Комплексная механизация очистных работ в условиях отработки лавы 1212-ю пл. Тройного шахты 'Северная'
Курсовой проект
По
дисциплине: Механизация горного производства.
(наименование
учебной дисциплины согласно учебному плану)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Тема: Комплексная механизация очистных работ в условиях отработки
лавы 1212-ю пл. Тройного шахты «Северная»
Аннотация
Курсовой проект выполнен на основе показателей деятельности выемочного
участка 1212-ю пласта Тройного шахты «Северная». Целью является закрепление
теоретических знаний, полученных при изучении курса «Механизация горного
производства» и приобретение навыков в решении подобных технических задач.
Проект содержит 30 страниц, 1 графический лист.
Значительная часть проекта посвящена анализу технологического процесса на
участке и выбору основного оборудования. В проекте проведены упрощенные расчеты
режимов работы и производительности очистного комбайна, выбран наиболее
оптимальный, устойчивый режим работы. Сформулированы выводы.
The summary
Term paper is run for the base of activity factors of area of
mine «Vorkytinskaya» course project is executed on the basis of parameters of
activity of a site 822-iy of a layer purpose is fastening theoretical knowledge
received at study of a rate «Mechaniztior mountain manufacture» and purchase of
skills in the decision of similar technical tasks project contains 33 pages, l
graphic sheet.significant part of the project is devoted to the analysis of
technological process site and choice of the capital equipment. I the project
the simplified accounts of mode operations and productivity of a clearing combine
are carried out(spent), is chosen opti steady mode of operations. The
conclusions are.
Содержание
Введение
. Горно-геологические условия
выемочного участка лавы 1212-ю пласта n14+13+12 Тройного
. Определение характеристик
пласта
. Анализ схемы механизации
работ на участке
.1 Описание комплекса.
.2 Технология очистных работ.
.3 Транспорт
.4 Транспорт материалов и
оборудование
.5 Водоотлив
.1 Выбор выемочной машины
Технические данные очистного
комбайна KSW-460N
.2 Выбор типа и параметров
механизированной крепи
.3 Выбор забойного конвейера
. Расчет скорости подачи по
силовым и энерготехническим характеристикам с использованием эмпирических
коэффициентов.
.1 Параметры энергетической и
силовой характеристик
.2 Определение скорости
подачи комбайна по ограничивающим факторам
. Расчет сменного
коэффициента машинного времени.
. Расчет нагрузки на забой.
.1 Добыча угля за цикл:
.2 Среднесуточная нагрузка на
очистной забой
.3 Среднесменная нагрузка
.4 Количество циклов сутки:
.5 Допустимая нагрузка на очистной
забой по фактору проветривания
. Построение планограммы
работ.
. Расчет производительности
очистного комбайна КSW-460N
Заключение
Список использованных
источников
Введение
Современные темпы отработки угольных пластов, в
частности Воркутского месторождения, предполагают использование наиболее
совершенной техники и технологии производств, снижение трудозатрат на
производство работ, а также повышение безопасности при их производстве.
Все горные машины могут работать в широком диапазоне
режимов, как в рациональных, так и значительно отклоняющихся от них. Отклонение
режимов работы от рациональных влечет за собой негативные последствия:
·
увеличение
энергоемкости работ (добычи, бурения ),
·
снижение ресурсов
машин и увеличение потока отказов,
·
увеличение
времени на вспомогательные операции,
-снижение производительности рабочих и экономической
эффективности работы участков в целом.
Работа горной машины и всего забоя в рациональных
режимах возможна только при рациональной схеме механизации участка в целом и
если не будет других сдерживающих факторов, например, по интенсивности
выделения газа метана, ограниченной производительности участкового или
магистрального транспорта, скорости перемещения машиниста в очистных забоях (на
тонких пластах), производительности погрузочной машины и буровых машин в
подготовительных забоях. Поэтому при выборе и расчете режимов работы очистного
комбайна, струговой установки или очистного комплекса и конвейерно-стругового
агрегата необходимо учесть все важнейшие исходные данные, характеризующие
горно-технологические и горнотехнические условия.
1. Горно-геологические условия выемочного участка лавы 1212-ю
пласта n14+13+12 Тройного
Лава 1212-ю пласта n14+13+12 расположена в южной части II горизонта поля шахты «Северная».
Длина лавы составляет 234м, длина оставшегося выемочного столба ~ 760м (от
линии временной приостановки до линии остановки лавы в демонтажной камере).
Выемочный столб лавы ограничен:
- с востока - отработанным участком лавы;
- с севера - вентиляционным бремсбергом 112-2-ю;
- с юга - конвейерным бремсбергом 122-ю;
- с запада - южным конвейерным штреком пласта Тройного.
Угол падения пласта в начале вынимаемого столба составляет 5° и
постепенно выполаживается к нижней части столба до 2÷3°.
Угол падения пласта по
забою лавы в сторону вентиляционного бремсберга 112-ю в начале вынимаемого
столба составляет 3÷4° и постепенно выполаживается до 1÷2°
в нижней части.
Перепад высотных отметок составляет от минус 667м (глубина 751 м) до
минус 717 м, максимальная глубина отработки равна 876 м. При максимальной
вынимаемой мощности пласта 2,5 м ширина зоны опорного давления на конечной
глубине отработки составит 88 м.
Пласт опасен по газу, пыли и внезапным выбросам угля и метана, угрожаемый
по горным ударам.
Северная часть выемочного столба лавы 1212-ю пл. n14+13+12 (на длину 119м по забою лавы) подработана лавой 1212-ю пласта
n11 («Четвертого») в период с января
месяца 2001г. по июль 2002г. Южная часть (115м) подработана лавой 1312-ю пласта
n11 ("Четвёртого") с июля
2004г. по октябрь 2005 года.
