Strugi GH800B

Projektujemy i wytwarzamy strugi ścianowe od roku 1941 – a od tego momentu przeszliśmy już długą drogę. Postęp techniczny sprawił, że struganie ponownie stało się preferowaną metodą wydobycia z przodku ścianowego w przypadku pokładów o wysokości poniżej 1,8 m (70 cali). Strugi Cat oferują najnowocześniejsze funkcje, które są poza zasięgiem konkurencji, a całkowity koszt ich posiadania i eksploatacji deklasuje kombajny ścianowe w przypadku cienkich i średnich pokładów. Niezawodność, wysoka wydajność i możliwość wybierania wewnątrz pokładu powoduje, że systemy te są idealnym wyborem w przypadku ścianowej eksploatacji cienkich i średnich pokładów.

Najnowocześniejsze funkcje

Systemy strugowe Cat, takie jak ślizgowe systemy strugowe GH800B i GH1600, oferują najnowocześniejsze funkcje, które są poza zasięgiem innych producentów, a koszt na tonę deklasuje kombajny ścianowe w przypadku eksploatacji cienkich i średnich pokładów, dzięki czemu stanowią niezawodne i wysokowydajne rozwiązanie do górnictwa ścianowego.

Jak to działa?

Zasada działania struga jest prosta: potężny stalowy korpus struga z optymalnie rozmieszczonymi końcówkami skrawającymi jest przeciągany wzdłuż przenośnika czołowego od jednego do drugiego końca przodku przez łańcuch wprawiany w ruch przez napędy umieszczone na obu końcach maszyny. Głębokość skrawania jest elektronicznie sterowana poprzez dociskanie przenośnika AFC w kierunku pokładu w zaprogramowanych krokach po przejściu struga.

Regulacja wysokości

Wysokość korpusu struga można łatwo regulować w określonym zakresie tak, aby wybierany był tylko węgiel. Wysokość korpusu struga można również regulować w większych krokach poprzez montaż lub demontaż dodatkowych bloków głowicy. Obie metody regulacji można szybko i łatwo realizować od strony zawału.

Zdalne sterowanie

Operator nie musi być obecny przy pokładzie. Pracą systemu można sterować z głównej stacji sterowania, która może znajdować się zarówno pod ziemią – na przykład przy wejściu do szybu – jak i na powierzchni, dzięki czemu operatorzy mogą pracować zdalnie, w czystym i pozbawionym pyłu środowisku. Wysięgnikowy układ sterowania zapewnia sterowanie w poziomie i pionie. Sterowanie jest zazwyczaj realizowane ręcznie, ale może zostać zautomatyzowane. Osłony są ustawiane zgodnie z geologią ściany i normalnie przemieszczają się automatycznie w przód w miarę wgłębiania się struga.

Najchętniej wybierany system

Szybkość wydobywania urobku osiągana przez strugi w porównaniu do kombajnów ścianowych od wielu lat stale wzrasta. W przypadku pokładów o średniej wysokości poniżej 1,8 m (70 cali) wybieranych ścianowo najlepszym wyborem są obecnie strugi. W przypadku pokładów o wysokości od 1,8 do 2,3 m (od 70 cali do 90,5 cala) wybór pomiędzy strugiem a kombajnem zależy od specyficznych uwarunkowań geologicznych.

Im niższy pokład węgla, tym trudniejsze prowadzenie urobku, dlatego proces załadunku węgla na zbrojony przenośnik ścianowy (Armored Face Conveyor, AFC) ma jeszcze większe znaczenie przy urobku niskich pokładów. Korpus struga Cat GH800B ma zoptymalizowaną konstrukcję, która umożliwia załadunek większej ilości węgla na przenośnik ścianowy i ogranicza moc skrawającą traconą w tym procesie. Nowy kształt obu końców korpusu struga i niższa prowadnica struga znacznie usprawniają proces załadunku węgla w niskich pokładach.

Regulacja wysokości

Budowa modułowa umożliwia regulację wysokości korpusu struga poprzez prosty montaż lub demontaż bloków końcówek skrawających o wysokości 265 mm (10 cali) każdy. Korpus struga można również dokładniej dostosować do wysokości pokładu poprzez bezstopniową regulację wysokości na poziomie głowicy wbudowanej w korpus. Głowica zawiera górne końcówki skrawające i może być precyzyjnie podnoszona i opuszczana w zakresie 300 mm (12 cali) za pomocą przekładni ślimakowej dostępnej od strony zawału.

