МОСКВА «НЕДРА» 1984

Григорьев В. Н., Дьяков В. А., Пухов Ю. С. Транспортные машины для под­ земных разработок. Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп.— М ., Недра, 1984, 383 с.

Изложены вопросы теории, расчета выбора транспортного оборудования для угольных и рудных шахт. Приведены конструкции используемых и пер­ спективных транспортных машин, основные направления их развития, мето­ дика определения технико-экономической эффективности, основные сведения по эксплуатации и охране труда.

Во втором издании (1-е изд.— 1976) изменена структура книги с целью усо­ вершенствования методики изложения материала, отражены новейшие дости­ жения в области транспортных машин.

Для студентов, обучающихся по специальности «Технология и комплексная механизация подземной разработки месторождений полезных ископаемых». Табл. 23, ил. 191, список лит. 22 назв.

Р е ц е н з е н т — д-р техн. наук, проф. Н. В. Тихонов (МГРИ им. С. Орджо­ никидзе)

Г043(01)-84

В соответствии с утвержденными на XXVI съезде КПСС «Основными направлениями экономического и социального раз­ вития на 1981—85 годы и на период до 1990 года» дальнейшее развитие получат отрасли горнодобывающей промышленности, обеспечивающие все возрастающие потребности народного хо­ зяйства в минеральном сырье. Добыча полезных ископаемых будет возрастать главным образом за счет реконструкции и технического перевооружения существующих и строительства новых крупных предприятий, совершенствования технологии разработки месторождений полезных ископаемых, широкого внедрения комплексной механизации и автоматизации всех производственных процессов при непрерывной концентрации и интенсификации горных работ.

Существенно возрастает степень механизации и автоматиза­ ции транспортных работ, являющихся неотъемлемой частью единой цепи технологических процессов при добыче полезных ископаемых. Этим объясняется та исключительно важная роль,

инженером-технологом знаний в области теории, расчета и экс­ плуатации транспортных машин и комплексов, без которых не­ возможно эффективное использование современных мощных средств транспорта и принятие обоснованных технических и организационных решений.

Курсу «Транспортные машины» предшествует ряд общеинже­ нерных и специальных дисциплин, таких, как «Физика горных пород», «Основы технологии горного производства», «Электро­ техника и основы электроники», «Стационарные машины и ус­ тановки», «Горные машины». Поэтому с целью исключения дуб­ лирования материала в учебнике не приводится расшифровка специальных горных терминов, понятий и определений. Учиты­ вая то обстоятельство, что в курсе «Автоматизация производ­ ственных процессов» изучаются средства автоматики и прин­ ципы автоматизации управления транспортными машинами, а также технико-экономическая эффективность автоматизации транспортных процессов, в курсе «Транспортные машины» во­ просы автоматизации рассматриваются лишь в пределах, необ­ ходимых для обоснования требований к средствам автоматиза­ ции конкретных средств транспорта с учетом их конструктивных особенностей.

Курс «Транспортные машины» служит, в свою очередь, ба­ зой для последующего изучения ряда специальных дисциплин: «Процессы подземных горных работ», «Технология подземной

разработки месторождений», «Проектирование шахт и рудни­ ков» и др.

Так как средства транспорта непрерывно совершенствуются, то в учебнике рассматриваются лишь типовые конструкции ма­ шин и установок, главным образом отечественного производ­ ства. Уделено некоторое внимание также новинкам зарубежной горнотранспортной техники.

История развития и современное состояние рудничного транспорта. Простейшие транспортные механизмы и устройства издавна применялись главным образом при строительстве и при добыче полезных ископаемых. Уже к XV в. были изобретены различные механизмы и устройства, являющиеся прообразами многих современных транспортных машин — скребковых и вин­ товых конвейеров, ковшовых элеваторов, канатно-подвесных до­ рог и др. Многовековой процесс создания транспортных уст­ ройств получил существенный скачок лишь с ростом горнодобы­ вающей промышленности в XVIII в. Россия к этому времени вышла на первое место в Европе по добыче железных руд и выплавке чугуна и начала разрабатывать каменноугольные ме­ сторождения в Донецком, Подмосковном и Кузнецком бас­ сейнах.

Успехи горного дела в России связаны с именем М. В. Ло­ моносова, который еще в 1742 г. предложил применять подъем­ ные лебедки и ковшовые элеваторы с металлическими тяговыми цепями для подъема руд и породы из шахт.

Большой вклад в развитие механизации транспорта внесли русские техники-новаторы. В 1752 г. на Чагирском руднике (Алтай) была сооружена самодействующая установка с канат­ ным тяговым элементом с маятниковым движением вагонеток по деревянным направляющим (рельсам), а в 1765 г. К. Д. Фро­ ловым впервые в мире были механизированы все основные тех­ нологические процессы и внутризаводской рельсовый транспорт на Корбалихинском рудотолчейном и рудопромывальном за­ воде. С начала XIX в. на Урале и Алтае начали применять для перевозки руды и оборудования железные дороги с различными средствами тяги.

