К проблеме совершенствования рабочего инструмента горных выемочных машин

Горный рабочий инструмент, используемый для отделения породы от массива в процессах добычи полезных ископаемых, проведения горных выработок, дробления пород и обработки камня, прошёл длительный путь развития. На протяжении сотен тысяч лет его изменения были незначительными, и только в последние два столетия интенсивность его развития резко увеличилась, особенно в последние 50−80 лет. В статье представлен анализ особенностей этапов развития горного инструмента. Отмечено, что с каждым этапом развития горного инструмента совершенствуются исполнительные органы, горные машины и технологические процессы горного производства, интенсивность ведения горных работ возрастает. Рассмотрены закономерности процесса развития рабочего инструмента, обусловившие появление современных резцов выемочных машин, а также эволюция требований к материалам, структуре и конструктивному исполнению резцов. Отмечена роль рабочего инструмента в развитии горных машин и в техническом прогрессе горной добывающей отрасли. Выделены основные и вспомогательные признаки качества, которые были характерны для горнорабочего инструмента на разных этапах его развития. Сформулированы требования к качеству процесса отделения угля от массива и к резцам современных выемочных машин. Показано направление развития резцового инструмента очистных комбайнов для разработки пластовых месторождений на современном этапе.

Ключевые слова: горный инструмент, совершенствование, резец, исполнительный орган, выемочная машина, эффективность, износостойкость, надежность.
Как процитировать:

Габов В. В., Задков Д. А., Нгуен Ван Суан, Хамитов М. С., Молчанов В. В. К проблеме совершенствования рабочего инструмента горных выемочных машин // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6−2. — С. 205—222. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_205.

Благодарности:

Исследование выполнено за счет субсидии на выполнение государственного задания в сфере научной деятельности на 2021 г. № FSRW-2020−0014.

Номер: 6
Год: 2022
Номера страниц: 205-222
ISBN: 0236-1493
UDK: 622.23.05
DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_205
Дата поступления: 14.01.2022
Дата получения рецензии: 18.04.2022
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 10.05.2022
Информация об авторах:

Габов Виктор Васильевич — докт. техн. наук, профессор, https://orcid.org/0000-00026587-2446, Санкт-Петербургский горный университет, 199106, Санкт-Петербург, Россия, E-mail: gvv40@mail.ru;
Задков Денис Александрович — канд. техн. наук, доцент, https://orcid.org/0000-00021709-431X, Санкт-Петербургский горный университет, 199106, Санкт-Петербург, Россия, E-mail: dzadkov@yandex.ru;
Нгуен Ван Суан — канд. техн. наук, инженер, https://orcid.org/0000-0003-2538-2394, Институт энергетической и горной механики — Винакомин, 100000, Ханой, Вьетнам, e-mail: xuan.iemm@gmail.com;
Хамитов Михаил Сергеевич — начальник конструкторско-технологического отдела, ООО «Горный инструмент», 654015, Новокузнецк, Россия, e-mail: hamitov@grins.ru;
Молчанов Виктор Вячеславович — инженер-конструктор, ООО «Горный инструмент», 654015, Новокузнецк, Россия, e-mail: Molchanov@grins.ru.

 

Контактное лицо:

Задков Денис Александрович, e-mail: dzadkov@yandex.ru.

Список литературы:

1. Габов В. В., Задков Д. А., Нгуен К. Л. Особенности формирования элементарных сколов в процессе резания углей и изотропных материалов эталонным резцом горных машин // Записки Горного института. — 2019. — Т. 236.– С. 153−161. DOI: 10.31897/ PMI.2019.2.153.

2. Хорешок А. А., Маметьев Л. Е., Цехин А. М., Борисов А. Ю., Ананьев К. А., Ермаков А. Н. Горные машины и комплексы. Режущий инструмент горных машин. Кемерово: КузГТУ. — 2018. — 286 с.

3. Babyr N. V., Korolev A. I., Neupokoeva T. V. Enhancement of powered cleaning equipment with the view of mining and geological conditions // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2018, vol. 194, no. 3, art. 032004. DOI: 10.1088/1755− 1315/194/3/032004.

4. Маметьев Л. Е., Хорешок А. А., Борисов А. Ю. Направление повышения зарубной способности исполнительных органов проходческих комбайнов с аксиальными коронками // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — 2014. — № 5. — C. 21−24.

5. Маметьев Л. Е. Разработка исполнительных органов и инструмента для стреловых проходческих комбайнов и бурошнековых машин // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — 2015. — № 5. — C. 56−64.

