Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






ВВЕДЕНИЕ. В соответствии с рабочим учебным планом специальности 7.050107 «Экономика предприятий» и рабочей программой дисциплины «Комплексная механизация очистных

В соответствии с рабочим учебным планом специальности 7.050107 «Экономика предприятий» и рабочей программой дисциплины «Комплексная механизация очистных работ», для студентов специальности ЭГП предусмотрено выполнение двух самостоятельных индивидуальных работ. Целью этих работ является закрепление теоретических положений учебной дисциплины и приобретение практических навыков при решении профессиональных задач по обоснованному выбору современных средств комплексной механизации очистных работ и определению рационального режима работы выемочной машины для конкретных условий эксплуатации.

Исходные данные для выполнения индивидуальных работ (в виде конкретных горно-геологических и горно-технологических факторов) студентом выбираются из таблицы согласно двум последним цифрам зачетной книжки. Если эти цифры: больше 20, то номер варианта принимается равным двум последним цифрам минус 20; больше 40 – минус 40; больше 60 – минус 60; больше 80 – минус 80.

 

 


Таблица – Исходные данные

 

Параметры Н о м е р в а р и а н т а
                                       
Горнотехнические Длина столба, м                                        
Длина лавы, м                                        
Направление подвигания лавы В В В ПР ПР ПР ПР ПР В В В ПР ПР ПР ПР ПР ПР В В ПР
Горно-геологические Мощность пласта, Нр, м 0, 8-0, 9 0, 9-1, 0 1, 0-1, 1 1, 1-1, 2 1, 2-1, 3 1, 3-1, 4 1, 4-1, 5 1, 5-1, 6 1, 6-1, 7 1, 7-1, 8 1, 8-1, 9 1, 9-2, 0 2, 0-2, 1 2, 1-2, 2 2, 2-2, 3 2, 3-2, 4 2, 4-2, 5 1, 0-1, 3 1, 3-1, 6 1, 6-1, 9
Угол падения пласта a, град                                        
Сопротивляемость угля резанию, Ар, Н/мм                                        
Марка угля Г Д К Ж ОС А ПА Т К А ОС Ж А Т Д К Ж А ОС Г
Породы основной кровли А1 А1 А2 А1 А3 А1 А3 А3 А1 А2 А1 А3 А2 А1 А2 А1 А1 А3 А1 А3
Породы непосред-ственной кровли Б2 Б4 Б3 Б5 Б4 Б5 Б2 Б4 Б2 Б3 Б2 Б2 Б3 Б2 Б4 Б2 Б3 Б2 Б5 Б2
Породы почвы П2 П2 П2 П3 П2 П3 П2 П3 П2 П3 П2 П2 П3 П3 П2 П2 П3 П2 П3 П2

 

 

Расшифровка используемых абривиатур: В – подвигание лавы по восстанию; ПР – подвигание лавы по простиранию;

А1, А2, А3 – категория пород основной кровли по обрушаемости соответственно «легкая», «средняя»,

«тяжелая»;

Б2, Б3, Б4, Б5 – категория пород основной кровли по устойчивости соответственно «неустойчивая»,

«малоустойчивая», «средней устойчивости», «устойчивая»;

П2, П3 – категория пород почвы по прочности соответственно «слабая», «устойчивая».

 


1 Выбор оборудования очистного механизированного комплекса для конкретных условий эксплуатации

 

На выбор комплекса оборудования очистного забоя влияют многие горно-геологические и горнотехнические факторы: мощность и угол падения пласта, сопротивляемость угля резанию, состояние и устойчивость кровли и почвы, газоносность пласта, принятые способ подготовки и система разработки, уровень концентрации горных работ, состояние подземного транспорта и т.д.

Оборудование должно полностью соответствовать горно-геологическим условиям и эксплуатационно-техническим требованиям эффективной отработки угольных пластов.

Оптимальными параметрами выемочных полей считаются такие, при которых достигается длительная работа механизированных комплексов без перемонтажа. Длина столба должна быть, как правило, не менее 900м, длина лавы 200-250м. Увеличение длины лавы и скорости подвигания очистного забоя являются важными факторами повышения технико-экономических показателей работы комплексно-механизированных забоев и угледобывающих предприятий в целом.

При выборе оборудования для очистного забоя предпочтение следует отдавать современным механизированным комплексам с щитовыми крепями и крепями сопряжения, комбайнам с самозарубающимися исполнительными органами, забойным передвижным конвейерам с зачистным лемехом и вынесенными на штреки приводными головками, выемочным машинам, работающим по челноковой схеме.

Следует иметь в виду, что в условиях рыночной экономики использование устаревшего оборудования, несмотря на его относительно низкую первоначальную стоимость, экономически нецелесообразно. На каждую тонну добытого угля оно требует в 2, 0-2, 5 раза большего расхода эксплуатационных средств, к тому же не обеспечивает требуемого уровня безопасности обслуживающего персонала.

