Обоснование режимных параметров рабочего органа выемочной машины с вибрационным воздействием на массив горных пород тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.06, кандидат наук ТАРАСОВ Михаил Анатольевич

• ТАРАСОВ Михаил Анатольевич
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук ТАРАСОВ Михаил Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ИЗВЛЕЧЕНИЮ ГОРНЫХ ПОРОД ОЧИСТНЫМИ КОМБАЙНАМИ И КОМПЛЕКСАМИ

1.1. Анализ конструкций и основных направлений в проектировании и использовании выемочных машин

1.1.1. Очистные комбайны

1.1.2. Струговые установки

1.2. Аналитическое обобщение научных исследований процессов функционирования рабочих органов горных машин

1.3. Цели и задачи исследований

2. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ОРГАНА ВЫЕМОЧНОЙ МАШИНЫ

2.1. Обоснование направлений исследований

2.2. Исследование кинематики режущего инструмента рабочего органа выемочной машины при разрушении полезного ископаемого

2.2.1. Определение условия эффективного разрушения массива горной породы

2.3. Разработка математической модели функционирования рабочего органа выемочной машины

2.3.1. Общие положения

2.3.2. Установление взаимосвязи энергетических и режимных параметров рабочего органа выемочной машины, а также зависимости его от физико-механических характеристик разрушаемого материала

2.3.3. Установление влияния вибрационного воздействия рабочего органа на горную породу и на энергетические и режимные параметры выемочной машины

2.4. Обоснование рациональной ширины захвата рабочего органа

2.5. Выводы

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНА ВЫЕМОЧНОЙ МАШИНЫ С ВИБРАЦИОННЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА ЗАБОЙ

3.1. Обоснование направлений исследований

3.2. Разработка экспериментального стенда для исследований макета рабочего органа выемочной машины

3.3. Обоснование выбора материала для исследования параметров рабочего органа выемочной машины при вибрационном резании

3.4. Исследование энергоемкости вибрационного воздействия рабочего органа при разрушении забоя методом откалывания целиков

3.5. Выводы

4. СРАВНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ВЫДАЧА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ИХ ПРОМЫШЛЕННОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ

4.1. Сравнение результатов теоретических и экспериментальных исследований

4.2. Методика расчёта основных параметров выемочной машины

4.3. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Приоритетными направлениями развития базовых отраслей промышленности в России, включая горнодобывающую отрасль, в соответствии с Прогнозом долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2030 являются выравнивание условий конкуренции российских и иностранных производителей на отечественном рынке и поддержка экспорта отечественной промышленной продукции. В частности, Концепцией РФ предусмотрены снижение энергоёмкости экономики в среднем в 1,6-1,8 раза и уменьшение уровня экологического воздействия в 2-2,5 раза. Эти требования Концепции однозначно обуславливают необходимость увеличения полноты извлечения полезных ископаемых из недр

Стремление добывать конкурентный по цене и качеству уголь на мировом рынке и внутри РФ в последние два десятилетия обусловило преимущественную разработку запасов угля из пластов, мощностью 2,0^5,0 м с углом падения менее 18°. При этом, по данным ИГД им. А. А. Скочинского, только в пластах с вынимаемой мощностью 0,9^1,5 м, остаются в недрах до 48 % всех промышленных запасов действующих шахт, при вскрытии и подготовке которых вложены значительные капитальные затраты. Причем, в маломощных пластах сосредоточены, зачастую, высококачественные угли остродефицитных марок. Причиной этого является отсутствие высокотехнологичной выемочной техники, обладающей низкой удельной энергоёмкостью добычи угля из тонких и сверхтонких пластов и способной проходить горные выработки. Кроме того, при проведении горных выработок специального назначения, например, при оконтуривании уранового рудного тела, необходимо применять роботизированные горные машины также обладающие низкой удельной энергоёмкостью, т.к. эффективность технологических процессов в госкорпорации «Росатом» оценивается, в том числе таким понятием, как сквозная себестоимость продукции.

Поэтому создание современной эффективной горной техники для разработки маломощных угольных пластов становится одной из важнейших технологических и экономических проблем действующих угольных предприятий. Головной частью этой проблемы является разработка эффективного выемочного агрегата в составе лавного механизированного угледобывающего комплекса.

Актуальной проблемой при разрушении угля, а также довольно крепких горных пород, имеющих крепость до 6^8 по шкале М. М. Протодьяконова, является создание рабочего органа выемочной машины комбинированного действия, сочетающего резание и отрыв горной массы с одновременным вибрационным воздействием его на забой с целью снижения удельной энергоёмкости добычи полезных ископаемых. До настоящего времени составляющие факторы такого органа существовали раздельно: чистое резание - на цепных и шнековых машинах; отрыв и удар - на струговых установках; ударно-вибрационное разрушение при работе отбойного молотка с пневматическим или электрическим приводом.

В данной диссертационной работе рассматривается универсальная выемочная машина, сочетающая преимущества комбайновой и струговой выемки полезного ископаемого с рабочим органом комбинированного действия, сочетающего резание и отрыв горной массы с одновременным вибрационным воздействием на забой. Соответственно для достижения цели исследований возрастает количество параметров, подлежащих определению и оптимизации. К ним относятся (режимные) частота вращения рабочего органа, скорость подачи выемочной машины на забой, ширина захвата рабочего органа; (конструктивные) диаметр рабочего органа, угол наклона и геометрия расположения резцов и скалывателей на рабочем органе, величина эксцентриситета дебалансного вала; (динамические) частота вращения дебалансно-го вала, силы резания и скола при отрыве целика, мощность на приводящем и дебалансном валах, удельная энергоёмкость отделения целика. Только определив рациональные значения вышеуказанных параметров, можно сформу-

лировать рекомендации для создания промышленного образца универсальной выемочной машины.

Таким образом, обоснование режимных параметров выемочной машины с вибрационным воздействием рабочего органа на массив горной породы, обеспечивающее снижение энергоёмкости выемочной машины, является актуальной научной задачей.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование режимных параметров рабочего органа выемочной машины с вибрационным воздействием на массив горных пород»

Цель работы.

Снижение энергоёмкости выемочной машины на основе определения рациональных параметров её рабочего органа, оказывающего комбинированное воздействие на очистной забой.

Идея работы.

Снижение энергоемкости работы выемочной машины на основе применения технологии выемки угля в лавах узкими горизонтальными полосами по 0,3^0,4 м при резком (на 15- 20%) увеличении значений режимных параметров выемочной машины и разрушении массива горной породы с наложением на него вибрационных воздействий.

Методы исследований.

Для выполнения поставленной цели использовались методы математического моделирования динамических процессов взаимодействия рабочего органа выемочной машины с разрушаемым забоем, физическое моделирование процессов вибрационного резания горной породы, аналитические расчеты.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель функционирования рабочего органа выемочной машины, отличающаяся тем, что она описывает комбинированное воздействие рабочего органа на массив горной породы с учётом наложения вибрационных воздействий на него, а также физико-механические свойства разрушаемого материала и позволяет установить взаимосвязь энергетических и режимных параметров выемочной машины.

2. Суммарная мощность, затрачиваемая на отрыв горной породы, находится в параболической зависимости от скорости подачи рабочего органа вы-

емочной машины, причём рост влияния наложения вибрационных воздействий на разрушаемый забой происходит при скорости подачи более 10 м/мин.

3. Суммарная удельная энергоемкость разрушения забоя рабочим органом выемочной машины находится в параболической зависимости от ширины захвата выемочной машины, при этом минимальное значение удельной энергоёмкости с учётом наложения вибрационных воздействий на забой достигается при ширине захвата 0,3-0,4 м.

Научная новизна работы.

1. Методика обоснования режимных параметров рабочего органа выемочной машины, сочетающего резание и отрыв горной массы с одновременным вибрационным воздействием на забой, позволяет учесть влияние конструктивных и динамических параметров рабочего органа на энергоёмкость работы выемочной машины.

2. Реализуемый в выемочной машине способ опережающего прорезания в целике щели с последующим скалыванием его, конструктивные особенности исполнения рабочего органа, а также полученный эффект от вибрационного воздействия рабочего инструмента на разрушаемый породный массив в комплексе обеспечивают существенное снижение удельных энергозатрат на выемку полезного ископаемого и улучшение сортового состава добываемого продукта.