В связи с этим угольный пласт "Тройной" защищен по фактору
выбросов и горных ударов. Срок подработки северной части лавы составляет более
5 лет. Об эффективности защитного действия подработки вышеуказанной части лавы
на основании экспериментальной оценки удароопасности будет получено заключение
ВНИМИ.
По данным окантуривающих выработок мощность пласта изменяется от 2,10 до
2,48м и в среднем составляет 2,36м. Уголь средней крепости, в верхней половине
пласт имеет прослой мощностью от 0,36 до 0,84м угля рассланцованного.
Ложная кровля мощностью от 0,10 до 0,30м распространена повсеместно и
представлена аргиллитом с линзами и полосками угля, с обилием обугленных
растительных остатков, с неровными поверхностями скольжения.
Непосредственная кровля представлена аргиллитом слоистым мощностью от
1,1м до 2м. По скважинам ШК-4137 и ШК-2, пробуренным в подработанной зоне,
аргиллиты непосредственной кровли сильно трещиноватые предел прочности на
сжатие (sсж) составляет от 20,4 до 24,0 МПа по
скв. ШК-4137 и от 28,2 до 31,2 МПа по скв. ШК-2. Переход от аргиллитов к выше
залегающим мелкозернистым алевролитам постепенный.
Вследствии подработки породы кровли пласта n14+13+12 по данным скважин ШК-4137 и ШК-2 разбиты частыми трещинами.
Основная система трещин ориентирована по падению пород с углами, близкими
к вертикальным.
Непосредственная кровля пласта n14+13+12 характеризуется
как неустойчивая. По предыдущей лаве 1112-ю обрушение ее происходило на высоту
до 6÷8
м от кровли пласта, что
сопоставимо с суммарной мощностью аргиллитов и алевролитов м/з залегающих над
пластом n14+13+12 по лаве 1212-ю.
Породы основной кровли представлены алевролитами к/з с переходами до
алевролитов м/з. Отмечаются прослои песчаника м/з мощностью до1,5м. Породы
основной кровли трещиноватые.
С учетом фактора подработки основная кровля по лаве 1212-ю в верхней и
средней части столба характеризуется как среднеобрушающаяся, с переходом в
нижней части к легкообрушающеяся (протокол №6 от 27.12.2004 г. заседания
комиссии по ДЯ по Печорскому бассейну).
Почва угольного пласта n14+13+12
в районе лавы
1212-ю представлена аргиллитом скрытослоистым мощностью 1,0÷1,5
м, средней крепости.
Непосредственно в почве пласта мощностью 0,2 м залегает аргиллит слабый, с
неровными поверхностями скольжения. Аргиллит почвы склонен к пучению.
Ниже, как правило, залегает песчаник м/з мощностью 1-1,5. Песчаник
трещиноватый.
Первоначально отработка лавы производилась с использованием вент.
бремсберга 112-ю.
Вентиляционный бремсберг 112-ю по пласту n14+13+12 «Тройной» был пройден в 2004 году параллельно конвейерному
бремсбергу 112-ю с оставлением угольного целика между ними 12м. Конвейерный и
вентиляционный бремсберга были закреплены анкерной крепью. После отработки лавы
1112-ю пласта «Тройного» и погашения конвейерного бремсберга 112-ю сечение
вентиляционного бремсберга 112-ю из-за интенсивного пучения почвы и отжатия
угля с боков выработки было полностью перекрыто. Для использования
вентиляционного бремсберга 112-ю в дальнейшем для отработки лавы 1212-ю, была
проведена зачистка его практически в контуре первоначальной проходки. Выполнено
усиление сохранившегося анкерного крепления рамами МТПШ с шагом 1м, в местах
вывалов анкерной крепи произведено перекрепление на арочную крепь.
Из-за продолжающихся процессов отжатия угля с боков выработки, и пучения
пород почвы состояние вентиляционного бремсберга 112-ю не позволяло вести
эффективную отработку лавы 1212-ю.
Выполняемые работы по расширению вентиляционного бремсберга 112-ю впереди
лавы высокозатратны и мало эффективны из-за сильной трещиноватости пород на
сопряжении выработки с лавой и их неустойчивости. В связи с этим для
переподготовки лавы 1212-ю по пласту n14+13+12 «Тройной»
Технической дирекцией ОАО «Воркутауголь» принято решение о проведении
дополнительной выработки вентиляционного бремсберга 112-2-ю.
Проходка вентиляционного бремсберга 112-2-ю осуществлялась от южного
конвейерного штрека параллельно вентиляционному штреку 112-ю с целиком между
ними 18м (Заключение ВНИМИ №10/02-370). При отходе вент. бремсберга 112-2-ю на
189м от южного конвейерного штрека (от места засечки) при очередном прогнозе
удароопасности по выходу штыба была выявлена категория «ОПАСНО». В дальнейшем
проведение вентиляционного бремсберга согласно разработанных мероприятий по
предотвращению горных ударов осуществлялось с бурением разгрузочных скважин.
В интервале 420-470м (ПК34-ПК39) мощность целика с 18м была уменьшена до
15м (заключение ВНИМИ №10/2-536).
В дальнейшем до 680м (ПК58) категория «ОПАСНО» выявлялась при выходе
забоя выработки за зону влияния разгрузочных скважин.
В связи с этим было принято решение о проведении вентиляционного
бремсберга 112-2-ю только в зоне влияния разгрузочных скважин длиной 10м с
последующим контролем эффективности через 3м.
При проходке конвейерного бремсберга только в зоне влияния разгрузочных
скважин контролем эффективности категории «ОПАСНО» не выявлено.
На сопряжении лавы 1212-ю с вентиляционным бремсбергом 112-2-ю,
вследствие влияния разгрузочных скважин, породы непосредственной кровли пласта
имеют ослабленную межслоевую связь и склонны к обрушению на высоту 2,5-3м.
Лава 1212-ю пласта «Тройной» будет переезжать диагонально расположенную
между конвейерным бремсбергом 122-ю и вентиляционным бремсбергом 112-2-ю бывшую
конвейерную сбойку 1212-ю.
