ный пульт управления. Электросхема перегружателя сблокирована со схе­ мой конвейерной линии. Включение в работу перегружателя осуществляет машинист самоходного вагона через подвешенный в выработке выносной

пульт управления.

Перегружатель ПП-3 разработан в институте Пермгипрогормаш и из­ готавливается в Пермском ОАО «НПО Горнефтемаш».

6.4. Исследование работы комбайнов

По мере внедрения комбайновых комплексов количество эксплуатируе­ мых комбайнов разных типов на рудниках ПО «Уралкалий» увеличилось с 73 шт. в 1971 г. до 167 шт. в 1975 г., а объем комбайновой добычи возрос соответственно с 35 % до 6 5 -7 0 % от общего объема добычи. Среднемесяч­ ная производительность комбайновых комплексов с комбайнами типа ПК-8, К-7/15 и «Урал-20» находилась в пределах 10500... 13500 т.

Общий срок службы машины был значительно ниже нормативного (5 лет). Так, поданным ПО «Уралкалий» в 1971 г. средний срок службы комбайнов ПК-8, К -7/15, Ш БМ -2 составлял соответственно 2,47; 2,0 и 7,4 года, вагонов 4В С -10 — около 2,0 лет.

Увеличение объемов комбайновой выемки сопровождалось как заме­ ной старых модификаций комбайнов, так и увеличением их общего количе­

Одновременно в этот период институтами Гипроуглегормаш, Гипроуглемаш идругими совместно с заводами изготовителями велись интенсивные работы по совершенствованию отдельных узлов и комбайнов в целом с це­ лью повышения их надежности [84]. Кроме этого, на рудниках велись работы по совершенствованию ремонтной службы, включая обеспеченность запас­ ными частями, смазочными материалами, режущим инструментом, внедре­ нием передовых методов ремонта и т. д. Все это позволило существенно со­ кратить простои комбайнов по техническим причинам. Так, если в 1976 г.

они состзвляли 70,7 /{>(49,7 /у ззтрзты времени нз производство ремон­ тов, 21 % нз ожидзние ззпчзстей) от общего времени простоев, то в 1980 г. простои по техническим причинзм были снижены до 38,8% (26 % — ззтрзты времени нз выполнение ремонтов и 12,8 % — нз ожидэние ззпчзстей). В 1980 г. в ПО «Урзлкэлий» из нэходившихся нз бзлзнсе 152 комбзйнов нз очистных и проходческих рзботзх нэходилось 110 комбайнов, объем добычи которых составлял 20696,8 тыс. т (80,7 % всего объемз добычи), з средняя производительность нз очистных рзботзх нз одном комбзйне состзвлялз около 20000 т в месяц. Нз добычных рзботзх были задействовзны комбзйны типз «Урзл-Ю КС» и «Урзл-20К.С» в комплексе сусовершенствовзнными сзмоходными взгонзми 5ВС-15М, в то время кзк нз проходческих рзботзх использовзлись комбзйны типз ПК-8, которые в по­ следующие годы были полностью ззменены комбэйнзми типз «Урэл-КС».

С целью выявления резервов повышения технико-экономических покэззтелей рэботы комбзйновых комплексов и, в первую очередь, применяемых комбзйнов, кэфедрой подъемно-трэнспортных и горных мэшин, а в дальнейшем кзфедрой горной мехзники Пермского политехнического института с 1971 г. были нзчэты нэучные исследовзния [85]. Нз первом этапе исследовэний был проведен знзлиз звэрийности комбзйнов и состояния смззочного хозяйствз нз кзлийных рудникзх. Нз основе этих исследовзний выявлены нэиболее звзрийные основные узлы и эгрегэты комбзйнов, определенз их нзрэботкз до полного износз, з также установлены причины их эвзрийности. Вы­ явлен весьмз низкий уровень оргзниззции смззочного хозяйствз, включэя доставку мзсел нз учзстки, зэпрзвку мзшин в соответствии с кзртзми смззки, неэффективные средствз очистки мзсел гидросистемы и т. д. По результатам этих рэбот выдзны рекомендзции по устрзнению выявленных недостатков.

Было установлено, что невысокэя производительность комбзйнов,

впервую очередь, связзнз с их простоями, обусловленными техническими

иоргэниззционными причинзми. Оргзниззционные простои в основном определялись применяемыми технологическими схемзми отрзботки кэмер

иэффективностью рзботы учэсткового трэнспортэ. Простои комбзйнов по техническим причинзм определялись ззтрзтзми времени нз устрзнение эвэрийных поломок и проведение реглзментных рзбот по техобслуживзнию

ив знэчительной степени зэвисели от нздежности мзшин, уровня оргэниззции ремонтной службы, квзлификзции обслуживэющего персонзлэ и т. д.