Соответствие конструкции, типоразмера и параметров механизированной крепи горно-геологическим и горно-техническим условиям эксплуатации является важнейшим условием обеспечения эффективной работы очистного комплекса оборудования в целом. Поэтому обоснование и выбор оборудования комплекса для данных условий следует начинать с анализа факторов, которые влияют на выбор механизированной крепи. Первоочередность выбора механизированной крепи обусловливается также высокой стоимостью гидрофицированной крепи (до 85 % стоимости комплекса) и значительной трудоемкостью ее монтажа и демонтажа.

Базой современных очистных комплексов для отработки пологонаклонных пластов являются щитовые механизированные крепи (ЩМК), конструкция и параметры которых при правильном выборе обеспечивают надежную и высокопроизводительную работу всего оборудования комплекса и безопасность труда обслуживающего персонала.

Обеспечение этих требований особо актуально при отработке угольных пластов с малоустойчивой и неустойчивой непосредственной кровлей (категорий Б3, Б2), доля которых в Донецком бассейне составляет 70%, а также – пластов с трудно обрушаемой (тяжелой) основной кровлей.

Перспективными ЩМК, удовлетворяющими в значительной степени указанным требованиям и адаптированными к условиям Донецкого бассейна при отработке пологонаклонных пластов мощностью 0, 8-2, 6м, являются разработанные Донгипроуглемашем ЩМК типов КД90 (3т.р.), КД90Т (2т.р.), КДД (2т.р.), ДМ, ДТ (2т.р.). Именно этим ЩМК поддерживающе-оградительного типа следует отдавать предпочтение по сравнению с поддерживающими крепями с секциями рамной конструкции (М87, М88 и др.) и оградительно-поддерживающими ЩМК типа ОКП, УКП, технический уровень которых в большинстве случаев не соответствует сложным горно-геологическим условиям их применения в Донецком бассейне и не может обеспечить высокопроизводительную работу комплекса. Эффективная область применения указанных механизированных крепей в условиях Донецкого бассейна практически исчерпана.

Основными параметрами щитовых механизированных крепей, определяющими область их эффективного применения являются [1]:

- удельное сопротивление МК опусканию кровли, характеризующее ее поддерживающую способность ;

- удельное сопротивление МК опусканию кровли на 1м лавы, характеризующее способность управлять тяжелой кровлей ;

- удельное сопротивление на переднем конце консоли перекрытия, характеризующее способность МК предотвращать обрушение пород непосредственной кровли в зоне наиболее вероятного ее обрушения ;

- давление на почву (МПа), характеризующие возможность вдавливания оснований секций в слабую почву;

- коэффициент затяжки кровли, характеризующий отношение поддерживаемой МК площади кровли к общей площади призабойного рабочего пространства Кз;

- минимальная и максимальная конструктивная высота секции МК;

- особенности кинематики четырехзвенного механизма, определяющие направление смещения перекрытия относительно кровли при конвергенции боковых пород в пределах диапазона раздвижности крепи.

Важными эксплуатационными достоинствами некоторых типов механизированных крепей является возможность их передвижки с подпором и приподъемом переднего носка основания, что позволяет расширить область эффективного применения комплексов на пласты с неустойчивой кровлей (категория Б2) и слабой почвы (П2).

Преимущественное применение получают агрегатированные механизированные крепи с резервированием шага передвижки секций, передвижным конвейером (базой крепи) и дистанционным электро-гидравлическим управлением, что позволяет повысить скорость крепления в 1, 5-2, 5 раза по сравнению с индивидуальным управлением.

Технические характеристики и условия применения рамных и кустовых МК поддерживающего типа и ЩМК поддерживающе-оградительного типа нового технического уровня приведены соответственно в табл.1.1 и табл.1.2.

Выбор очистного механизированного комплекса при заданных параметрах выемочного участка целесообразно производить в соответствии с рекомендациями работы [ 2 ].

Основными параметрами при выборе механизированного комплекса для конкретных горно-геологических условий являются минимальная m1 и максимальная m2 мощности разрабатываемого пласта, минимальный a1 и максимальный a2 углы падения пласта.

Указанные параметры сопоставляются с показателями нижнего (mмин, amin) и верхнего (mmax, amax) пределов применения механизированных крепей по мощности и углу падения пласта, приведенных в технических характеристиках (табл.1.1 и табл.1.2).

Если выполняются условия

то предварительно определяется один или несколько типов МК, которые могут быть применены в данных условиях.

