Курбатова О.А., Харин А.З. История развития горной механики

Подождите немного. Документ загружается.

Нужды быстроразвивающейся металлургической промышленности

заставили при Петре I начать учет топливных ресурсов. Естественно,

возник вопрос о возможности использовать минеральное топливо.

В конце царствования Петра I в Россию для разведки и разработки

каменного угля прибыли иностранные землекопы во главе с Иоганном

Никсоном. Они должны были обследовать недра Воронежской губернии

и устье реки Дна, где «приискал уголь» подьячий Капустин.

Создание Берг-коллегии принесло свои плоды в 1721-1723 гг. посту-

пили заявки об открытии угольных месторождений в Донбассе, Подмос-

ковье, Кузбассе.

Датой открытий угольных месторождений Донбасса является 1721 г.,

а честь первооткрывателя принадлежит Григорию Капустину. Родился

он в селе Даниловском, близ города Кинешмы Костромского уезда в кре-

стьянской семье и был подьячим приказной избы. Между делом зани-

мался поисками руд в окрестностях Костромы. В 1715 г. попал в состав

бригады рудознатцев, прибыл в Донецкие степи и здесь нашел в 1721 г.

образцы углей в районе города Лисичанска Луганской области (сейчас

Украина).

Через год в районе Бахмута (г. Артемовск) Никита Вепрейский и Се-

мен Чирков организовали добычу ископаемых углей, которые использо-

вались при солеварении и в кузнечных горнах.

В 1772 г. рудознатец Михаил Волков открыл первое каменноуголь-

ное месторождение на берегу реки Томь (нынешний Кузнецкий бассейн).

В этом же году Берг-коллегия получила первые образцы ископаемого

угля из Подмосковья, присланные русскими рудознатцами Иваном Па-

лициным и Марком Титовым.

По дореволюционным источникам, начало регулярной добычи ка-

менного угля на территории Донбасса приписывалось казаку - горнопро-

мышленнику Двуженому, который приблизительно в 1790 г. добыл око-

ло 3000 пудов антрацита вблизи Екатерининской станицы и доставил его

в Таганрог.

Особое место приобретает Урал с его громадными естественными

богатствами. Разведка месторождений осуществлялась с помощью

скважин. На рис. 4.1 показана проходка скважины с помощью ручно-

го ворота.

Россия, удерживающая мировое первенство в области металлур-

гии и горного дела вплоть до середины XIX в., позже оказалась в

иных условиях.

В конце ХIХ в. группа краеведов заинтересовалась легендами о реке

Печоре. Они обошли тайгой пороги, сделали плот и спустились вниз по

течению. Во время путешествия кто-то закурил и выбросил в воду за-

жженную спичку. Вокруг плота возникло пламя, которое горело 8 минут,

и только благодаря случайности никто не пострадал.

Впоследствии на берегах Печоры была обнаружена нефть, а в районе

притока реки Воркуты – уголь [11].

До 20-х годов XIX в. Россия была на первом месте по выпуску чугу-

на (в 1,5 раза больше, чем во Франции, в 4 раза больше, чем в Пруссии, и

в 3 раза больше, чем в Бельгии).

Но были забыты указы Петра I. Уже в XYIII в. появляются указы со-

вершенно иного содержания. Екатерина подтверждает право собственно-

сти владельца на «все в недрах ее сокровенно минералы и изращения»

[11, 12].

Иногда помещики сдавали землю в аренду, получая за это огромную

ренту (2-2,5 копейки с каждого пуда добытого угля). Поэтому уголь был

очень дорог. Развитие горной промышленности тормозил недостаток

рабочей силы. В те годы в России не было права свободного найма рабо-

чей силы.

Рис. 4.1. Проходка буровой скважины в России в XYIII веке

с помощью деревянных труб и ручного ворота

Горные богатства в это время привлекали иностранцев. Часто

горные предприятия возникали в безлюдной степи. В стремлении со-

кратить расходы и увеличить прибыль разработки вели примитивным

способом. Владельцы разрабатывали только наиболее выгодные пла-

сты. Угли эксплуатировались без учета их энергетических и химиче-

ских качеств.

