Техника - молодёжи 1954-05, страница 12

V

4L

РЕЗЕЦ И УГЙЛЬ

Член-корреспондент Академии наук УССР П. С. КУЧЕРОВ

(Киев)

Рис. С. ВЕЦРУМБ

аменный уголь является основным источником топлива для заводов, фабрик, железнодорожного транспорта и ценнейшим . . сырьем для химической

щ индустрии. Из угля получают кокс, необходимый при выплавке чугуна в доменных печах. «Уголь — настоящий хлеб промышленности»,—говорил В. И. Ленин.

Советские угольные шахты, где в недрах земли добывается ископаемый уголь, самые механизированные в мире. Для добычи угля при подземной разработке пластов у нас применяются угольные комбайны различных типов, погрузочные и врубовые машины, высокопроизводительные конвейеры, мощные электровозы.

Резание угольного пласта. Вверху — принципиальная схема опыта. Ниже — диаграмма усилий резания. 1, 2, 3 — мгновенные фотографии различных стадий резания.

«Л/it щи <iiu«(.u*«i.«, I,

«г (о о£

J/V

Угледобывающие машины своими рабочими инструментами отделяют уголь от массива пласта. На одну тонну механически разрушенного угля расходуется в среднем до 0,5 квт-ч. Много миллионов киловатт-часов электроэнергии израсходовано у нас в 1953 году для добычи 320 млн. т.

Уже из этого ясно, что изучение рабочих процессов угледобывающих машин с целью их рационализации имеет большое значение. Однако ра-ннонализация этих процессов имеет важное значение не только с энергетической точки зрения, но и с точки зрения повышения производительно-с1и горных машин.

Врезаясь в угольный массив, рабочие инструменты угледобывающей машины расходуют энергию не только на разрушение угля, но и на преодоление неизбежно возникающих при этом сил трения.

Наиболее рациональным рабочий процесс угледобывающей машины будет в том случае, когда на разрушение пласта будет расходоваться возможно большая часть мощности ее двигателя, а на преодоление сил трения — возможно меньшая.

В этом случае машина обеспечит наибольшую для данных условий продуктивность.

Чтобы сделать рабочий процесс машины рациональным во всех отношениях, надо изучить условия его протекания и закономерности, которым он подчинен. Для этого прежде всего необходимо знать физико-химические и механические свойства угля как объекта механического разрушения.

Из нескольких структурных разновидностей ископаемых углей наиболее распространены угли полосчатой структуры. В состав такого угля входят матовые и блестящие фракции, имеющие разное происхождение и свойства. Каждая из этих фракций, в свою очередь, имеет в основном по две разновидности.

Матовая фракция угля состоит в основном из дюрена и фюзена. Дю-рен — твердый уголь, трудно поддающийся разрушению. Фюзен, имеющий бархатисто-шелковый оттенок, представляет собой как бы включенные в основную массу остатки очень непрочного древесного угля, легко разрушающегося даже при царапании ногтем и образующего при этом тонкую пыль. В блестящие фракции входят витрен и кларен и их производные, которые при механическом воздействии на них разрушаются, как типично хрупкие вещества. Кроме этих фракций, в массе угля содержатся различные минеральные примеси и включения, которые обычно отлича

ются большей твердостью. Эти включения, чаще всего серный колчедан, имеют иногда довольно большие размеры — от 100 мм и больше.

Уголь в пласте рассечен сложной сеткой микроскопических трещин, а также трещин, видимых невооруженным глазом. В одних пластах эти трещины сильно развиты, в других их очень мало. Своим происхождением они обязаны первоначальным процессам накопления материнского вещества угля и его выветриванию после обнажения, последующим тектоническим процессам, а также горному давлению. При этом трещины тектонического происхождения рассекают пласты на более или менее правильные полосы («струи»), располагающиеся в каком-нибудь одном направлении. Эти трещины ослабляют прочность угля и способствуют отделению его от массива.

Исследованиями установлена качественная связь между химическим составом угольного вещества и прочностью угля, которая уменьшается по мере уменьшения в угле углерода.

Ознакомившись с основными особенностями строения полосчатых углей, мы можем возвратиться к вопросу об их разрушении при отделении от массива рабочими инструментами угледобывающих машин.

Разрушение любого материала происходит в результате преодоления сил межмолекулярного сцепления. Для этого необходимо затратить определенную работу. При разрушении структурно однородных твердых тел, свободных от трещин, затрачиваемая на их разрушение работа обратно пропорциональна размерам частиц измельченного тела. При разрушении структурно неоднородных и трещиноватых твердых тел, к которым относятся ископаемые угли, эта закономерность исчезает благодаря влиянию трещин, способствующих разрушению, а также потому, что разные фракции структурно неоднородных тел имеют различные физико-механи-ческие свойства.

Разрушение угольного пласта может осуществляться различными способами: путем образования системы врубовых щелей с последующим саморазваливанием угля, скалыванием угля с поверхности забоя резцом статического действия, скалыванием угля ударным инструментом и т. д. Соответственно этому для отделения угля от массива должен применяться различный рабочий инструмент.

Современный этап советского угольного комбайностроения характерен стремлением к переходу от разрушения массива угля при помощи цепных