Оборудование для разработки пласта

Оборудование для разработки пласта

1.      Характеристика пласта

пласт комбайн выемочный забой

Пласт XXVII имеет, преимущественно, сложное строение. Прослоек углистого аргиллита приурочен в основном к верхней части пласта, который в отдельных случаях настолько обогащается углистым материалом, что переходит в высокозольный уголь, а пласт в этих местах Приобретает простое строение. Мощность прослойка меняется от 0,09 до 0,15 м (в среднем 0,1 м). По изменению мощности и строения пласт относится к относительно выдержанным. Мощность колеблется от 1,85 до 3,26 метров при средней 2,60 м. Угол падения от 20˚ до 35˚. По простиранию угол восстания и падения 5˚-7˚. Коэффициент крепости угля по аналогии с действующими шахтами доходит до 1,5, прослойков породы из углистого аргиллита - от 0,5 до 2,5. Непосредственную кровлю пласта мощностью 1,5 - 1,8 м, слагают мелко-среднезернистые и слоистые за счёт песчаника алевролиты, в 30 - 35 см, выше угольного пласта алевролиты поражены послойной трещиноватостью, сопровождающейся глиной трения мощностью до 1 - 3 см, которая обуславливает ложную кровлю, явно проявляющуюся в обводнённых условиях. По устойчивости непосредственная кровля в целом относится к кровле «средней устойчивости». Относительная метанообильность пласта 1,76 /т. Плотность угля 1,2 г/

. Выбор выемочной машины

На пластах мощностью более 1,5 - 1,6 м. безусловное лидерство получили очистные комбайны со шнековыми исполнительными органами. Поэтому с учётом ограничивающих факторов (углы падения пласта вдоль лавы a, по падению a  и по восстанию a  пласта, сопротивляемость угля резанию , мощность пласта m и сопротивляемость резанию породных прослойков  и т.д.) принимаем для выемки очистной комбайн KSW-460NE.

Расчёт сопротивляемости угля резанию в неотжатой зоне массива пласта  (Н/мм) Сопротивляемость угля резанию , достаточно хорошо коррелирует с коэффициентом крепости ƒ, = 1,5ƒ кН/см, следовательно зная ƒ можно вычислить усреднённое значение . В нашем случае ƒ пласта ХХVII будет равно 1,5. = 1,5 * 1,5 = 2,25 кН/см.  = 225 Н/мм.

Сопротивляемость резанию породного прослойка .

= 1,5 * 2,5 = 3,75 кН/см.  = 375 Н/мм.

Сопротивляемость пласта резанию с учётом породных прослойков

 = ,

Где  = 2,75 м  мощность угольных пачек,  = 0,15 м  мощность породных прослойков, m = 2,9 м  мощность пласта.

 =  233.  = 233 Н/мм.

Сопротивляемость угля резанию на поверхности угольного пласта

 =  

Где  - коэффициент отжима, учитывающий снижение сопротивляемости угля резанию по сравнению с неотжатой зоной.

 =  + ,

Где   значение коэффициента отжима на кромке забоя, B = 0,8 м  ширина захвата, c и d - коэффициенты, зависящие от свойств пласта.

- для хрупких углей  = 0,36; с = 0,36; d = 0,7;

 = 0,36 +  ≈ 1,  = 1,

 = 1 * 233 = 233 Н/мм.

3. Увязка конструктивных и режимных параметров функциональных машин

Исходя из сопротивляемости угля резанию, удельных энергозатрат на выемку угля (энергоёмкость разрушения) и мощности двигателей привода режущих органов определяем теоретически возможную производительность комбайна.

 = ,

Где теоретически возможная производительность комбайна, т/мин,  = 400 кВт  устойчивая мощность электродвигателей исполнительных органов, удельные энергозатраты на добычу полезного ископаемого, кВтч/т.  ≈ 0,7 кВтч/т при  = 225 Н/мм. Найдено методом линейной интерполяции.

 =  = 9,5 т/мин,  = 9,5 т/мин.

Проверка механизированной крепи 1КМ144 по фактору проветривания очистного забоя

 ≥ S = ,

Где  =фактическая площадь сечения для прохода воздуха в забое, S - требуемая площадь сечения для прохода воздуха, исходя из теоретической производительности, метанообильности и требований безопасности,,  = 9,5 т/мин  теоретическая производительность комбайна, g = 1,76 /т  относительная метанообильность разрабатываемого пласта, k = 1  коэффициент дегазации пласта,  = 4 м/с  максимально допустимая скорость движения воздуха в лаве,  = 1,25 коэффициент учитывающий движение воздуха по выработанному пространству, с = 1%  допустимая концентрация метана в исходящей струе.