Amortyzator (opcja)

Firma Caterpillar opracowała innowacyjny amortyzator, który zapewnia zwiększoną ochronę struga i łańcucha. Elastyczne sprzęgło zamontowane w zespole ciągnącym strug zawiera elastomery o właściwościach, które ograniczają szczytowe siły oddziałujące na łańcuch. Dzięki temu praca struga jest płynniejsza i zminimalizowane są obciążenia łańcucha struga, łączników struga i napędów, a tym samym wydłuża ich okres wydajnej eksploatacji.

Zalety amortyzatora

• Mniejsze zużycie struga, napędów i łańcucha
• Płynna praca struga, wydłużająca całkowity okres eksploatacji

Prowadnica struga GH800B, łącząca strug z przenośnikiem, jest wykonana z jednoczęściowego odlewu. Dzięki temu ma wyjątkową wytrzymałość i trwałość, a przy tym jest znacznie niższa niż spawana prowadnica struga w starszej wersji. Odlewana prowadnica struga może wytrzymać duże siły reakcyjne, przenoszone na odbieralniki liniowe z napędów AFC wysokiej mocy. Prowadnicę struga zaprojektowano tak, aby pomiędzy nią a łańcuchem wytwarzane było jak najmniejsze tarcie. Drzwiczki w prowadnicy struga (w co drugim odbieralniku) można otworzyć w celu szybkiego uzyskania dostępu do górnego i dolnego łańcucha. Łączniki, zarówno od strony zawału, jak i od strony przodku, łamią się przy sile niszczącej 3600 kN (404 tf) dzięki odbieralnikowi liniowemu PF3 lub PF4 zmodyfikowanemu specjalnie pod kątem tego systemu strugowego.

Jednym z rozwiązań zachowanych w nowym systemie strugowym GH800B jest przenośnik Cat AFCPF3 lub AFCPF4, wyposażony w odbieralniki liniowe struga z wymiennym korytem górnym w celu ułatwienia wymiany zużytych części. Wyposażenie obejmuje także zewnętrzne łączniki typu dogbone między odbieralnikami liniowymi, o wytrzymałości na rozerwanie wynoszącej 3600 kN (404 tf), a także bardzo wytrzymałą i elastyczną belkę nośną między przenośnikiem i wspornikami stropowymi. Drzwiczki kontrolne w co drugim odbieralniku liniowym umożliwiają szybki i łatwy dostęp do łańcuchów górnych i dolnych w celu wykonania czynności konserwacyjnych. Ponadto poszerzony przekrój przenośnika, z przedłużonymi płytami bocznymi, zwiększa wydajność przeładunku węgla. Model GH800B zwiększa wydajność produkcji przy niskich pokładach – zależnie od warunków geologicznych i innych parametrów.

Najnowocześniejsza technologia przenośnikowa

Innowacyjne odbieralniki liniowe struga Cat PF to przykład zastosowania najnowocześniejszej technologii w przenośnikach ścianowych. Bazują na dobrze sprawdzonych odbieralnikach PF3 i PF4, które spełniają wszystkie wymagania co do jakości, odporności na zużycie i sprawności przenoszenia urobku. Odbieralniki liniowe PF tworzą potężny szkielet systemu przenośnikowego. Nowatorska technologia przenośnikowa i wyjątkowo solidna konstrukcja odbieralników zostały gruntownie przetestowane.

Oddzielenie elementów konstrukcyjnych i elementów podlegających zużyciu

Pomysłowy i całkowicie nowy sposób podziału systemu PF na różne obszary funkcjonalne umożliwia oddzielenie elementów podlegających zużyciu od elementów konstrukcyjnych. Elementy podlegające zużyciu wykonano z bardzo twardych materiałów odpornych na ścieranie, a elementy konstrukcyjne – z mocnej, wytrzymałej stali. Konstrukcja odbieralników umożliwia bezproblemową wymianę zużytych koryt górnych.

Zalety oddzielenia elementów podlegających zużyciu

• Znacznie dłuższy okres eksploatacji
• Dużo niższe całkowite zużycie odbieralników
• Łatwa wymiana zużytych części pod ziemią

Zoptymalizowane powierzchnie styku

Wykorzystanie sprawdzonego profilu PF w górnej bieżni maksymalizuje powierzchnię styku pomiędzy zgarniakiem a profilem. W ten sposób zmniejsza się nacisk powierzchniowy zgarniaka w przypadku nierównych i pofałdowanych pokładów. Optymalny kształt dolnej bieżni – który niemal podwaja powierzchnię styku – znacząco ogranicza zarówno tarcie, jak i zużycie występu zgarniaka. Ponadto zakrzywione przejścia na końcach odbieralnika znacznie ograniczają hałas podczas pracy przenośnika łańcuchowego.