На сопряжении лавы со сбойкой ожидается обрушение пород сильно
трещиноватой непосредственной кровли на высоту до 3,5-4м.
Лава пересечет ствол затампонированной разведочной скважины №3106.
Обводненность лавы не ожидается.
Лава 1212-ю пласта Тройного Таблица 1.1
Исходные данные
|
№
|
Показатели
|
Условные обозначения
|
Ед. изм.
|
Значения
|
|
1
|
2
|
|
4
|
5
|
|
1. ГОРНОГЕОЛОГИЧЕСКПЕ
|
|
1.1
|
Мощность
|
|
м
|
2,360
|
|
-пласта угля
|
Нпл
|
м
|
|
|
-прослоев породы
|
Нпп
|
м
|
|
|
-ложной кровли
|
Нлк
|
м
|
|
|
-непосредственной кровли
|
Нок
|
м
|
|
|
1.2
|
Угол падения пласта
|
пл
|
град
|
1-2
|
|
1.3
|
Сопротивляемость резанию
|
|
|
|
|
-угля
|
Ау
|
кН/м
|
180
|
|
-прослоев
|
Ann
|
кН/м
|
|
|
-пласта (приведённая)
|
Апр
|
кН/м
|
180
|
|
1.4
|
Содержание твердых
включений
|
Qy
|
-
|
-
|
|
1.5
|
Абразивность пласта
|
|
мг/км
|
|
|
1.6
|
Хрупкость пласта угля
|
Е
|
|
1,81
|
|
1.7
|
Способность угля к
измельчению
|
mи
|
|
0,7
|
|
1.8
|
Коэффициент отжима пласта
на поверхности забоя
|
Кот
|
|
0, 62
|
|
1.9
|
Показатель разрушаемости
угольного пласта
|
Rnp
|
м5
|
24,34
|
|
1.10
|
Относительная
метанообильность
|
qn
|
м'/т
|
3,2
|
|
1.11
|
Сопротивление почвы на
вдавливание
|
Gn
|
мПа
|
1,2
|
|
1.12
|
Водоприток
|
|
м'/час
|
3
|
|
1.13
|
Класс кровли по
управляемости
|
|
|
|
|
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
|
|
2.1
|
Длина лавы
|
Lл
|
м
|
254
|
|
2.2
|
Длина ниш
|
1н
|
м
|
нет
|
|
2.3
|
Схема работы комбайна
|
односторонняя
|
|
2.4
|
Ширина захвата
|
Вз
|
м
|
0, 63
|
|
2.5
|
Добыча угля с цикла
|
Уц
|
т
|
500
|
|
2.6
|
Число циклов в сутки
|
nц
|
|
4
|
|
2.7
|
Подвигание забоя в сутки
|
Вс
|
м
|
2,54
|
|
3. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ
|
|
3.1
|
Суточная нагрузка на забой
|
Qc
|
т
|
2215
|
|
3.2
|
Количество смен по выемке в
сутки
|
nсм
|
см
|
3
|
|
3.3
|
Количество рабочих в сутки
|
чел.
|
чел
|
14
|
|
3.4
|
Производительность рабочего
на выход
|
П
|
т/вых
|
-
|
|
3.5
|
Тип применяемых машин и
оборудования:
|
|
|
-выемочный комбайн
|
KSW-460N
|
|
-забойный конвейер
|
А-30
|
|
-механизированный комплекс
|
3КМ138
|
|
-крепи сопряжения
|
ОКСА
|
2. Определение характеристик пласта
2.1 Приведенная сопротивляемость резанию: - при
наличии породных прослоев
Апр=(Ау×Ну + Аn×Нn)/Нпл, кН/м; (2.1)
где, Ау - сопротивляемость резанию угля;
Ап - сопротивляемость резанию прослоев породы; Ну -
мощность пласта угля без прослоев породы; Нп - мощность прослоев породы; Нпл
-мощность пласта угля.
Так как по исходным данным нам не даны следующие
значения Ау, Апп, Нп, Нпл, то приведенная сопротивляемость резанью будет равна
205 кН/м
2.2 Показатель степени хрупкости:
(2.2)
Е
= 
где
е - основание натурального логарифма; mи - способность угля к измельчению.
По
степени хрупкости все угли делятся на вязкие (Е<2,1), хрупкие
(2,1<Е<3,5) и весьма хрупкие (Е>3,5).
.3
Значение коэффициента отжима пласта находим по формуле:
Кот
= 
(2.3)
Кот = 0,36
Значение Кот в глубине забоя на расстоянии
В3 от кромки забоя
(2.4)
где,
Вз - расстояние от кромки забоя угольного пласта.
Кот
= 0,36 + (1 - 
) = 0,76
.4
Показатель разрушаемости (R) являющийся комплексной характеристикой пласта,
определяется по формуле:
R =
; кВт.ч.см/м3 (2.5)
R = 
= 24, 3
В
зависимости от свойств пласта значение показателя R могут
принимать значения от R=2 до R=80 квт.ч.см/м3 [1].
По
номограмме (см. лист 1, граф. часть КП) для определения значения и категорий
разрушаемости пласта находим группу условий, характерную значениям рассчитанных
выше показателей, которым удовлетворяет зона II (ВСК, К)
<201. А=180-300 на пластах без прослойков и включений, или пласты сложного
строения с А=120-180, но содержащие более крепкие прослойки или не
раздробленные включения, содержанием до S=2,5%.
Существенные
ограничения на работу выемочных машин могут оказать газообильность пласта (qM), кливаж, наличие породных прослоев.
3. Анализ схемы механизации работ на участке
3.1 Описание комплекса.
При отработке лавы 1212-ю пласта Тройного используется
комплекс 3КМ138. В состав комплекса входит следующее основное оборудование:
·
крепь
механизированная 3М138 с гидросетью и гидрооборудованием;
·
комбайн очистной KSW-460N;
·
забойный конвейер
А-30;
·
бесцепная система
подачи типа Eicotrak;
- электрооборудование;
·
система орошения
и пылеподавления;
- насосные станции СНЛ-200;
система громкоговорящей связи.