Почти вся угольная промышленность сконцентрировалась в Донбас-

се (около 90% всей добычи в стране).

В 1773 г. в Петербурге создается Горное училище, которое позднее

преобразовали в Горный институт.

Изменения в экономике России, произошедшие в Петровскую эпоху,

заложили основу будущих качественных и количественных сдвигов в

общем эволюционном процессе формирования ее производственного

потенциала [12].

Совершенствование методов и средств механизации, подземных и

открытых работ на приисках, шахтах и рудниках, в основном обеспечи-

валось усилиями отечественных специалистов.

Труды М.В. Ломоносова (1711-1765), И.И. Ползунова (1728-1766),

К.Д. Фролова (1726-1800), Е.А. Черепанова (1774-1842), М.Е. Черепа-

нова (1803-1849), А.А. Саблукова (1783-1857), М.В. Остроградского

(1801-1861), А.И. Узатиса (1814-1875), А.П. Карпинского (1847-1936),

П.А. Ольшева (1817-1896), И.А. Тили (1838-1920) и многих других

ученых, инженеров, практиков заложили фундамент русской науки и

техники.

Зарождение нашей отечественной науки о горном деле тесно связано

с именем М.В. Ломоносова – великого русского ученого. Ломоносов вел

большую работу по составлению и описанию минералогических коллек-

ций, имеющихся в Академии наук. Им написаны такие классические

труды по горному делу, как «Первые основания металлургии, или рудых

дел», «О слоях земли», «Слово о рождении металла от трясения земли»,

он представил диссертацию на степень магистра «О движении воздуха, в

рудниках примененном». Таким образом, М.В. Ломоносов заложил ос-

новы русской науки о добыче угля. Не только в истории отечественной,

но и мировой горной науки и техники его имя занимает одно из почет-

ных мест.

В начале XYIII в. на Урале учреждается должность «механикуса»,

отвечающего за эксплуатацию различных машин.

Город Барнаул, где работал Ползунов, был в XYIII в. крупным цен-

тром горнозаводской промышленности Сибири. Заводы Барнаула были к

тому времени высокомеханизированными предприятиями. Наиболее

трудоемкая работа производилась не вручную, а при помощи водо-

действующих колес, представляющих собой передовую технику. Это

были большие обычные колеса, снабженные по ободу лопастями. Вра-

щались они, как и мельничные колеса, энергией падающей на них воды.

При помощи системы передач движение воздействующих колес переда-

валось мехам, раздувающим плавильные печи. Колеса были огромного

размера, а КПД маленьким. В 1763 г. Ползунов, человек разносторонний

– изобретатель, конструктор, технолог и машиностроитель, специалист

по металлургии и горному делу, проектировщик, знаток руд, механик,

математик и учитель, сконструировал «огненную машину». Это была, по

словам Ползунова, машина, действующая через посредство воздуха и

паров, образующихся в котле с водой (рис.4.2). Изобретение получило

одобрение в Петербурге, и Ползунов был награжден званием «берг-

механикуса», 400 рублями и командировкой для обучения в Академии

наук. Но Ползунов не смог бросить свое детище и остался руководить

постройкой машины. 23 мая 1765 г. первая в мире заводская паровая ма-

шина была введена в постоянную эксплуатацию. В Барнауле не нашлось

человека, который бы поддержал изобретателя. Напряженный труд и

нищенские условия существования, в которые был поставлен изобрета-

тель, свели его в могилу, а дело его было забыто. Впоследствии честь

изобретения паровой машины приписали англичанину Уатту, опублико-

вавшему свое изобретение на 20 лет позже.

