В 1957 г. конструкторы института Донгипроуглемаш разработали техническое задание, а затем технический и рабочий проекты угольного комбайна УКР (узкозахватный для крутых пластов, регулируемый по мощности пласта), предназначенного для механизации выемки угля на крутых пластах мощностью 0,6-1,1 м. Принципиальными особенностями УКР являлись:
Осуществление выемки угля при движении комбайна снизу вверх, без наличия специальной машинной дороги, что значительно сокращает некрепленное пространство в лаве.
Узкозахватный способ выемки, при котором ширина захвата равна шагу крепи. Барабанный рабочий орган этого комбайна, расположенный в зоне наиболее ослабленного уступа забоя, обеспечивал малую энергоемкость процесса разрушения и высокую производительность комбайна, оборудованного пневмодвигателем мощностью 32 л. с. Скорость выемки достигает 120 м/час.
Возможность раздельного ведения процессов выемки п крепления лавы, что позволяет: во-первых, вести работы по выемке угля без присутствия людей в лаве там, где это диктуется условиями безопасности, и, во-вторых, максимально ускорить каждую из этих операций за счет высоких скоростей подачи и большого фронта работ для возведения крепи одновременно в нескольких пунктах лавы.
Возможность осуществления выемки угля на всю мощность пласта за счет исполнительного органа, плавно регулируемого при помощи гидропривода без остановки комбайна. Эта особенность конструкции комбайна позволяет вести выемку угля по всей длине лавы по границе почва-кровля, не допуская при этом образования крупных кусков угля, которые при падении повреждают забойщицкую крепь.
Обеспечение прямолинейной груди забоя после прохода комбайна для лучшего поддержания призабойного пространства и ликвидации дополнительных ручных работ по оформлению забоя.
Крутые пласты Донбасса характеризуются следующими специфическими особенностями залегания и разработки:
неустойчивыми, в большинстве случаев, боковыми породами, требующими усиленного крепления призабойного пространства вплотную к груди угольного забоя;
значительными колебаниями мощности пласта в пределах лавы;
обильным метановыделением и склонностью пластов к внезапным выбросам угля и газа;
почти полным отсутствием явления отжима угля в пласте;
недопустимостью отделения от массива пласта больших глыб угля из-за опасности повреждения ими крепи;
магазинированием угля в нижней части лавы.
Специфические условия выемки угля на крутых пластах долгое время не давали возможности решить проблему механизации. Попытки применить для этих условий комбайны, разработанные для пологих пластов, не дали положительных результатов.
На основном процессе добычи угля, в очистных забоях на крутых пластах преобладал тяжелый ручной труд - выемка угля производилась как и в довоенный период - при помощи отбойных молотков.
Уменьшившееся за время Великой Отечественной войны количество отбойных молотков в Донбассе стало быстро расти и за пять послевоенных лет увеличилось более чем в 4 раза. Начиная с 50-х годов, наряду с увеличением численности работающих молотков, шло дальнейшее их усовершенствование; оно шло по пути уменьшения веса, упрощения золотникового устройства, улучшения условий работы. Так, молоток МОП-10 был снабжен золотниковым устройством, при этом воздушный и водяной пусковые клапаны сблокированы между собой, что исключает возможность подачи в молоток воды при прекращении подачи воздуха. Таким образом, к концу 50-х годов наша промышленность освоила серийный выпуск целого ряда отбойных молотков.
Для угольной промышленности, наряду с ростом объемов производства, решающее значение имеет значительное повышение качественных показателей.
Решение этих задач зависит от технического прогресса и, в частности, от внедрения новых машин и комплексов оборудования.
Угольщики не могут решить поставленные перед ними задачи, используя только существующие технику и технологию.
Поэтому дальнейшими направлениями научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ предусматривается создание таких машин и механизмов, которые позволят комплексно механизировать, а в дальнейшем и автоматизировать угледобычу.
Для этого, в первую очередь, необходимо усовершенствовать узкозахватные комбайны, как наиболее перспективные для комплексной механизации очистных работ. Исключительное внимание обращается на механизацию процесса выемки ниш, а также на возможность челноковой работы комбайна при условии обеспечения санитарных условий для шахтеров.
Выемка угля при использовании новых средств механизации осуществляется, как правило, по всей мощности пласта без оставления угольных пачек в кровле или почве пласта.
В связи с большим разнообразием горно-геологических условий залегания угольных пластов применение узкозахватной выемки в отдельных случаях является нецелесообразным, поэтому предполагается создание новых комбайнов с широким захватом исполнительных органов. В целях максимального упрощения технологии изготовления этих комбайнов, сокращения объемов работ по их производству, сокращения номенклатуры изделий и облегчения снабжения шахт запасными частями узлы и детали этих комбайнов будут максимально унифицированы.
В годы пятой пятилетки советские комбайностроители совершенствовали уже созданные угледобывающие комбайны и создавали новые конструкции для различных горно-геологических условий.
Развитие конструктивных идей комбайна «Донбасс». В результате модернизации основных узлов комбайна «Донбасс-1» был создан надежный и эффективный угледобывающий комбайн «Донбасс-1К». Модернизируя комбайн, конструкторы и машиностроители стремились повысить прочность узлов машины, улучшить конструкцию исполнительного и погрузочного органов, чтобы повысить эффективность разрушения угля и погрузку его на забойный конвейер.
Постепенно совершенствовалось мастерство машинистов комбайнов и квалификация персонала надзора участков и шахт. Успешно осваивались новые машины, передовые приемы и методы работы с комбайнами, совершенствовалась организация труда в лаве, неуклонно возрастала и производительность комбайнов, которая по шахтам Донецкого бассейна достигла в первом квартале 1964 г. в среднем 7590 т в месяц.
