЛВ-25 (ЛВД-34); электросверло ЭРП18Д-2М (ЭР18Д; ЭР14Д-М); вентилятор ВМ-6 (ВМЭ-6; ВМЦ-8); вентиляторный трубопровод обычный или телескопический (ТВТ).

Технологическая схема может быть применена для проходки комбайном 1ГПК.С штрека протяженностью 1000 м с углом наклона ±0°. Штрек проводят с Snp = 15,9 м2, 5СВ = 13,2 м2 смешанным забоем по углю, имеющему асж = 20 МПа и мощность пласта т = 1 м, и породе с стсж — 50 МПа.

Крепление выработки осуществляют арочной металлической трех-звенной крепью КМП-АЗ с плотностью установки 1,25 арки/м при использовании сплошной деревянной затяжки (44 шт. на арку). Водоотливную канавку сооружают из деревянного лотка.

Горная масса с конвейера комбайна поступает на перегружатель, затем на ленточный телескопический конвейер.

Сменное звено проходчиков состоит из 5 человек. Машинист с помощником управляют комбайном, третий проходчик подкидывает горную массу на питатель комбайна. Один человек в течение всей смены обслуживает ленточный конвейер 1ЛПТ-80. Во время работы комбайна один человек занят подготовкой элементов крепи. После остановки комбайна четверо проходчиков крепят выработку. При возведении крепи используют расположенное на стреле комбайна устройство для подъема верхняка крепи.

Из четырех шестичасовых смен три рабочие и одна ремонтно-подготовительная. В ремонтно-подготовительную смену производят доставку материалов, удлинение конвейера, наращивание кабелей и трубопроводов, настилку рельсового пути, профилактический ремонт оборудования, устройство водоотливной канавки.