Таблица 3.1
Техническая характеристика комплекса 3КМ138
|
Показатели
|
Ед. изм.
|
Значения
|
|
1
|
2
|
3
|
|
Вынимаемая мощность пласта
ср.
|
|
|
|
min
|
м
|
1,4
|
|
max
|
м
|
2,4
|
|
Угол падения пласта
|
|
|
|
по простиранию
|
град
|
до 25
|
|
по падению
|
град
|
до 12
|
|
по восстанию
|
град
|
до 12
|
|
Шаг установки секций крепи
|
м
|
1,5
|
|
Шаг передвижки секций крепи
|
м
|
0,8
|
|
Сопротивление секций крепи
на 1 м в ряду
|
кН/м
|
3900-4600
|
|
Удельное давление на почву
|
МПа
|
2,5
|
|
Усилие домкракта при
передвижки конвейера
|
кН
|
270
|
|
Усилие домкрата при
передвижке секции
|
кН
|
120
|
|
Коэффициент затяжки кровли
|
|
0,93
|
|
Давление в напорной
магистрали
|
МПа
|
32
|
|
Суточная производительность
(расчетная)
|
т/сут
|
2500
|
|
Год начала серийного
производства
|
|
1989
|
|
Завод - изготовитель
|
|
Дружковский
|
|
Категория качества
|
|
Высшая
|
|
Тип крепи
|
|
П-О щитовая
|
3.2 Технология очистных работ
Выемка угля в лаве производится узкозахватным комбайном KSW-460N производства Забжанского механического завода (Польская
Народная Республика). Перемещение комбайна осуществляется по реечному ставу
типа Ejcotrak, который крепится к раме лавного
конвейера, что обеспечивает подачу комбайна вдоль лавы согласно заводской инструкции.
Ширина захвата исполнительных органов (шнеков) комбайна - 0,8 м.
Схема работы комбайна - односторонняя:
· при движении комбайна вверх по лаве к вент.бремсбергу производится выемка
угля;
· при движении вниз - зачистка призабойного пространства.
В исходном положении забойный конвейер выдвинут к забою, секции крепи
отстают от конвейера на шаг передвижки (ход домкрата). Комбайн находится внизу
лавы у конвейерного штрека.
После включения конвейерной линии включается комбайн и производится
выемка полосы угля. По мере подвигания комбайна вверх производится передвижка
секций крепи машинистом крепи, т.е. крепление обнаженной кровли. Отставание
передвижки секций крепи от комбайна должно составлять не более 4 секций (5 м).
Передвижка секций производится снизу вверх последовательно одна за другой вслед
за комбайном или через одну в зависимости от скорости движения комбайна и
состояния кровли. На участках лавы с неустойчивой кровлей и в местах отжима
угля от забоя от 0,3 до 1,0 м секции передвигаются после прохода комбайна с
отставанием не более одной секции. На время передвижки секции комбайн должен
быть остановлен. При отжимах угля от забоя на 1,0 м и более должно применяться
опережающее крепление. На козырьки секций заводятся верхняки из шпального
бруса, балок СВП или рельс, на которые укладывается затяжка - доска толщиной 6
см длиной до 3,4 м. При отжимах угля с одновременными вывалами пород кровли на
верхняки кроме затяжки выкладываются "костры" или устраивается
"накатник" из руд. стойки.
При наличии в лаве участков, где вынимаемая мощность пласта менее 2,8 м
(включая "ложную" кровлю), допускается производить подрубку
непосредственной кровли, а секции крепи передвигать после прохода комбайна по
зачистке.
После выемки полосы угля по всей длине лавы производится перегон комбайна
вниз с зачисткой комбайновой дороги шнеками. После прохода комбайна по зачистке
с отставанием не менее 15 м производится передвижка става лавного конвейера
сверху- вниз отдельными участками ("волной"). Угол поворота линейных
секций конвейера относительно друг друга в плане не должен превышать 1,50.
Перед передвижкой конвейера рабочие должны произвести оборку кровли и
груди забоя "поддирами" длиной не менее 2-х м. Во время оборки
рабочий должен находиться под защитой вышестоящей секции крепи.
Возможность применения вышеуказанных схем передвижки секций крепи и
лавного конвейера определяется в каждом отдельном случае надзором участка в
зависимости от конкретных горно-геологических условий.
Порядок выполнения всех операций в очистном забое, организации работ и
меры безопасности подробно описаны в альбоме "Типовые организации работ в
лавах при выемке угля комплексами".
3.3 Транспорт
Уголь с лавного конвейера «Анжера 30» поступает на конвейерный
бремсмберг. По КШ уголь доставляется подлавным конвейером А-30 длиной 210м,
перегружателем ПСП-30 длиной 100м и далее ленточныым конвейером 2ЛТК-1000А
длиной 900м. С конвейера 2ЛТК-1000А уголь поступает на конвейер 3Л-1000А,
смонтированный в конвейерном уклоне 35-ю пл. Тройного и наклонном конвейерном квершлаге.
Через бункер (ёмкость 1000 м3) и питатель КТ-14 уголь передается на
конвейер 3Л-120В, смонтированный в капитальном конвейерном уклоне (ККУ) гор.
-780 м. С капитального конвейерного уклона через бункер уголь передается на
ЮПКШ гор. -510 м (общешахтную конвейерную цепочку).
Пропускная способность средств транспорта соответствует
производительности выемочного комбайна. На перегружателе ПСП-30 установлена
дробилка угля.
При отработке выемочного поля лавы за поворотом уголь с лавного конвейера
будет поступать на перегружатель ПСП-30, скребковый конвейер
С-202,укорачиваемый до длины 100м и используется для транспортировки горной
массы.
