Угольный комбайн это гидравлическая режущая машина с электрическим приводом , также называется выемочный комбайн, перегружатель, врубово-погрузочная машина используется при механизированной добыче угля, при разработке длинными очистными забоями. Средний угольный комбайн имеет длину 15м, весит более 90т и может работать со скоростью до 10-14м/мин. Другие угольные комбайны как те, что используются в шахте Twentymile способны работать со скоростями 45м/мин.
Угольные комбайны разных моделей сконструированы с различными размерами и приводной мощностью в зависимости от производителя. Параметры для выбора угольного комбайна для механизированной добычи угля зависят от типа выемочного комбайна, его размеров, а также скорости подачи и приводной мощности комбайна.
Механизация добычи угля с помощью врубовой технологии возникла еще в 1860 году. Первые врубовые машины были простыми устройствами, состоящими из циркулярных пил с резцами, расположенными на режущей кромке вместо зубьев. Понадобилось почти столетие для развития угольно-добывающего оборудования до достаточно технологичного уровня, такого что позволил шахтерам отказаться от ручных устройств. Один из первых угледобывающих комбайнов был изготовлен Андерсеном Боесом в 1960г.
Угольный комбайн движется вдоль забоя угольного пласта, срубывая большие куски угля большим шнеком или режущим органом на которой установлено большое количество резцов. Шнеки использующиеся на комбайнах бывают двух типов. Один тип это обычный рубяще-орошающий шнек, который распыляет воду через форсунки, установленные на передней стороне лопастей шнека, которых может быть от двух до шести. Форсунки, расположенные спереди резца известны как форсунки внешнего орошения, а сзади – форсунки для подачи воды под резец. Увлажнение процесса резания позволяет смачивать частицы пыли сразу же как только шнек внедряется в уголь и рубит его. Вода механически смешивается с подрубленным углем. В момент извлечения шнека из массива вода смешивается с подрубленным углем, который выгружается из шнека.
Угольные комбайны конструируются для механизированной выемки по двум схемам – челноковой и односторонней. Односторонняя схема выемки угля является наиболее распространённой в США, при которой комбайн рубит уголь с конца выработки к началу. Опережающий шнек поднят в то время как отстающий свободен от резания или подрубывает почву пласта в зависимости от его мощности. На обратном ходу вдоль забоя комбайн зачищает забой от потерянных при прямом ходе кусков угля. При челноковой схеме выемки комбайн рубит уголь на ширину захвата при движении в обоих направлениях и каждый цикл, вперед-назад, требует двух концевых операций по зарубке комбайна. Комбайн обычно управляется дистанционно из безопасного рабочего места под землей.
Угольные комбайны также снабжены транспортирующим механизмом обычно состоящей из конвейерной системы, которая транспортирует уголь из забоя после его выемки. Наиболее распространённая конвейерная система, называющаяся скребковый конвейер работает под комбайнами собирая отколотые куски угля.
Во время работы угольного комбайна при механизированной выемке необходимо наличие временной механически-гидравлической щитовой крепи для стабилизации кровли очистного забоя. Механизированные секции крепи, расположенные позади комбайна, передвигаются вперед по всей длине забоя. После прохода комбайна секции крепи складываются и гидравлически распираются после подвигания на забой .
На сегодняшний день для механизированной выемки угля используется три типа угольных комбайнов:
Комбайн с двумя шнеками, расположенными по концам комбайна (КШРКК) – способны отрабатывать угольные пласты мощностью 58-156 дюймов (от 1,5 до 4м). Они используются преимущественно при мощности пласта свыше 1,5м потому, что весь угольный пласт может быть отработан за один проход комбайна при движении в обоих направлениях, обеспечивая высокую производительность и меньшее время простоя незакрепленной кровли.
Выемочный комбайн с одним шнеком (ВКОШ) – два комбайна одновременно используются в очистных забоях с мощностями пластов 1,5м.
Выемочный комбайн с одним фиксированным барабаном (ВКФБ) – два комбайна одновременно используются в очистных забоях с мощностями пластов 1,2м.