Возросшая потребность в ископаемом угле заставила добывать его

не только на выходах пластов на поверхность земли, но и из подземных

недр. Но ведение подземных работ для добычи угля при чрезвычайно

низком уровне тогдашней техники было сопряжено с большими труд-

ностями.

Крепление подземных выработок на случай обвала, удаление под-

земных вод, заливающих шахты, транспорт и подъем добытого угля,

подача свежего воздуха в шахту, борьба с взрывами метана и угольной

пыли ставили перед добытчиками непреодолимые препятствия. К мо-

менту изобретения Ползуновым машины, самые глубокие шахты не

превышали 120 м. Изобретение Ползунова двинуло добычу угля в Рос-

сии вперед. С одной стороны, паровые двигатели значительно расши-

рили спрос на уголь, а с другой - позволили механизировать откачку

воды и подъем угля.

Изобретение Ползунова произвело подлинный переворот в угольной

промышленности [13, 14], быстро сказался на развитии угольной про-

мышленности в России. В бассейнах, где уже велась добыча угля, возни-

кали новые шахты и металлургические заводы, открывались новые ме-

сторождения.

Рис. 4.2. Чертеж «огнедышащей» машины И.И. Ползунова,

выполненный самим изобретателем в 1765 г.

В 60-е годы XYIII в. К.Д. Фролов строит уникальные по тем време-

нам гидросиловые установки на алтайских Змеиногородских рудниках,

не имевших аналогов в мировой практике. Построенные им здесь же ру-

доподъемники элеваторного типа обеспечивали транспортировку горной

массы на поверхность с помощью барабанов, приводивших в движение

бесконечную цепь с подвешенными на ней бадьями (рис.4.3). Произво-

дительность такой установки составляла от 3 до 6 тыс. пудов за смену.

Рис. 4.3. Рудоподъемная машина элеваторного типа

Начатые И.И. Ползуновым работы в области конструирования паро-

вых машин успешно продолжили отец и сын Черепановы. Они разрабо-

тали и осуществили проект первой железной дороги. Ими был разрабо-

тан первый паровоз (рис. 4.4).

XIX век открывает новую страницу в развитии средств ведения про-

изводственных процессов. В 1832 году А.А. Саблуков изобретает цен-

тробежный вентилятор, в 1835 – винтовой, а позднее «водогон», предна-

значенный для подъема воды, явившегося прототипом современного

центробежного насоса (рис. 4.5) [9, 10].

В 1843 г. А.И. Узатис опубликовал «Курс горного искусства», вклю-

чающий такие разделы, как минералогия, геология, разведочное дело,

горное искусство, обогащение полезных ископаемых, практическая ме-

ханика. Высокий теоретический уровень и широкое применение методов

математического анализа на долгие годы сделали этот труд основным

руководством для горных инженеров. Особое внимание А.И. Узатис уде-

ляет точным наукам, которые, по его мнению, являются базой для созда-

ния разнообразных систем. Он приводит классификацию насосов, разде-

ляет их на вращательные, спиральные, центробежные, всасывающие,

паровые, предлагает методологию расчета и др. (рис. 4.6). Основываясь

на опыте эксплуатации вентиляционных установок, А.И. Узатис разраба-

тывает правила безопасности для улучшения работы подземных рабочих,

формирует положения о проветривании горных выработок естественным

и искусственными способами. Полно описывает конструкции подъемных

комплексов (рис. 4.7) и принципы их проектирования, что становится

базой для развития вертикального канатного подъема. Он впервые вывел

формулы для выбора параметров конических барабанов с желобами и

гладкой поверхностью.

Рис. 4.4. Паровая железная дорога Черепановых

Начатое А.И. Узатисом дело продолжили профессора Петербургско-

го горного института П.А. Олышев и И.А. Тиме.

П.А. Олышев, решая проблемы гидравлики, маркшейдерского искус-

ства, прикладной механики, значительных успехов достиг в области руд-

ничного подъема. Им разработаны методы использования и расчета ус-

тановок с постоянным и переменным радиусом навивки [10].