Категория пород по обрушаемости (А) определяет необходимую несущую способность (удельное сопротивление) и тип механизированной


Таблица1.1- Технические характеристики и условия применения МК поддерживающего типа

 

Показатели и условия применения Значения показателей для МК с секциями рамной и кустовой конструкции типа
1М88 М87УМ 1 т.р. М87УМ П т.р. М87УМП 1т.р. М87УМП Пт.р. М87УМН 1т.р. М87УМН Пт.р. МТ –1, 5 1т.р. 2МТ-1, 5 Пт.р. 1М87Л 2М87Л
Мощность пластов, м 1, 0-1, 3 1, 15-1, 4 1, 35-1, 95 1, 05-1, 38 1, 25-1, 95 1, 05-1, 38 1, 25-1, 95 1, 1-1, 5 1, 35-2, 0 1, 0-1, 6 1, 35-2, 0
Угол падения пласта, град при выемке по простиранию при выемке по падению-восстанию   0-15 0-8   0-15 0-10   0-15 0-10   0-35 0-10   0-35 0-10   0-35 0-10   0-35 0-10   0-23 0-8   0-18 0-8   0-20 0-10   0-20 0-10
Удельное сопротивление, кН/м2       520-620 520-620            
Сопротивление секции, кН                      
Шаг установки секций, м 0, 95 0, 95 0, 95 0, 63: 0, 79 0, 63: 0, 79 0, 95 0, 95 1, 26 1, 26 0, 95 0, 95
Основные размеры секции, мм Высота (min – max) Ширина перекрытия Длина перекрытия   710-1300   855-1455   1035-1985   860-1450   1040-1980   870-1490   1040-1990   835-1510   990-2010   750-1600   885-2000
Давление на почву, МПа 1, 6 1, 65 1, 65 1, 95 1, 95 1, 6 1, 6 2, 6 2, 6 1, 3 1, 3
Масса секции, кг                      
Время передвижки секции, с 12-15 12-15 12-15 12-15 12-15 15-20 15-20 15-20 15-20 12-15 12-15
Категория пород кровли по обрушаемости А1 , А2 А1 , А2 А1 , А2 А1 , А2 А1 , А2 А1 , А2 А1 , А2 А3 , А4 А3 , А4 А1 , А2 А1 , А2
Категория пород непосредст. Кровли по устойчивости Б4, Б5 Б4, Б5 Б4, Б5 Б4, Б5 Б4, Б5 Б4, Б5 Б4, Б5 Б4, Б5 Б4, Б5 Б4, Б5 Б4, Б5
Категория устойчивости пород почвы П3 П3 П3 П3 П3 П3 П3 П3 П3 П3 П3

 

Таблица1.2- Технические характеристики и условия применения ЩМК нового технического уровня

 

Показатели и условия применения Значения показателей для щитовых крепей поддерживающе-оградительного типа
1КД90 2КД90 3КД90 2КД90Т 3КД90Т ДМ 1КДД 2КДД 1ДТ 2ДТ
Мощность пластов, м 0, 8-1, 3 1, 1-1, 5 1, 35-2, 5 1, 1-1, 5 1, 35-2, 0 0, 8-1, 5 0, 9-1, 6 1, 35-2, 4 1, 1-1, 8 1, 45-2, 5
Падение пласта, град при выемке по простиранию по падению (восстанию)   0-35 0-10   0-35 0-10   0-35 0-10   0-35 0-10   0-35 0-10   0-35 0-10   0-35 0-10   0-35 0-10   0-35 0-10   0-35 0-10
Удельное сопротивление, кН/м2 488-550 514-554 542-558 813-863 846-869 325-485 350-505 478-533 700-800 730-840
Сопротивление секции, кН 2838-3194 2988-3217 3149-3241 4745-5035 4940-5070 1800-2800 1990-2930 2660-3080 3800-4500 4000-4800
Удельное сопротивление на конце передней консоли, кН/м 389-438 410-441 432-445 650-692 680-700 340-420 316-433 400-440 520-670 600-690
Шаг установки секций, м 1, 5 1, 5 1, 5 1, 5 1, 5 1, 5 1, 5 1, 5 1, 5 1, 5
Габариты секции, мм Высота (min – max) Ширина Длина   655-1365   710-1450   1000-2030   750-1470     1000-2080   610-1500   710-1500 4530-4800   1115-2400 4505-5090   800-1800 4600-4930   1175-2500 4520-5190
Коэффициент затяжки кровли 0, 9 0, 9 0, 9 0, 9 0, 9 0, 9 0, 9 0, 9 0, 9 0, 9
Давление на почву, МПа 1, 12 1, 13 1, 44 1, 73 1, 74 1, 45 1, 5 1, 5 1, 8 1, 8
Масса секции, кг                    
Время передвижки секции, с 12-15 10-12 8-10 10-12 8-10 10-12 10-12 8-10 10-12 8-10
Категория пород кровли по обрушаемости А1, А2 А1, А2 А1, А2 А3 А3 А1, А2 А1, А2 А1, А2 А3 А3
Категория пород кровли по устойчивости нижн.слоя Б2, Б3 Б2, Б3 Б2, Б3 Б3, Б4 Б3, Б4 Б3 Б3 Б3 Б3, Б4 Б3, Б4
Категория устойчивости пород почвы П2, П3 П2, П3 П2, П3 П3, П4 П3, П4 П2, П3 П2, П3 П2, П3 П3, П4 П3, П4

 


крепи по характеру взаимодействия ее с кровлей (поддерживающая, поддерживающе-оградительная, оградительно-поддерживающая).