6. Рыбак Я., Хайрутдинов М. М., Кузиев Д. А., Конгар-Сюрюн Ч. Б., Бабырь Н. В. Прогнозирование геомеханического состояния массива при отработке соляных месторождений с закладкой // Записки Горного института. — 2022. — Т. 253. — С. 61−70. DOI: 10.31897/PMI.2022.2.

7. 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. — C. 2−5.

8. Болобов В. И., Бобров В. Л., Талеров М. П., Бочков В. С. Причина быстрого износа тангенциальных резцов // Записки Горного института. — 2012. — Т. 195. — C. 238−240.

9. Хорешок А. А., Маметьев М. Е., Цехин А. М., Борисов А. Ю., Бурков П. В., Буркова С. П., Крестовоздвиженский П. Д. Производство и эксплуатация разрушающего инструмента горных машин: монография // Юрг. технолог. ин-т — Томск: Изд-во Том. политехн. ун-та, 2013. — 296 с.

10. Dewangan S., Chattopadhyaya S. Characterization of wear mechanisms in distorted conical picks after coal cutting // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2016, vol. 49, №. 1, pp. 225−242. DOI: 10.1007/s00603−015−0726-x.

11. Ткач С. М., Батугин С. А. Этапы развития знаний о природных ресурсах земли и горных науках // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2015. — № 3. — С. 333−337.

12. Аренс В. Ж. Горное дело и его влияние на развитие цивилизаций // Вестник РАЕН. — 2016. — Т. 16. — № 5. — С. 24−29.

13. Казанин О. И., Сидоренко А. А., Мешков А. А. Организационно-технологические принципы реализации потенциала современного высокопроизводительного очистного оборудования // Уголь. — 2019. — № 12. — С. 4−13. DOI: 10.18796/0041-5790-201912−4-13.

14. Мешков А. А., Казанин О. И., Сидоренко А. А. Реализация производственного потенциала высокопроизводительного оборудования — ключевое направление совершенствования подземной добычи энергетических углей // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 12. — С. 156−165. DOI: 10.25018/0236-14932020-12−0-156−165.

15. Прокопенко С. А., Шлапаков П. А. Повышение безопасности и эффективности отбойки горной массы в шахтах // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. — 2015. — № 2. — C. 27−31.

16. Линник Ю. Н., Линник В. Ю., Жабин А. Б., Цих А. Д. Закономерности влияния надежности исполнительных органов и свойств угольных пластов на производительность очистных комбайнов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 11. — С. 169−180. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_11_0_169.

17. Захаров В. Н., Линник Ю. Н., Линник В. Ю., Жабин А. Б., Цих А. Д. Влияние конструкции исполнительных органов выемочных машин на процесс разрушения и погрузку угля // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 3. — С. 5−16. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-3-0−5-16.

18. Прокопенко С. А., Лудзиш В. С. Эволюция конструкции резцов для шахтных комбайнов // Горная промышленность. — 2015. — № 2. — С. 65−66.

19. Jinxia L., Chao M., Qingliang Z., Kuidong G. Discrete Element Simulation of Conical Pick’s Coal Cutting Process under Different Cutting Parameters // Hindawi Shock and Vibration. 2018, vol. 2018 (4), art. 7975141, pp. 1−9. DOI: 10.1155/2018/7975141.

20. Li X., Wang Sh., Ge Sh., Malekian R., Li Zh. Numerical simulation of rock fragmentation during cutting by conical picks under confining pressure // Comptes Rendus Mécanique. 2017, vol. 345, no. 12, pp. 890−902. DOI: 10.1016/j.crme.2017.09.004.

21. Жабин А. Б., Поляков А. В., Аверин Е. А., Сарычев В. И. Состояние научных исследований в области разрушения горных пород резцовым инструментом на рубеже веков // Известия ТулГУ. Науки о Земле. — 2018. — № 1. — С. 230−247.

22. Li X., Huang B, Ma G., Zeng Q. Study on roadheader cutting load at different properties of coal and rock // The Scientific World Journal. 2013, vol. 2013, art. 624512, pp. 1−8. DOI: 10.1155/2013/624512.

23. Жабин А. Б., Поляков А. В., Аверин Е. А., Линник Ю. Н., Линник В. Ю. Оценка влияния абразивности горных пород на параметры породоразрушающих машин // Записки Горного института. — 2019. — Т. 240. — С. 621−627. DOI: 10.31897/PMI.2019.6.621.

24. Павленко М. В., Хайдина М. П., Кузиев Д. А., Пихторинский Д., Муратов А. З. Факторы воздействия комбайна при добыче угля на увеличение метаноотдачи массива в рабочее пространство лавы // Уголь. — 2019. — №. 4. — С. 8−11. DOI: 10.18796/0041-5790-2019-4-8−11.