3.4 Транспорт материалов и оборудования
Материалы и оборудование доставляются в вагонетках УВГ-3,3,
"козах" и на площадках. Доставка грузов производится участком ВШТ от
клетевого ствола до квершлага 35-ю с пл. Четвертого на пл. Тройной с помощью
электровозов, дальнейшая доставка осуществляется участком № 8.
С квершлага 35-ю грузы с помощью лебедки ЛВ-25 доставляются по рельсовому
уклону 35-ю пл. Тройного на вент. и конв. штреки 532-ю пл. Тр. По штрекам 532-ю
доставка грузов к месту назначения производится с помощью лебедок типа ЛВ-25.
.5 Водоотлив
В связи с незначительным (1 - 2 м3/час) ожидаемым водопритоком
по выемочному участку "Паспортом …" не предусматривается устройство
водосборников. При увеличении водопритока в выработки выемочного участка будет
разработан и утвержден в установленном порядке "Проект на откачку
воды".
4. Выбор основного и вспомогательного оборудования
.1 Выбор выемочной машины
На основе общего анализа схемы механизации работ на
участке и планируемой интенсивности работ (нагрузке на забой) и развитости
общешахтных технологических цепочек выбираем комбайновый вариант комплексной
механизации.
С учетом свойств пласта, технологических особенностей
очистных комбайнов и применяемого оборудования на участке рассмотрим 3 очистных
комбайна, проводим их сравнение по основным техническим характеристикам,
представленным в таблице 1.
Таблица 4.1 Технические характеристики комбайнов
|
Показатели
|
Параметры требуемые по
горно-геолог. условиям
|
Типы сравниваемых машин
|
|
|
2ГШ68Б
|
К-500Ю
|
KSW-460N
|
|
1
|
3
|
4
|
5
|
|
Мощность пласта, м
|
|
|
|
|
|
min
|
2,2
|
1,4
|
2,4
|
1,4
|
|
max
|
2,4
|
2,5
|
4
|
2,4
|
|
Угол падения, град
|
0-5
|
0-35
|
0-35
|
0-30
|
|
Сопротивляемость угля
резанию, кН/м
|
180
|
300
|
300
|
300
|
|
Диаметр шнека, мм
|
|
1600
|
1800
|
1350
|
|
Механизм подачи:
|
|
|
|
|
|
Тип
|
|
Бесцепной с гидроприводом
|
бесцепной
|
Бесцепной с электроприводом
|
|
Макс. скорость подачи,
м/мин
|
|
6,0
|
6,0
|
20,0
|
|
Тяговое усилие, кН
|
|
220
|
450
|
2×323
|
|
Мощность электродвигателя,
кВт
|
|
132×22
|
500
|
503
|
|
Расчетная
производительность, т/мин при сопротивляемости угля резанию 240, кН/м
|
|
4,5
|
16,0
|
18, 0
|
|
Масса комбайна, кг
|
|
21000,0
|
32000,0
|
35000,0
|
|
Габаритные размеры
комбайна, мм
|
|
|
|
|
|
Длина
|
|
8820
|
5879
|
11650
|
|
Ширина
|
|
1840
|
1685
|
1935
|
|
Высота корпуса в зоне крепи
|
|
1200
|
615
|
909,5
|
Из вышеприведенных характеристик комбайнов наиболее
оптимально по своим характеристикам экономически выгодно выбираем очистной
комбайн KSW-460N.
Технические данные очистного комбайна KSW-460N
|
Предел вынимаемых мощностей
|
- 1200 ? 2900 (1400 ?
2366) мм
|
|
Максимальная
энерговооруженность - Поворотные редуктора R200N - Подающая часть
-Гидросистема
|
- 503 кВт - 2x200 кВт -
2x45 кВт - 13 кВт
|
|
Напряжение питания
|
- 1140 В
|
|
Диаметр исполнительных органов
|
- 1000 ? 1800 (1350) мм
|
|
Ширина захвата
|
- 700 ? 1000 (800) мм
|
|
Минимальное углубление в
почву
|
- 306 мм
|
|
Скорость вращения
исполнительных органов - для поворотных редукторов R200N
|
- 37,87 ? 62,16 (48,94) мин-1
|
|
Максимальное тяговое усилие
|
- 2x323 кН
|
|
Скорость подачи
|
- 0 ? 20,0 м/мин
|
|
Расстояние между осями
шнеков при горизонтальном положении прворотных редукторов - для поворотных
редукторов R200N
|
- 10551 мм
|
|
Высота комбайна в
зависимости от версии
|
- 909,5 мм
|
|
Масса комбайна
|
- около 35000 кг
|
4.2 Выбор типа и параметров механизированной крепи
Таблица 4.2
Технические характеристики механизированной крепи
|
Показатели
|
Параметры требуемые по
горно-геологичес условиям
|
Типы сравниваемых крепей
|
|
по горно-геологич. и
горнотехнич. условиям
|
2ОКП 7 0
|
ЗОКП 7 ОБ
|
3КМ138
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
|
Вынимаемая мощность
пластов, м
|
|
|
|
|
|
min
|
2, 68
|
2,3
|
2,8
|
1,4
|
|
max
|
3,35
|
3,3
|
4,0
|
3,4
|
|
Рабочее сопротивление
крепей на 1mj поддерживаемой площади кровли, кН
|
|
600
|
600
|
700
|
|
Шаг установки, м
|
1,1
|
1, 1
|
1,1
|
1,5
|
|
Масса секций, кг
|
|
6150
|
6830
|
4500
|
Комбайн KSW-460
применяется в комплексе с механизированной крепью 3КМ138. Структурная формула
этой механизированной крепи выглядит следующим образом:
,
где
=1,5 м - шаг расстановки
крепи, Щ - щитовая, А - агрегатная, ПО - поддерживающе-оградительная, Зсх - исходное положение
крепи по заряженной схеме, (-) - без козырьков (выдвижных - 
, поджимных - 
, скалывающих -
) и без щитов удержания забоя от вывалов - 
, К - кустовая секция крепи, 2НВ´V - две стойки в забойном ряду,
наклонены вперед (НВ) и имеют развал в сторону (V), +2НН - две стойки в заднем ряду с наклоном назад, ВЩК - выдвижной щит для затяжки кровли, 4зв (МЧб) - оградительная часть шарнирно связана с основанием 4-х звенником, так
называемым механизмом Чебышева ("Прямило" Чебышева).