Необходимое удельное сопротивление механизированной крепи (кН/м2) можно определить по зависимостям, рекомендуемым проектом межгосударственного стандарта - Крепи шахтные механизированные. Общие технические условия:

- для легких кровель (А1) Рк = 350 + 75(m – 1);

- для средних кровель (А2) Рк =1, 5 [400 + 80(m – 1)]; (2)

- для тяжелых кровель (А3) Рк =2 [300 +75 (m – 1)]

где m=m2 – максимальная мощность разрабатываемого пласта.

Сопоставляя полученные данные с показателями фактического удельного сопротивления крепей Рфакт, приведенными в табл.1.1 и 1.2, определяем типы механизированных крепей удовлетворяющих условию

Рфакт ³ Рк необх (3)

На пластах с легко- и среднеобрушаемыми кровлями (А1, А2), средней устойчивости и устойчивых (Б4, Б5) целесообразно применять комплексы с крепями поддерживающего типа (табл.1.1, кроме МТ-1, 5), а также ЩМК поддерживающе-оградительного типа с сопротивлением до 500 кН/м2 (таблю1.2).

Для кровель труднообрушаемых (А3) следует применять щитовые или кустовые МК с сопротивлением более 800 кН/м2, с коэффициентом начального распора не менее 0, 7.

В условиях легкообрушаемых кровель (А1) с неустойчивым (Б2) и малоустойчивым (Б3) нижним слоем непосредственной кровли предпочтительно применять комплексы с щитовыми механизированными крепями, передвигаемыми с подпором, (табл.1.2), с активными консольными частями перекрытий, с коэффициентом затяжки кровли не менее 0, 9. Крепи этого типа, как видно из табл.1.2, создают достаточно высокое удельное сопротивление на конце передней консоли, что резко снижает количество вывалов пород непосредственной кровли в области наиболее вероятного ее обрушения в призабойном пространстве.

Эта рекомендация справедлива как для тонких пластов, так и пластов средней мощности.

Прочность на вдавливание (sад) и устойчивость верхнего слоя почвы (П13) определяют выбор механизированной крепи по удельному давлению оснований секций на почву пласта. Для расширения области применения ЩМК на пласты с почвой средней устойчивости (П2) современные ЩМК (табл.1.2) оснащаются механизмом подъема основания.

При соответствии параметров одного или нескольких типов механизированной крепи исходным данным по диапазону мощности пласта и углам его падения, по свойствам кровли и почвы, производится анализ исходных данных по сопротивляемости угля резанию. При этом определяют тип и производительность выемочной машины комплекса, т.е. возможности и целесообразности применения в конкретных условиях стругового или комбайнового очистного комплекса.

При выборе выемочной машины (очистной комбайн) необходимо учитывать следующие основные факторы:

1) уровень энерговооруженности;

2) возможность фронтальной самозарубки и челноковой безнишевой выемки (при выносе приводных головок конвейера на сопряженные с лавой штреки);

3) обеспечение максимальной производительности при минимальных удельных энергозатратах для данных параметров разрушаемости угольных пластов при реализации установленной мощности приводов;

4) применение исполнительных органов, обеспечивающих минимальное пылеобразованение, требуемую сортность добываемого угля, минимальные удельные энергозатраты на разрушение угольного массива и погрузку отбитого угля на конвейер, необходимый диапазон регулирования по мощности пласта;

5) возможность компоновки и увязки по основным конструктивным и технологическим параметрам с конвейером и механизированной крепью для обеспечения заданной производительности;

6) тип и параметры системы механизма подачи, (ВСП, ЦСП, БСП) комбайна и рациональная область их применения.

Технические характеристики серийных комбайнов и машин нового технического уровня, приведены в табл.1.3.

Типы забойных скребковых конвейеров (с навесным оборудованием), их типоразмеры по длине и мощности приводов должны соответствовать пути транспортирования угля по лаве и длине лавокомплекта механизированной крепи (с учетом выхода приводов конвейера на вентиляционный и откаточный штреки), а также - типу крепи сопряжения.

Производительность забойного конвейера не должна ограничивать максимально возможную теоретическую (минутную) производительность выемочной машины.

Технические характеристики передвижных скребковых забойных конвейеров для очистных комплексов приведены в табл.1.4.

Возможные сочетания оборудования в составе очистных механизированных комплексов для отработки полого-наклонных пластов тонких и средней мощности приведены в приложении (табл. П.1).

При выборе оборудования очистного комплекса необходимо учитывать затраты на его приобретение и выполнять технико-экономический анализ нескольких конкурирующих вариантов.

Для возможности оценки капитальных затрат на приобретение оборудования очистного комплекса и определения стоимости его составных частей, в приложении приведены договорные цены на механизированные крепи (табл. П.2), очистные комбайны (табл.П.3), скребковые забойные конвейеры (табл.П.4) и насосные станции для механизированных крепей (табл.П.5).