25. Yungmeister D. A., Lavrenko S. A., Yacheikin A. I., Urazbakhtin R. Y. Improving the shield machine cutter head for tunneling under the conditions of the Metrostroy Saint Petersburg mines // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2020, vol. 15, no. 11, pp.1282−1288.

26. Жабин А. Б., Поляков А. В., Аверин Е. А., Линник Ю. Н., Линник В. Ю. Пути развития теории разрушения углей и горных пород резцовым инструментом // Уголь. — 2019. — № 9. — C. 10−12. DOI: 10.18796/0041-5790-2019-9-24−28.

27. Шишлянников Д. И., Трифанов М. Г., Чекмасов Н. В., Иванов С. Л. Выбор технически обоснованных режимов работы комбайнов «Урал» на основе оценки нагруженности их приводов в реальных условиях эксплуатации // Горное оборудование и электромеханика. — 2017. — № 7. — С. 3−8.

28. Zvonarev I. E., Shishlyannikov D. I. Efficiency improvement of loading of potassium ore by means of “Ural-20R” heading-and-winning machine // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2017, vol. 87, art. 022025. DOI: 10.1088/1755−1315/87/2/022025.

29. Линник Ю. Н., Линник В. Ю., Петров И. В., Цих А. Д. Оценка надежности резцов угледобывающих машин // Уголь. — 2021. — № 2. — C. 10−13. DOI: 10.18796/00415790-2021-2-10−13.

30. Прокопенко С. А., Шлапаков П. А. Повышение безопасности и эффективности отбойки горной массы в шахтах // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. — 2015. — № 2. — C. 27−31.

31. Gabov V. V., Zadkov D. A., Kuzkin A. Y., Elikhin A. S. Fractured-laminar structure of formations and methods of coal // Key Engineering Materials. 2020, vol. 836, pp. 90−96. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.836.90.

32. Prokopenko S. A., Sushko A. V., Kurzina I. A. New design of cutters for coal mining machines // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2015, vol. 91, art. 012058, pp. 1−8. DOI: 10.1088 / 1757−899X / 91/1/012058.

33. Загривный Э. А., Басин Г. Г. Формирование внешней динамики горных машин // Записки горного института. — 2016. — Т. 217. — C. 140−149.

34. Болобов В И., Бочков В. С. О возможности повышения износостойкости быстро изнашиваемых элементов горно-обогатительного оборудования термомеханической обработкой // Записки горного института. — 2016. — T. 221. — C. 688−691. DOI: 10.18454/pmi.2016.5.688.

35. Клишин В. И., Никитенко С. М., Герике Б. Л., Крестовоздвиженский П. Д. Новые армирующие вставки для тангенциальных поворотных резцов // Горный журнал. — 2014. — № 12. — C. 89−92.

36. Plotnikova N. V., Skeeba V. Y., Martyushev N. V., Miller R. A., Rubtsova N. S. Formation of high-carbon abrasion-resistant surface layers when high-energy heating by high-frequency currents // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2016, vol. 156, no. 1, art. 012022. DOI: 10.1088/1757−899X/156/1/012022.

37. Sakuntala N., Somnath C., Saurabh D., Sergej H., Grzegorz K., Stanislaw L. Microstructural study of failure phenomena in wc 94%-co 6% hard metal alloy tips of radial picks // Advances in Science and Technology Research Journal. 2017, vol. 11, pp. 36−47. DOI: 10.12913/22998624/68457.

38. Прокопенко С. А. Перспективные конструкции резцов для повышения сортности добываемого шахтами угля // Уголь. — 2017. — № 4. — C. 29−31. DOI: 10.18796/00415790-2017-4-29−31.

39. Болобов В. И., Плащинский В. А. Влияние продолжительности удара на эффективность разрушения горных пород и пластического деформирования металлов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 3. — С. 78−96. DOI: 1 0.25018/0236_1493_2022_3_0_78.

40. Liu X., Liu S., Li L., Cui X. Experiment on conical pick cutting rock material assisted with front and rear water jet // Advances in Materials Science and Engineering, 2015, vol. 2015, article 506579. DOI: 10.1155/2015/506579.

41. Кантович Л. И., Клементьева И. Н., Кузиев Д. А. Обзор конструкций и технологических возможностей современных очистных комбайнов // Техника и технология горного дела. — 2020. — № 2. − C. 26−41. DOI: 10.26730/2618-7434-2020-2-26−41.

42. Khoreshok A., Kantovich L., Kuznetsov V., Preis E., Kuziev D. The results of cutting disks testing for rock destruction // E3S Web of Conferences. 2017, vol. 15, 03004. DOI: 10.1051 / E3SCONF / 20171503004.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.