3. В диссертационной работе разработано совершенно новое направление совершенствования горных машин на основе использования безвзрывной скоростной технологии выемки полезных ископаемых узкими (0,3^0,4 м) полосами, сочетающей применение струговой технологии выемки и комбайнового способа разрушения массива. При этом резко увеличены режимные параметры выемочной машины (скорость подачи выемочной машины на забой и ширина захвата рабочего органа).

4. Использование принципа вибрационного разрушения полезных ископаемых при их выемке позволило разработать оригинальный рабочий орган

выемочной машины и определить дополнительные резервы в применении выемочной машины при проведении подземных горных выработок специального назначения.

5. Исследования механизма комбинированного (с наложением вибраций) воздействия рабочего органа на массив горой породы позволили установить зависимости между динамическими, энергетическими и режимными параметрами выемочной машины.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечиваются

• корректностью сделанных допущений при разработке математической модели функционирования рабочего органа выемочной машины, учитывающей физические свойства горной породы;

• обоснованием необходимого числа опытов при каждом сочетании режимных параметров рабочего органа;

• представительностью экспериментальных физических моделей разработки горных пород с крепостью до 6-8 по шкале М.М. Протодьяконова при вибрационном и статическом режимах резания.

Сходимость результатов теоретических и экспериментальных исследований при доверительной вероятности 0,9 составляет 88 %.

Научное значение работы заключается в обосновании параметров выемочной машины с учётом ударно-вибрационного воздействия исполнительного органа на массив горной породы, а именно:

1. Разработана математическая модель функционирования рабочего органа выемочной машины.

2. Получены зависимости между режимными и динамическими параметрами исполнительного органа выемочной машины.

3. Установлено влияние динамических параметров исполнительного органа выемочной машины на энергоёмкость извлечения горной породы.

Практическое значение работы заключается:

1. В разработке универсального испытательного стенда, позволяющего получать истинные величины режимных и энергетических параметров рабочего органа выемочной машины.

2. В выработке рекомендаций для промышленного использования результатов диссертационной работы, в том числе по проведению подземных горных выработок специального назначения и в городском подземном строительстве.

3. В обосновании возможности практического эффективного применения выемочной машины с комбинированным воздействием исполнительного органа на очистной забой для отработки маломощных пластов горных пород.

Реализация результатов работы.

Разработанная в диссертации методика расчёта основных параметров выемочной машины принята к использованию на ПАО «ППГХО» при разработке технологии проходки подготовительных выработок на проектируемом объекте «Освоение Аргунского и Жерлового месторождений. Строительство Рудника № 6 ПАО «ППГХО».

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы доложены и одобрены на Международной научно-практической конференции «Неделя горняка -2018» (Москва, МГГУ, 2018 г.), на заседании Научно-технического совета АО «ВНИПИпромтехнологии» (Москва 2019 г.), на научной конференции «Решение экологических, и технологических проблем горных производств на территории России, ближнего и дальнего зарубежья» (Москва, АО «ВНИПИпромтехнологии, 2019 г.), на международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы современной науки, техники и образования» (Магнитогорск, ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», 2019г.), на совместном заседании Научно-

технического совета СКГМИ и кафедры «Технологические машины и оборудование» СКГМИ (Владикавказ, 2020 г.)

Публикации. По теме диссертации опубликованы 6 статей, из них 4 статьи в научных изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, из них 1 статья в издании, индексируемой в базах Scopus и 2 статьи в других изданиях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 122 наименований . 2 приложений. Текст изложен на 163 страницах и включает 55 рисунков, 8 таблиц.

1. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ИЗВЛЕЧЕНИЮ ГОРНЫХ ПОРОД ОЧИСТНЫМИ КОМБАЙНАМИ И КОМПЛЕКСАМИ

1.1. Анализ конструкций и основных направлений в проектировании и использовании выемочных машин

1.1.1. Очистные комбайны

На шахтах РФ обычная комплексно-механизированная технология отработки тонких пластов осуществляется длинными лавами и столбами по-средствам комбайнов с узким захватом или стругов механизированных комплексов, включающих также гидрофицированные секционные клети и скребковые конвейеры [19-25].

В настоящее время разработка мощных и сверхмощных пластов обуславливает применение очистных механизированных комплексов больших типоразмеров с электродвигателями большой мощности [26-31].

Характеристика очистных комбайнов приведена в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Характеристики очистных комбайнов

Параметры Единицы Максимальные значения

Вынимаемая мощность м 6,2

Угол падения пласта градус 35

Сопротивляемость угля резанию кН/м 360

Производительность т/ч 3100

Ширина захвата м 1

Диапазон регулирования по высоте м 6,2

Максимальная скорость подачи м/мин 20

Максимальное тяговое усилие Кн 360

Мощность привода МВт 2,5

Масса т 135

Очистные комбайны классифицируют по признакам:

- тип исполнительного органа: с барабанным исполнительным органом, имеющим вертикальную ось вращения и с барабанным (шнековым) исполнительным органом, имеющим горизонтальную ось вращения;

- тип перемещения: с жестким тяговым органом (зацепление рейка -приводная звезда), с гибким тяговым органом (круглозвенная цепь), со встроенной системой подачи, с вынесенной системой подачи.

Основные отечественные производители очистных и проходческих комбайнов (таблица 1.2): Горловский машиностроитель, Новокраматорский машиностроительный завод, Туламашзавод АК, опытное производство Соли-горского института проблем ресурсосбережения, Копейский машиностроительный завод, Юрмаш ПО, Гипроуглемаш Объединенные машиностроительные технологии (Москва) [32, 33].

Основные зарубежные производители очистных комбайнов (таблица 1.2): фирма «Joy» (США), фирма Айкхофф (Бохум, Германия), фирма T Machinery a.s. (Чехия), завод горно-шахтного оборудования JIXI (Китай), фирма Лонг Аэрдокс (Шотландия) [34 39].

Очистной комбайн К103М предназначен для выемки тонких пологих и наклонных пластов (таблица 1.2.). Два шнековых исполнительных органа расположены по концам корпуса на регулируемых гидродомкратами поворотных рукоятях (рис. 1.1). Корпус комбайна расположен рядом с конвейером и через портал жестко связан с ним завальными опорами с регулируемыми забойными лыжами. В корпусе комбайна размещены два электродвигателя для привода резания, насосная станция и два редуктора резания.

Очистной комбайн MG344-WD (Китай) (таблица 1.2.) скомпонован из двух шнековых исполнительных органов, состоящих из редуктора и поперечно расположенного электродвигателя (рис. 1.2). Корпус комбайна размещен над конвейером и жестко с ним связан завальными опорами с нерегулируемыми забойными лыжами. Перемещение комбайна осуществляется посредством бесцепной системы подачи.

Характеристика узкозахватных выемочных комбайнов

Окончание

таблицы 1.2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Диапазон вынимаемой мощности пласта 1.5- 2.6 м

КВП 2 (Россия) 1,0-3,5 0,8 15,0 18,0 450 505 30,0 0,8 1125 0,75 1200

К 10 (Россия) 1,23,1 0,63; 0,8 7,0 6,2 400 340 13,5 0,8 380 1,37 221,9

К 88Э (Россия) 1,3-3,0 0,3 3,6 4,5 250 200 12,1 0,8 425 1,25 272

К 300 "Кузбасс" (Россия) 1,3-2,6 0,8 3,0 12,0 360 455 25,0 1,0 450 1,05 428,6

К 500 "Кузбасс" (Россия) 1,5-3,5 0,85 10,0 15,0 550 635 35,0 1,0 900 1,45 620,7

КП-3 (Россия) 1,4-3,0 0,63 5,0 5,5 350 400 12,0 0,8 560 0,99 452,5

ЭЬ 300 (Германия) 1,4-2,5 0,8 18,0 20,0 720 627,5 37,5 4,5 792 0,96 3712,5

ЭааЛгошс 500 (Германия) 1,5-4,9 0,8 14,0 15,0 400 410 60,0 3,0 1380 1,25 3312

620 ША (Польша) 1,7-3,8 0,8 15,6 17,0 614 620 56,0 2,0 1320 0,88 3000

4ЬЙ (4ЬЙ5) (США) 1,4-3,3 0,8 20,0 15,0 563 500 40,45 4,0 1069,7 1,15 3721

4ЬЙ 3 (США) 1,4-2,6 0,8 12,0 15,0 390 500 32,66 5,0 468 1,09 2304

ЕБ^-230-2Ь^ (Германия) 1,6-3,7 0,8 10,5 12,0 500 511 37,0 3,5 1050 1,16 3168,1

Кузбасс 500 (Россия) 1,6-3,5 0,63 6,0 5,5 400 460 21,0 0,8 760 1,5 405,3

РКУП 16 (Россия) 1,6-2,6 0,63 7,0 4,8 320 350 22,0 0,8 320 2,18 117,4

КЙЕ 700 "Фармур" (Пошша) 1,5-3,6 0,8 16,0 17,0 620 630 42,0 2,0 1302 0,97 2684,5

КОУ-132 .одношнековый (Полыпа) 1,4-3,0 0,73 2,8 3,6 150 130 14,0 0,8 240 1,77 108,5

ВК одношнековый (Россия) 1,5-3,3 0,63 2,7 3,5 150 122 13,0 0,8 270 1,55 139,4

Е\АМ70Ь оцношнековый (Германия) 1,4-3,1 0,8 3,4 5,0 200 170 10,0 3,5 340 0,91 1307,7

Рис. 1.1. Очистной комбайн К103М конструкции Горловского машиностроительного завода,

г. Горловка, Донецкая обл., Украина.