И.А. Тиме обобщил итоги своих исследований в работе «Справочная

книга для горных инженеров и техников по горной части, горнозаводская

механика», опубликованной в 1879 г. Особое внимание заслуживают

такие ее разделы, как «Угледобывающие машины»; «Водоотливные ма-

шины»; «Воздуходующие машины и вентиляторы».

Рис. 4.5. Вентиляторы из «Курса горного искусства» А.И. Узатиса:

а – центробежный, б – винтовой

Рис. 4.6. Схемы насосов: а – всасывающий, б – подъемный,

в – давящий, г – всасывающий давящий

Рис. 4.7. Паровая рудоподъемная машина

Тиме рассматривает канаты, копры, паровые машины и различные

вспомогательные элементы, обеспечивающие их нормальную эксплуата-

цию - контрольные приборы, сигнальные и тормозные устройства, дает

рекомендации по определению высоты поверхностных сооружений, вре-

мени движения сосудов. Излагает материал по водоотливу и вентиляции,

подробно описывая конструкцию насосов, вентиляторов, анализирует

особенности применения их для различных условий отработки месторо-

ждений полезных ископаемых. Приводит сведения, касающиеся вопро-

сов проектирования разнообразных машин и комплексов, используемых

на добычных предприятиях. Благодаря И.А. Тиме был сделан качествен-

ный шаг в развитии горной техники.

Усилия ученых, инженеров и практиков на протяжении рада столетий

были направлены на механизацию наиболее трудоемких технологических

процессов при разработке месторождений полезных ископаемых.

На протяжении многих веков основными инструментами для разруше-

ния горной массы являлись обушок, кайло и лопата. Доставка осуществля-

лась с помощью санок, волокуш, тачек и вагонеток. На открытых работах

для этих целей служили телеги-«таратайки» (рис. 4.8, 4.9, 4.10).

Появление электрической энергии, а позднее энергии сжатого возду-

ха существенно изменило ситуацию. Этому способствовало создание

новых материалов и сплавов, обладающих большой прочностью и изно-

состойкостью [14].

Общее состояние техники шахт рудников, разрезов и карьеров Рос-

сии на рубеже XX в. в целом не соответствовало потребностям роста

производственных мощностей добывающих предприятий. Такое поло-

жение было следствием экономической отсталости, чрезвычайно скудно-

го финансирования научных исследований. Несмотря на это, русским

ученым и специалистам удалось достигнуть впечатляющих успехов в

создании и дальнейшем совершенствовании теории и практики отечест-

венной горной механики.

Рис.4.8. В темном и душном подземелье старой шахты забойщики

вручную подрубали пласт и отбивали уголь

В начале XX в. горная промышленность России имела низкий уровень

технической оснащенности, а на ее предприятиях повсеместно наблюдалось

засилье иностранных фирм - французских, немецких, бельгийских, не заинте-

ресованных в изменении сложившейся ситуации. Многие годы вентиляторы,

насосы, подъемные машины, электрооборудование и энергомеханическое

оборудование закупались за рубежом. В среднем производительность шахт

составляла 80-425 т, а их глубина - от 180 до 672 м. На шахтах и в рудниках в

основном использовались паровые приводы и лишь на двух рудниках - наибо-

лее эффективные по тем временам подъемные машины со шкивами трения и

электродвигателями системы Ильгнера - Леонарда. Применялись центробеж-

ные вентиляторы, поршневые насосы зарубежного исполнения с малоэконо-

мичными паровыми двигателями. Вентиляторы типов «Рато», «Сирокко»,

«Гибаив», «Сер», «Бери», «Женест-Гершер», «Пельцер» имели большие раз-

меры, низкий КПД (не выше 0,4), несовершенные аэродинамические схемы,

малую быстроходность, и как следствие невысокие производительность и

создаваемый напор. Не получили должного распространения в этот период

эффективные центробежные насосы.

