Горные машины и оборудывание

Очистные механизированные комплексы классифицируют по следующим  основным признакам:

• по углу залегания пласта – для пологих и наклонных пластов с углом падения до 35^°, и для крутых и крутонаклонных пластов с углом падения более 35^°;
• по мощности пласта – для тонких, средних и мощных пластов;
• по виду добываемого полезного ископаемого – для шахт (добыча угля), для рудников (например, добыча калийной соли);
• по назначению – общего назначения, для использования в шахтах и рудниках в комбайновом или струговом вариантах, и специального назначения, когда используются нестандартные методы ведения очистных работ: с пневмо- или гидрозакладкой выработанного пространства, с выпуском угля при отработке мощных пластов в призабойное пространство на конвейер через люки в оградительном щите секций крепи или позади крепи (рис. 1);
• по типу кинематических связей между машинами и оборудованием комплекса  – агрегатные, комплектные и комбинированные (агрегатно-комплектные).

 

Рис. 1. Схема  механизированной крепи с выпуском угля из кровли в призабойное пространство   а) через перекрытие   б) с завальной стороны (через ограждение)

В общих характеристиках  ОМК фирмы-изготовители или предприятия-пользователи отражают основные классификационные  признаки исполнения основных машин  и оборудования комплекса: комбайна или струга, секций крепи и забойного  конвейера.

В зависимости от условий  работы применяют различные типы очистных комбайнов: узкозахватные  или широкозахватные, с вынесенными  или встроенными механизмами  подачи, с цепной системой подачи или  с жесткой реечной, со шнековыми, барабанными, корончатыми или баровыми исполнительными органами, с электрическим, гидравлическим или пневматическим приводом исполнительных органов и механизмов подачи.

В настоящее время все  большее распространение получаютдвухшнековые комбайны симметричной модульной компоновки со шнеками, вынесенными за корпус комбайна по его длине, что делает возможной их работу по челночной схеме с зарубкой косыми заездами, а мощные регулируемые электроприводы механизмов подачи и резания обеспечивают высокую интенсивность выемки со скоростью подачи до 10–45 м/мин. Мощность двигателя привода резания в зависимости от типоразмера и компоновки комбайна изменяется от 75 кВт до 600 кВт, а привода подачи – от 10 кВт до 75–125 кВт с установленной мощностью на комбайн от 85 кВт до 1940 кВт и более.

Рис. 2. Современный  высокопроизводительный очистной комплекс (фирма DBT)

Однако использование  особо мощных высокопроизводительных комбайнов (рис. 2) предполагает переход  с системы электроснабжения напряжением 660 В на напряжение 1140, 2300, 4160 В (например, комбайны серии «Электра», немецкой фирмы DBT) и в дальнейшем на 6–10 кВ.

При этом в зависимости  от типоразмера и комплектации вес  комбайнов изменяется от 3–5 т (для  тонких пластов) до 30–50 т – для  выемки угля из пластов средней мощности и до 75–100т – для мощных пластов.

Модульная компоновка современных  комбайнов и наличие одной  основной несущей рамы, к которой  быстроразъемными соединениями крепятся все блоки комбайна, обеспечивают быструю «сборку-разборку» комбайна, поузловую замену при ремонтах, исключение необходимости ремонта в шахтных  условиях, возможность работы с двумя  или с одним приводом резания  и подачи. Все это приводит к  повышению надежности работы комбайнов  и снижению расходов на их обслуживание и ремонт.

Очистные комбайны оснащаются системами ручного непосредственного  управления (используются при наладке  комбайнов и тестировании режимов  их работы), системами дистанционного радиоуправления (с носимого пульта), программного автоматизированного  управления при больших скоростях  подачи комбайна, превышающих среднюю  скорость перемещения машиниста.

Рис. 3. Рештак с наклонными направляющими скользящих струговых установок

Система датчиков и микропроцессорное  оборудование обеспечивают мониторинг состояния узлов и систем комбайна, контроль и оценку режима работы и выдачу необходимой информации машинисту комбайна, оператору лавы, диспетчеру.

В струговых комплексах используются, в основном, отрывные струги с подконвейерной плитой и приводной цепью, расположенной с завальной стороны конвейера, и скользящие струги, опирающиеся при движении на наклонную направляющую, а кольцевая замкнутая тяговая цепь струга расположена с забойной стороны конвейера.