Нз втором этапе были проведены исследовзния комбзйнов типз ПК-8

и«Урзл-КС» в промышленных условиях [85, 86]. С помощью специзльно рэзрзботэнного комплексз измерительной зппзрэтуры одновременно фиксировзлись знзчения 19 параметров: мгновенные мощности шести привод­ ных двигзтелей исполнительных оргзнов и чэстоты их врзщения; дзвление рзбочей жидкости в нзпорных и сливных трубопроводзх гидродвигзтелей кзждой гусеничной тележки приводз ходэ комбзйнэ; скорость подэчи комбэйнз и величинз проскзльзывзния (буксовэния) кзждой гусеницы. По ре­ зультатам исследовзний установлено, что нзиболее ззгруженными явля­ ются двигзтели бермовых оргзнов. Причем кзк двигатели бермовых орга­

нов, так и двигатели резцовых дисков загружены всегда неодинаково с разницей в 1 5 -2 0 %. В процессе работы комбайна наблюдается пробук­ совка одной из гусеничных тележек. Установлено, что коэффициент сцеп­ ления гусеничных тележек с почвой без пробуксовки при толщине штыбовой подушки порядка 100 мм составляет/сц = 0,38.

Обобщенные результаты наблюдения за работой комбайнов «Урал-КС» и проведенные исследования выявили их существенные недостатки. К числу главных недостатков были отнесены:

—несовершенная конструкция комбинированного исполнительного органа, (состоящего из резцовых дисков, роторных забурников, верхнего и отрезных барабанов и бермовых фрез), осуществляюще­ го разрушение массива серповидными стружками, что в конечном итоге неизбежно приводит к повышенным показателям по энерго­ ёмкости и выходу труднообогатимых мелких фракций в руде, т. е. к её потерям при переработке. Кроме этого, приводы всех исполнитель­ ных органов имеют довольно сложные трансмиссии, что в конечном итоге приводит к снижению КПД передач, повышенной сложности обслуживания и аварийности;

—нерациональная схема гидропривода гусеничной ходовой части ком­ байна, приводящая к снижению напорного усилия при рабочей пода­ че машины на забой.

На третьем этапе исследований велись поисково-конструкторские ра­ боты по совершенствованию отдельных узлов комбайнов типа «Урал-КС».

По результатам проведенных исследований и поисково-конструктор­ ских работ в 1986 г. были разработаны «Технические предложения по со­ вершенствованию комбайнов типа “Урал-КС”» (фонды ПГТ|У), которые были обсуждены на НТС в ПО «Уралкалий», на ОАО КМ З, в Н И Ц «Им­ пульс», в институте Гипроуглегормаш и других организациях и было при­ нято решение об открытии финансирования для разработки нового испол­ нительного органа бурового типа за счёт средств ПО «Уралкалий».

В 1988—89 гг. в институте Пермгипрогормаш совместно с ПГТУ была разработана рабочая документация на экспериментальный исполнительный орган бурового типа и его привод применительно к базовому комбайну «Урал-20КС». Комбайн с этим органом получил обозначение «Урал-20КСЭ» — «Урал-Ротор» (рис. 6.32). Экспериментальный исполни­ тельный орган (рис. 6.33) представляет собой две трёхлучевые коронки диа­ метром 3,7 м, вращаемые в противоположных направлениях от двух двигате­ лей через редуктор с простейшей кинематикой (рис. 6.34). В 1990—91 гг. экс­ периментальный орган с приводом был изготовлен на Пермском машзаводе им. В. И. Ленина и передан в ПО «Уралкалий». Все перечисленные этапы ра­ бот проводились под научно-техническим руководством канд. техн. наук, до­ цента ПГТУ Л. И. Старкова.

В 1991—92 гг. силами сотрудников НВУ и ПО «Уралкалий» на Берез­ никовском ремонтно-механическом заводе была выполнена сборка нового

/

Рис. 6.33. Исполнительный орган комбайна «Урал-Ротор»: / — буровая коронка;

2 — отбойный барабан; 3 — бермовый орган

исполнительного органа и его монтаж на базовый комбайн в условиях руд­ ника Б К Р У -1 .