1 I2

Рис. 4.9. 1 – Доставка угля. Тяжелым и изнуряющим был труд

саночников. 2 – Снаряжение саночника: а – санки, б – лямка (пояс и

поводок)

Рис. 4.10. Добычные работы на Высокогорском карьере (Урал) с

применением колымажек. Дореволюционные годы

Энергетическое хозяйство России этих лет при колоссальных ресур-

сах не обладало достаточными мощностями для широкого внедрения

электрической энергии в различные области промышленности, в том

числе и в горную [14].

Особенно низким был уровень механизации процессов добычи и

транспортировки по наклонным и горизонтальным выработкам. Отбойку

угля подземные рабочие вели лежа или стоя на коленях, вручную, с по-

мощью обушка, в очень ст6есненных условиях. Различным образом осу-

ществлялась доставка полезного ископаемого от забоя к стволу. В от-

дельных случаях, например при потолкоуступной разработке тонких

пластов, применялась переноска в корзинах и мешках. Широкое распро-

странение имели и другие способы: перелопачивание и отгребка, когда

отгребальщики лопатами перекидывали разрушенную горную массу на

расстояние 4-6 м; проталкивание, когда пропускальщики выполняли

операции спуска полезного ископаемого по железным листам; переме-

щение сырья, когда катальщики (в основном на антрацитовых месторож-

дениях, реже на почве пласта) передавали куски друг другу. Не менее

изнурительным был труд саночников, которые, обвязав вокруг пояса ве-

ревку, тащили за собой очень часто на коленях волокушу или санки, и

откатчиков, которые использовали тачки. Простое и производительное

транспортирование под действием собственного веса применялось в ос-

новном в круто наклоненных выработках. Транспортирование горной

массы после погрузки в вагонетки производилось лошадьми, для чего

под землей устраивались конюшни. Примерно такое же положение на-

блюдалось и на открытых разработках, где преобладали ручная отбойка

и перемещение сырья в бричках и вагонетках при помощи лошадиной

тяги. На некоторых месторождениях применялись специальные выемоч-

но-погрузочные машины с паровым двигателем, которые называются

экскаваторами. Все элементы таких машин, включая корпус, стрелы вы-

полнялись из дерева. Такой экскаватор еще в 1834 г. создан Вильямом

Отисом (рис. 4.11). В России только в 1902 г. на Путиловском заводе

начато производство первых отечественных экскаваторов типа «механи-

ческая лопата» с емкостью ковша от 0,38 до 2,29 м

После Октябрьской революции развитие горной промышленности на

базе коренного изменения уровня энерговооруженности и механизации

технологических процессов становится одной из первых насущных за-

дач. В 1918-1919 гг. создаются специальные управления – Главтоп, Глав-

хим, Главзолото, Главсоль и Главруда, ведавшие вопросами добычи со-

ответственно угля, нефти, сланцев, торфа, фосфоритов, ртути, золота,

платины, минеральных солей, руд черных и цветных металлов, а также

выплавкой свинца, серебра и цинка.

Рис. 4.11. Экскаватор В. Отиса

Для подготовки высококвалифицированных специалистов в эти годы

открывается Московская горная академия и ряд вузов по всей стране;

появляются предприятия горного машиностроения, обеспечивающие

шахты, рудники, карьеры и разрезы новой высокопроизводительной тех-

никой. Впервые проектируются и начинают внедряться мощные комбай-

ны, струговые установки, экскаваторы и буровые станки. Интенсивно

ведутся научные исследования, возглавляемые М.М. Протодьяконовым

(1874-1930), М.М. Терпигоревым (1873-1959), Л.Д. Шевяковым (1889-

1963), А.А. Скочинским (1874-1960), А.П. Германом (1874-1953) и дру-

гими учеными. Начинается качественно новый этап совершенствования

стационарных установок [15].

Вопросы для самопроверки

1. Когда в России впервые стали использовать уголь?