.3 Выбор забойного конвейера
Согласно ЦНИЭИ уголь (по данным 1989 г.),
рекомендуется применять с крепью М138 конвейер скребковый типа СПЦ 261А (СПЦ
271.38). Однако, в целях повышения производительности добычи угля, предлагается
использовать конвейер скребковый А-30 (А-307ЛР) производства завода Анжеромаш.
5. Расчет скорости подачи по силовым и энерготехническим
характеристикам с использованием эмпирических коэффициентов
При выполнение расчетов продолжительности рабочих операций очистного
комбайна, режимных параметров подсистем выемочного комплекса и
производительности необходимо знать фактическую скорость подачи машины в
заданных условиях эксплуатации.
Определение фактической скорости подачи машины, в общем случае, должна
производится с учетом ограничений, накладываемых на нее со стороны мощности
привода, усилию подачи, вылету резцов, по кинематически возможной скорости
подачи. Скорость подачи определяется в соответствии с ОСТ 12.47.001 - 73
“Комбайны очистные. Выбор параметров и расчет силы резания и подачи на
исполнительных органах. Методика.” Для рационального режима работы необходимо
определить силовые и энергетические характеристики, которые одновременно
характеризует возможные режимы работ, по которым можно выбрать рациональный
режим работы для конкретных условий.
5.1 Параметры энергетической и силовой характеристик
Определяются
с использованием эмпирических коэффициентов (
; 
; 
; C; Д)
[5] по формулам:
энергетическая характеристика:
, (5.1)
Р = 20,5 + 5804,80×0,079 = 479,08кВТ
где Р = 503 кВт -
мощность, потребляемая из сети комбайном;
= 4,2
м/мин - скорость подачи;
А
и В - параметры энергетической характеристики комбайна (А - средняя мощность привода выемочной машины при нулевой скорости подачи,
прижатом к забою исполнительном органе и натянутом тяговом органе, кВт; В - среднее приращение мощности на единицу скорости подачи, кВт (
).
В
общем виде эти величины определяются по формулам:
; (5.2)
; (5.3)
где
- число резцов исполнительных
органов, находящихся в контакте с разрушаемым массивом, определяется следующим
образом:
, (5.4)
nрр=32/2+(32/360)×67 = 22 резца
и 
- число одновременно режущих
резцов соответственно на отстающем и опережающем исполнительных органах;
-
количество резцов на исполнительном органе для конкретного комбайна (таб.16);
- угол
охвата забоем исполнительного органа, определяется графическим построением в
масштабе (рис.3).
Рис.3
Определение угла охвата
- коэффициент полезного действия передачи (редуктора)
от двигателя к исполнительному органу, принимается равным 0,8;
; ; ; C; Д - эмпирические коэффициенты. Значения коэффициентов γ′ и β′ принимаются
из табл.15. Значения коэффициентов С и Д принимаются в зависимости от условий
погрузки угля на конвейер. Для всех марок вязких углей δ′=
0,095, для хрупких δ′ =
0,06, для весьма хрупких δ′ =
0,04; коэффициенты С и Д - величины
постоянные, принимаются в зависимости от схемы работы комбайна [5].
Для
шнекового исполнительного органа при работе со щитком, расположенным на
расстоянии 80-300 мм от исполнительного органа, С=0, Д=35000 Н/м.
- скорость резания комбайна, , табл. 5, 16;
= 0,8 - ширина захвата исполнительного органа, м;
= 205
кН/м - приведённая сопротивляемость резания пласта, кН/м;
- усилие подачи
очистного комбайна, кН;
- скорость вращения исполнительного органа, об/мин.
Усилие
подачи очистного комбайна может быть определено по формуле:
, (5.5)
Fп =
1,2 × [343000×(0,0262 + 0,2×0,9997) + 80] = 105 кН
где
=1,2¸1,5 - коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления перемещению
комбайна; G = 35000×9,8 = 343000 Н - вес комбайна; 
- коэффициент трения
(для комбайна работающего с почвы =0,3¸0,4, с направляющих конвейера =0,18¸0,25; a - угол падения пласта 1- 20.
- суммарная сила подачи на исполнительных органах, которая
ориентировочно находится из выражения:
(5.6)
где
=205кН приведённая сопротивляемость пласта резанию;
=100кН и 
=300кН - меньшее и большее значение сопротивляемости пласта резанию, ближайшие
к расчётному значению сопротивляемости ; 
= 66 и 
= 92 - составляющие силы резания, принимаются по табл.16 исходя из значений и .
Сила
подачи , определённая по формуле (4.12) соответствует
скорости подачи , которая в свою очередь определяется по формуле:
(5.7)
где
и 
- скорости подачи комбайна, рассчитанные по мощности привода при
сопротивляемости угля резанию = =0,079, принимаются по табл. 16.
силовая
характеристика имеет вид:
, (5.8)
Fп=372,091+686,58*0,079=426,33
где
(5.9)
А/=1,2[343000×(0,0262+0,2×0,997)] = 92,9 кН
(5.10)
5.2 Определение скорости подачи комбайна по ограничивающим
факторам
Полученные силовые и энергетические характеристики позволяют определить
скорость подачи комбайна по ограничивающим факторам:
- по устойчивой мощности привода:
, (5.11)
Руст=503×0,9 = 453кВт
где
- мощность электродвигателя
(табл. 16);
- коэффициент устойчивости, принимается 0,9;
- по устойчивому
усилию подачи:
(5.12)
Fуст=0,9*(2*200)=360кН
где
- максимальное усилие подачи
(табл.16, гр.9).