 ≥ S =  ≈ 5,6,  = 7 ≥ S =5,6.

Скорость подачи очистного комбайна должна быть согласована со скоростью крепления забоя:

 ≤ ,

Где  - теоретически возможная скорость подачи комбайна, м/мин,  - скорость крепления забоя, м/мин.

Определяем теоретически возможную скорость подачи комбайна

 =,

Где  = 9,5т/мин  теоретическая производительность комбайна, B = 0,8 ширина захвата исполнительного органа, m = 2,9 м  вынимаемая мощность пласта, γ =1,2 т/ плотность угля.

 = = 3,4 м/мин.  = 3,4 м/мин.

Определяем скорость крепления очистного забоя

 =,

Где - скорость крепления забоя, м/мин,  = 3 скорость крепления выработки,            В = 0,8 м  ширина захвата комбайна, к = 1 коэффициент снижения скорости крепления.

 = * 1 = 3,75 м/мин,  = 3,75 м/мин.

 = 3,4 м/мин. ≤  = 3,75 м/мин.

В состав комплекса входят три насосные станции AZE - 5, с рабочим давлением 30 МПа + / - 5%.

Проверка производительности забойного конвейера Анжера- 30, т/мин.

 ≥ 1,3,  = 16 ≥ = 1,3*9,5 = 12,35.

Где  = 16 т/мин  производительность забойного конвейера по его технической характеристике,  = 9,5 т/мин  теоретическая производительность комбайна.

4. Технические характеристики оборудования очистного забоя

Условия применения и состав механизированного комплекса

Тип комплекса - 1КМ144КС.

Мощность пластов - 1,8- 3,0 м.

Угол падения пласта - 30˚.

Тип основной кровли - тяжёлая.

Тип непосредственной кровли - неустойчивая.

Сопротивление почвы - 2,5МПа.

Механизированная крепь - 1М144.

Очистной комбайн - KSW-460NE.

Забойный конвейер - Анжера-30.

Крепь сопряжения - КСКВ.

Техническая характеристика механизированной крепи 1М144

Высота секции в сдвинутом положении  - 1650 мм.

Высота секции в раздвинутом положении  - 3300 мм.

Угол падения - 35˚.

Среднее давление на почву - 2,2 МПа.

Удельное сопротивление на 1 кровли 600 кН/.

Шаг передвижки секций - 0,8 м.

Усилие передвижки секции - 538 кН.

Усилие передвижки конвейера - 246 кН.

Скорость крепления - 3 /мин.

Площадь проходного сечения для воздуха - 3,3- 7.

Расстояние от задней гидростойки до передней кромки козырька - 2100 мм.

Расстояние от передней гидростойки до передней кромки козырька - 2100 мм.

Техническая характеристика очистного комбайна KSW- 460NE

Вынимаемая мощность пласта - 1,8-3 м.

Угол падения - 35˚.

Мощность электродвигателей привода исполнительных органов - 2х200кВт.

Мощность электродвигателей привода подачи - 2х45кВт.

Скорость подачи - 0-20 м/мин.

Номинальное тяговое усилие - 2х323кН.

Исполнительный орган:

Диаметр - 1,8 м.

Ширина захвата - 0,8 м.

Число оборотов - 41 об/мин.

Параметры исполнительных органов и типоразмер резцов

Тип исполнительного органа - шнековый.

Вынимаемая мощность пласта - 2,9 м.

Диаметр  - 1,8 м.

Ширина захвата  - 0,8 м.

Частота вращения n, - 41 об/мин.

Число заходов шнека , - 4.

Типоразмер резцов - РШ- 32-78/16

Техническая характеристика скребкового конвейера Анжера-30

Максимальная производительность - 16 т/мин.

Скорость движения цепи - 0,92 м/сек.

Размеры звена цепи - 30х108 мм.

Мощность привода - 2х160 кВт.

Длина поставки - 250 м.

Техническая характеристика перегружателя ПСП-308-01

Максимальная производительность - 20 т/мин.

Длина в поставке - 45-100 м.

Ширина рештака - 732 мм.

Высота рештака - 230 мм.

Масса - 59-100 т.

Тип тяговой цепи - 26-92 мм.

Расстояние между скребками - 1104 мм.

Скорость движения тяговой цепи - 1,17 м/с.

Мощность привода - 160 кВт.

Ресурс рештачного става - 1500 тыс.т.

Техническая характеристика кабелеукладчика UKT-3

Угол падения пласта - 0-35˚.