Zalety zoptymalizowanych powierzchni styku

• Minimalne tarcie
• Niskie zużycie występu zgarniaka w dolnej bieżni
• Zminimalizowane straty mocy
• Dłuższy okres eksploatacji zgarniaków i profili
• Niższy poziom hałasu podczas pracy

Obudowy ścianowe podporowo-osłonowe do niskich pokładów

Obudowy ścianowe podporowo-osłonowe do systemów strugowych pracujących w cienkich pokładach mają specjalne wymagania i ograniczenia:

• Taran bezpośredniego działania (DA) umożliwia korzystanie z krótszej obudowy ścianowej w przypadku pofałdowanych pokładów.
• Elementy konstrukcyjne są wykonywane wyłącznie ze stali o wysokiej wytrzymałości, aby miały minimalną grubość, a korytarz miał maksymalną wysokość.
• Dzielona podstawa umożliwia ruch w pionie belki nośnej wymagany do skutecznego sterowania poziomem i uzyskania dostępu do tarana DA w celu wykonania prac konserwacyjnych.
• Dostępne są też szersze stopy (tzw. „stopy słonia”) zapobiegające gromadzeniu się zanieczyszczeń i lepiej sprawdzające się w przypadku miękkiego podłoża.

Obudowy ścianowe podporowo-osłonowe systemu strugowego GH800B do niskich pokładów są specjalnie zaprojektowane do tego zastosowania. Są dostępne w wersji ze skróconymi zadaszeniami, co pozwala uniknąć kolizji ze strugiem nawet w ich najniższym położeniu. Co więcej, te zadaszenia osłonowe są nie tylko krótsze, ale także o 8 cm (3,15 cala) cieńsze, aby stworzyć bardziej ergonomiczne środowisko pracy dla osób pracujących na przodku. System rozpylania wody przez zadaszenia jest zsynchronizowany z ruchem struga, dzięki czemu zapylenie w tej ograniczonej przestrzeni pozostaje na poziomie bezpiecznym i nieszkodliwym dla zdrowia.

Korpus struga nie jest wyposażony w napęd wewnętrzny. Strug GH800B jest ciągnięty wzdłuż przodka węglowego przez zespół łańcucha okrężnego, napędzanego przez silniki zlokalizowane na końcach ściany. Łańcuch struga o wielkości 38 mm (1,5 cala) umożliwia instalację maksymalnie dwóch napędów o mocy 2 × 400 kW (2 × 536 hp).

Ochrona przed przeciążeniem

Wydajna ochrona przed przeciążeniem jest niezwykle ważna w przypadku szybkiego strugania z dużą mocą. Obiegowy układ przeciwprzeciążeniowy przekładni planetarnej Cat UEL jest wyposażony w sprzęgło wielotarczowe z zespołem dociskowym, który umożliwia poślizg sprzęgła dużo poniżej momentu obrotowego wymaganego do zerwania łańcucha. W przypadku wykrycia poślizgu sprzęgła moment obrotowy przekładni jest natychmiast obniżany i jednocześnie wyłączane są silniki systemu strugowego, aby nie doszło do uszkodzenia łańcucha. Układ przeciwprzeciążeniowy Cat:

• Eliminuje obciążenia udarowe wszystkich elementów napędu.
• Minimalizuje awarie związane z łańcuchem i wydłuża do maksimum okres eksploatacji podzespołów.
• Umożliwia szybki ponowny rozruch systemu.

Podział obciążenia

Silniki z częstotliwościową regulacją prędkości obrotowej (VFD) – takie jak Cat VFD-A800/W800 – umożliwiają zmianę prędkości w zakresie od 0 do 120% wartości znamionowej przy zachowaniu stałego momentu obrotowego w szerokim zakresie prędkości obrotowych. Zużycie energii elektrycznej przez silniki jest stale monitorowane, aby umożliwiać optymalny rozkład obciążenia na poszczególne napędy.