В1834 г. на Нижне-Тагильском заводе русскими мастерами

Е.А. и М. Е. Черепановыми была построена первая в России железная дорога с паровой тягой. Первый паровоз Черепано­ вых перевозил 3,5 т руды на расстояние 800 м и развивал ско­ рость до 15 км/ч. В 1835 г. ими же был построен более мощный паровоз, перевозивший груз массой 16 т.

В1858—1860 гг. русский техник А. Лопатин внедрил на зо­ лотых приисках Алтая первые в мире ленточные конвейеры (патент 1861 г.).

В1872 г. на приисках Верхне-Амурской компании были впервые применены пластинчатые конвейеры с приводом от па­ ровой машины. Привилегия (патент) на них была выдана рус­ скому механику М. Кроузову в 1873 г.

В конце XIX в. при разработке золотых россыпей широко применялся также самотечный гидротранспорт.

Ф. А. Пироцкий в 1876 г. в Петербурге применил электро­ тягу на городском транспорте, а в 1879 г. Вернер фон Сименс в Германии построил рудничный электровоз. В России руднич­ ные электровозы появились в 1907 г. на шахтах Кизеловского бассейна, а в Донбассе — в 1909 г.

С 1912 г. на шахтах Донбасса стали применять транспорт­ ные установки с бесконечным и концевыми канатами для до­ ставки угля и породы по наклонным и горизонтальным горным выработкам. К тому же времени относится начало применения качающихся конвейеров, скреперных установок и погрузочных машин.

Несмотря на значительный вклад, который внесли русские изобретатели и техники в дело механизации транспортных ра­ бот, на шахтах дореволюционной России преобладал ручной труд. Лишь после Великой Октябрьской социалистической ре­ волюции у нас в стране началось планомерное внедрение средств механизации рудничного транспорта.

До 1928 г. происходило восстановление разрушенной в годы гражданской войны и иностранной интервенции горной про­ мышленности с одновременным переводом ее на новую техниче­ скую базу. К этому периоду относится внедрение на угольных шахтах скреперных установок (впоследствии ставших основ­ ным видом доставки на рудных шахтах) и качающихся конвейе­ ров, позволивших к 1933 г. полностью вытеснить из забоев угольных шахт доставку санками и скреперами. В 30-е годы были предприняты первые попытки применения в лавах скреб­ ковых конвейеров, которые впоследствии стали основным видом забойного транспорта на угольных шахтах. Одновременно раз­ вивалась механизация откатки по рельсовым путям и транс­ порта на поверхности шахт.

После Великой Отечественной войны осуществляется пере­ ход от механизации отдельных процессов к комплексной ме­ ханизации и автоматизации технологических процессов добычи и транспортирования полезных ископаемых, породы и вспомога­ тельных материалов.

Начиная с 1945 г. на угольных шахтах СССР широко внед­ ряются скребковые и ленточные конвейеры, которые полностью вытеснили менее эффективные качающиеся конвейеры и бес­ конечную канатную откатку.

В настоящее время конвейеризация наклонных выработок с углами наклона до 16—18° в угольных шахтах страны прак­ тически завершена. Освоено и подготовлено к промышленному производству большинство ленточных конвейеров нового пара­ метрического ряда.

Существенно возросла доля тяжелых локомотивов и боль­ шегрузных вагонеток, в том числе секционных поездов и ваго­ неток с донной разгрузкой.

Завершается оснащение основных откаточных выработок тяжелыми рельсами.

Получают все большее распространение специальные типы конвейеров: крутонаклонные, телескопические, канатно-ленточ­ ные, ленточно-цепные, а также для перевозки крупнокусковых грузов и другие, позволяющие значительно увеличить пропуск­ ную способность и длину транспортных звеньев.

На рудных шахтах находят широкое применение высокопро­ изводительные вибролюки, самоходные вагоны, погрузочно­ транспортные машины и другое транспортное оборудова­ ние.

Начато внедрение на шахтах поточных автоматизированных систем откатки и пакетно-контейнерной доставки материалов, монорельсовых дорог с канатной и локомотивной тягой, напоч­ венных дорог и систем управления с использованием ЭВМ.

Значение типажей, параметрических рядов и ГОСТов. Заво­ дами горного машиностроения СССР в настоящее время освоен выпуск многочисленных транспортных машин, установок и обо­ рудования. Для устранения нежелательной и необоснованной многотипности, повышения серийности и на этой основе улуч­ шения качества и снижения стоимости транспортных машин разрабатываются типажи, параметрические ряды и ГОСТы.

Типаж — совокупность машин, представляющая экономиче­ ски целесообразную и минимальную номенклатуру, обеспечи­ вающую потребность отрасли в них.

Параметрический ряд — числовое значение одного или не­ скольких параметров, характеризующих главные эксплуатаци­ онные показатели и однозначно определяющих размеры машин. Основой установления параметрического ряда типажных машин является система предпочтительных чисел. Многолетняя прак­ тика показала, что наилучшим рядом параметров является гео­ метрическая прогрессия (ГОСТ 8032—56).