Направляющие скользящего  струга закрепляются на корпусе рештака  со стороны забоя: нижняя направляющая крепится болтовым соединением или  сваркой, верхняя – шарнирно. Ее можно свободно открыть, что обеспечивает доступ к верхней и нижней цепям  струга (рис. 3).

Рис. 4. Скользящий струговый исполнительный орган

 

Нижняя цепь крепится непосредственно  к корпусу струга (рис. 4). Расстояние от точки расположения равнодействующей сил резания скользящих стругов  до оси тяговой цепи незначительное, что обеспечивает высокую степень  уравновешенности стругов при работе, следовательно, устойчивость работы установок  в целом и возможность разрушения более крепких углей по сравнению  с отрывными стругами.

При увеличении (или уменьшении) мощности вынимаемого пласта предусматривается  возможность установки (или снятия) на струг проставок с резцами, а для более точной настройки – бесступенчатая регулировка положения верхнего резца червячной передачей или сменными прокладками.

 

 

 

 

Машины для  углеприема и углеподготовки

Цех углеприема — это комплекс, состоящий из участков и собственно цеха аккумулирующих бункеров, который предназначен для приема угля из железнодорожных вагонов с целью последующей равномерной его подачи по системе конвейеров в основные цехи фабрики. Главными технологическими объектами цеха являются аккумулирующие бункеры. В них накапливается уголь, имеющий определенный качественный состав, соответствующий различным маркам (Ж, ГЖ, Г, ОС и К). 
В цехе имеются 52 бункера, расположенных в четыре ряда, по 13 бункеров в каждом, разделенных на две поточно-транспортные технологические секции. В секцию входят два соседних ряда бункеров; каждый ряд имеет свой сборочный конвейер. На два ряда бункеров приходится один входной загрузочный конвейер секции. Со сборочных конвейеров подготовленная шихта из угля различных марок поступает на выходные конвейеры, которые транспортируют ее в основной технологический цех непосредственно для производства концентрата. Два основных технологических процесса — процесс загрузки и процесс выгрузки угля из бункеров — протекают независимо друг от друга.  
Первый заключается в приеме угля из накопительных питателей вагоноопрокидывателя с помощью входных конвейеров, разделении угля на крупную и мелкую фракции на сите грохотов, размельчении крупной фракции с помощью дробилок и загрузке угля в бункеры с помощью загрузочной тележки с учетом марочного состава. 
На рис., а показана одна из двух нитей поточно-транспортной системы (ПТС) от вагоноопрокидывателя ВО до входного конвейера ВК цеха аккумулирующих бункеров. Процесс выгрузки угля из бункеров происходит с помощью управляемых электромеханических вибрационных питателей (вибропитателей) и ленточных питателей, оснащенных электроприводами и обеспечивающих дозированную подачу угольной шихты на выходные конвейеры цеха (ККФ — конвейер крупной фракции, КУП — конвейер уг-леподготовки, КМФ — конвейер мелкой фракции). Фрагмент технологической схемы для одного ряда бункеров (одной технологической нити) показан на рис (ЗТ — загрузочная тележка, СК — сборочный конвейер, НК — выходной конвейер). 
В цехе углеприема основными средствами автоматизации являются: электроприводы переменного тока (асинхронные двигатели мощностью 15 кВт фирмы ABB); радиоволновые уровнемеры БАРС-302 отечественного производства; контроллеры, выполненные на базе процессорных плат фирмы «Octagon Systems»; устройства связи с оборудованием (УСО) фирмы «Grayhill»; универсальная плата каналов ввода-вывода UN 1096-5 фирмы «Fastwel». 
Нижний уровень системы управления образуют контроллеры с процессорными платами 5025А и 5066 фирмы «Octagon Systems», которые установлены в герметичных шкафах и смонтированы непосредственно в распределительных помещениях (РП) вблизи коммутационной аппаратуры. 
В соответствии с функциональной нагрузкой контроллеры разделяются на две группы: 
процессом загрузки управляют четыре контроллера. Первый и второй управляют работой загрузочных тележек и конвейеров подачи угля от участка углеподготовки, третий и четвертый — работой оборудования участка углеподготовки, к которому относятся входные конвейеры подачи угля от вагоноопрокидывателей, а также механизмы питателей, грохотов и дробилок; 
процессом выгрузки управляют два контроллера. Выгрузка производится с помощью ленточных питателей, оснащенных современными электроприводами. Для управления вибропитателем используется один цифровой 70G-OAC5A и один аналоговый 73G-OV10 модули. Ленточные питатели управляются по последовательной магистрали ModBus, которой управляет модуль 5554. 