Zalety podziału obciążenia

• Pełne wykorzystanie dostępnej mocy
• Ochrona przed przegrzaniem silnika i wynikającym z tego przestojem
• Ograniczony prąd silnika i optymalny moment obrotowy podczas rozruchu
• Doskonały współczynnik mocy (~1)

Zdalne sterowanie

Systemy strugowe Cat oferują najbardziej zaawansowany w branży układ zdalnego sterowania. Podczas pracy systemu strugowego GH800B operator nie musi być obecny w przodku. Główny układ sterowania Cat MCU2 umożliwia zarządzanie całym przodkiem ścianowym z wygodnego pomieszczenia na terenie kopalni, lub nawet z oddalonego o wiele kilometrów miejsca na powierzchni. Prace w przodku są przedstawiane na wyświetlaczu graficznym – prezentowane są m.in. bieżące obciążenie węglem przenośnika AFC, położenie osłon, nacisk stóp, skok i położenie struga. Układ MCU2 tworzy sieć rozciągającą się na cały przodek i umożliwia zdalną konserwację elementów osłon, a także rejestrowanie danych i ich przesyłanie na powierzchnię.

Układ sterowania napędem PMC-D

Ponieważ sam strug nie ma elementów ruchomych, sterowanie strugiem odbywa się za pomocą oddzielnego układu sterowania napędem PMC-D. Zazwyczaj układ jest montowany w pobliżu przekładni czy napędu, którymi steruje. Układ PMC-D kompleksowo i wydajnie kontroluje wiele funkcji typowego zespołu napędowego. Układ PMC-D także precyzyjnie i niezawodnie określa położenie struga poprzez monitorowanie ruchu łańcucha napędowego. Układ PMC-D jest zazwyczaj stosowany w połączeniu z układem PMC-V, który udostępnia interfejs człowiek-maszyna (HMI) i funkcje wizualizacji.

Układ wizualizacji i sterowania PMC-V

Układ PMC-V udostępnia interfejs użytkownika dla wszystkich zainstalowanych modułów systemu PMC-D. Umożliwia konfigurowanie parametrów, a także zapisywanie i przeglądanie danych systemowych. Wyposażony jest w 24 przyciski umożliwiające łatwą obsługę oraz 4-calowy ekran o rozdzielczości VGA do wyświetlania danych. W przejrzysty sposób można również wyświetlać trendy i ewentualne ostrzeżenia/komunikaty o błędach. Wyświetlacz PMC-V pokazuje wszystkie dane pochodzące z przekładni, m.in. wartości przetworników, informacje o stanie, parametry globalne i lokalne oraz stan sieci, oferując do wyboru kilka języków interfejsu. Oprogramowanie VPlow tworzy wizualizacje całego systemu strugowego, od ruchów i postępów struga do ustawień parametrów, zwłaszcza układu sterowania napędu z ochroną przeciwprzeciążeniową.

Wydajne sterowanie strugiem w płaszczyźnie poziomej jest wymagane, aby można było reagować na pofałdowanie pokładu węgla. Ruch zgodny z kształtem pokładu węgla ogranicza skrawanie przyległej skały i powiązane z tym koszty przygotowania, minimalizuje zużycie końcówek skrawających i energii, a jednocześnie maksymalizuje wykorzystanie pokładu. Firma Caterpillar opracowała wysięgnikowy układ sterowania poziomego/pionowego z siłownikami hydraulicznymi pomiędzy stroną zawału przenośnika AFC a belką nośną wspornika stropowego. Wydłużanie siłownika wymusza kierunek dolny skrawania struga (zwiększanie głębokości), a skracanie siłownika – kierunek górny (wznoszenie). Siłowniki sterujące można obsługiwać ręcznie lub automatycznie za pośrednictwem elektrohydraulicznego układu sterowania Cat PMC-R. Układ zakotwienia bloku, składający się z siłowników zamontowanych pomiędzy przenośnikiem czołowym a wspornikiem stropowym na końcach przodku, kontroluje pełzanie przenośnika i pomaga utrzymywać właściwe naprężenie łańcucha struga.

Zalety sterowania poziomem

• Strug postępuje w przód przy względnie niewielkich skokach w porównaniu z kombajnem ścianowym. To umożliwia układowi sterowania poziomem sterowanie strugiem także w pionie, aby utrzymać go w obrębie pokładu nawet w przypadku znacznego pofałdowania pokładu. Kombajn ścianowy może wykonywać wyłącznie stopniowe zmiany ustawienia pionowego, co skutkuje większą zawartością skał w urobku w przypadku znacznego pofałdowania.
• Łatwa regulacja wysokości umożliwia płynną pracę struga w przypadku uskoków lub pofałdowania pokładu, minimalizując skrawanie przyległej warstwy skalnej.