Рис. 1.2. Очистной комбайн MG344-WD производства завода горно-шахтного оборудования ЛХ! (Китай).

Первый полностью электрический очистной комбайн был выпущен компанией Joy (США) в 1976 г. Выпускаются модели для высоты пласта от 1,3 до 9,0 метров (от 4,3 до 30 футов). Машины поставляются с полным диапазоном вариантов установленной мощности рабочего органа от 300 до 1100 кВт (от 402 до 1475 л. с.).

Очистные комбайны Joy отличаются прочной конструкцией, обеспечивают высокую эксплуатационную готовность и имеют модульную конструкцию. Два рабочих органа оснащены механизмами, разработанными и изготовленными компанией Joy с применением фирменных процессов, играющих ключевую роль в обеспечении максимальной производительности (рис. 1.3).

Очистной комбайн МВ12 компакт предназначен для добычи угля в лавах с включениями пород крепостью до 60 МПа и наклоном по простиранию до ± 35° и по падению до ± 20° (рис. 1.4). Комбайн оснащен бесцепной подачей с автоматическим регулированием полупроводниковым преобразователем частоты в зависимости от крепости добываемого угля. Комбайны MB12-компакт (рис. 1.5) удовлетворяют требованиям взрыво- и искробезопасности.

Преимуществом комбайна является малая длина и повышенная жесткость, достигаемая размещением основных узлов комбайна в моноблочном корпусе. Параметры комбайна представлены в таблице 1.3.

Комбайн EW-170-L производства фирмы Айкхофф, (г. Бохум, Германия) (рис. 1.6) скомпонован с одним шнековым исполнительным органом. В корпусе комбайна установлены электродвигатель, электроблок, механизм подачи, редуктор резания и насосная станция. При работе на углах падения по простиранию свыше 12° не требуется предохранительной лебедки.

Рис. 1.3. Очистной комбайн фирмы <^у» (США).

Рис. 1.5. Очистной комбайн МВ-12-компакт фирмы T Machinery a.s. (Чехия).

Таблица 1.3

Основные технические параметры комбайна MB12

Параметры Единицы Значения

Добываемая мощность м 0,95-3,0

Общая мощность двигателей кВт 291,5-491,5

Производительность при сопротивлении угля до 360 кН/м т/мин 8,7-17

Максимальный угол наклона пласта по простиранию градус ± 35°

Максимальный угол наклона пласта по падению градус ± 20°

В Республике Беларусь для подземной добычи калийных солей применяют проходческие и очистные комбайны с возможностью регулировки угла наклона и количества резцов производства машиностроительного завода фирмы Айкхофф, (г. Бохум, Германия) (рис. 1.7). [40-44].

а)

ш

б)

Рис. 1.6. Очистной комбайн EW-170-L производства фирмы Айкхофф, г. Бохум, Германия: а) - общий вид, б) - принципиальная схема одношнекового очистного комбайна.

Рис. 1.7. Шнековый исполнительный орган производства фирмы Айкхофф, (г. Бохум, Германия).

1.1.2. Струговые установки

Наибольшее применение получили быстроходные зубчатые струговые установки статического действия. Режущий инструмент (резцы) этих установок в результате постоянного прижатия к забою и натяжения тяговой цепи находится в постоянном контакте с разрушаемым массивом угля, снимая стружку угля толщиной 50-150 мм.

Применение стругов целесообразно при отработке тонких и средней мощности пластов с крепостью угля не выше средней, с выраженным кливажем и отжимом угля горным давлением и устойчивой кровле.

Применение струговой выемки ограничивается наличием включений колчедана, кварцита, породных прослойков или слоя угля. Наличие в нижней части пласта крепкого слоя угля, и слабая неровная почва также препятствуют применению струговой выемки.

При струговой выемке лучше сортность угля, ниже энергозатраты, меньше пылеобразование, более безопасны условия отработки опасных по выбросам угля и газа пластов, больше возможности комплексной механизации и автоматизации производственных процессов.

В настоящее время существует два типа струговых установок: один с направляющей струга и цепью на забойной стороне - струг скользящего типа, другой - с направляющей струга и цепью на завальной стороне - струг отрывного типа.

Струг отрывного типа имеет корпус, установленный на стабилизационной плите, которая передвигается под конвейером, подконвейерная плита сконструирована таким образом, чтобы преодолевать неровности почвы. Тяговый орган закрыт и расположен на завальной стороне. Данный тип предназначен для добычи угля невысокой твердости в лавах с твердой почвой, используется в пластах невысокой мощности, где обеспечивает быстрый доступ к цепи на завальной стороне.

У струга скользящего типа струговая направляющая и тяговый орган находятся на забойной стороне конвейера, скользящий струг не имеет стабилизационной подконвейерной доски. В отличие от струга отрывного типа у этого оборудования уменьшается фрикционное сопротивление направляющей, благодаря чему повышается КПД. Используется при добыче угля высокой твердости в пластах наибольшей мощности.

При добыче угля высокой твердости необходимо осуществлять добычу по всему пласту, при добыче угля невысокой твердости достаточно разрабатывать нижний слой пласта.

По компоновке и назначению различают виды стругов:

• в комплекте с индивидуальной крепью для выемки угля из весьма тонких и тонких пластов мощностью 0,3-0,8 м с углом падения до 90° и некрепкими углями при устойчивых боковых породах (УС2У и др.);

• комплекте с индивидуальной крепью для и выемки угля из тонких и средней мощности пластов с углом падения до 35°, при устойчивых боковых породах (УСТ2М, С075, СН75, УСБ67Л1 и др.);

• в комплексе с механизированными крепями для выемки угля из тонких и средней мощности пластов с углом падения до 35°, в породах не ниже средней устойчивости (1КМС97, 1КМС98, ЮМКС и др.).

Струговые комплексы - это струговые установки с конструктивно привязанными к ним механизированными передвижными крепями (АКЗ, 1АЩН и др.). Агрегат представляет собой комплекс машин, соединенных в единую систему.

Установка скреперо-струго-таранная УС2У производства Шахтинского машиностроительного завода предназначена для механизации выемки и доставки угля в очистных забоях на пластах мощностью 0,4-1,2 м с углом падения до 90° и сопротивляемостью угля резанию до 200 и до 300 кН/м.

Установка УС2У (рис. 1.8) состоит из одной или двух приводных станций 1, исполнительного органа 3 (скреперо-струг, таран или струг), тягового органа 2, электропривода 5, обводного устройства 4, удерживающих гидродомкратов и блока управления [45].

Рис. 1.8. Скрепероструготаранная установка УС2У производства Шахтинского машиностроительного завода.

Установка струговая УСТ2М является модернизированной моделью ранее серийно выпускаемой струговой установки УСТ2А и отличается от последней повышенными производительностью и надежностью (рис. 1.9). Увеличение производительности обеспечивается за счет более высокой скорости движения струга и увеличения единичной мощности электродвигателей приводов струга и конвейера.

Струговая установка УСТ2М производства Шахтинского машиностроительного завода предназначена для механизации выемки и доставки угля и антрацитов в лавах длиной до 200 м при работе совместно с индивидуальной крепью или в комплексе с механизированной крепью МК97Д или МК98 на пластах мощностью 0,55-1 м с углом падения пласта до 25°.

Исполнительный орган струговой установки - струг - выполнен в виде трех шарнирно соединенных плит, что позволяет лучше приспосабливаться к неровностям почвы пласта [45].

