Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Горные машины и оборудование подземных горных работ

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Одним из важнейших направлений технического прогресса в горной промышленности является комплексная механизация очистных работ.

Проблема механизации и автоматизации угольной промышленности характеризуется исключительно сложными условиями труда человека и эксплуатации горных машин. Стесненность и непрерывность перемещения рабочего места, запыленность и взрывоопасность рудничной атмосферы, возможность динамических форм проявлений горного давления, нарушенность месторождений, разнообразие углов падения и мощности угольных пластов, неоднородность физико-механических свойств углей и горных пород - вот перечень только самых основных факторов, которые необходимо учитывать, начиная с проектирования и заканчивая выбором и обеспечением эффективной и безопасной эксплуатации горных машин и оборудования.

Специфические условия эксплуатации горных машин определяют и специфические требования к горным машинам, среди которых наиболее важными являются: соответствие габаритов машин размерам рабочего пространства и возможность их свободного перемещения в забое; возможность разборки машины на транспортабельные сборочные единицы; обтекаемость корпуса; достаточный запас прочности; высокая устойчивость; наличие в конструкциях средств, предохраняющих машину от движения вниз под действием собственного веса, возможность нормальной смазки и доступ ко всем элементам с целью их технического обслуживания. Всем перечисленным требованиям соответствуют горные машины и комплексы третьего поколения.

Комплексная механизация основных процессов и операций комплексами третьего поколения позволила повысить среднесуточную нагрузку на лаву и производительность труда. Увеличилась знерговооруженность очистных комбайнов и забойных конвейеров. Реализовано решение о значительном повышении рабочего сопротивления механизированных крепей за счет увеличения рабочего диаметра гидростоек и их числа в секции крепи, увеличении начального распора и коэффициента затяжки кровли, передвижки секций с подпором кровли, а также о снабжении их гидроуправляемыми консолями с увеличенным усилием поддержания кровли в призабойной зоне. Насосная станция обеспечивает повышение начального распора, что вместе с большим сопротивлением крепи ограничило нежелательно высокое сближение боковых пород, являющееся основной причиной потери целостности непосредственной кровли в зоне работы комбайна.

В связи с увеличением установленной мощности выемочно-доставочного оборудования очистных комплексов реализовано увеличение напряжения силового оборудования.

В курсовом проекте рассматриваются горные машины и оборудование для очистных работ третьего поколения, применяющиеся на шахтах рудника.

Выбор оборудования произведен для конкретных горно-геологических условий, с учетом безопасной и высокопроизводительной работы.

1 Горно-геологическая характеристика пласта

Пласт отрабатывается на глубине . Угол падения пласта 90. Мощность пласта в среднем составляет 2,65, м и изменяется в пределах 2,5-2,8, м.

В средней части пласт содержит прослойка слабого аргиллита (f=) суммарной мощностью и в нижней части прослоек мощностью …м., отделяющий пачку угля мощностью….м.

Пласт представлен блестящим углем крепостью f=… сопротивления угля резанию … кН/м.

Гипсометрия пласта простая, слегка волнистая, но не исключено наличие мульд глубиною до …м. Наличие колчедана …,м. Возможны отжимы угля, поэтому необходимо проводить оборку их по мере образования.

Непосредственная кровля - алевролит средней крепости (f=…) 2 класс устойчивости, мощность изменяется от …м..

Основная кровля пласта - алевролит крупный (f=…), мощностью 9 м.

Почва пласта - алевролит средней крепости (f=…), при размокании склонен к пучению.

Приток воды в забой составит не более …, м3/час.

Природная газоносность пласта составляет 4,0 м3/т.

В тектоническом отношении пласт простой, дизъюнктивных нарушений нет, но не исключено наличие зон повышенной трещиноватости.

2 Выбор системы разработки и способа управления кровлей

Рациональной является такая система разработки пласта, которая обеспечивает высокую безопасность труда, экономическую эффективность, высокую степень механизации и производительности труда.

На основании заданных условий выбираем систему разработки длинными столбами по простиранию.

Система разработки длинными столбами по простиранию характеризуется независимым ведением очистных работ в пределах выемочного поля. На момент начала очистной выемки все подготовительные выработки должны быть проведены на всю длину. Столбовая система разработки имеет преимущества по сравнению с другими системами: предварительное проведение выработок способствует дегазации пласта; заблаговременное проведение подготовительных выработок позволяет детально разведать пласт, что очень важно при применении механизированных комплексов; лучшие условия для проветривания очистных забоев, чтобы утечки воздуха были минимальными.

Управление кровлей – это совокупность мероприятий по регулированию горного давления в рабочем пространстве очистного забоя и прилегающих к нему подготовительных выработок для обеспечения безопасного выполнения производительности процессов. Принимаем способ управления кровлей - полное обрушение.