Типажи и параметрические ряды разрабатывают в соответ­ ствии с перспективными планами развития горной отрасли про­ мышленности. В настоящее время типажи существуют на все основные средства транспорта (электровозы, вагонетки, ленточ­ ные и скребковые конвейеры, погрузочные машины и др.). На основании типажей разрабатываются и утверждаются ГОСТы, которые регламентируют важнейшие параметры машин (произ­ водительность, габариты, массу, тип привода и др.). В них учи­ тывается технический уровень, достигнутый по отдельным ти­ пам машин на момент разработки ГОСТа.

На некоторые транспортные машины разработаны междуна­ родные стандарты для стран — участниц СЭВ.

Внедрение ГОСТов способствует сокращению номенклатуры изделий, унификации основных узлов типажных машин, повы­ шению их технического уровня, серийности производства, ре­ монтопригодности машин, что в масштабах отрасли дает боль­ шой экономический эффект.

Развитие науки о рудничном транспорте. Наука о рудничном транспорте и транспортных машинах развивалась одновре­ менно с развитием механизации транспортных работ на гор­ ных предприятиях. Научные работы в области рудничного транспорта отражены в многочисленных учебниках, учебных пособиях, монографиях и статьях в технических и научных жур­ налах. Отечественная литература по этому вопросу по праву считается передовой. Именно в работах отечественных ученых с наибольшей полнотой рассмотрены вопросы теории, расчета и проектирования транспортных машин и установок, а также вы­ бора оптимальных схем и способов транспортирования грузов в увязке с системами разработки месторождений полезных ис­ копаемых и горнотехническими условиями.

Развитие науки о рудничном транспорте и транспортных ма­ шинах нашло отражение в специальной горнотехнической ли­ тературе, из которой необходимо в первую очередь выделить классические работы М. В. Ломоносова «Первые основания ме­ таллургии и рудных дел» (1763 г.), в третьей части которой блестяще изложены вопросы, относящиеся к грузоподъем­ ным машинам; Л. Эйлера «О равновесии гибкой нерастяжимой и невесомой нити на цилиндрической поверхности» (1765 г.), в которой выведена формула, являющаяся основой теории фрикционных приводов транспортных машин; А. И. Узатиса «Курс горного искусства» (1843 г.), в котором один из разделов посвящен средствам доставки горной массы из забоев; И. А. Тиме «Справочная книга для горных инженеров и техни­ ков по горнозаводской механике» (1879 г.) и др.

Серия книг, изданных в период с 1901 по 1932 г. выдаю­ щимся русским ученым акад. А. М. Терпигоревым, явилась ба­ зой для формирования курса «Рудничный транспорт» как учеб­ ной дисциплины для вузов, им же был издан в 1932 г. и пере­ издан в 1937 г. учебник по рудничному транспорту.

Широкое признание в СССР и за рубежом получили много­ численные фундаментальные труды по ленточным конвейерам и учебники по курсу рудничного транспорта, чл.-корр. АН СССР

А. О. Спиваковского, создавшего научную школу, в которую вошли профессора Н. В. Тихонов, А. В. Андреев, Л. Г. Шахмейстер, А. В. Евневич, В. Г. Шорин, Г. И. Солод, М. Г. Потапов и др.

Большой вклад в развитие теории рудничных транспортных машин и создание учебной литературы внесли акад. АН УССР

Н.С. Поляков, профессора И. Г. Штокман, С. А. Волотковский,

А.А. Ренгевич, Б. А. Кузнецов, Н. Я. Биличенко, В. И. Геронтьев, Я. Б. Кальницкий, В. А. Пономаренко, а также другие ученые.

При подготовке к переизданию настоящая книга полностью переработана и дополнена новыми конструктивными реше­ ниями и расчетами, базирующимися на современных научных представлениях и Международной системе единиц (СИ). Авто­

рами учтены также те пожелания, которые, отражая опыт при­ менения первого издания книги в учебном процессе, способ­ ствуют дальнейшему совершенствованию постановки препода­ вания курса «Транспортные машины» в высшей горной школе.

Особое внимание авторы уделили возможным обобщениям методов расчета, выбора и эксплуатации средств транспорта, придания курсу большей методической стройности. Авторы стремились также отразить в учебнике основные тенденции раз­ вития рудничного транспорта: усиление роли конвейеризации в системе подземного транспорта, использование более тяже­ лых типов локомотивов и большегрузных вагонов, внедрение секционных поездов, самоходных вагонов, подземных автосамо­ свалов и погрузочно-транспортных машин, дальнейшее разви­ тие механизации и автоматизации основных и вспомогательных транспортных процессов, улучшение условий труда горняков, общие вопросы организации и экономики рудничного транс­ порта и др.

Введение, главы 1—11, 25, 28 и 14.5 книги написаны доц., канд. техн. наук В. Н. Григорьевым, главы 15—22, 26, 27 — проф., канд. техн. наук В. А. Дьяковым, главы 12—14 (кроме 14.5), 23, 24 — доц., канд. техн. наук Ю. С. Пуховым.