Горнопроходческий комбайн

Горнопроходческий комбайн — это самоходная или стационарная машина, предназначенная для механизированной проходки горизонтальных и наклонных горных выработок (штреков, тоннелей, выработок подготовительного назначения) в породах различной крепости. Часто используется в угольной, горнорудной и строительной отраслях. В обиходе также может называться проходческим комбайном или тоннелепроходческой машиной, хотя последнее название обычно применяется к щитовому комплексу для крупных тоннелей.

Виды

Существует несколько видов горнопроходческих комбайнов в зависимости от их назначения и конструкции:

• Проходческие комбайны для мягких пород (уголь, породы средней крепости)

• Комбайны для твердых и особо крепких пород

• Щитовые проходческие машины (ТБМ)

• Горнопроходческие комплексы (включают в себя систему крепления, транспортировки, вентиляции)

• Универсальные комбайны с возможностью смены рабочего органа

История создания

Первые попытки механизировать проходку горных выработок предпринимались в XIX веке, однако из-за технологических ограничений машины были крайне ненадёжными. В 1930-х годах появились первые действующие проходческие установки в СССР, Германии и США. Они представляли собой бурильно-взрывные комплексы, требующие участия большого числа рабочих.

Настоящим прорывом стало создание первых роторных и фрезерных комбайнов в 1950–1960-х годах. В СССР первыми серийными комбайнами стали ППН-1 и КП-21. В 1970–1980-х годах началась автоматизация процессов, внедрение гидравлических систем и электронного управления. Современные проходческие машины могут работать в полностью автоматическом режиме.

Типы

Проходческие комбайны подразделяются по следующим типам:

• По типу рабочего органа:

  • фрезерные (с вращающимися резцами),

  • роторные,

  • барабанные,

  • цепные.

• По типу передвижения:

  • на гусеничном ходу,

  • на полозьях,

  • стационарные.

• По условиям применения:

  • для шахт,

  • для тоннелей в гражданском строительстве,

  • для метро- и гидротехнического строительства.

Общее устройство

Горнопроходческий комбайн состоит из следующих основных узлов:

• Рабочий орган (фреза, резак, барабан, ротор)

• Система подачи и передвижения (гусеницы или полозья)

• Гидравлическая система привода

• Электрооборудование и системы управления

• Конвейер или другая система транспортировки разрушенной породы

• Система пылеудаления и вентиляции

• Защитные кожухи и элементы крепления

Классификация

Классификация горнопроходческих комбайнов может производиться по различным критериям:

• По породе:

  • для угольных шахт,

  • для рудников,

  • для тоннелей в строительстве.

• По конструкции рабочего органа:

  • с продольной фрезой,

  • с поперечным барабаном,

  • с многосекционным ротором.

• По способу передвижения:

  • передвижные (гусеничные),

  • стационарные (с креплением в массиве).

Основные характеристики

• Мощность: от 100 до 1500 кВт

• Производительность: от 5 до 120 м³/ч

• Глубина проходки: от 1 до 5 м/цикл

• Ширина выработки: от 2,5 до 6 м

• Высота выработки: от 2 до 5 м

• Масса машины: от 20 до 150 тонн

• Тип питания: электрический, дизель-электрический

• Способ управления: ручной, дистанционный, автоматический

Основные производители

Мировые производители

• Sandvik (Швеция)

• Herrenknecht (Германия)

• Eickhoff (Германия)

• Joy Global (США, ныне Komatsu Mining)

Российские производители

• Копейский машиностроительный завод

• ОАО «Горные машины» (в составе Группы УГМК)

• Рудгормаш (г. Воронеж)

• ЗАО «Интехмаш» (г. Кемерово)

Китайские производители

• SANY Heavy Equipment

• XCMG

• China Coal Group

• ZMJ (Zhengzhou Coal Mining Machinery)

Интересные факты

• Самая крупная проходческая машина в мире — Bertha (США), диаметр фрезы составляет 17,5 метров, вес — более 6500 тонн.

• Мини-комбайны используются для проходки вентиляционных штреков шириной всего 1,5 метра.

• Некоторые современные проходческие комплексы совмещают функции разрушения породы, транспортировки, установки крепей и даже прокладки коммуникаций.

• В 2021 году Herrenknecht представил полностью электрическую ТБМ с системой рекуперации энергии.

Область применения

• Строительство угольных и рудных шахт

• Проходка тоннелей в метрополитенах

• Сооружение гидротехнических и транспортных тоннелей

• Создание штолен и подземных хранилищ

• Строительство подземных инженерных коммуникаций (кабельных коллекторов, канализации, трубопроводов)