3 Выбор оборудования

Исходя из горно-геологических условий выбираем основное оборудование: комплексы TAGOR 15/32, комбайны SL300/3, лавные конвейера AFC38 .Технические характеристики оборудования комплекс приведены в таблице 3.1, 3.2, 3.3.

Таблица 3.1.

Техническая характеристика комплексов

Показатели	Комплексы
Показатели
Мощность пласта, м	1,5-3,2
Угол падения пласта, град	До 20
Кровля пласта
Сопротивление крепи, кН на 1м2 поддерживаемой кровли	1025
на 1м посадочного ряда	69,1
Шаг передвижки секции, м	0,8
Шаг установки секции, м	1,75
Коэффициент затяжки кровли
Проходное сечение для воздуха, м2	2,6-6,4
Давление на почву, мПа

Таблица 3.2.

Техническая характеристика комбайнов

Показатели	Комбайны
Показатели
Вынимаемая мощность пласта, м	1,4-3,8
Диаметр шнека, м	1,4
Ширина захвата, м	0,8-1,0
Тяговое усилие, кН	800
Мощность электродвигателя, кВт	2x460
Габариты, мм:
Длина, мм
Высота, мм
Масса, т	70

Таблица 3.2.

Техническая характеристика конвейеров

Показатели	Конвейеры
Показатели
Производительность, т/мин	1500
Длина, м	300
Калибр тяговой цепи, мм	38x148
Разрывное усилие тяговой цепи, кН
Мощность электродвигателей, кВт	500
Количество электродвигателей	2
Масса, т

4 Выбор механизированной крепи

Исходя из технических характеристик и горно-геологических условий пласта выбираю крепи ….

Механизированная секция TAGOR 15/32 (описание конструктивных особенностей секции)

4.1 Проверка крепи на несущую способность

Важнейшим параметром механизированной крепи является ее рабочее сопротивление на единицу площади поддерживаемой кровли (кН/м2) и на 1м посадочного ряда (кН/м).

Проверка крепи на несущую способность сводится к сопоставлению расчетных нагрузок на крепь от действия пород непосредственной кровли ( и ) соответствующими рабочими сопротивлениями ( и ), взятыми из технической характеристики крепи.

Рабочая нагрузка на 1м2 площади кровли пространства забоя определяется по формуле:

кН/м2 (4.1)

где: = 9– мощность непосредственной кровли;

= 2,4– объемный вес пород непосредственной кровли.

Нагрузка на 1 м посадочного ряда крепи определяется по формуле:

. кН/м

(4.2)

где: = 6,2 – длина секции крепи по перекрытию;

= 0,8 - шаг передвижения секции.

Для нормальной и безопасной работы должны иметь место неравенства:

кН/м2

кН/м2 (4.3)

кН/м

где: = 1025 – сопротивление крепи на 1 м поддерживаемого пространства;

= 2050 - сопротивление крепи на 1 м посадочного ряда.

4.2 Определение типоразмера крепи

Мощность пласта не является величиной постоянной, она изменяется в пределах очистного забоя и по длине выемочного поля.

Проверяем крепь на возможность ее работы в условиях опускания кровли над передними и задними рядами гидростоек.

м (4.4)

где: = 1,5, = 3,2 – минимальная и максимальная конструктивная высота крепи, м ;

= 2,5, = 2,8 – минимальная и максимальная мощность пласта, м.

- коэффициент, учитывающий класс кровли,(2класс устойчивый породы - 0,025)

- запас раздвижности гидростоек на разгрузку (для мощности пласта более 1,2м=0,08м) .

и - расстояние от плоскости забоя до оси передней и задней стоек, м:

,м

где: = 4,7 – расстояниe от задней до передней кромки козырька;

= 0,3 - расстояниe от забоя до передней кромки козырька;

= 0,8 - ширина захвата.

4.3 Расчет количества секций

Число установленных секций в лаве определяется по формуле:

шт.

(4.5)

где: = 280 – длина лавы;

= 1,75 – шаг установки крепи.

5 Выбор выемочной машины

Для данной лавы, исходя из горно-геологических условий, выбираем комбайн SL300/3 , который может применяться на пластах мощностью, 2.8 м.

Таблица 5.1 Техническая характеристика комбайна

№ по порядку	Показатели	Параметры
1	Диаметр шнека, мм	1,4 – 2,4
2	Скорость резания, м/с
3	Ширина захвата, м	0,8 – 1,0
4	Маневровая скорость комбайна, м/мин	15
5	Тип резца	РО80
6	Частота вращения, об/мин	34
7	Общее число резцов на шнеке

Комбайны типа состоят из следующих основных узлов:

……………………………………………………………………………….