 

Таблица1.3- Технические характеристики серийных очистных комбайнов и машин нового технического уровня

 

 

Показатели Типы очистных комбайнов
К103М УКД3 УКД200 УКД300 КА80 1К101У 1К101УД ГШ200В РКУ10 РКУ13 1ГШ68 2ГШ68 ГШ500
Производительность, т/мин До 5 3-5 3-5 4-10 3-5 3-4 До 4, 0 4, 0¸ 5, 5 5-7 5-8 5-8 5-8 5-11
Применяемость по мощности пласта, м 0, 7-1, 4 0, 8-1, 3 0, 8-1, 3 0, 85-1, 5   0, 85-1, 3 0, 8-1, 3 0, 95-1, 3 1, 05¸ 1, 5 1, 1-1, 93 1, 35-2, 6 1, 3-2, 5 1, 3-2, 5 1, 3-2, 7
Суммарная мощность привода, кВт                         564, 5
В т.ч. привода резания           -     - - - -  
Привода подачи 2х55 2х55 2х55 2х30 2х55 - 2х55 2х55 - - - -  
Номинальное напряжение, В     660/1140               660/1140 660/1140 660/1140
Диаметр исполнительного органа, м 0, 63; 0, 710, 8 0, 8; 0, 9 0, 8; 0, 9 0, 8; 0, 9; 1, 0 1, 0 0, 73; 0, 8 0, 8 0, 8; 1, 0 1, 0; 1, 25 1, 12; 1, 4 1, 12; 1, 25 1, 25; 1, 4 1, 25; 1, 4
Ширина захвата, м 0, 8 0, 63; 0, 8 0, 63; 0, 8 0, 7 0, 63; 0, 8 0, 63; 0, 8 0, 8 0, 8 0, 8 0, 63 0, 63; 0, 8 0, 63; 0, 8 0, 63
Тип исполнительного органа   Ш н е к о в ы й Бараб. Ш н е к о в ы й
Число резцов, nр                          
Тип резцов 3Р4-80 РКС2 РКС2 РКС2 3Р4-80 3Р4-80 3Р4-80 3Р4-80 3Р4-80 3Р4-80 3Р4-80 3Р4-80 3Р4-80
Частота вращ. об/мин. 70; 98       54, 6 83, 1   63, 1 63, 1 39, 4 44, 4; 53, 6 44, 4; 53, 6 41, 8
Максимальная скорость подачи, м/мин 5, 0 5, 0 5, 0 13, 0 4, 4 4, 4 5, 2 5, 0 5, 0 5, 0 4, 4 6, 0 6, 5
Тяговое усилие, кН                          
Масса, т 11, 0 16, 0 17, 5 18, 5 10, 4 10, 4 8, 8 13, 2 18, 6-19, 1 20, 7-24, 8 18, 6 21, 0 28, 0

 

 

Таблица1.4- Технические характеристики скребковых забойных конвейеров

ПАРАМЕТРЫ Типы скребковых передвижных конвейеров
СПЦ151 СПЦ161 СП202 СП87П СП301 СПЦ163 СПЦ273 СП326 КСД26В КСД27 КСД28
Производительность, т/мин 4, 0 5, 8 7, 2 6, 7 12, 2 6, 1 12, 0 13, 0 10, 0 14, 0 16, 6
Скорость движения тягового органа, м/с 1, 0 1, 0 1, 0 1, 0 1, 34 1, 0 1, 0 1, 0 1, 04 1, 05 1, 06
Тяговый орган: Тип цепи Кол-во и расположение цепей   20х80 в центре   20х80 в центре   18х64   18х64   24х86   24х86 в центре   26х92 в центре   26х92 в направляющих   26х92 центрально-разнесен.   30х108 центрально- разнесен.   30-108 в центре
Число и мощность электродвигателей, кВт 2х55 3х55 2х55 2х55 3х55 4х55 2х55 3х55 4х55 4х55 2х110 2х160 2х110 3х110 3х110 4х110 1х55/160 1х65/220 2х65/200 85/250
Рештачный став: Высота боковины, мм Ширина, мм Длина рештака, мм                      
Длина в поставке, м     150; 175; 220; 300 150; 175; 120; 180       До 300 До 300  

 


Таблицы П2-П5 составлены с использованием приложения 5 «Договорные цены на горношахтное оборудование и материалы» (на конец 2003г), помещенного в работе [3].

Приведем пример выбора очистного механизированного комплекса применительно к следующим исходным данным:

1. Мощность пласта, м – 1, 3 – 1, 5.

2. Угол падения пласта, град. – 4.

3. Марка угля – Ж.

4. Сопротивляемость угля резанию, Н/мм – 290.

5. Породы кровли

- непосредственная – устойчивая (Б5 );

- основная – труднообрушаемая (А3).

6. Породы почвы – слабые (П2).

7. Длина лавы, м – 200.

