Kombajny chodnikowe

I.        Wiadomości ogólne. 1

1.        Wprowadzenie. 1

2.        Klasyfikacja kombajnów chodnikowych. 2

3.        Zalety i wady kombajnów chodnikowych. 3

II.       Kombajn chodnikowy AM-50z. 4

1.        Wprowadzenie. 4

2.        Dane techniczne. 4

3.        Ogólna budowa kombajnu AM-50z. 5

III.      Przeglądy. 9

1.        Przegląd codzienny. 10

2.        Przegląd okresowy. 10

3.        Smarowanie kombajnu. 10

 

 

I.  Wiadomości ogólne

1.    Wprowadzenie

Kombajn chodnikowy jest zespołową maszyną roboczą, wykonującą równocześnie kilka różnych prac. W wyrobiskach korytarzowych kombajny chodnikowe wykonują równocześnie trzy czynności:

·         urabianie,

·         ładowanie,

·         odstawę urobionego materiału poza kombajn na dalsze środki transportu.

Czynnością niezależną, wykonywaną przy zatrzymanym kombajnie, jest obudowa wyrobiska.

W polskich kopalniach kombajny chodnikowe zaczęto stosować po II wojnie światowej. Były to głównie radzieckie kombajny frezujące typu: PK-2, PK-3, PK-7 i PK-9.
W roku 1974 rozpoczęto próby z kombajnem AM-50 produkowanym przez austriacką firmę Voest-Alpine. Od 1976 roku w wyniku kooperacji polskiej firmy REMAG oraz austriackiego producenta rozpoczęto licencyjną produkcję modelu AM-50p.  Po wygaśnięciu licencji w 1985 roku, firma REMAG zmodernizowała kombajn AM-50 o swoje rozwiązania. Powstały kombajny chodnikowe całkowicie polskiej konstrukcji. Obecnie REMAG oferuje kombajny typu KR-150z, R-120,  R-130 oraz R-200. Jednocześnie REMAG cały czas produkuje zmodernizowany kombajn AM-50z, który zostanie omówiony w dalszej części opracowania.

Nie można zapomnieć o innych polskich producentach kombajnów chodnikowych. Firma KOPEX GROUP oferuje kombajny chodnikowe KTW-150 i KTW-200. Natomiast spółka EGÓR+ZAMET ma w swojej ofercie kombajny chodnikowe TM 100,  TM 100S, TM 160,   TM 300. Innym przedsiębiorstwem z branży maszynowej jest BUMECH S.A., który oferuje kombajny AM-50-BUMECH/Z1.

Kombajny chodnikowe produkuje się także w wielu krajach europejskich. Głównymi producentami w Niemczech są firmy: Eickhoff, Paurat, Westfalia Lünen, w Wielkiej Brytanii Dosco i Anderson Strathclyde, w Austrii Voest Alpine, we Francji SDS, a w Rosji CNIPODZEMMASZ.

W światowym górnictwie węglowym, głównie w kopalniach amerykańskich, australijskich oraz RPA, stosowane są kombajny chodnikowe ramionowe urabiające liniowo produkowane głównie przez firmy Joy i Sandvik Voest Alpine Bergtechnik GmbH. Kombajny te wykonują wyrobiska o przekroju prostokątnym, na całą szerokość organu urabiającego. Zastosowanie tego typu kombajnów jest uzależnione od warunków stropowych, gdyż do zabezpieczenia wyrobiska wykorzystywana jest obudowa kotwowa.  W tych warunkach uzyskiwane postępy wynoszą nawet do ponad 100 metrów na dobę. Natomiast wykorzystując te maszyny do eksploatacji węgla systemami filarowo-komorowymi uzyskiwano dobowe wydajności wydobycia dochodzące do kilku tysięcy ton.

2.    Klasyfikacja kombajnów chodnikowych

Ze względu na sposób urabiania kombajny chodnikowe można podzielić na wykorzystujące zasadę urabiania poprzez:

- udar (rys. 1a),

- nacisk statyczny (rys. 1b),

- skrawanie (rys. 1c).

Rys. 1. Zasady urabiania mechanicznego

Najlepszą metodą urabiania skał okazała się zasada skrawania, która daje dobre efekty przy urabianiu węgla i skał miękkich. Kombajny wykorzystujące tą zasadę te można podzielić następujące grupy, które ilustruje rysunek 2.