- по допустимому
вылету резцов на исполнительных органах:
(5.13)
где
- максимальная
предельно-допустимая толщина среза, м;
=0,08
радиальный вылет забойного резца, м;
- коэффициент вылета резца, принимается равным 1,3-1,6 для радиальных
резцов шнековых и барабанных исполнительных органов с горизонтальной осью
вращения; 1,2-1,4 для тангенциальных резцов, режущие кромки которых не вынесены
за лопасть шнека; 1,0-1,2 для тангенциальных резцов, у которых режущие кромки
вынесены вперёд за лопасть шнека в направлении скорости резания, а верхняя
часть резцедержателя вписывается в борозду развала. Большее значение
коэффициента вылета резцов в указанных диапазонах принимается при работе
комбайна на вязких углях и при расположении резцедержателей сзади лопасти шнека
[10].
=48,94-
скорость вращения исполнительного органа, об/мин, принимается из табл.16;
=3 число
резцов в линии резания (табл. 16).
- по кинематически возможной устойчивой скорости подачи:
(5.14)
Vп.кин.=8×0,9=7,2м/мин
где
= 8 м/мин - максимальная скорость подачи, м/мин,
принимаем из табл. 16;
- коэффициент устойчивости, принимается 0,9.
- по скорости крепления:
(5.15)
Vкр=3,5×1×1×1 = 3,5 м/мин
где
=3,5 м/мин скорость крепления при последовательной
схеме передвижки крепи и устойчивых боковых породах, м/мин, принимается по
табл. 17, (для крепей III поколения при ручном управлении принимаем 3-3,5
м/мин, при полуавтоматическом - 6 м/мин, при автоматическом - до 10 м/мин);
- коэффициент, учитывающий схему передвижки крепи. При
последовательной схеме передвижки принимаем равным 1. При применении схемы
передвижки крепи через одну секцию скорость крепления увеличивается вдвое;
- коэффициент снижения скорости крепления с увеличением
угла падения пласта:
при работе по простиранию:
при работе по падению пласта:
- коэффициент снижения скорости крепления при
неустойчивых породах кровли. При неустойчивых породах кровли -= 0,85, в
остальных случаях - =1.
Расчётная скорость подачи будет равна:
(5.16)
Vп.р=min{4; 4,5; 5,16; 6,3; 2,55} = 4,5 м/мин
При средневзвешенном значении сопротивляемости угля резанию для
рассматриваемого параметра А и В и строятся графики (исходя из зависимостей 4.8
и 4.15 строят графики силовой и энергетической характеристики (рис. 4).). Затем
на каждом графике проводят линии, соответствующие значениям устойчивой мощности
двигателей, устанавливаемых на комбайне и графически определяют предельные по
мощности двигателей значения скоростей подачи машины, соответствующие
критическим скоростям подачи по погрузке или вылету резцов. Применение данной
методики целесообразно в том случае, когда нужно определить предельную скорость
подачи по мощности привода и тяговому усилию подачи, а также при необходимости
построения силовых и энергетических характеристик. Для расчета по данной
методике составлена программа расчета на ЭВМ параметров силовой и
энергетической характеристики, данные расчета выводятся на печать. По этим
выходным параметрам можно построить графики и определить ограничения по
мощности привода, тяговому усилию, кинематической предельной скорости и
допустимому вылету резцов.
очистной комбайн лава забой
6. Расчет сменного коэффициента машинного времени
Коэффициент машинного времени - это коэффициент использования машины в течении рабочей
смены. Применительно к очистному комбайну этот коэффициент может определятся
как отношение продолжительности чистого (эффективного) времени работы по выемке
к длительности смены, либо как отношение длительности нахождения комбайна под
нагрузкой (включая выемку и перегон) к продолжительности смены.
Для комплекса в целом под полным временем работы можно понимать
продолжительность выполнения всех предусмотренных технологий выемки операций
при исправном оборудовании и предусмотренном темпе выполнения работ. Однако для
сопоставимости надежности различных элементов комплекса и упрощения расчетов
рекомендуется наработку комбайна, конвейера и крепи измерять продолжительностью
чистого времени работы комбайна по выемке.
Коэффициент машинного времени определяется по формуле:
, (6.1)
где
- коэффициент готовности принимается равным 0,94-0,98 или определяется
по формуле:
, (6.2)
где
- время производительной работы
комбайна по выемке угля, мин/цикл, определяется по формуле:
(6.3)
где
L =254 длина лавы, м; 
- длина ниш, если они предусмотрены схемой выемки, м; = 4,5 м/мин - расчётная скорость по выемке угля
комбайном;
- время устранения неисправностей в работе комбайна,
мин;
- затраты времени в
течении цикла на несовмещенные маневровые операции ( холостая проработка
машины, перегон машины в исходное положение). При односторонней схеме выемки:
, (6.4)
где
= 10 м/мин - маневровая скорость
комбайна, м (см. табл.16);
- затраты времени на концевые операции, можно принимать
в пределах 10-30 минут, или определить по формуле:
, (6.5)
Тко=12+10+2,5+5=29,5 мин
где
- время зарубки, определяется из
выражения:
, (6.6)
где
- длина зарубки, м (£30м); 
- скорость подачи комбайна при
зарубке, находится в диапазоне £
; d - время на одно позиционирование шнеков, принимается
равным 20-30 с; 
- число проходов комбайна при
зарубке (при челноковой схеме -2-3, самозарубка -1);
- время ожидания крепления:
(6.7)
где
- ширина секции, м (1,5м); 
- число отстающих секций (2-5); 
- скорость передвижки крепи (принимаем при ручном управлении 3-3,5
м/мин);
- время на передвижку приводной станции конвейер, принимается 3-10
минут;
- время очистки
привода конвейера, принимается 3-5 минут;
- время замены резцов, может быть определено по
формуле:
, (6.8)
где
- время на замену резца, 
=1+2=3 мин (здесь 
- время замены резца;
- время продолжительности подготовительных работ перед заменой резца), 
- удельный расход резцов, шт/1000т (для РКС принимаем 1-3 шт., для
РО-100 - 1шт., для других 4-5 шт);
и
- технологические и
организационные перерывы, принимаются 3-5 минут.