8. Подвигание очистного забоя – по простиранию (ПР).

9. Длина выемочного столба, м –1200.

Выбор средств механизации (типа и состава очистного комплекса) рекомендуется производить в результате сопоставления горно-геологических и горно-технических факторов, характеризующих очистной забой (исходные данные выполняемой работы), с технической характеристикой входящих в состав существующих очистных комплексов машин. Кроме перечисленных факторов, следует учитывать дополнительные, определяющие, в частности, технико-экономические и другие показатели работы очистного забоя.

Выбор средств механизации следует начинать с выбора типа базовой машины – механизированной крепи, как определяющей основные показатели работы забоя в целом. Выбор типа механизированной крепи производится на основании вышеизложенной методики по результатам сравнительного анализа нескольких (не менее 2-х, а лучше 3-х или 4-х) возможных к применению вариантов (параметры механизированных крепей приведены в табл. 1.1 и табл. 1.2). При этом результаты сравнительного анализа удобно представить в виде таблицы.

Таблица 1.5 - Выбор типа механизированной крепи

Факторы сравнения Исходные данные Технические характеристики крепи
2КД90Т МТ1, 5
Горно-геологические факторы
Мощность пласта, м 1, 3 - 1, 5 1, 1 - 1, 5 1, 35 - 2, 0
Угол падения пласта, град 3 – 4 До 35 До 35
Характеристика кровли: - непосредственная   -основная кровля   малоустойч.   труднообрушаемая   коэффициент затяжки кровли 0, 9 0, 9 сопротивление крепи на 1 м2 поддерживаемой кровли, кН/м2 863 850 сопротивление секции крепи, кН 5035 5450
Характеристика почвы Устойчивая давление на почву, МПа 1, 73 2, 3
Горнотехнические факторы
Длина выемочного столба, м   > 400 > 400
Расположение очистного забоя в пространстве выемка по простиранию удовлетворяет
Длина очистного забоя, м      
Дополнительные факторы
Масса секции крепи, кг      
Договорная оптовая цена, тыс. грн.      
           

По результатам выполненного анализа формулируется соответствующий вывод.

В данном примере предпочтение следует отдать крепи 2КД90Т поддерживающе-оградительного типа, позволяющей выполнять работы в забоях с малоустойчивой непосредственной и труднообрушаемой основной кровлей с большей степенью эффективности за счет обеспечения условий безопасности, высокой скорости крепления и производительности оборудования комплекса в сравнении с крепью МТ1.5.

. Выбор типа комбайна также следует выполнять в результате сравнительного анализа возможных к применению вариантов. В рассмотрение должны приниматься комбайны, соответствующие мощности и углу падения вынимаемого пласта. Технические характеристики комбайнов помещены в табл. 1.3. Результаты анализа могут быть представлены в виде табл. 1.6.

Таблица 1.6 - Выбор очистного комбайна

Факторы сравнения Исходные данные Технические характеристики Комбайнов
1ГШ68 РКУ10
Горно-геологические факторы
Мощность пласта, м 1, 3 - 1, 5 1, 30 - 2, 5 1, 1 - 1, 93
Угол падения пласта, град 3 – 4 0 - 35 0 – 35
Сопротивляемость угля резанию, Н/мм     до 300   до 360
Хрупкопластические свойства угля Ж хрупкий   любые Любые
Горнотехнические факторы
Длина выемочного столба, м   удовлетворяет
Расположение очистного забоя в пространстве выемка по простиранию удовлетворяет
Длина очистного забоя, м   удовлетворяет
Дополнительные факторы
Производительность труда (+) - (высокая энерговооруженность) (+) - (безнишевая выемка)
Безопасность труда (-) - (цепной тяговый орган) (+) - (БСП)
Регулируемость по мощности пласта (+) – (шнековые и.о.)
Сортность угля и пылеобразование (-) - (шнековые и.о.)
Договорная оптовая цена, тыс. грн. 579, 5 707, 7
         

По результатам выполненного сравнительного анализа формулируется соответствующий вывод, в котором указываются основания для принятия решения по выбору типа комбайна.

В рассматриваемом примере целесообразным является использование комбайна РКУ10, как обеспечивающего при прочих равных условиях более высокие показатели по безопасности труда.

Руководствуясь минутной производительностью выбранного очистного комбайна и принимая во внимания данные, приведенные в табл. П. 1, окончательную комплектацию очистного механизированного комплекса завершаем выбором забойного конвейера, крепи сопряжения и насосной станции. В рассматриваемом случае может быть принят забойный конвейер СПЦ 273, крепь сопряжения УКС и насосная станция СНТ40.

 

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО РЕЖИМА РАБОТЫ

ВЫЕМОЧНОГО КОМБАЙНА

 

2.1 Постановка задачи

 

Задача выбора рационального режима работы выемочного комбайна является задачей оптимального проектирования. Ее постановка включает в себя следующие этапы:

1 Выбор критериев качества (функций цели). В качестве последних целесообразно принимать эксплуатационную производительность Qэ→ max и удельные энергозатраты W→ min.