Rys. 2. Podział kombajnów chodnikowych skrawających

Inny podział kombajnów chodnikowych w tej grupie, można rozpatrywać według sposobu i kształtu wykonywanego wyrobiska. Kombajny te można podzielić na;

- urabiające pełnym przekrojem,

- urabiające przekrój wyrobiska częściami.

Kombajny urabiające pełnym przekrojem

Organy urabiające kombajnów urabiających pełnym przekrojem pracują na ogół na zasadzie zwiercania calizny i wykonują wyrobiska o przekroju okrągłym lub owalnym, korygowanym łańcuchami wrębowymi. Najczęściej dwa organy wiercące wykonują zasadniczy przekrój chodnika, a łańcuchy skrawające wyrównują strop i spąg wyrobiska. Organ urabiający pokrywa całą powierzchnię przodku i urabia go jednocześnie przy stałym docisku i posuwie maszyny do przodu.

 Kombajny urabiające przodek częściami

Kombajny te wyposażone są w małe organy urabiające, które mają stosunkowo dużą swobodę ruchów. Do kombajnów tych zaliczmy kombajny łańcuchowe, tarczowe oraz głowicowe.

Inna klasyfikacja kombajnów to podział ze względu rodzaj urabianych skał. I tu kombajny chodnikowe  podzielono na dwie zasadnicze grupy:

— na kombajny dla węgla i skał o wytrzymałości do około 120 MPa  np. AM-50z,

— na kombajny dla skał o wytrzymałości powyżej 120 MPa  np.  AM-105 IC.

3.    Zalety i wady kombajnów chodnikowych

Zastosowanie do drążenia chodników kombajnów daje następujące korzyści:

- wyeliminowanie ręcznego ładowania urobku,

- wyeliminowanie operacji wiercenia otworów strzałowych i strzelania,

- zwiększenie postępu drążenia wyrobiska,

- lepsze utrzymanie stropu i większa trwałość wyrobisk poprzez wyeliminowanie robót strzelniczych,

- dokładne wykonywanie profilu wyrobiska,

- mniejsze koszty drążenia chodników,

- mniejszym kosztom utrzymania wyrobisk,

- szybsze udostępnienie frontu eksploatacyjnego.

 

Do wad drążenia wyrobisk przy pomocy kombajnów należy zaliczyć:

- duży koszt inwestycyjny,

- wymagany wysoki stopień kwalifikacji obsługi,

- zagrożenia od hałasu i drgań,

- duże zapylenie i konieczność jego zwalczania,

- zwiększone zagrożenie pożarowe, wynikające z zastosowania olejów mineralnych,

- wzrost temperatury w wyrobiskach.

 

II. Kombajn chodnikowy AM-50z

1.    Wprowadzenie

Firma Voest Alpine produkcję kombajnów chodnikowych zapoczątkowała modelem F-6A budowanym na licencji węgierskiej. Modernizując ten kombajn zbudowała mocniejszy model oznaczony AM-50. Od 1976 roku w wyniku kooperacji polskiej firmy REMAG oraz austriackiego producenta rozpoczęto licencyjną produkcję modelu AM-50p.  Po15 latach produkcji w Polsce i wielu zmianach, kombajn ten jest nadal produkowany przez firmę „REMAG” o symbolu AM-50z — zmodernizowany.

2.    Dane techniczne

Kombajn AM-50 z (rys. 3) jest przeznaczony do drążenia wyrobisk korytarzowych o przekroju 16,4 m²  w węglach i skałach o wytrzymałości na ściskanie do 60 MPa.

Rys. 3. Widok ogólny kombajnu AM-50z

 

Dane techniczne kombajnu:

·         długość kombajnu:                                                 -   7470 mm

·         wysokość kombajnu:                                              -   1645 ± 50 mm

·         szerokość ładowarki                                               -   2000 ; 2500; 3000 (mm)

·         masa kombajnu                                                      -   27 t

·         maksymalna moc zainstalowana                            -   169 kW

·         moc silnika organu urabiającego                            -   100 kW

·         prędkość jazdy                                                        -   5 m/min