Струговая установка комбинированного типа УСК30 производства Харьковского машиностроительного завода «Свет Шахтёра» (Украина) предназначена для выемки угольных пластов в очистных забоях мощностью: 0,85... 1,20 м с крепью 1КД8; 0,85...1,25 м с крепью 1КД90; 0,85...1,50 м с крепью ДМ с углом падения при работе по простиранию до 250, по восстанию до 80, по падению до 50, с сопротивляемостью угля резанию до 300 кН/м (кгс/см) в стабильной зоне с самообрушающейся верхней пачкой угля в лавах длиной до 250 м (рис. 1.10).

Струговые очистные комплексы, которые компания ОСТРОЙ (Чехия) производит уже более полувека, предназначены для добычи в пологих и наклонных угольных пластах с уклоном до 40°, прочностью до 40 МПа и мощностью от 0,6 м до 1,8 м. Струговый орган имеет составную конструкцию, включающую в себя основной корпус и соответствующий переходник (рис. 1.11).

Струг передвигается по скребковому конвейеру со специально сконструированными рештаками при помощи цепи, расположенной на забойной

а)

Рис. 1.9. Струговая установка УСТ2М производства Шахтинского машиностроительного завода: а) - общий вид; б) - кинематическая схема; 1 - струг; 2 - конвейер; 3 - верхняя приводная головка; 4 - нижняя балка; 5 - тяговая цепь; 6 - нижняя приводная головка; 7 - гидродомкрат;

8 - упорная стойка.

Рис. 1.10. Струговая установка комбинированного типа УСК30 конструкции Харьковского машиностроительного завода «Свет Шахтёра» (Украина).

а)

Рис. 1.11. Струговый очистной комплекс конструкции фирмы "OSTROJ" (Чехия).

или завальной стороне. Исполнительным органом в лаве является отдельный корпус струга, оснащенный резцами. В зависимости от конкретных геологических условий скребковые конвейеры могут иметь закрытую или открытую ветвь.

Хотя принцип их работы практически не изменился, струговые очистные комплексы постоянно совершенствуются: повышается мощность привода, увеличивается толщина и прочность струговой цепи, скорость струговых установок. Развитие струговых очистных комплексов происходило пошагово, каждый этап ознаменовался своим конструкторским решением. На протяжении десятилетий было разработано несколько типов стругового оборудования, которые использовались с большим или меньшим успехом. Характеристики струговых установок представлены в таблице 1.4.

Оценка эффективности струговой и комбайновой выемки в сопоставляемых условиях эксплуатации выполнена в работе [46]. В заключении оценки сделан вывод, что каждый способ выемки имеет свои достоинства и недостатки, но в целом оба способа имеют примерно одинаковые суммарные показатели эффективности. Однако при отработке пластов мощностью менее 1,8 м лучшим выбором являются струговые установки. Для пластов мощностью 1,8...2,3 м решение о выборе того или иного способа выемки зависит от конкретных горно-геологических условий, а при мощности свыше 2,3 м предпочтение следует отдавать комбайновой выемке.

Национальный научный центр горного производства - институт горного дела им. А.А. Скочинского (ННЦ ГП - ИГД им. А.А. Скочинского) совместно с ОАО «ПНИУИ» разработали принципиально новую отечественную технологию очистных работ с комплексом КМБМ.

Выемка угольного пласта осуществляется путём отделения от массива узкой ленты угля шириной 0,25...0,4 м быстроходной выемочной машиной (БВМ), передвигающейся по очистному забою со скоростью до 40 м/мин. В табл. 1.5 показаны недостатки комбайновой и струговой технологии выемки тонких пластов в сравнении с технологией выемки БВМ [47-49].

Характеристики струговых установок

Сравнение технологий выемки

№ Технология выемки

п/п Узкозахватные комбайны и струги БВМ

1. Узкозахватные комбайны Расход электроэнергии до 0,8-1,2 кВт-ч/т. Расход электроэнергии 0,25-0,4 кВт-ч/ т за счет: отжима пласта, перемещения на колесных парах вместо волочения комбайна.

2. Излишнее измельчение угля шнеком комбайна. Низкая погрузочная способность исполнительного органа. Улучшение сортности угля достигается за счет: фрезы с параметрами крупного скола, оптимального измельчения угля при погрузке скребковым конвейером.

3. Продолжительность и трудоемкость операций с двухшнековым комбайном. Снижение трудоемкости работ на концевых операциях в 1,8-2,4 раза.

4. Ограничение скорости подачи комбайна до 10-12 м/мин. Дистанционное программное управление процессами.

5. Образование между шнеками комбайнов трудно проветриваемой зоны. Компактные размеры не создают препятствий проветриванию.

6. Нестабильность газовой динамики при высокоинтенсивной выемке угля. Улучшение показателей газового и вентиляционного режимов на 20-30 % при повышении нагрузки на очистной забой по газовому фактору в 1,2-1,5 раза.

7. Струговые установки Ограничение нагрузки на лаву с сопротивляемостью угля резанию более 240 кН/м, с сложной гипсометрией почвы, включением пород и мелко амплитудными сбросами. Применения фрезы с мощными тангенциальными резцами, повышение мобильности БВМ, использование частотно-регулируемого привода подачи, присечка фрезой почвы (кровлю).

8. Потери угля при переменной мощности пласта вдоль лавы. Возможность реакции на изменение мощности пласта.

В состав комплекса КМБМ входят: механизированная крепь, БВМ с малым захватом; лавный скребковый конвейер со скалывающе-погрузочным лемехом; электрооборудование; крепь сопряжения и насосная станция. БВМ состоит из двух корпусов (центрального и электроблока), поворотного редуктора и фрезы (рис. 1.12) [50].

Рис. 1.12. Быстроходная выемочная машина конструкции Национального научного центра горного производства - института горного дела им. А.А. Скочинского (ННЦ ГП - ИГД им. А.А. Скочинского).

Применение БВМ в составе очистных комплексов позволит более эффективно вести процесс добычи полезного ископаемого, особенно в случае создания исполнительного органа типа "фреза" со сменным режущим инструментом. Недостатки комбайновой и струговой технологии выемки тонких пластов в сравнении с технологией выемки БВМ представлены в таблице 1.5.

Сравнительный анализ технологий комбайновой и струговой отработок пластов полезных ископаемых, а также добыча горной породы с помощью быстроходных выемочных машин (таблица 1.5) показывает, что существенного снижения удельной энергоёмкости процесса отделения горной массы от забоя можно достичь только с применением высокоскоростных выемочных агрегатов, сочетающих в себе достоинства очистных комбайнов (широкий захват, повышенный крутящий момент на валу исполнительного органа) и струговых установок (увеличенная скорость подачи и угловая скорость вращения рабочего органа). При этом для реализации указанных режимных и технологических параметров в создаваемой машине необходимо обеспечить работу исполнительного органа с опережающим обрушением горной массы очистного забоя.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук ТАРАСОВ Михаил Анатольевич, 2020 год

ЛИТЕРАТУРА

1. О Концепции долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2020 года. Распоряжение Правительства РФ от 17 ноября 2008 г. № 1662-Р [Электронный ресурс]. Сайт Консультант-плюс. Режим доступа: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_82134/

2. Прогноз долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2030 года [Электронный ресурс]. Сайт Министерства экономического развития РФ. Режим доступа: http://economy.gov.ru/minec/activity/sections/macro/prognoz/doc20130325_06

3. Писаренко М.В. Угольная промышленность Кузбасса в период мирового финансового кризиса // Горная промышленность. 2009. № 3. С. 27-28.

4. Рубан А.Д., Артемьев В.Б. и др. Подготовка и разработка высокогазоносных угольных пластов. М.: Горная книга, 2010. 500 с.

5. Кондрахин В.П., Стадник Н.И. Анализ компоновочных схем очистных комбайнов для выемки тонких пластов: Каталог-справочник «Горная техника-2013»: [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://slavutich-media.ru/catalog/gornaya_tehnika/0/analiz_komponovochnih_shem_ochistnih_ko mbaynov_dlya_viemki_tonkih_plastov.html

6. He J., Dou L.-M., Lu C.-P. Characteristic and prevention research on rock burst of thin coal seam // Journal of the China Coal Society. Vol. 37. 2012. No. 7. Pp. 1094-1098.

7. Han C.S. Technology of fully mechanized thin seam mining in Jiangjia-wan mine of Datong minging area // Coal Science and Technology. Vol. 41, supplement. 2013. Pp. 11-12.

