Общие сведения о выемке угля с помощью стругов

Одним из прогрессивных направлений развития технологии добычи угля в длинных очистных забоях (лавах) является струговая выемка.

Струговые установки работают в комплексе с механизированными и индивидуальными крепями и включают в себя струг, верхний и нижний приводы, тяговую цепь, специальный конвейер, гидро- и электрооборудование.

В особую группу выделяются так называемые скреперо-струги, в состав которых не входит забойный конвейер. В этих установках струг производит отбойку, навалку и транспортирование угля.

Струг в отличие от комбайна не режет уголь, а скалывает его с поверхности забоя движущимся вдоль лавы ножом.

Для технологии очистных работ с помощью стругов характерны:

крупный скол угля с поверхности очистного забоя исполнитель­ным органом в виде ножа;

высокие скорости перемещения исполнительного органа вдоль лавы при выемке угля;

небольшая ширина захвата;

возможность крепления лишь после выемки угля на величину шага передвижки или установки крепи.

Перечисленные особенности струговой выемки создают реаль­ные предпосылки для интенсивной поточной выемки угля в лавах наряду со значительным улучшением его сортности.

Обычно струги обрабатывают лишь нижнюю часть забоя по мощ­ности пласта. Это благоприятно сказывается на сортности угля, но приводит к зависанию верхней пачки и образованию нетранспор­табельных глыб угля при ее обрушении.

Недостатками струговой выемки являются неудовлетворительная управляемость стругов по гипсометрии пласта, что в ряде условий приводит к оставлению земника, а также то, что плиты стругов при движении выталкивают в выработанное пространство значительное количество штыба (до 0,06 м³/мин).

Угольные струги делятся на две основные группы: струги статического и динамического (активного) дей­ствия.

Более широкое распространение получили в настоящее время струги статического действия. При их рабочем ходе вдоль забоя нож и лемех скалывают уголь только за счет усилий, передаваемых на струг тяговой цепью. По типу исполнительного органа эти струги можно подразделить на струги со сплошным ножом и зубчатые.

Струги со сплошным ножом применяют на пластах с мягкими углями при устойчивых боковых породах, так как при их работе требуется значительная ширина незакрепленного призабойного про­странства. Недостатком этих стругов является отсутствие направ­ленности движения, в результате чего при неоднородной структуре пласта струг стремится уйти либо в почву, либо в кровлю, либо опрокидывается на забой или на конвейер.

Большее распространение получили зубчатые струги. Их при­меняют на пластах с углями не выше средней крепости.

В качестве режущего инструмента применяют почвенные, отбой­ные и кровельные резцы, резцы предварительной и опережающей подрубки, кровельные и почвенные ножи.

У стругов динамического действия скалывающий нож приводится в движение приводом, встроенным в тело струга (проектируются и динамические струги без двигателей). При рабочем ходе струга вдоль лавы ему сообщаются колебательные движения (вибраци­онный струг) или же передаются ударные нагрузки (ударный струг), что способствует более интенсивному отделению угля от массива. В связи с этим струги динамического действия предназначаются для выемки весьма крепких и вязких углей.

Ударные струги разрушают массив с помощью находящегося в постоянном контакте с забоем режущего инструмента, по хвосто­вой части которого специальным механизмом (механическим, элек­трическим, гидравлическим или пневматическим) периодически на­носятся удары.

У вибрационных стругов режущий инструмент совершает коле­бательное движение и периодически выходит из контакта с углем.

Струги опираются на почву, конвейер или крепь. В первом случае они имеют плиты-хвостовики, которые располагаются под конвейером и обеспечивают устойчивость струга и вынос штыба из-под конвейера. В качестве направляющей опоры струга служит труба, в которой проходит хвостовая ветвь цепи. Однако наличие направляющей трубы приводит к заклиниваниям выемочной машины. Для устранения этого недостатка создана конструкция скользящих стругов, корпус которых скользит по наклонной направляющей — рампе, находящейся на забойной стороне конвейера. Эта рампа одно­временно служит для зачистки лавы и погрузки отбитого угля на конвейер. Наличие такой направляющей и отсутствие подконвейерной опорной плиты снижают потери тягового усилия на преодоление трения опорной плиты о почву.

По характеру движения исполнительного органа различают струги одностороннего, двустороннего — челнокового и кольцевого действия. Наибольшее распро­странение получили струги челнокового действия, которые дают возможность передвигать конвейер к забою вслед за прохождением струга.

Рис. 3.5. Схемы расположения очистного забоя по отношению к кливажным трещинам

По высоте отрабатываемой мощности пласта струги разделяют на обрабатывающие всю мощность и часть мощности пласта.

В технологии струговой выемки большое значение имеет рабочая скорость движения струга вдоль забоя. Струги статического действия по данному признаку делятся на тихоходные и быстроход­ные.

Тихоходные струговые установки работают на скоростях до 20 м/мин и предназначаются для выемки углей средней крепости. Толщина стружки, снимаемой за один проход струга, колеблется в среднем от 75 до 150 мм.

Быстроходные струговые установки работают со скоростью 20—40 м/мин. В настоящее время создаются установки со скоростью 100 м/мин. У быстроходных стругов толщина снимаемой стружки составляет 50—100 мм.

Оптимальная скорость работы струга по энергетическим и техни­ческим факторам равна 1,5—1,7 м/с, что выше скорости движения конвейера. При выемке угля стругами большое значение имеет рас­положение линии очистного забоя по отношению к кливажным тре­щинам. От этого зависят сортность угля, потребные усилия резания удельный расход энергии, устойчивость струга и его производитель­ность.

На рис. 3.5 показаны наиболее типичные схемы расположения линии забоя по отношению к кливажу. Теоретически при двусторон­ней работе струга целесообразно ориентировать линию забоя парал­лельно плоскостям кливажа. Однако на практике это не всегда возможно либо из-за соображений общей планировки горных вырабо­ток в шахтном поле, либо по соображениям устойчивости кровли. В связи с этим при двусторонней работе струга рекомендуется прини­мать расположение линии забоя под углом менее 45° (желательно 10—15°) к направлению плоскостей кливажа.

Рис. 3.6. Компоновочная схема струговой установки со стругом статиче­ского действия