·         ciśnienie w układzie hydraulicznym                      -   20 MPa

·         dopuszczalne poprzeczne nachylenie wyrobiska   -   5º

·         dopuszczalne podłużne nachylenie wyrobiska       -   ± 18º

·         Maksymalna wysokość wyrobiska                         -   3625 mm

·         Urabianie poniżej linii spągu                                  -   185 mm

·         Maksymalna szerokość wyrobiska                         -   4660 mm

 

 

Dodatkowe wyposażenie kombajnu:

- zespół wiertniczy typu WOU-D

- manipulator BDS-B-12

- kołowrót górniczy KG-0000

- przystawka wiertnicza typu HPW/R-2000

- zespół do wiercenia wyprzedzającego typu RWW-1

- podest roboczy z mechanizmem podnoszenia stropnicy sterowany hydraulicznie

 

3.    Ogólna budowa kombajnu AM-50z

Kombajn AM-50z, jak większość kombajnów frezujących, składa się z zespołów przedstawionych na rysunku 4.

Rys. 4. Główne zespoły kombajnu AM-50z

Zespoły kombajnu:

a.    Organ urabiający i obrotnica

Na ramie głównej podwozia osadzona jest obrotnica z przegubowo przymocowanym do niej organem urabiającym kombajnu. Dzięki obrotnicy i cylindrom hydraulicznym organ urabiający może wykonywać równocześnie ruchy pionowe i poziome, a obracające się głowice urabiające uzbrojone w noże skrawające mogą urabiać przodek o przekroju dowolnego kształtu.

Organ urabiający kombajnu AM-50z składa się z następujących zespołów:

- elementu przegubowego mocowania organu i cylindrów podnoszenia do obrotnicy,

- silnika elektrycznego,

- przekładni zębatej,

- głowic urabiających.

Trzy pierwsze zespoły, skręcone ze sobą śrubami, stanowią ruchome ramię wysięgnikowe, na którego końcu, na wale przekładni zębatej, osadzone są głowice skrawające.

Na rys. 5 pokazano widok boczny całego organu urabiającego oraz przekrój pionowy obrotnicy. Stała część obrotnicy mocowana jest do ramy głównej podwozia. Na tej części osadzona jest część ruchoma obrotnicy z przegubowo do niej mocowanym organem urabiającym wraz z dwoma cylindrami hydraulicznymi ruchów pionowych organu.

Pod działaniem cylindrów organ urabiający może wychylać się do góry o kąt 49° od położenia poziomego, co pozwala na urabianie stropu na wysokości 3625 mm. W dolnym położeniu, przy wychyleniu o kąt 32° w dół, możliwe jest urabianie spągu 185 mm poniżej poziomu gąsienic.

 

Rys. 5. Widok boczny organu urabiającego wraz z obrotnicą

 

 

Rys. 6. Widok z góry organu urabiającego wraz obrotnicą

 

Na rysunku 6 pokazano widok organu urabiającego z góry oraz przekrój poprowadzony przez mechanizm obrotu. Na części ruchomej obrotnicy osadzone jest koło zębate. Koło to zazębia się z zębatką umieszczoną w cylindrze hydraulicznym między dwoma tłokami. Cylinder obrotu i obudowa koła zębatego stanowią jedną całość z częścią stałą obrotnicy. Doprowadzenie oleju do pierwszego lub drugiego cylindra powoduje obrót obrotnicy wraz z organem urabiającym. Graniczne wychylenie organu od osi wynosi 36° w każdą stronę, co pozwala na urabianie chodnika o szerokości 4660 mm z jednego ustawienia kombajnu.

Na czopach wału przekładni mocowane są dwie głowice urabiające (rys. 7). Na pobocznicy głowic urabiających znajdują się uchwyty nożowe, w których mocowane są obrotowe noże skrawające. Są to noże styczne, w których siła skrawająca działa wzdłuż osi noża w kierunku jego uchwytu.

 

Rys. 7. Głowice urabiające

b.   Ładowarka łapowa

Kombajn AM-50z jest wyposażony w ładowarkę łapową, której głównym zespołem jest tzw. głowica ładująca, mocowana przegubowo do ramy głównej podwozia gąsienicowego. Dzięki cylindrom hydraulicznym głowica ma możliwość wychylania się o pewien kąt do góry i na dół, co pozwala na uzyskanie dużego prześwitu w czasie transportu oraz na dobre dostosowanie się głowicy do warunków spągowych w czasie ładowania.