Struganie krokowe

Najważniejszymi czynnikami wymaganymi przy wysokowydajnym struganiu są zdalne sterowanie, regulowana głębokość skrawania i możliwość utrzymywania prostej linii czoła przodku. Wszystkie te wymagania są spełnione przez system krokowego skrawania firmy Caterpillar i całkowicie zautomatyzowany system struga ścianowego. W przypadku strugów konwencjonalnych różnice w twardości węgla powodują różnice w głębokości skrawania, co często prowadzi do przeciążenia prowadnicy i sprzętu na dalszych etapach procesu lub też do zablokowania struga. Struganie krokowe zapobiega tym problemom poprzez zapewnianie stałej głębokości skrawania niezależnie od twardości węgla.

Zalety strugania krokowego

• Zdalne sterowanie umożliwia osiągnięcie najwyższego poziomu bezpieczeństwa i maksymalnej wydajności przy niskich pokładach węgla.
• Układ AFC/system strugowy i obudowy ścianowe podporowo-osłonowe można ustawiać dokładnie tak, jak jest to potrzebne (zależnie od pofałdowania pokładu, warunków stropowych, uskoków itp.).
• System samoczynnie koryguje nadmierny lub niedostateczny nacisk, zachowując proste czoło przodku niezależnie od warunków.
• Optymalne wykorzystanie mocy zainstalowanej do uzyskiwania maksymalnej głębokości skrawania w każdym obszarze przodku.
• Zautomatyzowany system strugowy Cat zapewnia dostęp do rezerw w niskich pokładach węgla w celu osiągnięcia wyższej wartości procentowej wykorzystania rezerw.
• Można wydobyć znacznie więcej węgla przy wydajniejszym rozplanowaniu, ograniczając tym samym koszty ogólne.

Firma Caterpillar nieustannie udoskonala swoje produkty, aby stworzyć bezpieczne środowisko pracy dla wszystkich osób pracujących pod ziemią.

• System strugowy Cat GH800B został opracowany z myślą o spełnianiu rygorystycznych norm bezpieczeństwa, a jednocześnie maksymalizacji wydajności przy niskich pokładach węgla. Bezpieczeństwo operatora zapewniają: zdalne sterowanie pracą i innowacyjne systemy zarządzania. Podczas pracy operator nie musi być obecny w przodku. Pracą systemu można sterować z głównej stacji sterowania, która może znajdować się zarówno pod ziemią – na przykład przy wejściu do szybu – jak i na powierzchni, dzięki czemu operatorzy mogą pracować zdalnie, w czystym i pozbawionym pyłu środowisku. Zautomatyzowana praca ułatwia zarządzanie przodkiem dzięki stałemu monitorowaniu i ciągłej wizualizacji, dokładnej i spójnej dokumentacji, analizom i nieustannemu usprawnianiu procesu.
• Obudowy ścianowe podporowo-osłonowe struga są wyposażone w układ chroniący przed pyleniem, który rozpyla bardzo drobną mgiełkę wodną. System strugowy wytwarza zaledwie minimalne ilości drobnego węgla (pyłu węglowego).

Korpus struga składa się z elementów mechanicznych. Te, które podlegają zużyciu, można wymienić pod ziemią. Wszelkie czynności konserwacyjne, wymagane podczas procesu wydobycia, mogą być przeprowadzane szybko i bez trudności, ponieważ strug jest dostępny na całej linii przodka. Konserwacja odbieralników liniowych struga Cat przebiega bez utrudnień. Ich konstrukcja opiera się na nowym podejściu, polegającym na wydzieleniu poszczególnych obszarów funkcjonalnych i oddzieleniu wymiennych części eksploatacyjnych od elementów konstrukcyjnych. Elementy podlegające zużyciu wykonano z bardzo twardych materiałów odpornych na ścieranie, a elementy konstrukcyjne – z mocnej, wytrzymałej stali. Konstrukcja rynien umożliwia bezproblemową wymianę zużytych elementów górnych, co pozwala obniżyć koszty użytkowania w całym okresie eksploatacji. System strugowy generuje zaledwie minimalne koszty konserwacji w niskich pokładach – szczególnie w porównaniu z kombajnem górniczym.