2. Для каких целей и когда Петр 1 создал Берг-коллегию?

3. Кто открыл месторождение угля в Донбассе?

4. В каком году и кто открыл месторождение угля в Кузбассе?

5. В каком году было создано первое горное училище?

6. Какой вклад в развитие горной науки внес М.В. Ломоносов?

7. Какую машину изобрел И.И. Ползунов?

8. Какой изобретатель построил первые гидросиловые установки?

9. Какую производительность имели подъемники элеваторного ти-

па, сконструированные К.Д. Фроловым?

10. Что разработали отец и сын Черепановы?

11. Кто является разработчиком первых стационарных машин?

12. Какие основные вопросы рассмотрел А.И. Узатис в своих тру-

дах?

13. Какими проблемами занимались горные инженеры П.А. Олышев

и И.А. Тиме?

14. Какими способами производилась отбойка угля в России в конце

Х1Х в?

15. Как производилась транспортировка угля в шахтах?

16. Как производилась транспортировка полезного ископаемого на

открытых горных работах?

17. Что изобрел Вильям Отис?

18. Когда в России на Путиловском заводе стали выпускаться пер-

вые отечественные экскаваторы?

19. Когда на горных предприятиях стала использоваться электриче-

ская энергия?

5. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ГОРНОЙ ТЕХНИКИ

В XХ ВЕКЕ В РОССИИ

5.1. Горные машины для подземных работ

5.1.1. Механизация зарубки

К 1927 году объем добычи угля почти достиг уровня 1913 г., причем

около13% угля добывали с помощью машин.

Переход от ручного труда к машинному происходил ускоренными

темпами. Прежде всего, механизировалось производство вруба, и по ко-

личеству добытого врубовыми машинами угля определялась степень

механизации добычи угля в целом.

Несмотря на то, что первые попытки применения врубовых машин

на шахтах Донбасса относятся к середине 70-х годов XIX в., механизация

зарубки с их помощью началась практически в ХХ в. Первая отечествен-

ная врубовая машина была спроектирована и изготовлена в 1921-1925 гг.

на Краматорском заводе. Широкое распространение врубового машино-

строения тесно связано с Горловским машиностроительным заводом,

начавшим в 1928 г. выпуск легкой врубовой машины типа ДЛ. Это лег-

кие врубовые машины для подготовки забоев, которые по конструкции

походили на машины, оставшиеся в наследство от дореволюционного

периода. В этом же году заводом был освоен выпуск тяжелой врубовой

машины типа ДТ.

Врубовые машины типа ДТК-2 (1933), ГТК-3 (1937), а затем ГТК-

3М, выпускаемые Горловским заводом, вскоре вытеснили малопроизво-

дительные машины старого типа и завоевали признание шахтеров (рис.

5.1). В 1945 году на Урале, на Копейском заводе им. Кирова, была созда-

на врубовая машина КПМ-1, а затем машины КПМ-3 и МВ-60 мощно-

стью от 22 до 60 кВт с повышенными усилиями и скоростью рабочего и

холостого ходов. Эти машины имели цепную подачу, гидравлические

вариаторы, скорости подачи, двухскоростное резание.

Мощные врубовые машины КПМ-3 и МВ-60 решили вопрос высо-

копроизводительной зарубки угольных и антрацитовых пластов с углями

любой крепости и вязкости и вместе с тем легли в основу создания ком-

байнов «Донбасс», УКТ, КЦТТ и др.

Рис. 5.1. Врубовая машина ГТК-3М

За создание и внедрение врубовых машин КМП-3 и МВ-60 в 1948 г.

инженерам Н.А. Шурису, А.И. Чевненко, А.И. Альшицу, Б.Ф. Братченко,

И.А. Леоненко, А.М. Хонахбееву была присуждена Государственная

премия СССР [13,14].