Głowica ładująca w kształcie klina ma na swojej górnej płycie dwie łapy, których ruch nagarnia urobek na podawarkę zgrzebłową umieszczoną w środku kombajnu. Przekładnie napędu łap są napędzane za pośrednictwem łańcucha zgrzebłowego podawarki. A więc dwa silniki elektryczne za pośrednictwem przekładni napędzają jednocześnie podawarkę oraz ładowarkę.

c.    Podawarka łańcuchowa

Trzecią podstawową czynnością wykonywaną przez kombajn, poza urabianiem i ładowaniem, jest odstawa urobionej skały poza kombajn. Czynność tę spełnia krótki przenośnik zgrzebłowy, nazywany również podawarką. Zadaniem tego przenośnika jest odebranie z głowicy ładującej urobku i jego transport wzdłuż całego kombajnu, a następnie przekazanie go na połączony przegubowo z kombajnem tzw. przenośnik mostowy lub podwieszany. W takim układzie kombajn może zmieniać położenie w przodku, a wysyp przenośnika mostowego, przesuwając się nad przenośnikiem odstawy, zapewnia ciągłość odstawy urobku.

Podawarka kombajnu AM -50z (rys. 8) swoją budową, przypomina klasyczny przenośnik zgrzebłowy.

 

Rys. 8. Podawarka kombajnu AM -50z

d.   Podwozie gąsienicowe

Kombajny chodnikowe buduje się na podwoziu gąsienicowym ze względu na swoje zalety: mały nacisk na spąg, duża zwrotność, dobra przyczepność do spągu.

Podwozie gąsienicowe jest zespołem nośnym całej maszyny, zapewniającym jej możliwość poruszania się w przodku, manewrowania i wywierania na organ urabiający odpowiedniego naporu potrzebnego w cyklu pracy maszyny.

Podwozie gąsienicowe kombajnu AM-50z składa się z następujących zespołów:

- ramy głównej,

- wózka gąsienicowego prawego,

- wózka gąsienicowego lewego.

Podstawowym elementem każdego wózka gąsienicowego jest rama, w której mocowane są:

- rolki nośne, na których spoczywa kombajn,

- gwiazda zwrotna z mechanizmem napinającym łańcuch gąsienicowy,

- napęd łańcucha, składający się z silnika napędowego i z przekładni zębatej z gwiazdą łańcuchową. Cały wózek między kołem zwrotnym a gwiazdą napędową opasany jest łańcuchem gąsienicowym.

e.    Agregat i układ hydrauliczny

Istotną rolę w pracy kombajnu spełnia układ hydrauliczny. Zapewnia on ruch: organu urabiającego, głowicy ładującej oraz łapy stabilizującej. Składa się z: zbiornika z pompą, cylindrów organu urabiającego, cylindrów głowicy ładującej, cylindra łapy stabilizującej, zespołu chłodzenia.

Bardzo, dzięki któremu wykonywane są podstawowe ruchy organu urabiającego oraz pomocnicze ruchy głowicy ładującej i łapy stabilizującej.

Rozmieszczenie zespołów i elementów hydraulicznych na kombajnie przedstawiono na rysunku 9.

Rys.  9. Rozmieszczenie elementów hydrauliki

 

f.     Skrzynia aparaturowa z wyposażeniem elektrycznym

Kombajn AM-50z zasilany jest napięciem 500V. Poszczególne zespoły kombajnu napędzane są odrębnymi silnikami elektrycznymi sterowanymi z pulpitu za pośrednictwem elementów sterowania, znajdujących się w skrzyni aparatury elektrycznej. Wyposażenie elektryczne kombajnu jest w wykonaniu ognioszczelnym przewidzianym do pracy w pomieszczeniach kopalń metanowych ze stopniem niebezpieczeństwa wybuchu „c”.

Poszczególne zespoły kombajnu są napędzane silnikami elektrycznymi; jest ich sześć, a mianowicie:

- silnik organu urabiającego, 100 kW

- silnik układu hydraulicznego, 11 kW

- silniki przenośnika zgrzebłowego i ładowarki 2 x 11 kW

- silniki gąsienic 2x15 kW — AM-50z

Silnik organu urabiającego jest chłodzony wodą. Wszystkie silniki elektryczne kombajnu są wyposażone w bimetalowe czujniki temperatury, chroniące uzwojenia silników przed przegrzaniem. Silniki przeznaczone do napędu gąsienic posiadają zabudowane hamulce elektromagnetyczne.

g.   Układ wodny

Woda w kombajnie AM-50z służy do chłodzenia oleju w układzie hydraulicznym, chłodzenia silnika elektrycznego organu urabiającego i do zraszania.