2 Выбор оптимизируемых параметров. Для выемочного комбайна основным оптимизируемым параметром является скорость его перемещения вдоль забоя (скорость подачи) – Vп;

3 Построение математической модели, устанавливающей взаимосвязь между функциями цели и оптимизируемыми параметрами.

В данном случае математическая модель представляет собой зависимость

Qэ = f1 (Vп)

4 Выбор ограничений, накладываемых на оптимизируемые параметры (параметрические ограничения) и другие параметры системы (функциональные ограничения). Для выемочных комбайнов таковыми являются:

- максимальная скорость, обеспечиваемая механизмом подачи Vпmax (Vп≤ Vпmax);

- производительность конвейера Qконв (Qт≤ Qконв);

- скорость крепления забоя механизированной крепью Vпкр (Vп≤ Vпкр);

- мощность, соответствующая устойчивому моменту двигателя Ру (Ру≥ Р).

2.1 Исходные данные для расчета

 

Исходные данные для выполняемых расчетов сводятся в табл.2.1.

 

Таблица 2.1.- Исходные данные (пример)

Наименование параметров Обозначение Размерность Значение
 
  Сопротивляемость угля резанию Аp Н/мм  
  Мощность пласта расчетная Нp м 1, 4
  Марка угля     Ж
  Диаметр исполнительного органа Dи м 1, 0
  Ширина захвата Bз м 0, 63
  Скорость резания м/с 3, 3
  Количество резцов на органе шт.  
  Число резцов в одной линии резания npл шт.  
  Электродвигатель     ЭКВЭ4-200
  К.п.д. передаточного механизма η   0, 8
  Схема работы комбайна     челноковая
  Длина очистного забоя L м  
  Коэффициент готовности Кг   0, 9
  Удельный расход резцов Z шт/т 12·10-3

 

2.3 Определение рационального режима работы выемочного комбайна

 

Решение поставленной задачи рекомендуется выполнять с использованием графоаналитического метода, см. рис.2.1. В верхнем квадранте

Qконв
Р, кВт  
W, кВт ч т
Vп, м/мин  
Vпкр  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Qт
Qэ
Р
Ру
W
Q, т/ч
1, 5
0, 5
1, 0
 
 
 
Рисунок 2.1 – Пример номограммы для выбора режима работы комбайна.

Ограничения скорости перемещения:

- по устойчивой мощности электродвигателя.

- по скорости крепления.

- по предельному значению Vп.

- по производительности конвейера.

номограммы строится энергетическая характеристика комбайна, т.е. зависимость нагрузки на валу двигателя в функции скорости перемещения комбайна – f (Vп).

Используя упрощенный подход к определению указанной зависимости, принимаем, что мощность на валу двигателя исполнительного органа описывается следующим уравнением

 

Р = а + b Vп, (2.1)

 

где а – условная мощность нагрузки двигателя при Vп =0, кВт;

b – приращение мощности двигателя при увеличении Vп на 1 м/мин, кВт · мин /м.

Значение a может быть определено по следующей формуле:

 

, (2.2)

 

где nрр − количество резцов исполнительного органа, одновременно контактирующих с забоем;

η – к.п.д. передаточного механизма.

Для шнековых исполнительных органов

, (2.3)

для вертикального барабана

. (2.4)

Коэффициенты α и β в формуле (2.2), учитывающие марку угля, принимаются по данным табл. 2.2.

 

Таблица 2.2.- Характеристика углей

Марка угля α β
Ж, К, КЖ, ОС, Т   0, 27
Г, Д  
А, ПА  

 

Значение b в формуле энергетической характеристики (2.1) определяется по следующему выражению:

(2.5)

 

где δ − коэффициент, учитывающий хрупко-пластические свойства угля, для вязких углей δ = 0, 095, а для хрупких и весьма хрупких δ = 0, 06;

К вязким следует относить все угли и антрациты при Ар > 300 Н/мм, а также угли марок Г и D при Ар > 90 Н/мм.

К весьма хрупким следует относить антрациты при Ар < 60 Н/мм, а также угли К, Ж, ОС, Т при Ар < 120 Н/мм.

К хрупким относятся остальные угли: антрациты Ар = 60 … 300 Н/мм, угли марок К, Ж, ОС, Т при Ар = 120 … 300 Н/мм, Г и Д при Ар < 90 Н/мм.

В нижнем квадранте номограммы приводятся зависимости Qт = f3 (Vп) и Qэ = f4 (Vп), где Qт и Qэ соответственно теоретическая и эксплуатационная производительности комбайна:

Qт = 60 γ Нр Вз Vп, (2.6)

Qэ = Qт Кэ, (2.7)

 

где Кэ – коэффициент непрерывности работы очистного комбайна, определяемый по формуле

 

γ – плотность угля, т/м3; L – длина лавы, м; Кг – коэффициент готовности комбайна (0, 8…0, 9); Тмо, Тко, Тзи, Топ – отнесенные к одному циклу затраты времени соответственно на маневровые, концевые, на замену инструмента, а также на организационные и другие причины, не связанные с комбайном, мин.