5.1 Расчет скорости подачи очистного комбайна

Определяем скорость подачи комбайна по четырём ограничивающим факторам: мощности двигателя комбайна; вылету резца; газовому фактору; производительности забойного конвейера.

5.1.1 Определение скорости подачи комбайна по мощности двигателя привода исполнительного органа

м/мин

(5.1)

где: = 2x460 – устойчивая мощность привода исполнительного органа двигателя комбайна;

= 0,6 – удельные энергозатраты по выемке угля;

= 0,8 – ширина захвата;

= 1,28 - объемный вес угля.

5.1.2 Определение скорости подачи комбайна по вылету резца

Тип режущего инструмента выбираем в соответствии с технической характеристикой выемочной машины или типоразмерным рядом резцов (резец РО80).

м/мин

(5.2)

где: = 8 – радиальный вылет резца ;

= 1,4 – коэффициент вылета резца ;

= 34 – частота вращения исполнительного органа ;

= 3 – число резцов линии резания .

5.1.3 Определение скорости подачи комбайна по газовому фактору

, м/мин

(5.3)

где: = 13,25 – проходное сечение под крепью для воздуха, м2;

– допустимая концентрация метана в исходящей струе (1%);

– максимально допустимая скорость движения воздуха (4м/с);

– коэффициент дегазации пласта (0,7);

= 4 – относительная метанообильность пласта;

= 0,8 – ширина захвата м;

= 1,28 - объемный вес угля, т/м³;

= 2,8 - максимальная мощность пласта,м.

5.1.4 Определение скорости подачи комбайна по производительности конвейера

м/мин.

(5,4)

где: = 25 – максимальная производительность конвейера, т/мин;

= 2,8 - максимальная мощность пласта м;

= 0,8 – ширина захвата ,м;

= 1,28 - объемный вес угля, т/м³;

Из произведенных расчетов, с учетом технической характеристики очистного комбайна, принимаем рабочую скорость перемещения комбайна 4 м/мин.

5.2 Расчет производительности очистного комбайна

Производительность очистного комбайна определяется количеством угля, добытого в единицу времени.

Определяем теоретическую, техническую и эксплуатационную производительность комбайна.

Теоретическая производительность определяется количеством угля, добытого комбайном за единицу времени при непрерывной работе:

=60×m×B×Vn×g, т/мин или т/час

(5.5),

где: m= 2,65 – средняя мощность пласта м;

Vn = 4 – рабочая скорость перемещения комбайна, м/мин;

g = 1,28 - объемный вес угля, т/м³;

В = 0,8 – ширина захвата ,м.

Техническая производительность комбайна определяется с учётом затрат времени на выполнение операций, связанных с конструкцией комбайна и схемы его работ.

(5.6),

где: Ктех — коэффициент технически возможной непрерывной работы выемочной машины:

(5,7)

где: Тмо = 15 – время на маневренные операции ;

Тко = 20 – время на концевые операции, мин;

Тзи = 47,5– время на замену режущего инструмента,мин;

Тзи=m×g×Lл×Zу×tз,мин (5.8),

где: Zу – удельный расход резцов, (0,1шт/т);

tзр – время на замену или перестановку 1 резца (0,5 мин);

Lл = 280 – длина лавы, м;

где: Кг – коэффициент готовности комбайна (0,9).

Эксплуатационная производительность определяется с учётом затрат времени на организационные простои как связанные, так и не связанные с конструкцией комбайна.

(5.8)

где: Км – коэффициент машинного времени.

(5.9)

где: Тэо – время устранения эксплуатационных неполадок комбайна, не связанных непосредственно с работой комбайна (20мин).

5.3 Определение суточной нагрузки на забой

(5.10),

где: nсм = 3 – число смен ;

Тсм = 6 – число часов в смену .

5.4 Проверка производительности комбайна по скорости крепления

Процесс крепления может сдерживать комбайн, уменьшая его производительность.

Производительность комбайна по процессу крепления определяем:

(5.11)

где: = 2,8 - мощность пласта;

= 0,8 – ширина захвата;

= 1,28- объемный вес угля;

Ккр - коэффициент, учитывающий прочность и обводненность пород почвы (0,8).

Vкр = 7 — скорость передвижки секций крепи ,м/мин.

6 Выбор забойного конвейера

Конвейер скребковый AFC38

6.1 Определение числа двигателей, установленных на конвейер

Производительность забойного конвейера определяется:

(6.1)

где: m = 2.65 – средняя вынимаемая мощность пласта;

В = 0.8 – ширина захвата комбайна;

g = 1.28 – плотность угля в массиве;

Up = 4 – рабочая скорость перемещения комбайна.