Врубовые машины совершили переворот в процессе добычи угля на

наших шахтах. Достаточно сказать, что за 8 часов работы врубовая ма-

шина обычно подрубает угольный пласт на площади 180 м

, заменяя

труд около 40 забойщиков. Поэтому создание врубовой машины оказа-

лось решающим этапом на пути к полной механизации труда в угольной

промышленности.

Производительность добычи угля значительно возрастает, если

прорубить узкую щель, называемую врубом, на границе пласта с поч-

вой ручным способом, а затем с помощью взрывчатых веществ обру-

шить угольный пласт, который распадается при этом на куски раз-

личной величины. Этот размельченный уголь надо доставить к отка-

точному штреку, погрузить в вагонетки, привезти к стволу и поднять

на поверхность земли.

Наиболее трудоемким и тяжелым процессом было производство

вруба, отделяющего угольный пласт от породы. Эта работа была тяжелой

и малопроизводительной, когда уголь был крепкий. Еще более тяжелой

она становилась, когда пласт был тонким и шахтеру, проводящему за-

рубку пласта обушком, приходилось работать лежа.

Обычно вруб производится в нижней части угольного пласта. Одна-

ко когда эта часть пласта оказывается слишком крепкой, допускается

производство вруба по мягким прослойкам, расположенным в средней

или верхней части пласта. Нижний вруб наиболее удобный и производи-

тельный, поэтому, прежде всего и стремились механизировать работы по

его производству.

Механизированное производство вруба с помощью усовершенство-

ванных и различных по конструктивным особенностям врубовых машин

позволяет создавать вруб различной высоты, глубины и формы.

Врубовая машина по внешнему виду напоминает полураскрытый пе-

рочинный нож: корпус машины похож на ручку ножа, а исполнительный

режущий механизм – на лезвие с полукруглым концом. Режущий инст-

румент по принципу работы напоминает пилу. По раме, называющейся

баром, движется непрерывная цепь с укрепленными на ней стальными

резцами. Этими резцами врубовая машина подрезает угольный пласт.

Врубовая машина состоит из подающего механизма, электродвига-

теля и режущего инструмента. Подающий механизм вращает барабан, на

который наматывается стальной канат, передвигающий машину во время

работы, при маневрах и спуске ее в исходное положение. Конец каната

закрепляется на упорной стойке, располагающейся в забое, на некотором

расстоянии впереди машины. Барабан наматывает канат и тянет врубо-

вую машину к упорной стойке. В результате машина движется по очист-

ному забою.

Электродвигатель приводит в движение подающий и режущий меха-

низмы. Через редуктор режущего механизма приводится в движение ре-

жущая цепь исполнительного органа врубовой машины (бара).

Управление машиной осуществляется машинистом с помощью руко-

яток и кнопок.

Рабочий процесс начинается с зарезки, когда бар вырезает короткую

полоску и заходит в пласт, далее включается барабан, и канат, натягива-

ясь, передвигает врубовую машину вдоль пласта, вырезая в угле длин-

ную врубовую щель и лишая массив нижней опоры. Когда машина дой-

дет до конца лавы, ее останавливают, а бар поворачивают так, что он

составляет одну прямую с корпусом машины. Затем производят отбойку

угля из подрубленного машиной пласта, навалку его на конвейер, парал-

лельно крепят лаву крепью. Затем врубовую машину на холостом ходу

передвигают в исходное положение, и процесс повторяется.

Врубовая машина производит вруб обычно высотой от 120 до 140 мм

и глубиной 2 и более 2,5 метров. На рис. 5.2 показан бар врубовой маши-

ны.

Рис. 5.2. Бар врубовой машины

Образуемая врубовой машиной в пласте угля горизонтальная щель

называется плоским врубом. Такие врубы могут быть сдвоенными, ко-

гда вместо одной глубокой горизонтальной выемки прорубаются две

параллельные, одна над другой (рис. 5.3). Если расстояние между ними

незначительное, врубы соединяются в один, образуя высокий вруб.