После получения задания с верхнего уровня контроллеры нижнего уровня работают полностью автономно с использованием системного таймера. На рис. показана одна из функциональных схем подключения оборудования для управления основными технологическими процессами загрузки и выгрузки (дозирования) угля из бункеров (ПМЕ — электромагнитный пускатель на напряжение 220 В, ККФ, КМФ — конвейеры крупной и мелкой фракций соответственно). 
Структурная схема управления процессами на участках углеподготовки и вагоноопрокидывателя показывает способ подключения основного оборудования к контроллеру первой технологической секции (оборудование второй секции подключается к своему контроллеру аналогично). Контроллер обеспечивает включение цепи механизмов ПТС, основным в которой является конвейер (см. рис. 5.8, а) длиной более 100 м. Для того чтобы привести в движение конвейер такой длины с углем, используют двигатель мощностью 500 кВт, который имеет высоковольтную ста-торную обмотку, рассчитанную на напряжение 6000 В. 
Поскольку конвейер расположен в наклонной галерее, то при его пуске и останове существует опасность обратного хода. Для исключения таких случаев на валу двигателя установлена электромагнитная тормозная система, а на выходном валу редуктора — храпо-вый механизм. Эти и остальные механизмы (питатели, шиберы, грохот и др.) включаются через электромагнитные пускатели. Блок-контакты всех пускателей «опрашиваются» через модули 70G-IAC5A для контроля нормального пуска. 
Кроме этих сигналов, контроллер считывает множество других электрических сигналов: от концевых выключателей схода ленты; контроля напряжения цепей управления; от местных кнопок «Пуск» и «Стоп» в каждой позиции; от контактов реле скорости конвейерных лент и т.д. 
Контроль уровня в бункерах осуществляют радиоволновые уровнемеры (РУ), установленные над каждым из бункеров. По показаниям уровнемеров работают, в частности, системы дозирования, измерения веса и учета остатков угля в бункерах. Сигналы с выходов РУ через оптронные развязки двух стандартных адаптеров TBI-24 подаются на четыре многоканальных частотомера универсального модуля UN 1096. 
В бункере находятся 26 датчиков уровня, поэтому на каждый частотомер приходится по шесть или семь каналов. Полученный таким образом матричный способ подключения РУ (с размером матрицы 4x7) позволяет максимально увеличить число измерений в единицу времени, так как четыре частотомера запускаются одновременно. 
Верхний уровень управления обеспечивает: управление оборудованием цеха, которое входит в состав системы дозирования; включение оборудования дополнительных подсистем, расположенных на участках углеподготовки и вагоноопрокидывателя; выбор оператором маршрута движения загрузочной тележки в соответствии с марками угля, которые закреплены за бункерами; фиксацию последовательности нагрузки (производительности конвейеров) по маркам; определение шахтового состава остатков угля в бункерах; слежение за работой радиоволновых уровнемеров; отображение принципиальных схем электрооборудования всех позиций (с анимацией); формирование событийного экрана. 
Интерфейс оператора написан на языке Borland C++ 5.02 и работает в операционной системе Windows 95/98. 
Связь ПК верхнего уровня с контроллерами нижнего уровня осуществляется с помощью локальной сети ArcNet по протоколу IPX. 
Для подключения наиболее удаленных сегментов в состав сети входят три концентратора. Наибольшая длина сегмента сети не превышает 500 м; к этому сегменту сети подключаются контроллеры участка углеподготовки, расположенные в отдельном помещении. 
В состав системы управления входит подсистема диагностирования сигналов. Данная подсистема позволяет определять в каждый момент времени причины останова или неготовности отдельных позиций оборудования к включению. Подсистема обеспечивает архивирование событий в штатном и аварийном режимах с одновременным отображением записей на экране событий.

 

 

 

Узел углеподготовки оснащен  отечественным оборудованием. Оборудование главного корпуса принято импортной  поставки.  
 
Применение импортного оборудования позволило гарантировать надежную работу всех узлов фабрики, получать стабильные параметры при работе обогатительных, обезвоживающих и других аппаратов, сниженные расходы электроэнергии, исключить термическую сушку продуктов обогащения. 
 
В основном оборудование скомпоновано в одну секцию.  
 
Обогащение углей марок ГЖ и Ж предусмотрено производить последовательно, в результате выпускается концентрат двух марок. В случае необходимости возможно производить смещение концентрата. 
 