8. Wang K.W., Luo Y.Q. Efficient mining techniques in thin coal seam with complex structure and extra-long face // Coal Mine Modernization. 2013. No. 3. Pp. 17-19.

9. Sheng G.J., Sun Q.S., Song H. L. The innovational mining technology of fully mechanized mining on thin coal seam // Journal of China Coal Society. Vol. 32. 2007. No. 3. Pp. 230-234.

10. Mao D. B., Lan H., Xu G. Thin coal-seam mechanized mining status and new development of China // Coal Mining Technology. Vol. 16. 2011. No. 3. Pp. 11-14, 76.

11. Li L.Y., Wang F.T. Equipment matching and application of fully mechanized mining face in thin seam with iron sulfide tuberculosis // Shandong Coal Science and Technology. 2010. No. 2. Pp. 98-101.

12. Guo Z.K. Automatic matching equipment and technology of fully coal mining face in thin seam // Coal Science and Technology. Vol. 41. 2013. No. 4. Pp. 24-27.

13. Cheng G.X., Shen L.A research and application of automated fully mechanized longwall mining technique for use in low seams // Journal of the China Coal Society. Vol. 35. 2009. No. 9. Pp. 61-62.

14. Holman D.W. Development of an Underground Automated Thin-Seam Mining Method. Virginia Polytechnic Institute and State University. 1999.

15. Хорешок А.А., Цехин А.М., Борисов А.Ю. Влияние условий эксплуатации горных комбайнов на конструкцию их исполнительных органов // Горное оборудование и электромеханика. 2012. № 6. С. 2-5.

16. Юнгмейстер Д.А., Лавренко С.А., Иванов А.В. Анализ использования проходческого комбайна в составе комплекса КПШ-6 в условиях шахт ОАО «Метрострой» (Санкт-Петербург) // Горное оборудование и электромеханика. 2012. № 3.

17. Жабин А.Б., Поляков Ан.В., Поляков Ал.В. Обоснование режимных параметров и эксплуатационных показателей проходческо-очистного комбайна «Урал-360» // Известия вузов. Горный журнал. 2017. № 4. С. 7983.

18. Тарасов М.А., Дмитрак Ю.В. Некоторые вопросы применения быстроходной выемочной машины при отработке тонких пластов и проходке горных выработок: Материалы международной научно-технической конференции Решение экологических и технологических проблем горного производства на территории России, ближнего и дальнего зарубежья. //Сборник научных трудов «ВНИПИпромтехнологии». 2019. С.26-29.

19. Горная техника-2010: Каталог-справочник. ООО Либхер-Русланд, С. 1-180.

20. Reid D.C., Hainsworth D.W., Ralston J.C., McPhee R. J. Shearer guidance: a major advance in longwall mining // Springer Tracts in Advanced Robotics. Vol. 24. 2006. No. 1. Pp. 469-476.

21. Reid D.C., Hainsworth D.W. Mining machine and method. US Patent: Australian Patent PQ7131, 2006.

22. Ahlbrecht Т., Schilder R. Bohrarbeiten für Gefrierschächte in Russland - Bergwerk Ust Jaiwa // Mining Report. Glückauf. 2013. Vol. 149. Iss. 2. Р. 8087.

23. Czaplicki J. M. Mining Equipment and Systems. Theory and Practice of Exploitation and Reliability. London: CRC Press, 2010. 279 p.

24. Рубан А. Д., Забурдяев Г. С., Забурдяев В. С. Геотехнологические проблемы разработки опасных по газу и пыли угольных пластов. - М.: Наука, 2007. 279 с.

25. Yilmaz B., Dagdeviren M. A combined approach for equipment selection: F-PROMETHEE method and zero-one goal programming // Expert Systems with Applications. Vol. 38. 2011. No. 9. Pp. 11641-11650.

26. Секисов Г.В., Рассказов И.Ю. Создание научно-производственных горно-технологических комплексов для инновационного обеспечения горнодобывающей промышленности // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2014. № 9. С. 121-127.

27. Типовые схемы вскрытия, подготовки и отработки угольных пластов для шахт Российской Федерации. Федеральное агентство по энергетике. 2007. 229 с.

28. Гридин В.Г. Обоснование эффективного уровня развития угольного производства // Сб. науч. тр. «Экономика и экология». М.: МГОАГН, 2007. С. 37-42.

29. Шаклеин С.В., Писаренко М.В. Нетрадиционные технологии добычи угля - основа интенсивного освоения минерально-сырьевой базы Кузбасса // Горная промышленность. 2010. № 4. С. 22-28.

30. Стариков А.П., Тужиков В.Ф., Аненберг Г.И. Комбайн для разработки сложных месторождений пластовых полезных ископаемых // Глюкауф. 2009. № 3. С. 16-18.

31. Мышковский М., Пашедаг У. Разработка длинными очистными забоями угольных шахт пластов средней мощности // Глюкауф. 2010. № 1(2). С. 52-57.

32. Семенов В.В., Калашников С.А., Носенко А.С. Проходческие комбайны избирательного действия отечественного и зарубежного производства. Новочеркасск: Изд-во ЮРГТУ (НПИ). 2012. 124 с.

33. Маментьев Л.Е. Разработка исполнительных органов и инструмента для стреловых проходческих комбайнов и бурошнековых машин // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2015. № 5. С. 56-63.

34. Wang F., Tu S., Bai Q. Practice and prospects of fully mechanized mining technology for thin coal seams in China // Journal of the South African Institute of Mining and Metallurgy. 2012. Vol. 112(2). P. 161-170.

35. Пихлер М., Иль А., Панкевич Ю.Б. Комбайн Wirtgen 2200SM на карьере ОАО «Вольскцемент» // Горная промышленность. 2009. № 6. С. 2834.

36. Пихлер М., Бородин А.А., Панкевич Ю.Б., Панкевич М.Ю. Применение комбайна Wirtgen Surface Miner для разработки техногенных месторождений песков // Горная промышленность. 2007. № 1. С. 35-42.

37. Пихлер М., Чумак П.В., Панкевич Ю.Б., Панкевич М.Ю. Опытно-промышленные работы на Проломовском месторождении известняков (Украина) с применением комбайна Wirtgen 2200SM // Горная промышленность. 2010. № 5. С. 52-57.

38. Буссман Х., Нинхаус К. Перспективы комбайновой выемки угля на тонких пластах // Глюкауф. 2000. №2(3). С. 19-25.

39. Клишин В.И., Герике Б.Л., Герике П.Б. Оценка эффективности рабочих органов горных машин, оснащенных дисковым инструментом // Известия вузов. Горный журнал. 2015. № 12. С. 62-68.

40. Семенов В.В., Мальчер М.А., Петров В.П., Морозов С.П. Проход-ческо-очистные комбайны «Урал» для добычи калийной руды и каменной соли // Горное оборудование и электромеханика. 2008. № 8. С. 17-21.

41. Морев А.Б., Смычник А.Д., Казаченко Г.В. Горные машины для калийных рудников. Минск: Интерполиграф, 2009. 544 с.

42. Пинский В.Л. Развитие техники и технологии добычи калийных руд в России // Известия вузов. Горный журнал. 2007. № 8. С. 13-17.

43. Старков Л.И., Земсков А.Н., Кондрашев П.И. Развитие механизированной разработки калийных руд. Пермь: Изд-во Пермского гос. техн. унта, 2007. 522 с.

44. Чекмасов Н.В., Габов В.В., Шишлянников Д.И., Лоскутов Л.А. Повышение эффективности процесса разрушения калийного массива резцами исполнительных органов проходческо-очистных комбайнов // Известия вузов. Горный журнал. 2015. № 5. С. 43-49.

45. Морозов В.И. Очистные комбайны: Справочник / В.И. Морозов, В.И. Чуденков, Н.В. Сурина. М.: Изд-во Московского государственного горного университета, 2006. 650 с.

46. Мышковский М., Пашедаг У. Сравнение эффективности струговой и комбайновой выемки в сопоставимых условиях эксплуатации // Глюкауф. 2010. № 4. С. 17-27.

47. Лиманский А.В. Перспективные технологии снижения потерь угля в недрах при разработке угольных пластов со сложными горногеологическими условиями. М.: ННЦ ГП - ИГД им. А.А. Скочинского. Научные сообщения, № 335. Люберцы. 2009. С. 150-166.