 

Значения Тмо, Тко, Тзи и Топ определяются следующим образом.

 

Тмо = L/Vпmax – при односторонней схеме работы комбайна,

Тмо = 0 – при челноковой схеме работы комбайна,

Tзu = Нр Вз L Z γ tp,

Тко = (15…20) мин,

 

Топ = (25…30) мин,

где Vп max – максимальная скорость подачи комбайна;

Z – удельный расход режущего инструмента (см. табл. 2.3)

tp – время на переустановку одного резца (0, 5 - 2) мин.

 

Таблица 2.3 – Удельный расход режущего инструмента

Сопротивляемость резанию, Н/мм   0-60   60-120   120-180     180-240   240-300
Удельный расход резцов, 10 –3 шт/т 5, 3-5, 7 8, 3-9, 8 12, 2-16, 3 19, 1-21, 1 25, 5-33, 8

 

Используя полученные данные по нагрузке двигателя и теоретической производительности комбайна, определяются удельные энергозатраты на выемку – W, кВтч/т:

W = P/Qт = (α + b Vп)/Qт. (2.9)

Результаты определения удельных энергозатрат при различных значениях скорости подачи комбайна в виде графиков приводятся в верхнем квадранте.

Результаты вычислений представляются в виде табл. 2.4.

Таблица 2.4 - Результаты вычислений (пример)

Vп, м/мин Р, кВт Qт, т/ч Кэ Qэ , т/ч W, кВт ч/т
1, 0 67, 5   0, 66 48, 8 0, 9
2, 0          
3, 0          
4, 0          
5, 0          

 

Следующим этапом определения рационального режима работы комбайна является учет вышеприведенных параметров ограничений. Часть из них (Vпmax, Qконв) находится из технических характеристик комбайна и конвейера (см. табл.1.3 и табл.1.4)

Целью выявления ограничения скорости подачи V по производительности забойного конвейера является обеспечение его допускаемой загрузки при работе очистного комбайна по условию Qт ≤ (0, 7…0, 8)· Qконв, где Qконв – теоретическая производительность конвейера по данным его характеристики, т/ч.

Значение скорости V может быть установлено графический путем, либо вычислением по формуле:

 

. (2.10)

Целью учета ограничения скорости подачи комбайна значением Vпкр является соблюдение требования по обеспечению допускаемой горно-геологи­ческими условиями площади обнажаемой кровли вслед за работающим комбайном.

Ограничение скорости подачи комбайна по креплению забоя механизированной крепью производится по зависимости

 

Vпкр = К lкр/tкр, (2.11)

 

где К = 0, 4…0, 9 – коэффициент, учитывающий горно-геологические условия;

Lкр – шаг установки секций крепи по длине лавы, м;

tкр - норматив времени на переустановку одной секции крепи;

tкр = (0, 2…0, 25) мин.

Цель определения скорости подачи комбайна по условию Ру≥ Р
– обеспечить работу комбайна без опрокидов его двигателя. Для определения VРу необходимо использовать расчетные значения Ру, указанные в табл. П.6 для приводных электродвигателей очистных комбайнов.

Если при двухдвигательном приводе электродвигатели работают на общий вал (для комбайнов 1ГШ68 и 2ГШ68Б), укакзанное значение устойчивой мощности одного двигателя следует умножить на коэффициент 1, 9, учитывающий возможное несовпадение механических характеристик двигателей.

Численные значения ограничивающих параметров приводятся на номограмме в виде соответствующих линий.

Рациональное значения скорости подачи Vпрац определяют исходя из условия обеспечения максимальной эксплуатационной производительности

(Qэmax) при минимальных удельных энергозатратах (Wmin) с учетом всех рассмотренных ограничений. Так, например, согласно данным рассматриваемого числового примера (см. рис.2.1), в качестве рациональной принимается скорость подачи Vпрац = Vпкр =3, 75 м/мин. Выбранный режим работы комбайна следует выделить.

С учетом полученного значения подачи определяется величина сменной эксплуатационной производительности комбайна

 

,

 

где Тсм – продолжительность смены, ч;

tпз = 2(0, 15…0, 25) – затраты времени на подготовительно-заключительные операции, ч.

В заключении работы формулируется соответствующий вывод.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Механизированные крепи очистных комплексов и агрегатов /П.А. Горбатов, В.Г. Гуляев, Н.М. Лысенко и др. - Донецк, новый мир, 1997, - 275с.

2. Комплексная механизация очистных работ на угольных шахтах /Е.Д. Дубов, Г.Н. Голубев, Ю

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
В.4. Преимущества, Закона о компенсации в отношении требований о компенсации морального вреда по сравнению с ГК. | Лабораторная работа №6. Гидролиз солей




© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.