4.    Kombajn chodnikowy R-130

Kombajn chodnikowy typu R-130 oferowany przez firmę REMAG jest zmodernizowaną wersją kombajnu AM-50,  pozwalającą na drążenie chodników o przekroju do 22 m2 (wersja niska) lub 24 m2 (wersja wysoka), w skałach o maksymalnej wytrzymałości na ściskanie do 80 MPa. Poniższy film przedstawia pracę tego kombajnu.

 

Film 1.  Źródło – You Tube

III. Przeglądy

W celu zapewnienia właściwej eksploatacji i bezpiecznej pracy kombajny i urządzenia z nim współpracujące powinny być utrzymywane w dobrym stanie technicznym.

Kombajnista nie może spodziewać się bezpiecznej i wydajnej pracy, jeżeli sprzęt, którym ma pracować, jest uszkodzony lub wymagający niezwłocznej naprawy. Z tego też powodu powinien bezwzględnie przestrzegać wszelkich zaleceń ruchowych ujętych w instrukcji obsługi danego typu kombajnu oraz dokładnie przestrzegać dziennych i okresowych przeglądów, a o wszelkich zaobserwowanych uszkodzeniach należy niezwłocznie  informować dozór.

1.    Przegląd codzienny

Przegląd codzienny należy do obowiązków obsługi kombajnu i powinien być wykonywany zgodnie z dokumentacją techniczno ruchową. Do najważniejszych zaleceń należy:

- przegląd poszczególnych mechanizmów maszyny,

- sprawdzenie działania sterowania elektrycznego i hydraulicznego,

- sprawdzenie szczelności układu hydraulicznego,

- sprawdzenie oświetlenia i stanu elektrycznych przewodów oponowych,

- sprawdzenie stanu noży urabiających,

- przeczyszczenie dysz zraszających,

- smarowanie zgodnie z instrukcją obsługi.

 

2.    Przegląd okresowy

Przeglądy okresowe i remonty zabezpieczające powinny być wykonywane według programu ułożonego przez dział maszynowy kopalni z uwzględnieniem zaleceń producenta. Harmonogram przeglądów powinien być konsekwentnie realizowany, aby nie dopuścić do nieprzewidzianych postojów maszyn.

3.    Smarowanie kombajnu

Prawidłowe smarowanie kombajnu przeprowadzane zgodnie z harmonogramem jest konieczne do utrzymania pełnej jego sprawności i osiągnięcia zakładanej trwałości. Do smarowania należy używać tylko olejów i smarów zalecanych przez wytwórcę dla danego typu kombajnu, a podawanych w DTR-ce.

Po napełnieniu przekładni odpowiednią ilością oleju należy tylko okresowo kontrolować i uzupełniać ewentualny ubytek oleju. Przy nalewaniu oleju należy zachować czystość, aby do kadłubów nie dostały się jakiekolwiek zanieczyszczenia. Większość przekładni oprócz korka wlewowego i korka spustowego ma dodatkowo dwa korki kontrolne. Dolny korek wskazuje minimalny poziom oleju, a górny poziom maksymalny.

 

Bibliografia:

- A. Broen: Kombajny Chodnikowe  Wydawnictwo Śląsk 1993r

- J. Antoniak, T. Opolski: Maszyny górnicze część II.  Wydawnictwo ŚLĄSK 1983 r.

- http://www.kmg.agh.edu.pl/wiki/Kombajn_AM_50  (kwiecień 2013)

- http://www.kopex.com.pl/idm,1041,kombajny-chodnikowe.html (kwiecień 2013)

- http://www.elgor.biz.pl/oferta/ (kwiecień 2013)

- http://www.bumech.pl/pl/40:Produkcja_urzadzen_i_maszyn_gorniczych_(kwiecień 2013)

- http://www.remag.com.pl/w6x/pl/pl_wszystkie.htm  (kwiecień 2013)

- http://foresightweglowy.gig.eu/main.php?dynxml0=strglowna.xml (kwiecień 2013)