48. Попов С.Ф., Пучков М.М., Лаврухина Р.Я. Современная технология высокопроизводительной отработки угольных пластов в сложных горногеологических условиях // Техника и технология открытой и подземной разработки месторождений: Науч. сообщ. / ННЦ ГП - ИГД им А.А. Скочинского. М.: 2002. Вып. 322. С. 73-82; 447-452.

49. Измалков А.В., Лаврухина Л.Я., Попов С.Ф., Лиманский А.В. Перспективы развития высокопроизводительных энергосберегающих технологий выемки пологих пластов на шахтах России // Техника и технология открытой и подземной разработки месторождений: Науч. сообщ. / ННЦ ГП -ИГД им. А.А. Скочинского. М. 2004. Вып. 328. С. 65-73.

50. Брайцев А.В., Лиманский А.В. Фрезерный очистной комбайн типа КСМ с захватом 0,3-0,4 м для длинных очистных забоев // Техника и технология открытой и подземной разработки месторождений: Науч. сообщ. / ННЦ ГП - ИГД им. А.А. Скочинского. М. 2005. Вып. 329. С. 71-77.

51. Щелухин Э.Г. Исследование и выбор рабочих параметров исполнительного органа высокоскоростного малозахватного угледобывающего комбайна: Дис. ... канд. техн. наук: 05.05.06. М.: Московский горный институт, 1976. 217 с.

52. Солод В.И., Гетопанов В.Н., Рачек В.М. Проектирование и конструирование горных машин и комплексов. М.: Недра, 1982. 352 с.

53. Солод В.И., Зайков В.Н., Первов К.М. Горные машины и автоматизированные комплексы. М.: Недра, 1981. 503 с.

54. Казаченко Г.В. Особенности мощностного расчета горных машин скомбинированными исполнительными органами. Часть 1. Баланс мощности проходческого комбайна с соосными роторами / Г.В. Казаченко, Н.В. Кис-лов, Г.А. Басалай // Горная механика. 2009. № 2. С. 77—88.

55. Кислов Н.В. Обоснование мощностного расчета горных машин с комбинированными исполнительнымиорганами. Часть 2. Численное исследование балансовых соотношений по мощности для комбайнов серии ПК / Н.В. Кислов, Г.В. Казаченко, Г.А. Басалай // Горная механика. 2009.№ 4. С. 60—73.

56. Дмитрак Ю.В., Картавый Н.Г., Картавый А.Н., Серов В.А. Техника и технология малозахватной выемки твердых полезных ископаемых из маломощных пластов // Отдельные статьи Горного информационно-аналитического бюллетеня (научно-технического журнала). 2011. № 11. М.: Горная книга. 16 с.

57. Семенов В.В., Шмакин И.Г. Обоснование рациональных параметров режущих органов комбайнов типа «Урал» // Горное оборудование и электромеханика. 2008. № 4. С. 49-52.

58. Семенов В.В., Шмакин И.Г., Жабин А.Б., Чеботарёв П.Н. Обоснование параметров и выбор резцов исполнительного органа проходческо-очистного комбайна для добычи калийных руд «Урал-61» // Горное оборудование и электромеханика. 2010. № 4. С. 6-9.

59. Лемешко М.А. Элементы теории адаптивного взаимодействия режущего инструмента с разрушаемым материалом / М.А. Лемешко // Механизация, автоматизация и электрификация горного и строительного произ-

водств, сервис технологических машин и оборудования: Сб. науч. тр. / Шах-тинский ин-т ЮРГТУ(НПИ). Новочеркасск: УПЦ «Набла» ЮРГТУ (НПИ), 2005. С. 37-41.

60. Nguyen H.-T., Dawal S.Z.M., Nukman Y., Aoyama H. A hybrid approach for fuzzy multi-attribute decision making in machine tool selection with consideration of the interactions of attributes // Expert Systems with Applications. Vol. 41. 2014. No. 6. Pp. 3078-3090.

61. Skryabin R.M., Timofeev N.G. Development of an innovative shneko-heat-sink boring shell for drilling of shurfo-wells in the conditions of a kriolitozo-na // Eurasian mining. 2016. No. 1. P. 33-36.

62. Kuidong Gao, Changlong Du, Jianghui Dong, Qingliang Zeng. Influence of the Drum Position Parameters and the Ranging Arm Thickness on the Coal Loading Performance // Minerals. 2015. Vol. 5. P. 723-736.

63. Ayhan M., Eyyuboglu E.M. Comparison of globoid and cylindrical shearer drums' loading performance // The Journal of The South African Institute of Mining and Metallurgy. 2006. Vol. 106. P. 51-56.

64. Жабин А.Б., Поляков Ан.В., Поляков Ал.В., Мурашов В.В. Оптимизация расположения резцов на коронках исполнительных органов проходческих комбайнов // Известия вузов. Горный журнал. 2016. № 12. С. 73-82.

65. Жабин А.Б., Поляков Ан.В., Поляков Ал.В. Обоснование режимных параметров и эксплуатационных показателей проходческо-очистного комбайна «Урал-360» // Известия вузов. Горный журнал. 2017. № 4. С. 79-83.

66. Битюрин А.А., Манжосов В.К. Продольный удар неоднородного стержня о жесткую преграду. Ульяновск: Изд-во УлГТУ, 2009. 164 с.

67. Kuidong G., Changlong D., Hongxiang J., Songyong L. A theoretical model for predicting the Peak Cutting Force of conical picks // Frattura ed Integrita Strutturale. 2014. Vol. 8. No. 27. P. 43-52.

68. Loui J.P., Karanam U.M.R. Numerical studies on chip formation in drag-pick cutting of rocks // Geotechnical and Geological Engineering. 2012. Vol. 30. No. 1. P. 145-161.

69. Su O., Akcin N.A. Numerical simulation of rock cutting using the discrete element method // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2011. Vol. 48. No. 3. P. 434-442.

70. Санкин Ю.Н., Юганова Н.А. Нестационарные колебания стрежневых систем при соударении с препятстсвием. Ульяновск: УлГТУ, 2010. 174 с.

71. Шмакин И.Г., Седенков Н.Б. Математическая модель процесса рушения породы резцом // На пороге третьего тысячелетия: Сб. научн. тр. Тула: Изд-во ТулГУ, 1999. С. 98-101.

72. Манжосов В.К. Модели продольного удара. Ульяновск: Изд-во УлГТУ, 2006. 160 с.

73. Соколинский В.Б. Машины ударного разрушения. М.: Машиностроение, 1982. 184 с.

74. Машины ударного действия для разрушения горных пород / Д.П. Кобанов, В. Б. Горовиц, Е.Г. Фонберштейн и др. М.: Недра, 1983. 152 с.

75. Струков В.Б. Установление рациональных параметров колебаний исполнительных органов с вибровозбудителем, обеспечивающих повышение эффективности горных комбайнов: Дис. ... канд. техн. наук: 05.05.06. Тула: ТулГУ. 1996. 209 с.

76. Морозов Е.М., Зеркин М.В. Контактные задачи механики разрушения. М.: Либроком, 2010. 544 с.

77. Su O., Akcin N.A. Numerical simulation of rock cutting using the discrete element method // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2011. Т. 48. No 3. С. 434-442.

78. Mendyka P., Kotwica K., Stopka G. Innovative Roadheader Mining Head With Assymetrical Disc Tools. 2016. Pp. 489-496.

79. Rojek J. Discrete element modelling of rock cutting // Computer Methods in Materials Science. 2007. Т. 7. No 2. С. 224-230.

80. Бреннер В.А., Кавыршин И.П., Кутлунин В.А. и др. Виброактивное разрушение горных пород проходческими комбайнами. Тула: Тульский полиграфист, 2000. 203 с.

81. Кумабэ Д. Вибрационное резание: Пер. с япон. / Под ред. И.И. Портнова, В.В. Белова. М.: Машиностроение, 1985. 424 с.

82. Банников А.А. Снижение усилий отделения угля от массива совершенствованием привода резца выемочного модуля: Дис. ... канд. техн. наук: 05.05.06. СПб: Горный университет, 2012. 157 с.

83. Ушаков Л.С., Каманин Ю.Н., Климов В.Е. Решение задачи оптимизации процесса разрушения минерального массива планетарным ударно -скалывающим исполнительным органом технологической машины // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018. № 1. С. 175-181.

84. Фащиленко В.Н., Решетняк С.Н. Энергоэффективный резонансный режим электромеханических систем органов резания горных машин на базе современных структур управления // Горное оборудование и электромеханика. 2016. № 4. С. 41-45.