Испытания комбайна были проведены в феврале-мае' 1993 г. на 5-й западной панели при проходке рассолосборника по подстйлающей ка­ менной соли. По результатам испытаний установлено следующее:

—новый исполнительный орган и его привод являются простыми по конструкции и надёжными в работе;

—отмечено снижение энергоёмкости по процессу отбойки руды;

—снижено на 1,5—2,0 % содержание в руде труднообогатимых мелких

фракций;

—конструкция нового привода позволила исключить один из шести электродвигателей на исполнительном органе комбайна, а также все конические передачи;

—новый исполнительный орган обеспечивает хорошую управляе­ мость комбайном;

—отмечено резкое снижение запыленности, шума и вибрации при ра­ боте исполнительного органа.

После проведения промышленных испытаний комбайном «Урал-Ротор» были завершены работы по проходке рассолосборника в полном объёме. Несмотря на то, что экспериментальный исполнительный орган был работо­ способен и мог быть передан для дальнейшего промышленного применения, а также могли быть получены дополнительные данные для дальнейшего со-

Буровые

коронки

Рис. 6.34. Кинематическая схема исполнительного органа комбайна «Урал-Ротор»

вершенствования конструкции и технических показателей, в связи с акциони­ рованием ПО «Уралкалий» и «Сильвинит» и их реструктуризацией дальней­ шее совместное финансирование этих работ было прекращено.

Однако в последующие годы эксплуатация комбайнов показала, что проблемы повышения их надёжности и качества отбиваемой руды при ра­ боте предприятий в условиях рыночной экономики становятся ещё более острыми, предприятия ежегодно несут в связи с этими проблемами значи­ тельные экономические потери. Поэтому задача совершенствования ос­ новной машины проходческо-добычных комплексов — комбайна — явля­ ется весьма актуальной и требует безотлагательного решения.

6 .5 .0 производительности комбайновых комплексов

Начавшееся с 1970 г. интенсивное техническое перевооружение на ка­ лийных рудниках сопровождалось широким внедрением проходческо-очист­ ных комбайновых комплексов, в составе которых использовались как комбай­ ны разных типов, так и различные конструкции бункеров-перегружателей, са­ моходных вагонов и другого оборудования. С начала этого периода велись непрерывные работы по выбору более рациональных конструкций машин, по­ вышению их надежности и производительности, совершенствованию органи­ зации ремонтной службы и технологии ведения горных работ. За счет этих ме­ роприятий, по данным ПО «Уралкалий», среднемесячная производитель­ ность комбайновых комплексов с комбайнами «Урал10КС» и «Урал-20КС» повысилась в период с 1975 по 1985 г. соответственно с 12100 до 18440 и с 17330 до 23800 т. Это позволило объединению «Уралкалий» уменьшить общее количество комбайнов с 126 шт. в 1975 г. до 97 шт. в 1985 г. Из больтого количества прошедших испытания типов машин к настоящему времени

остались наиболее совершенные, приближающиеся к современным требова­ ниям по производительности и надежности образцы. Это комбайны типа «Урал-20А», «Урал-20Р» и«Урал-10А», бункеры-перегружатели БП-14В, БП-15, БПС-25 и самоходные вагоны 5ВС-15М, ВС-30. Улучшение качест­ венных характеристик входящих в комбайновые комплексы машин обеспечи­ ло существенное увеличение производительности комбайновых комплексов.

Поданным ОАО «Сильвинит», на трех рудниках которого эксплуати­ руются комплексы с комбайнами «Урал10А», «Урал-20А» и «Урал-20Р» за период с 2001 по 2005 г. наблюдается ежегодное увеличение их средне­ месячной производительности(табл. 6.8).

Т а б л и ц а 6 . 8

Среднемесячная производительность комбайновых комплексов в ОАО «Сильвинит» в период с 2001 по 2005 г.

О к о н ч а н и е т а б л . 6 . 8

Как видно из табл. 6.8 среднемесячная производительность комбайновых комплексов с каждым годом повышается, что видимо, в первую очередь дос­ тигнуто за счет повышения надежности эксплуатируемого оборудования, а также за счет совершенствования организации труда. Наибольшая средне­ месячная производительность обеспечивается комбайновыми комплексами с комбайнами «Урал-20Р», которые имеют повышенную мощность приводных двигателей и усовершенствованную конструкцию исполнительного органа.

Как показывает практика, максимальная производительность проходче­ ско-очистных комплексов достигается только в тех случаях, когда применяе­ мые за комбайном транспортные средства имеют производительность по транспортировке руды не меньше производительности комбайна независимо от длины транспортирования, т. е. в этом случае определяется максимальной производительностью комбайна. Этому условию удовлетворяют комбайно­ вые комплексы, состоящие из комбайнов и средств непрерывного транспор­ та за ними, т. е. конвейеров. Как было отмечено выше, в качестве таких кон­ вейеров применяются телескопические ленточные, самоходные изгибаю­ щиеся и секционные конвейеры. Опыт применения телескопических ленточных конвейеров КТ1Б отечественного производства в условиях руд­ ников Верхнекамского и Старобинского месторождений показал их низкую эффективность, которая обуславливалась значительными затратами време­ ни на демонтаж конвейера для отвода комбайна. По этой причине эти кон­ вейеры не нашли промышленного применения. Попыток использования за ­ рубежных самоходных изгибающихся и секционных конвейеров на отечест­ венных рудниках не было, видимо, из-за их высокой стоимости.