Сопротивление груженой и порожней тяговой цепи конвейера определяется по формулам:

(6.2)

(6.3)

где: – коэффициент сопротивления движению груза (0,8);

= 25 – масса тягового органа,кг;

= 1 – коэффициент сопротивления движению тягового органа

= 0,8 - угол наклона конвейера,град;

= 280 – длина конвейера, м;

– масса угля на 1м длины конвейера:

(6.4)

где: U = 1,35 – скорость движения тяговой цепи конвейера ,м/с;

= 651,2 - производительность забойного конвейера,т/час.

Общее сопротивление движению тяговой цепи конвейера определяется:

(6.5)

где: = 1,1 – коэффициент сопротивления конвейера .

Определение суммарной мощности двигателей скребкового конвейера:

(6.6)

где: = 0,9 - к.п.д. привода конвейера .

Определение числа двигателей, устанавливаемых на конвейер

(6.7)

где: = 500 – мощность электродвигателя конвейера, кВт.

На скребковом лавном конвейере установлено 2 двигателя мощностью 500, кВт.

7 Проверка комплекса по газовому фактору

Газоносность пласта предъявляет особые требования к механизированной крепи по фактору проветривания лавы, так как конструктивными размерами крепи определяется свободное сечение для прохода воздуха по лаве.

Сечение призабойного пространства для прохода воздуха должно удовлетворять условию:

(7.1)

где: – фактическое свободное сечение рабочего пространства м2;

– эксплуатационная производительность, т/мин;

– коэффициент естественной дегазации пласта ;

– относительная метанообильность разрабатываемого пласта м3/т;

– максимально допустимая скорость движения воздуха в лаве м/с;

– допустимая концентрация метана в исходящей струе ;

– коэффициент, учитывающий движение воздуха по прилегающему к лаве выработанному пространству .

8 Увязка конструктивных и режимных параметров функциональных машин

Целью увязки параметров функциональных машин является согласование теоретической производительности комбайна с учетом его возможной скорости для конкретно горно-геологических условий, а также скорости крепления забоя и производительности конвейера. Скорость подачи очистного комбайна должна быть согласована со скоростью крепления забоя.

Vnm ≤ Vкр

3,7≤ 8.7

где: Vnm – теоретически возможная скорость подачи комбайна, м/мин;

Vкр – скорость крепления забоя, м/мин.

м/мин.

м/мин

где: Qт – теоретическая производительность комбайна, т/мин.

м/мин.

м/мин

Проверяем производительность забойного конвейера

Qk >1,3×Qэ

10.8 >5.3

где: Qэ – эксплуатационная производительность, т/мин;

Qк – производительность забойного конвейера, м/мин.

9 Обоснование выбора вспомогательного оборудования

Насосная станция PPS-12 (рабочая и резервная), предназначенная для подачи рабочей жидкости к секциям механизированной крепи и для создания давления… (конструктивные особенности насосной станции)

Таблица 9.1 Техническая характеристика насосной станции

Параметры	Насосная станция
Номинальная подача, л/мин	180
Номинальное давление, МПа	31
Количество насосов, шт.	2
Суммарная мощность электродвигателей, кВт	90
Тип двигателя насоса
Емкость бака, л	2000
Масса, кг	6.2

Перегружатель JOU предназначен для транспортирования и перегрузки угля с забойного конвейера через загрузочную станцию на ленточный конвейер (конструктивные особенности перегружателя)

Таблица 9.2 Техническая характеристика перегружателя

Параметры	Перегружатель
Производительность, т/ч	2000
Ресурс рештачного става, млн.т
Длина в поставке, м
Величина наезда, мм	34x126
Мощность электродвигателя, кВт	400
Количество электродвигателей, шт	1
Габариты, мм:
Ширина
Высота

Дробилка ДУ-910 предназначена для дробления негабаритных кусков угля и породных включений, транспортируемых из очистного забоя. Встраивается в напочвенную часть перегружателя (конструктивные особенности дробилки)

Таблица 9.3 Техническая характеристика дробилки

Параметры	Дробилка
Производительность, т/ч	1500
Максимальный размер:
негабарита по высоте, мм
дробленной массы, мм
Исполнительный орган (барабан):
диаметр, мм
частота вращения, об/мин
окружная скорость, м/с
Мощность электродвигателя, кВт	160
Габариты, мм:
ширина
высота	1,53
длина	4,5

10 Организация работ в очистном забое

Все процессы и операции в очистном забое выполняются согласно графику организации работ.

При составлении графика организации работ руководствуемся следующими основными принципами: выемка угля осуществляется узкозахватным комбайном, передвижка мех.крепи производится в след за выемкой угля, конструкция забойного конвейера обеспечивает при его передвижки погрузку оставшегося на почве угля.

Горные машины и оборудование подземных горных работ 📙 Курсовая → 🆔 61277