85. Nonlinear Dynamics Analysison Transverse Cutting HeadsofRoadhead-er / X. Li, Y. Lv, Q. Zeng, J. Wang // Journal of Computational and Theoretical Nanoscience. Т. 13. 2016. No 4. С. 2467-2474.

86. Ericsson A. Adams modelling of contact forces between disc cutter and mount. Department of Applied Mechanics. Division of Dynamics. Chalmers University of Technology. Master's Thesis. Göteborg, Sweden, 2010. 56 p.

87. Жабин А.Б., Поляков Ан.В., Аверин А.Е., Поляков Ал.В. Модернизация метода для расчета устойчивого момента двигателя проходческого комбайна // Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2018. № 3. Тула: Изд-во ТулГУ. С. 162-169.

88. Kursunoglu N., Onder M. Selection of an appropriate fan for an underground coal mine using the Analytic Hierarchy Process // Tunnelling and Underground Space Technology. 2015. Vol. 48. Pp. 101-109.

89. Saaty T.L. Decision making with the analytic hierarchy process // International Journal of Services Sciences. Vol. 1. 2008. No. 1. Pp. 83-98.

90. Дмитрак Ю.В., Выскребенец А.С., Тарасов М.А. К вопросу определения мощности на валу рабочего органа выемочной машины // Сборник научных работ преподавателей и аспирантов СКГМИ (ГТУ): Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2018. № 4 (специальный выпуск 12). М.: Горная книга. С. 57-67.

91. Тарасов М.А. Некоторые вопросы исследования кинематики режущего инструмента рабочего органа выемочной машины при разрушении полезного ископаемого // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019. № 4 (специальный выпуск 12). С. 57-67.

92. ОСТ 12.44.258-84. Комбайны очистные. Выбор параметров и расчет сил резания и подачи на исполнительных органах. Методика. Введен с 01.01.86.

93. Дмитрак Ю.В., Выскребенец А.С., Тарасов М.А. Определение энергетических параметров рабочего органа выемочной машины при комбинированном способе разрушения массива горной породы // Сборник научных работ преподавателей и аспирантов СКГМИ (ГТУ): Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2018. № 4 (специальный выпуск 12). М.: Горная книга. С. 28-38.

94. ГОСТ 11986-83. Комбайны очистные узкозахватные со шнековым исполнительным органом. Основные параметры и размеры. Общие технические требования.

95. Надутый В.П., Сухарев В.В., Белюшин Д.В. Исследование напряженного состояния рабочего органа вибрационной машины с защитным сло-

ем при ударных нагрузках // Вiбращi в техшщ та технолопях. 2012. № 4. С. 71-74.

96. Белюшин Д.В., Лагунова Ю.А. Анализ экспериментальных данных ударного взаимодействия рабочих поверхностей вибромашин с горной породой // Известия вузов. Горный журнал. 2017. № 6. С. 63-67.

97. Jiang J.-Q., Qu T.-Z., Dai J., Li H., Tian Z.-C. Numerical test of spalling of iron sulfide concretions in thin seam // Journal of the China Coal Society. Vol. 34. 2009. No. 4. Pp. 472-477.

98. Pickering R., Ebner B. Hard rock cutting and the development of a continuous mining machine for narrow platinum reefs // The Journal of The South African Institute of Mining and Metallurgy. 2002. No. 1-2. Р. 19-24.

99. Дмитрак Ю.В., Выскребенец А.С., Тарасов М.А., Маслов М.И. Разработка экспериментального стенда функционирования рабочего органа выемочной машины // Сборник научных работ преподавателей и аспирантов СКГМИ (ГТУ): Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2018. № 4 (специальный выпуск 12). М.: Горная книга. С. 17-28.

100. Zich A., Linnik Yu. N., Linnik V. Yu. Verlangerung der Betriebsdauer von Meiselhalterungen an schneidenden Kohlegewinnugsmaschinen // MINING REPORT Gluckauf. 2017. Oktober. No 153. Germany, Jahrgang, С. 474- 479.

101. Zhang X., Zhang P.C., Meng G.Y., Zhang X.C. Development of on time monitoring and measuring system and visualized platform for coal cutting performances of coal shearer // Coal Engineering. 2008. Vol. 1. No. 3. Pp. 101103.

102. Zhou L.-J., Chen G.-Z. Location strategy of shearer based on wireless sensor network // in Proceedings of the International Conference on Apperceiving

Computing and Intelligence Analysis (ICACIA '10). Pp. 169-173, December 2010.

103. Dai R., Akyildiz I.F. A spatial correlation model for visual information in wireless multimedia sensor networks // IEEE Transactions on Multimedia. 2009. Vol. 11. No. 6. Pp. 1148-1159.

104. Vuran M.C., Akyildiz I.F. Spatial correlation-based collaborative medium access control in wireless sensor networks // IEEE/ACM Transactions on Networking. 2006. Vol. 14. No. 2. Pp. 316-329.

105. Reid D.C., Hainsworth D.W., Ralston J.C., Mcphee R.J. Longwall shearer guidance using inertial navigation // C9015 Report, Australian Coal Association Research Project, Australia, 2001.

106. Fang X.Q., He J., Zhang B., Guo M.J. Self-positioning system of the shearer in unmanned workface // Journal of Xi'an University of Science and Technology. Vol. 28. 2008. No. 2. Pp. 349-353.

107. Fan Q.G., Li W., Luo C.M. Error analysis and reduction for shearer positioning using the strapdown inertial navigation system // International Journal of Computer Science Issues. Vol. 9. 2012. No. 5. Pp. 49-54.

108. Sahoo R., Abdul M.M. Application of opto-tactile sensor in shearer machine design to recognise rock surfaces in underground coal mining // in Proceedings of the IEEE International Conference on Industrial Technology (ICIT '09). Pp. 1-6, IEEE, Gippsland, Australia, February 2009.

109. Гринберг Я.П., Соловьев В.С. К вопросу о характеристиках привода исполнительных органов угольных комбайнов // Горное оборудование и электромеханика. 2014. № 9. С. 12-16.

110. Ataei M., Shahsavany H., Mikaeil R. Monte Carlo Analytic Hierarchy Process (MAHP) approach to selection of optimum mining method // International Journal of Mining Science and Technology. Vol. 23. 2013. No. 4. Pp. 573-578.

111. Karimnia H., Bagloo H. Optimum mining method selection using fuzzy analytical hierarchy process - Qapiliq salt mine, Iran // International Journal of Mining Science and Technology. Vol. 25. 2015. No. 2. Pp. 225-230.

112. Alpay S., Yavuz M. Underground mining method selection by decision making tools // Tunnelling and Underground Space Technology. Vol. 24. 2009. No. 2. Pp. 173-184.

113. Vukotic I., Kecojevic V. Evaluation of rope shovel operators in surface coal mining using a Multi-Attribute Decision-Making model // International Journal of Mining Science and Technology. Vol. 24. 2014. No. 2. Pp. 259-268.

114. Zhang D.S., Zhang J.X., Zhang X. C. Fuzzy evaluation on coal seam geological condition of coal face // Journal of Systems Engineering. Vol. 17. 2002. No. 3. Pp. 252-256.

115. Gao W.H., Yang L.D. Application of fuzzy synthetic evaluation method to geological conditions of fully mechanized mining // Systems Engineering -Theory & Practice. 2001. No. 12. Pp. 117-123.

116. Картавый А. Н. Определение мощности привода центрированной вибрационной машины // Горное оборудование и электромеханика. 2007. № 1. С. 30-34.

117. Картавый А. Н. К сравнительной оценке конусных и щековых дробилок основных производителей по энергетическим показателям // Обогащение руд. 2005. № 6. С. 54-57.

118. Вержанский П.М., Маслов М.И. Исследование энергоемкости вибрационного воздействия рабочего органа при разрушении забоя резанием // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2015. № 5. С. 195-201.

119. Жабин А.Б., Чеботарев П.Н., Лавит И.М., Поляков А.В. Методика определения нагруженности резцов и расходуемой мощности при разрушении угля и их расчет для проходческого комбайна // Известия Тульского гос-

ударственного университета. Науки о земле. 2017. № 3. Тула: Изд-во ТулГУ. С. 135-148.

120. Отраслевая методика определения экономический эффективности новой техники и совершенствования производства в угольной промышленности. М.: ЦНИЭИуголь, 1973.