Применяемые проходческо-очистные комбайновые комплексы с само­ ходными вагонами и бункерами-перегружателями позволяют значительно

быстрее осуществлять отвод комбайна после проходки прямого (рабочего) хода в очистной камере, что является их несомненным преимуществом. Од­ нако и для этого оборудования характерны определенные недостатки. Ос­ новным из них является снижение производительности комплекса при уве­ личении длины доставки руды самоходным вагоном от комбайна (бунке­ ра-перегружателя) до места его разгрузки (гезенк, скважина, приемный бункер — дозатор, участковый конвейер). Снижение производительности комбайнового комплекса наступает при увеличении длины проходимой вы­ работки до значения, при котором время цикла работы самоходного вагона (состоящего из времени его загрузки, движения с грузом, разгрузки, дви­ жения порожняком, выполнения дополнительных маневровых операций) становится больше времени загрузки комбайном бункера-перегружателя, в результате чего комбайн должен приостанавливать операцию по отбойке руды в ожидании самоходного вагона. В методике [92] показано, что произ­ водительность самоходного вагона по доставке руды на определенном уча­ стке транспортирования может быть повышена как за счет снижения вре­ мени отдельных или всех составляющих цикла, так и за счет увеличения грузоподъемности вагона. Достижение этих условий может быть обеспече­ но за счет конструктивных решений, предусматривающих увеличение мощ­ ностей приводов хода и донного конвейера и увеличение грузоподъемности самоходного вагона.

Расчеты показывают, что при использовании в составе комбайнового комплекса наиболее совершенного самоходного бункера-перегружателя БПС-25 и самоходного вагона ВС-30 обеспечивается непрерывная работа комбайна при отработке 200 м хода с теоретической производительностью QK= 6 т/мин. При непрерывной работе комплекса по добыче в течение 4 ча­ сов (с учетом непроизводительных затрат времени на подготовительно-заклю­ чительные операции, отгон комбайна, зарубки, текущие ремонты и т. д.) в се­ мичасовую смену (К„ = 4/7 = 0,57) производительность может составить:

—4 часа х 60 мин х 6 т/мин = 1440 т в смену;

—3 смены в сутки = 4320 т/сутки;

—30 суток в месяц я 129600 т/месяц;

—12 месяцев в год» 1,555 млн т в год.

Достигаемые передовыми комбайновыми бригадами показатели по производительности приближаются к расчетным данным. Введение в со­ став комбайнового комплекса второго самоходного вагона после проходки выработки свыше 70 м позволит работать комбайну непрерывно с произ­ водительностью около 8,5 т/мин, что соответственно может обеспечить добычу около 2,1 млн т руды в год. Работа двух самоходных вагонов в этом случае предусматривается по схеме, когда порожний вагон на выемочном штреке ожидает выход из устья груженого вагона и после этого движется под погрузку.

Максимальная же производительность по доставке руды двумя само­ ходными вагонами может быть достигнута только при их независимой

работе, когда они смогут разминовываться между собой в проводимой вы­ работке. Для вагонов ВС-30 ширина такой выработки должна быть не ме­ нее 8,0 м, что потребует создания нового комбайна или фронтального до­ бычного агрегата.

В этом случае при работе двух независимо работающих самоходных вагонов производительность добычной машины может быть повышена

Приведенные выше расчетные показатели производительности ком­ байновых комплексов справедливы для случаев, когда комбайн ведет отра­ ботку полным сечением. При доработке оставшейся мощности пласта Красный-Н второй, атем более третий ход комбайна всегда проходится не­ полным сечением. В этом случае производительность комбайна падает примерно пропорционально уменьшению сечения проходимой выработки, т. к. конструкция отбойных органов не позволяет увеличить рабочую ско­ рость подачи комбайна выше номинального значения, при котором ком­ байн ведет отработку пласта полным сечением.

Для исключения этого недостатка необходимо вести поисково-конст­ рукторские работы по созданию комбайна с исполнительным органом, об­ ладающим способностью оперативного изменения сечения проходимой выработки без снижения производительности отбойки.