В сводном виде перечень устанавливаемого оборудования приведен в таблице 5. 
 
Таблица 5 - Основное технологическое оборудование

Наименование операции	Тип оборудования	Нагрузка на операцию, т/ч	Количество, шт.
Углеподготовка
Классификация угля, выборка посторонних  предметов	Грохот ГИСТ-72,     сита 200 мм, 75 мм	600	2
Дробление угля класса 75-200 мм	Дробилка ДКУ1-М	120	2
Главный корпус
Сухая классификация по 3 мм	Грохот типа «Ливелл»	581	2
Обогащение угля класса +3мм	Отсадочная машина типа Алминерал	459	1
Обезвоживание концентрата отсадки	Грохот	373	2
Обезвоживание концентрата класса 2,0-25 мм	Центрифуга типа HSG-1100	226	2
Обезвоживание отходов отсадки	Грохот ГИСЛ-62УК	154	1
Классификация шламов	Блок гидроциклонов	1500	2х7
Классификация слива	Блок гидроциклонов	960	42
Обогащение угля класса 0,1-3 мм	Блок спиральных сепараторов трехзаходных	140	3х6
Сброс илов	Сито дуговое	400	6
Обезвоживание концентрата спиральных сепараторов	Центрифуга типа Н-900	129	2
Обезвоживание отходов спиралей	Грохот высокочастотный ИРИЗ	13	1
Флотация илов	Флотомашина пневмомеханическая шестикамерная	52	1
Обезвоживание флотоконцентрата	Центрифуга типа «Декантер»	46	2
Сгущение отходов флотации	Сгуститель	1050	1

Валковые  дробилки

Дробилка используется для  помола хрупких материалов, в частности  для помола зерна. Дробилка содержит мелющие валки, загрузочное и  распределительное устройства. Распределительное  устройство содержит загрузочный лоток  и регулируемый отражатель продукта. Для приведения в возвратно-поступательное движение загрузочный лоток установлен на качающихся рычагах. Нижние концы  рычагов закреплены на неподвижном  корпусе дробилки, а верхние прикреплены  ко дну загрузочного лотка. В качестве вибратора привода лотка использованы эксцентрики, установленные на валу быстровращающегося валка, что исключает  использование дополнительного  привода движения лотка, кинематически связанного с эксцентриками. Отражатель продукта установлен на неподвижном корпусе при выходе из загрузочного лотка. 2 ил.

Предлагаемое изобретение  относится к устройствам для  помола хрупких материалов, в частности  для помола зерна, и может быть использовано при производстве мельничных комплексов.

Известна валковая дробилка по а.с. СССР N 1263342, кл. B 02 C 4/32 (см. Б. И. N38 за 1996 г.), содержащая станину, приводные валки, горизонтально установленные в подшипниках, отклоняющую П-образную раму, питающее устройство.

Недостатками известного устройства являются несовершенство и  громоздкость конструкции питающего  устройства.

Известен также вальцовый  станок по а.с. СССР N 527202, м.кл. B 02 C 4/38 (см. Б. И. N 33 за 1976 г.), содержащий пару мелющих вальцов, питающее устройство, систему автоматического управления, систему рычагов, датчики.

Недостатком этого известного устройства является также сложная  и ненадежная конструкция автомата загрузки.

Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству является валковая дробилка по а.с.СССР N 1209282 м.кл. B 02 C 4/28 (Б.И. N 5 за 1986 г.), содержащая приводные горизонтально расположенные валки, кожух с загрузочной горловиной, распределительное устройство, расположенное под загрузочной горловиной и выполненное с тягами, которые установлены параллельно валкам, с возможностью возвратно-поступательного продольного движения от привода. Тяги связаны с наклонными пластинами.

Недостатком ближайшего аналога  является сложность конструкции  распределительного устройства, значительные размеры дробилки, низкая надежность работы.

Целью предлагаемого изобретения  является упрощение конструкции  дробилки, уменьшение габаритных размеров, повышение надежности работы.

Поставленная цель достигается  тем, что валковая дробилка содержит пару мелющих валков, загрузочное  распределительное устройства, причем распределительное устройство содержит загрузочный лоток, установленный  на качающихся рычагах, закрепленных на неподвижном корпусе дробилки, и  кинематически связанный с эксцентриками, установленными на валу быстровращающегося валка. Кроме того, распределительное устройство дополнительно содержит регулируемый отражатель, установленный на выходе загрузочного лотка.