Характерным было то, что этих высоких показателей достигли не отдельные механизаторы, а десятки и сотни шахтеров. Опыт эксплуатации комбайнов «Донбасс» показал, что правильное их использование позволило повысить производительность труда рабочих по лаве на 40- 45%, что способствовало росту угледобычи в среднем на 25%. Количество комбайнов «Донбасс» постоянно росло, однако темпы роста объема механизированной навалки на пологих пластах в 1952-1953 гг. начали несколько снижаться.
Чтобы увеличить объем механизированной навалки на пологих пластах, необходимо было в первую очередь создать специализированные комбайны для условий, где комбайны «Донбасс» не нашли применения.
Первую промышленную партию комбайнов «Донбасс» направили на шахты, имеющие различные горно-геологические условия. Это позволило быстро накопить необходимый опыт по их эксплуатации, а также выяснить специфические требования, предъявляемые к конструкции машины в разных условиях.
Осуществление такого решения потребовало серьезной подготовительной и организаторской работы.
Конструкторы Донецкого филиала Гипроуглемаша организовали на Горловском заводе подготовку машинистов комбайнов и их помощников. Было проведено специальное обучение механиков участков, выделенных для внедрения угледобывающих комбайнов.
Первая партия комбайнов внедрялась одновременно на шахтах большинства угольных трестов Донбасса. На каждую из шахт, для оказания помощи, командировались инженеры Донгипроуглемаша. Вместе с администрацией и партийными организациями шахт они обеспечивали своевременную и правильную подготовку лав для внедрения комбайна, обучали и инструктировали кадры горняков, внимательно изучали опыт эксплуатации комбайнов, накапливая данные для дальнейшего совершенствования машин.
Одновременное внедрение новых машин на шахтах с различными условиями угледобычи оправдало себя. Уже в 1949 г. комбайнами «Донбасс» добыли свыше 4 млн. т угля.
Исключительно важным для дальнейшего развития советского угольного комбайностроения явилось то, что в процессе освоения новой машины горняки выдвинули и внедрили большое количество ценных усовершенствований конструкции комбайна и модернизирующих его приспособлений.
Донецкий научно-исследовательский угольный институт совместно с Донецким филиалом «Гипроуглемаша» разработал и внедрил оригинальные однобортные доставочные листы для лав наклонного падения, которые позволили осуществлять совмещение во времени операций по выемке и транспортировке угля, а также по механизированной передвижке доставочных листов вслед за комбайном. Это нововведение позволило почти наполовину сократить трудоемкость работ в комбайновых лавах наклонного падения.
В 1945 г. в Гипроуглемаше было создано отдельное конструкторское бюро по проектированию угледобывающего комбайна, предназначенного для использования на пологих пластах Донецкого бассейна. С 1946 г. это бюро вошло в состав Донецкого филиала Гипроуглемаша. Коллектив, возглавляемый Александром Давыдовичем Сукачем (главный конструктор проекта), В. Н. Хориным и С. М. Арутюняном, по-новому решил большое число принципиальных вопросов конструирования комбайнов.
В качестве исходного рабочего варианта при проектировании новой машины было взято предложение, выдвинутое в 1945 г. инженером М. Ф. Горшковым. В этом схематическом проекте угледобывающего комбайна содержалась смелая идея применить кольцевой бар-1 с цепью в сочетании с отбойной штангой, имеющей две опоры. Такое решение позволяло надеяться на устранение в конструкции комбайна ряда принципиальных недостатков режуще-отбойных органов, имевших место у большинства предшествующих машин.
Но для этого необходимо было разработать работоспособную конструкцию режуще-отбойных органов, спроектировать приводные устройства, заново решить вопрос о механизме навалки угля и т. д.
Эти задачи решил коллектив конструкторов Донецкого филиала Гипроуглемаша и машиностроителей Горловского завода им. С. М. Кирова. К середине 1948 г. был создан опытный образец угледобывающего комбайна «Донбасс».
В данном конструктивном исполнении комбайн «Донбасс» предназначался для одновременной и полной механизации зарубки, отбойки и навалки угля на конвейер в очистных забоях пологих пластов мощностью от 0,8 до 1,5 л. при углях мягких и средней крепости и кровле средней устойчивости.
Комбайн был сконструирован на базе новой советской мощной врубовой машины МВ-60, от которой без принципиальных изменений были взяты подающая часть и электродвигатель.
В первые годы послевоенной пятилетки состояние механизации добычи угля характеризовалось большим и все возраставшим разрывом в уровнях механизации различных трудоемких производственных процессов. В лавах пологих пластов Донецкого бассейна распределение удельного веса трудовых затрат на различные операции составляло: зарубка - 5%, бурение - 4%, отбойка и навалка - 50%, работы по управлению кровлей- 20%, перенос конвейера - 10%, слесарно-ремонтные и прочие работы - 11%.
Отсутствие в лавах совершенных технических средств для механизации отбойки и навалки угля заставляло задалживать на эти процессы . половину всех ресурсов рабочего времени. Для осуществления комплексной механизации угледобычи необходимо было гармонически увязать механизацию зарубки, отбойку и навалку угля, создав угледобывающий комбайн.
Проблема была очень сложной. Решающую роль в создании угольного комбайна предстояло сыграть специализированным проектно-конструкторским институтам угольного машиностроения - Гипроуглемашу Министерства угольной промышленности СССР и его Донецкому филиалу (с 1956 г. - институт Донгипроуглемаш).