РАЗДЕЛ 2
АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ НА БАЗЕ ВЫЕМОЧНЫХ МАШИН
АКТИВНОГО ДЕЙСТВИЯ
2.1. Струговые установки динамического принципа действия
В 1948 г. Донецкий завод им. 15-летия ЛКСМУ изготовил струг ПОМ-1,
представляющий собой отбойное устройство в виде клина, внедрение которого в
уголь происходило под действием ударов бойка, работающего от воздушной
магистрали. Струг снимал полоску угля вдоль забоя при движении сверху вниз.
Ширина полосы составляла 700 мм.
При испытании струга на шахте 4-5 «Никитовка» установлено, что под лезвием
клина образовывается угольная подушка, которая амортизирует удары, препятствуя
разрушению угля и ухудшает управление исполнительным органом.
Громоздкость установки, большой вес струга (4,75 т) при сравнительно небольшой
энергии единичного удара и малой производительности послужили причиной отказа
от поиска путей совершенствования установки.
Недостатки установки со стругом ПОМ-1 частично устранены в установке УССД-1,
разработанной ДНГУ [21]. Установка состояла из привода, исполнительного органа,
натяжной лебедки, тяговых цепей, неподвижного крепежного каната. Исполнительный
орган установки (рис. 2.1) представляет корпус с установленной в нем фрезой
так, что ось фрезы перпендикулярна основанию (почве пласта). Фреза приводится
во вращение звездочкой, закрепленной на оси фрезы и входящей в зацепление с
обратной ветвью тяговой цепи. На боковой поверхности фрезы укреплены по
винтовой линии шесть резцов двухстороннего действия. Линейная скорость вращения
рабочей грани резца в шесть раз превышает скорость перемещения струга вдоль
лавы (0,9-1,0 м/с), благодаря чему, по мнению авторов, достигается необходимый
динамический эффект при разрушении угля. И кроме того, усилие, необходимое для
прижатия струга к забою, в шесть раз меньше по сравнению со статическими
стругами, так как в контакте с углем
Рис. 2.1. Исполнительный орган установки УССД-1
в каждый момент выемки находится только один резец.
На корпусе струга установлены оконтуривающие резцы, подчищающие уголь у почвы
пласта и у верхнего края корпуса струга.
Конструкторы рассчитывали, что конструкция исполнительного органа, а также
использование каната для прижатия струга к забою обеспечат небольшую
криволинейность угольного забоя по всей длине лавы, что дает возможность
использовать струг для выемки угля в комплексе с оградительной сеткой при
полной закладке выработанного пространства и другими видами механизированных
крепей.
Однако недостаточный объем экспериментальных работ не позволяет судить
насколько подтвердились эти предположения. Испытания установки УССД-1
проводились на шахте им. Гаевого на пласте «Соленый» - запад гор. 631 м
(мощность пласта 0,4-0,45 м, угол падения 65°, длина струговой части лавы на
начало испытаний равнялась 60 м). Струг подрубывал пласт на высоту 380-420 мм
при глубине стружки до 70 мм. Из-за уменьшения мощности пласта в верхней части
лавы до 0,35-0,38 м испытания были прекращены.
Во время второго этапа испытаний подтвердилась работоспособность угольного
струга на невязких крепких углях даже с включениями колчедана. Струг работал
устойчиво при глубине стружки не более 20 мм, что при скорости его движения
0,3-0,35 м/с обеспечило скорость подрубки пласта 12-15 м2/ч. Вряд ли следует
считать полученный результат представительным, поскольку исполнительный орган
работал в условиях ярко выраженного кливажа.
Однако опыт применения установки УССД-1 показал, что выемка пластов, содержащих
крепкий уголь и породные включения, может быть эффективной только тогда, когда
имеется дополнительное активное воздействие со стороны струга на участки
пласта, контактирующие с боковыми породами. Для этого исполнительный орган
должен быть прежде всего регулируемым по мощности пласта.
Специалисты в области струговой выемки в ФРГ длительный период времени считали,
что экономически целесообразно выемку тонких пластов (мощностью 0,20-0,40 м)
осуществлять с помощью струго-таранных установок [22]. Струго-таранные
установки отличаются от обычных струговых установок для выемки крутопадающих
пластов тем, что исполнительный орган, струг-таран, имеет две независимые
подвески к тяговому органу и, таким образом, как всякое твердое тело на
плоскости, получает три степени свободы. Это конструктивное решение повышает
при движении струга-тарана его кинетическую энергию и, следовательно, усилие
воздействия его на угольный массив, что создает предпосылки для разрушения
углей повышенной крепости [23-27].
Практические работы по внедрению струго-таранных установок начаты в ФРГ с 1951
года, когда на шахте «Пейсенберг» струго-таранная установка была применена для
разработки пластов мощностью 0,3 м с переменным углом падения (25-45°). Выемка
осуществлялась в опрокинутом на 5-10° забое, выработанное пространство
крепилось деревянной крепью (стойка с прокладкой через
1-2 м по восстанию).
Установка была оборудована верхним и нижним приводом с установленной мощностью
по 32 л.с. каждый. Струг-таран весом 1000 (1500) кг перемещался вдоль забоя со
скоростью 1,8 (0,9) м/с и наносил по угольному массиву беспорядочные удары.
Подача установки на забой осуществлялась лебедками, размещаемыми за приводными
станциями.
Выемка угля и крепление выработанного пространства чередовалось через каждые
2,5-4,0 м, причем для свободного прохода струга требовалась полоса
незакрепленного призабойного пространства шириной не менее 1,0 м. Установка
обслуживалась сменными бригадами, в состав которых входили: два машиниста
установки, один рабочий по возведению крепи. Работы были организованы по
3-х сменному график