121. Линник Ю.Н., Рязанцев С.Н., Линник В.Ю. Методика расчета основных параметров шнеков очистных комбайнов на основе интегральной оценки характеристик разрушаемости угольных пластов // Горные машины и автоматика. 2003. № 7. С. 20-27.

122. Тарасов М.А. Моделирование параметров функционирования выемочной машины с вибрационным воздействием на горные породы // Устойчивое развитие горных территорий. 2019. №1. С. 85-97.

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Акционерное общество «Ведущий проектно-изыскательский и научно-исследовательский

промтвснологии институт промышленной технологии»

(АО «ВНИПИпромтехнологии»)

УТВЕРЖДАЮ Генеральный директор АО <<ВЬШТ1Ипр0мтехнологии>> , Геметов А.И.

г.

ВЫПИСКА ИЗ ПРОТОКОЛА №2

заседания Научно-технического совете от 24.04.2019г.

г. Москва 24 апреля 2019 г.

Председатель заседания НТС - д.г-м.н., профессор E.H. Камнев

Секретарь - Т. Ю. Лебедева

Присутствовали члены НТС: 19 человек из 27 члена НТС.

Приглашенные:

Быстров С.Н., к.т.н. Павлов A.A., Сашкин A.B., Тихонов С.А. - специалисты АО «ВНИПИпромтехнологии», соискатель ученой степени кандидата наук Тарасов М.А. - «Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет).

Повестка дня:

1. Доклад Тарасова М.А. - соискателя кафедры «Технологические машины и оборудование» ФГБОУ ВО «Северо-Кавказский горно-металлургический институт» (Государственный технологический университет) по законченной диссертационной работе на тему «ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВЫЕМОЧНОЙ МАШИНЫ С ВИБРАЦИОННЫМ ВОЗДЕСТВИЕМ РАБОЧЕГО ОРГАНА НА МАССИВ ГОРНОЙ ПОРОДЫ», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.06 - «Горные машины».

Докладчик - Тарасов М.А.

1. СЛУШАЛИ: Доклад М.А. Тарасова по законченной диссертационной работе на тему «Обоснование режимных параметров выемочной машины с вибрационным воздействием рабочего органа на массив горной породы». Научный руководитель - д.т.н., профессор Ю.В. Дмитрак.

Работа выполнена на кафедре «Технологические машины и оборудование» ФГБОУ ВО «Северо-Кавказский горно-металлургический институт» (Государственный технологический университет).

В докладе Тарасов М.А. обосновал актуальность темы, изложил цель, основные научные положения, научную и практическую значимость работы, результаты и выводы по диссертационной работе.

При обсуждении диссертационной работы было задано 19 вопросов, на которые были даны достаточно полные ответы.

В обсуждении приняли участие: д.г-м.н., проф. E.H. Камнев, к.т.н. A.B. Селезнев, к.т.н. В.П. Карамушка, к.т.н. В.В. Касаткин, к.т.н. А.П. Смагин, д.т.н., проф. Е.В. Кузьмин, к.т.н. К.В. Рысев, Т.Ф. Гига, к.т.н. В.В. Головко.

В ходе дискуссии по обсуждению диссертационной работы М.А. Тарасова были затронуты следующие вопросы:

- название диссертационной работы, актуальность проблемы, идея и цель работы;

- защищаемые научные положения и научная новизна;

- конкретность выводов и рекомендаций;

- оценка сложности задачи и практическая ценность работы.

Выступающие высказали мнение о том, что в целом диссертация М.А.

Тарасова является законченной работой, в которой изложены новые научно обоснованные технические и технологические разработки, имеющие существенное значение для развития горной промышленности. Работа отвечает требованиям, предъявляемым к кандидатским диссертациям и её можно рекомендовать к защите на диссертационном совете Д 212.246.02 СевероКавказского горно-металлургического института (Государственного технологического университета) по специальности 05.05.06 «Горные машины».

ПОСТАНОВИЛИ:

Принять и утвердить следующее заключение Научно-технического совета по диссертационной работе М.А. Тарасова, представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.06 «Горные машины»:

Диссертационная работа М.А. Тарасова «ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВЫЕМОЧНОЙ МАШИНЫ С ВИБРАЦИОННЫМ ВОЗДЕСТВИЕМ РАБОЧЕГО ОРГАНА НА МАССИВ ГОРНОЙ ПОРОДЫ», выполненная под руководством д.т.н., профессора Ю.В. Дмитрака, является законченной научно-исследовательской работой, в которой решена актуальная научная задача по обоснованию режимных параметров выемочной машины с вибрационным воздействием рабочего органа на массив горной породы с целью уменьшения энергозатрат на производство горных работ за счёт снижения

энергоёмкости выемочной машины, которая обеспечивается заданием рациональных параметров рабочего органа с комбинированным воздействием его на очистной забой.

Разработанная в диссертации методика расчёта основных параметров выемочной машины принимается к использованию на ПАО «ППГХО» при разработке технологии проходки подготовительных выработок на проектируемом объекте «Освоение Аргунского и Жерлового месторождений. Строительство Рудника № 6 ПАО «ППГХО» В частности, были использованы рекомендации по применению в качестве горнопроходческого оборудования выемочной машины с вибрационным воздействием рабочего органа на массив горной породы.

РЕКОМЕНДАЦИИ ДИССЕРТАЦИИ К ЗАЩИТЕ:

Содержание диссертационной работы Тарасова М.А. на тему «ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВЫЕМОЧНОЙ МАШИНЫ С ВИБРАЦИОННЫМ ВОЗДЕСТВИЕМ РАБОЧЕГО ОРГАНА НА МАССИВ ГОРНОЙ ПОРОДЫ» соответствует специальности 05.05.06 — «Горные машины».

Диссертационная работа Тарасова М.А. является законченной научно-квалификационной работой, актуальна, содержит научные положения, достоверные выводы и рекомендации, имеющие научную и практическую ценность, соответствует требованиям ВАК Российской Федерации, предъявляемым к диссертационным работам на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Язык и стиль диссертации соответствует современным требованиям.

Автор является сформированным научным работником, способным самостоятельно решать научные и технические задачи. Представленная диссертация рекомендуется к защите на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.06 «Горные машины» на диссертационном совете Д 212.246.02 Северо-Кавказского горнометаллургического института (Государственного технологического университета).

Голосование открытое - единогласно

Председатель заседания НТС д.г-м.н., профессор

Секретарь НТС

Т.Ю. Лебедева

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

УТВЕРЖДАЮ: Заместитель генерального директора - главный инженер ПАО «ППГХО»

Акт

о внедрении результатов диссертационной работы соискателя СевероКавказского горно-металлургического института (Государственного технологического университета) Тарасова Михаила Анатольевича на тему: «ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВЫЕМОЧНОЙ МАШИНЫ С ВИБРАЦИОННЫМ ВОЗДЕСТВИЕМ РАБОЧЕГО ОРГАНА НА МАССИВ ГОРНОЙ ПОРОДЫ»

Комиссия в составе: Главный горняк ПАО «ППГХО»

С.В. Дунаев

Заместитель главного инженера по энерго-механическим

вопросам ПАО «ППГХО» «ППГХО» И.В. Мерескин

Начальник участка №3 Шахтопроходческого управления ПАО «ППГХО»

ГА. Дамаскин

Установила:

1. При разработке технологии проходки подготовительных выработок па проектируемом объекте «Освоение Аргунского и Жерлового месторождений. Строительство Рудника № 6 ПАО «ППГХО» использованы рекомендации, содержащиеся в разработанной в диссертации методике по применению в качестве горно-проходческого оборудования выемочной машины с вибрационным воздействием рабочего органа на массив горной породы. Внедрение результатов диссертационной работы Тарасова М.А. делает возможным уменьшение энергозатрат на производство горных работ за счёт снижения энергоёмкости выемочной машины, которая обеспечивается заданием рациональных параметров рабочего органа с комбинированным воздействием его на очистной забой.

2. Повышение показателей эффективности работы выемочной машины достигается на основе применения технологии выемки горной породы узкими полосами 0,3...0,4 м при резком увеличении значений режимных

параметров выемочной машины и снижении удельных энергозатрат на разрушение массива горной породы с помощью наложения на него вибрационных воздействий.

Председатель комиссии: Главный горняк ПАО «ППГХО»

С.В. Дунаев

Члены комиссии: Заместитель главного инженера по энерго-меха, вопросам ПАО «ППГХО» «ППГХО»

Начальник участка №3 Шахтопроходческого управления ПАО «ППГХО»

И.В. Мерескин

Г.А. Дамаскин