Рис. 5.3. Врубовая машина со сдвоенным баром

Высокий вруб удобен тем, что после него можно при слабом угле и

устойчивой кровле обойтись без дополнительной отбойки пласта.

В поисках более эффективных способов применения врубовых ма-

шин конструкторы создали врубовые машины с изогнутым и кольцевид-

ным баром.

Изогнутый бар по форме напоминает букву Г (рис. 5.4). Врубаясь в

пласт, он делает сразу две врубовые щели – одну горизонтальную, внизу,

а другую вертикальную, внутри угольного пласта. При таком врубе под-

рубленная часть пласта остается связанной с общим угольным массивом

только сверху. Некрепкий уголь обрушивается под действием собствен-

ного веса.

Рис. 5.4. Изогнутый бар врубовой машины

Кольцевой бар похож на букву П, лежащую горизонтально (рис. 5.5).

Такой бар вырезает из угольного пласта огромный брусок, который раз-

рушается на куски.

Рис. 5.5. Врубовая машина с кольцевым баром

Выпуском в начале 60-х годов более мощной, совершенной и дол-

говечной врубовой машины «Урал-33» Копейский машиностроитель-

ный завод им. С.М. Кирова внес существенный вклад в развитие угле-

добывающих машин. На этой машине применена отдельная приставка

между электродвигателем и подающей частью, в которой предусмотре-

ны регулируемые аксиально-поршневые насос и гидродвигатель. Эта

компоновка получила признание и в принципе применяется в боль-

шинстве конструкций современных комбайнов с гидроприводом по-

дачи. Врубовая машина «Урал-33» имеет наряду с ручным автомати-

ческим управлением механическую заводку – электродвигатель мощ-

ностью 93 кВт [16, 17, 18].

Долгое время единственным орудием для отбойки угля был шахтер-

ский обушок. После 1920 г. отбойка угля на пластах пологого и наклон-

ного падения стала производиться взрывчатыми материалами. Ручной

труд забойщика был механизирован. Чтобы заложить взрывчатое веще-

ство в толщу угольной массы, необходимо в пласте пробурить шпуры.

Прежде это делалось ручным буром, затем бурильщики стали работать

ручными легкими электросверлами.

При разработке крутопадающих пластов на смену обушку пришли

механические инструменты – пневматические отбойные молотки. Имен-

но отбойным молотком в 1935 г. Алексей Стаханов установил свой ми-

ровой рекорд производительности.

5.1.2. Очистные комбайны

В ставшей уже привычной врубовой машине советские изобретатели

сумели разглядеть новую, еще не родившуюся машину, способную при-

нести огромную пользу. На свет появился, а вскоре и завоевал общее

признание первый в мире угольный комбайн.

Угольный комбайн – это комбинация врубовой машины с добавоч-

ными механизмами, осуществляющая отбойку и навалку угля.

Проблема создания горных комбайнов для подземной добычи в

нашей стране занимала инженерную мысль еще в конце ХIХ в. Однако

только к концу 20-х годов в специально организованном при объедине-

нии «Донуголь» конструкторском бюро по созданию угледобывающего

комбайна для работы в длинных очистных забоях, а затем в таком же

бюро Горловского машиностроительного завода начал накапливаться

опыт их проектирования. К решению этой задачи были привлечены

А.М. Терпигорев, И.Я. Белецкий и другие ученые, организовавшие

первые всесоюзные конкурсы на лучший угольный комбайн (1931-

1932). Они положили начало научному обобщению первого опыта в

горном комбайностроении.

В 1930-1932 гг. в СССР было предложено около 50 конструкций уг-

ледобывающих комбайнов.

В числе реализованных:

Б-1, сконструированный главным механиком треста «Кадиевуголь»

Первомайского рудоуправления А.И. Бахмутским;

ЯР-1, предложенный коллективом механизаторов того же треста, ра-

ботавшим под руководством В.Г. Яцких и Г.И. Роменского;

С-24 – автор А.К. Сердюк.