7. Расчет нагрузки на забой
Расчет нагрузки на забой в конкретных горно-геологических условиях
производится на основе определения минутной производительности комбайна с
учетом ограничений по скорости, коэффициента машинного времени, а также по
фактору проветривания.
.1 Добыча угля за цикл:
, (7.1)
Ац=0,8×2,36×254×1,34 = 908 т
где
= 2,36 - вынимаемая мощность
пласта (с учетом мощности породных прослойков и присечки боковых пород при
выемке весьма тонких пластов), м;
=0,8- ширина захвата комбайна, м;
γ =1,34 - плотность угля в пласте вместе с
породными прослойками, т/м3;
= 254
длина лавы, м.
.2 Среднесуточная нагрузка на очистной забой
Определяется по формуле:
, (7.2)
Асут = 1810 × 3 = 5430 т/сут;
где
=1810 - среднесменная нагрузка на очистной забой,
т/см;
= 3
количество добычных смен в сутки.
7.3 Среднесменная нагрузка
Определяется по формуле:
, (7.3)
Асм = 360×0,41×0,8 ×2,54×1,34×4,5 = 1810 т/см
где
= 360 - длительность рабочей смены, мин.;
Км
= 0,41 - сменный коэффициент машинного времени комбайна по выемке угля (без
учета дополнительных простоев в конце цикла из-за ожидания окончания крепления лавы).
- оптимальная скорость подачи, принимается наименьшая расчётная по
ограничениям.
.4 Количество циклов сутки:
. (7.4)
Nц = 
= 5,98 ≈ 6 циклов/сут.
Полученное значение количества циклов округляют до ближайшего целого. И
по нему определяют расчётную суточную нагрузку на лаву:
(7.5)
Асут.расч=6×908 = 5448 т
.5 Допустимая нагрузка на очистной забой по фактору
проветривания
Определяется по формуле:
, (7.6)
где
= 5,34 проходное сечение струи воздуха при
минимальной ширине призабойного пространства, м2 табл.19.;
-
максимально допустимая по ПБ скорость движения воздуха в лаве, м/с [3] (V=4 м/с);
d - допустимая по ПБ концентрация метана в исходящей из
лавы струе воздуха, %, [3] - 1%; - коэффициент,
учитывающий движение части воздуха по выработанному пространству (при
управлении кровлей полным обрушением принимается равным 1,2-1,4); 
=3,2 относительная метанообильность лавы, м/т; 
- коэффициент, характеризующий
естественную дегазацию источников выделения метана в период отсутствия добычных
работ (для столбовых систем разработки при управлении кровлей полным обрушением
принимается равным 0,7).
Произведя расчет по данной методике можно с достаточной точностью
определить ограничение производительности выемочной машины по скорости
крепления, по тяговому усилию, по мощности привода, по фактору проветривания, и
по полученным результатам дать оценку выемочной машины и всего очистного забоя
в целом. Данная методика удобна при определении ограничения по скорости подачи
по различным ограничивающим факторам, таким образом можно с достаточной
точностью рассчитать рациональный режим работы выемочной машины в заданных
горно-геологических и горно-технологических условиях.
8. Построение планограммы работ
Схема выемки - челноковая.
.1 Время цикла составляет:
, (8.1)
Тц=[360-(15+20)](6/3)=163мин
где
- продолжительность смены, мин (
мин);
- время подготовительных операций в начале каждой смены
(=15 мин);
- время заключительных операций в конце каждой схемы (=20 мин);
= 3 - количество циклов в сутки.
Время
цикла включает:
(8.2)
Тц=12+99,6+2,5+ 3 +10+5=132 мин
где
- время зачистки, мин:
(8.3)
Тзач=254/7*0,85≈3 мин
Планограмма работ строится в графической части курсового проекта.
9. Расчет производительности очистного комбайна КSW-460N
9.1 Производительность можно определить по формуле:
, (9.1)
где
= 360 продолжительность рабочей смены, мин;
= 0,8 -
ширина захвата исполнительного органа, м;
=2,36 -
мощность пласта, м;
=0,9
коэффициент готовности комбайна;
= 4,3 -
скорость подачи комбайна;
= 35 -
суммарное время вспомогательных операций за цикл, мин;
L = 254длина
лавы, м.
Заключение
Проанализировав данные горно-геологических и горнотехнических условий
отработки лавы 1212-ю пл. Тройного ш. «Северная» и выполнив расчеты, можно
сделать вывод, что при использовании более мощного и современного оборудования,
а именно:
комплекс механизированный 3КМ138;
комбайн 4KSW450N;
конвейер «Анжера-30.
можно увеличить нагрузку на очистной забой добыча в расчетном варианте с
2215 тонн до 5448 тонн.
Список использованных источников
1. Позин Е.З. и др., Разрушение углей
выемочными машинами, М: Недра, 1984 г. 288
2. ОСТ 12.44.258-84. Комбайны очистные.
Выбор параметров и расчет сил резания и подачи на исполнительных органах.
Методика.
3. Технологические схемы разработки
пластов на угольных шахтах на период 1990-1995 гг., части 1 и 2, ИГД им.
Скочинского, М., 1989 г.
4. Крапивин М.Г. и др., Горные
инструменты, 3-е издание, переработанное и дополненное, М., Недра, 1990 г. 256
с. Гетопанов В.Н.., Рачек В.М., Проектирование и надежность.
5. Гепотамов В.Н. и др., Горные и транспортные
машины и комплексы., М: Недра, 1991 г.304 с.