Разрывное усилие - 2х110 Кн.

Сечение - 88х160 мм.

Радиус изгиба - 8 м.

Высота петли - 370 мм.

Ширина желоба для размещения кабелеукладчика - 230 мм.

Длина лавы - 250 м.

Техническая характеристика насосной установки 2УЦНС13

Подача - 13-22 /ч.

Номинальный напор - 350-500 м.

Номинальная мощность насоса - 36 кВт.

Габаритные размеры - 2310х750х900 мм.

Масса - 940 кг.

Техническая характеристика насосной станции АZE-5

Номинальное давление - 30 МПа.

Номинальная подача жидкости - 150 л/мин.

Перепад от верхнего предела давления - 20%.

Мощность электродвигателя - 110 кВт.

Ёмкость бака - 1200 л.

Габариты - 2000х1060х920 мм.

Масса - 4800 кг.

Рабочая жидкость - водная эмульсия с 3-5% присадкой.

5. Расчёт скорости подачи очистного комбайна

Определение скорости подачи комбайна по мощности двигателя привода исполнительного органа

Где  = 400 кВт  суммарная устойчивая мощность привода исполнительных органов комбайна, α = 30˚ угол падения пласта,  = 2,9 м  максимальная вынимаемая мощность пласта,  = 0,8 м  ширина захвата исполнительного органа комбайна,  = 0,7 кВтч/т  удельные энергозатраты по выемке угля, γ = 1,2 т/плотность угля.

 =  = 2,96 м/мин.  = 2,96 м/мин.

Определение скорости подачи комбайна по вылету резца

 = 0,01 nz,

Где  = 4,9 см  радиальный вылет резца,  = 1,2  коэффициент вылета резца, n = 41 об/мин частота вращения исполнительного органа, z = 2 число резцов в линии резания.

 = 0,01*  41*2 = 3,3 м/мин.  = 3,3 м/мин.

 =  sin45˚,  = 7 * sin45˚= 7 * 0,7 = 4,9 см.

Где  = 7 см  конструктивный вылет резца, 45˚  угол установки к поверхности резания для тангенциальных резцов.

Определение скорости подачи комбайна по газовому фактору

 = ,

Где  = 7 фактическая площадь поперечного сечения для прохода воздуха в забое, с = 1% допустимая концентрация метана в исходящей струе,  = 4 м/с - максимально допустимая скорость движения воздуха,

k = 0,65 - коэффициент дегазации пласта, g = 1,76 /т - относительная метанообильность пласта, = 2,9 м - максимальная вынимаемая мощность пласта, B = 0,8 м - ширина захвата,  = 1,2 т/ - плотность угля.

 =  = 5,2 м/мин,  = 5,2 м/мин.

Влияние производительности конвейера на скорость подачи комбайна

 = ,

Где  = 16 т/мин - максимальная производительность конвейера,

= 2,9 м - максимальная вынимаемая мощность пласта,  = 0,8 м - ширина захвата комбайна, γ = 1,2 т/ - плотность угля.

 =  = 5,7 м/мин,  = 5,7 м/мин.

Принимаем для дальнейших расчётов = 2,96 м/мин.

Список литературы

1. Горные машины и оборудование подземных горных работ. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования. Кемерово 2012. А.А. Хорешок Ю.А. Антонов.

2. Солод В.И. Проектирование и конструирование горных машин и комплексов: учеб. для вузов / В.И. Солод, В.Н. Гетопанов, В.М. Рачек - М. Недра, 1982 - 352 с.

3. Зайков В.И. Эксплуатация горных машин и оборудования: учеб. для вузов/ В.И. Зайков, Г.П. Берлявский - 4-е изд. стер.- М. Издательство МГГУ, 2006 - 257 с.

4. Правила безопасности в угольных шахтах. ПБ 05-618-03: утв. Постановлением Госгортехнадзора России 05.06.03 №50.- М.ФГУП “Научно технический центр по безопасности Госгортехнадзора России”, 2004. - 296 с.

5. Горные машины и оборудование подземных выработок: учеб. пособие для курсового и дипломного проектирования / Б.А. Александров и др. КузГТУ.- Кемерово, 2006 - 114 с.

6. Горные машины и оборудование: методические указания по выполнению курсового проекта. Б.А. Александров и др. Гос. образовательное учреждение высш. проф. образования. Кафедра горных машин и комплексов.- Кемерово: КузГТУ, 2006.- 35 с.

7. Паспорт выемочного участка комплексно-механизированной лавы 7-2-2 блока №2 пласта ХХVII ш. Анжерская Южная.