Автоматизация очистных комбайнов

Тема 4

Технологический процесс добычи угля в очистном забое включает следующие основные операции:

- разрушение угольного массива;

- транспортирование угля на погрузочный пункт лавы;

- крепление выработанного пространства.

К горным машинам для подземной добычи угля относятся машины, производящие отделение угля от массива, его погрузку на транспортные средства, крепление очистных выработок. В основном для добычных забоев угольных шахт применяются очистные комбайны, механизированные крепи и вспомогательное оборудование разных видов. Транспорт вдоль забоя осуществляется, скребковыми конвейерами.

Прогрессивным является применение очистных механизированных комплексов (ОМК), которые предназна­чены для механизации выемки угля и доставки его на подгото­вительную выработку, поддержания пород кровли и управле­ния состоянием вмещающих пород в при забойном пространст­ве. В состав ОМК входят (см. рисунок 1):

- выемочная машина (очистной комбайн или струговая установка);

- забойный скребковый конвейер для транспортирования отделенной горной массы по лаве (при струговой выемке за­бойный конвейер входит в состав струговой установки);

- механизированная крепь;

- вспомогательное оборудование.

Рисунок 1 – Технологическая схема комплексно-механизированного очистного забоя с комбайновой выемкой

Специфичность условий эксплуатации очистных комбайнов или струговых установок, как объектов автоматизации, опре­деляется следующими факторами.

1. Многообразием горно-геологических ус­ловий шахтных пластов угля, например, в Донбассе чисто угольных шахтных пластов - 13 %, с прослойками - 34 %, с твердыми включениями - 16 %, с про­слойками и твердыми включениями - 37 %. Пласт может иметь различную гипсометрию залегания.

2. Не стационарностью положения многих машин в процессе эксплуатации, что обусловливает подвижность рабочих мест обслуживающего персонала.

3. Вредными воздействиями внешней среды на рабочих и оборудование, проявляющимися в виде:

- стесненности во многих случаях рабочего пространства, что обусловливает неудобство функциональных поз, высокие энергозатраты и повышенную утомляемость персонала;

- опасности завалов рабочего пространства, взрывов газа и пыли, внезапных выбросов газа, угля и породы (по данным ДонУГИ 37, 8 % действующих шахт Украины относятся к сверхкатегорийным и 31, 2 % - к опасным по внезап­ным выбросам газа, угля и породы);

- повышенной в ряде случаев температуры, запыленности, влажности внешней среды, часто недостаточной освещенности и ограниченной видимости на рабочем месте;

4. Высокой динамической загруженностью и повышенными виб­роакустическими характеристиками.

5. Работой в комплексе с другими машинами, что обуслов­ливает необходимость взаимосвязи их параметров.

6. Сложностью выполнения работ, связанных с техническим обслуживанием и ремонтами.

Специфичность условий эксплуатации очистных комбайнов ставит в число первостепенных задач обеспечение высокого уровня автоматизации и интеллектуализации процесса управления этими машинами при их эксплуатации.

Очистные комбайны предназначены для отделения от массива (выемки) угля, а также другого полезного ископаемого и погрузки отделенной горной массы на забойный конвейер.

Нужно отметитьспецифические условия работы в очистном забое: взрывоопасная окружающая среда, рассредоточенный характер работ, трудность передвижения человека и повышенная опасность добычного оборудования, обслуживаемого в стеснённом рабочем пространстве, возможность выброса угля на некоторых пластах - требуют принятия соответствующих мер по обеспечению безопасности для трудящихся.

В общем, при автоматизации процесса управления добычей угля необходимо обеспечить решение следующих задач:

1. Социальная задача, заключающаяся в обеспечении максималь­ной безопасности для обслуживающего персонала, комфортности труда, мини­мальных затрат ручного и тяжелого физического труда, необ­ходимых санитарно-гигиенических условий работы обслужи­вающего персонала. В перспективе обеспечение безлюдной выемки угля;

2. Технико-экономическая задача, заключающаяся в повышении производительности работы машин, снижении себестоимости добычи угля;

3. Эксплуатационная задача, заключающаяся в обеспечении эффективного функционирования машин в рациональных режимах, поддержания работоспособного их состояния и обеспечении параметров надежности оборудования.

Таким образом, цель автоматизации управления технологическим процессом добычи угля заключается в поиске реализации технологических режимов, обеспечивающих безопасное ведение работ и наилучшее соотношение между количественными и качественными показателями процесса при минимуме производственных затрат.

Высшая ступень автоматизации процесса добычи угля – автоматическое управление при безлюдной добычи угля.

В общем, при автоматизации мехатронизирован­ных очистных комбайнов должны выполняться сле­дующие задачи:

1) управление с рациональной степенью интеллектуализа­ции функциональными движениями их рабочих органов с тре­буемыми характеристиками и параметрами;

2) необходимые виды защит от различного рода технологи­ческих перегрузок и нештатных ситуаций;

3) функции сервисного характера, улучшающие качество эксплуатации оборудования (например, диагностическое обес­печение контроля технического состояния узлов в режиме мо­ниторинга).

Для этого к системе автоматизации очистным комбайном нормативными документами, в том числе «Правилам безопасности в угольных шахтах» и «Нормативам по безопасности забойных машин, комплексов и агрегатов»,. предъявляются следующие требования:

- перед началом работы машины или перед включением любого ее подвижного узла, работа которого может представить опасность для находящихся поблизости людей, должен подаваться предупредительный звуковой сигнал;

- местное управление машиной и ее исполнительными органами (с рабочего места оператора на машине);

- дистанционное управление машиной и ее исполнительными органами с соответствующих пультов, носимых оператором или размещенных в лаве, предпочтительнее с беспровод­ными каналами управления;

- дистанционное управление машиной с пульта, расположенного на штреке в соответствии с требованиями безопасности при рабо­те на выбросоопасных пластах;

- при наличии двух пультов управления – на машине и в выработках, то должна быть исключена возможность одновременного пуска с двух и более пультов, а отключение должно выполняться с любого пульта;

- автоматическое регулирование рабочей скорости подачи;

- автоматическую стабилизацию нагрузки электродвигате­лей исполнительных органов. При наличии двух электродвигателей, работающих на об­щий вал, должен использоваться также режим стабилизации суммарной мощности этих двигателей;

- снижение скорости подачи до нуля, если не обеспечивается стабилизация заданного значения нагрузки электродвигате­лей исполнительных органов;

- для очистных комбайнов с двумя вынесенными подсисте­мами подачи с цепным тяговым органом одно­временно с автоматической стабилизацией нагрузки электродвигате­лей исполнительных органов должна обеспечиваться координация текущих значе­ний угла расположения звезды, подтягивающей холостую ветвь тяговой цепи, по отношению к звезде, перемещающей рабочую ветвь тягового органа. Эта координация необходима для реа­лизации заданного среднего уровня тягового усилия в холостой ветви цепи и минимизации амплитуд колебательных состав­ляющих нагрузок в тяговом органе, обусловленных характером работы зацепления «звездочка - круглозвенная цепь»;

- автоматическое управление перемещением комбайна вдоль забоя с учётом изменения мощности и гипсометрии пласта

- автоматическую защиту от опрокидываний и несостояв­шихся пусков электродвигателей силовых подсистем;

- отображение контрольной, оперативной и аварийной ин­формации на пульте управления;

- сохранение контрольной информации.

- оперативную громкоговорящую связь в очистном забое. Количество и места размещения переговорных устройств в за­бое должны обеспечивать удобство и безопасность их использования.