Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Выбор и расчёт комплексной механизации очистного забоя

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 оборудование для очистных работ третьего поколения, применяющиеся на шахтах рудника

1 ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПЛАСТА

Пласт отрабатывается на глубине …м. Угол падения пласта…0. Мощность пласта в среднем составляет…м и изменяется в пределах …, м.

В средней части пласт содержит прослойка слабого аргиллита (f=…) суммарной мощностью …м. 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=…) … класс устойчивости, мощность изменяется от …м..

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

Под комплексной механизацией очистных работ следует понимать систему технологически, кинематически и конструктивно связанных между собой машин и механизмов.

Очистные комплексы позволяют механизировать и совмещать во времени все основные операции технологического процесса в очистном забое: отделение полезного ископаемого от массива; доставку угля из очистного забоя; передвижку забойного конвейера; крепление призабойного пространства и управление горным давлением.

Современные угледобывающие комплексы состоят из оборудования, смонтированного в очистном забое и размещаемого в прилегающих к лаве выработках.

Исходя из горно-геологических условий выбираем механизированный комплекс …

В лаве размещается оборудование: узкозахватный комбайн … , механизирующий процессы зарубки, отделение полезного ископаемого от массива, погрузки на доставочные средства; забойный скребковый конвейер …, транспортирует горную массу из очистного забоя; механизированная передвижная крепь …, предназначена для крепления выработанного пространства в лаве, ограждение рабочего пространства от проникновения обрушенных горных пород кровли и управления горным давлением. Кроме того механизированная крепь в большинстве случаев обеспечивает передвижение к забою конвейера с самозарубающимся узкозахватным комбайном.

В прилегающих к лаве выработке размещаются крепи сопряжения забоя с конвейерным и вентиляционным штреками; насосные станции … для подачи рабочей жидкости к секциям механизированной крепи; типовая оросительная система, для подачи воды к форсункам установленным на комбайне и в местах наибольшего пылеобразования; скребковый перегружатель …, передающий горную массу с конвейера лавы на ленточный конвейер, дробилка … и энергопоезд.

Технические характеристики оборудования комплекс приведены в таблицах.

Таблица 3.1 Техническая характеристика крепи

Параметры	Значение

Таблица 3.2 Техническая характеристика комбайна

Параметры	Значение

Таблица 3.3 Техническая характеристика конвейера

Параметры

4 ВЫБОР МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ

Механизированная секция …

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: – мощность непосредственной кровли;

– объемный вес пород непосредственной кровли.

Нагрузка на 1 м посадочного ряда крепи определяется по формуле:

. кН/м (4.2)

где: – длина секции крепи по перекрытию;

- шаг передвижения секции.

Для нормальной и безопасной работы должны иметь место неравенства:

кН/м2 (4.3)

кН/м

где: – сопротивление крепи на 1 м поддерживаемого пространства;

- 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: , – минимальная и максимальная конструктивная высота крепи,м ;

, – минимальная и максимальная мощность пласта, м.

- коэффициент, учитывающий класс кровли,(1класс-неустойчивые породы -0,04; 2класс устойчивый породы -0,025; 3класс весьма устойчивый породы-0,015

- запас раздвижности гидростоек на разгрузку (для мощности пласта более 0,8м=0,03м; для мощности пласта 0,81-1,2м=0,04м; для мощности пласта более 1,2м=0,08м) .

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

,м

где: – расстояниe от гидростойки до передней кромки козырька;

- расстояниe от забоя до кромки козырька;

- ширина захвата.

4.3 Расчет количества секций

Число установленных секций в лаве определяется по формуле:

шт. (4.5)

где: – длина лавы;

– шаг установки крепи.

5 ВЫБОР ВЫЕМОЧНОЙ МАШИНЫ

Комбайн 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: – устойчивая мощность привода исполнительного органа двигателя комбайна;

– удельные энергозатраты по выемке угля;

– ширина захвата;

- объемный вес угля.

5.1.2 Определение скорости подачи комбайна по газовому фактору

, м/мин (5.2)

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

– допустимая концентрация метана в исходящей струе ,%;

– максимально допустимая скорость движения воздухаю, м/с);

– коэффициент дегазации пласта;

– относительная метанообильность пласта;

– ширина захвата м;

- объемный вес угля, т/м³;

- максимальная мощность пласта, м.

5.1.3 Определение скорости подачи комбайна по производительности конвейера

м/мин. (5.3)

где: –максимальная производительность конвейера, т/мин;

- максимальная мощность пласта м;

– ширина захвата ,м;

- объемный вес угля, т/м³;

Из произведенных расчетов, с учетом технической характеристики очистного комбайна, принимаем рабочую скорость перемещения комбайна … 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:

Qтеор=m×B×Vn×g, т/мин или т/час (5.4)

где: m – средняя мощность пласта м;

Vn – рабочая скорость перемещения комбайна, м/мин;

g - объемный вес угля, т/м³;

В – ширина захвата ,м.

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

Qтех< Qтеор т/ч.

Qтех=Qтеор× Ктех, т/мин или т/час. (5.5)

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

(5.6)

где: Тко – время на концевые операции, мин;

Тзи – время на замену режущего инструмента,мин;

Тзи=m×g×Lл×Zу×tз,мин (5.7)

где: Zу – удельный расход резцов, шт/т;

tзр – время на замену или перестановку 1 резца, мин;

Lл – длина лавы, м;

где: Кг – коэффициент готовности комбайна.

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

Qэ=Км×Qтеор, т/мин или т/час (5.8)

где: Км – коэффициент машинного времени.

(5.9)

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

5.3 Определение суточной нагрузки на забой

Qн=60× Qэ×Тсм×nсм, т/сут. (5.10)

где: nсм – число смен ;

Тсм – 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:

Qкр=m×B×g×Vкр×Kк, т/мин или т/час. (5.11)

где: - мощность пласта;

– ширина захвата;

- объемный вес угля;

Ккр - коэффициент, учитывающий прочность и обводненность пород почвы .

Vкр — скорость передвижки секций крепи ,м/мин.

6 ВЫБОР ЗАБОЙНОГО КОНВЕЙЕРА

Конвейер скребковый…

6.1 Определение числа двигателей, установленных на конвейер

Производительность забойного конвейера определяется:

Qк=60×m×B×g×Up, т/час (6.1)

где: m – средняя вынимаемая мощность пласта;

В – ширина захвата комбайна;

g – плотность угля в массиве;

Up – рабочая скорость перемещения комбайна.

Сопротивление груженой и порожней тяговой цепи конвейера определяется по формулам:

(6.2)

(6.3)

где: – коэффициент сопротивления движению груза;

– масса тягового органа,кг;

– коэффициент сопротивления движению тягового органа ;

- угол наклона конвейера,град;

– длина конвейера, м;

– масса угля на 1м длины конвейера:

кг (6.4)

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

- производительность забойного конвейера,т/час.

Общее сопротивление движению тяговой цепи конвейера определяется:

(6.5)

где: – коэффициент сопротивления конвейера .

Определение суммарной мощности двигателей скребкового конвейера:

кВт. (6.6)

где: - к.п.д. привода конвейера .

Определение числа двигателей, устанавливаемых на конвейер

шт. (6.7)

где: – мощность электродвигателя конвейера, кВт.

На скребковом лавном конвейере установлено … двигателя мощностью …, 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:

м2 (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 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

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

Vкр – скорость крепления забоя, м/мин.

м/мин. (8.1)

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

м/мин. (8.2)

Проверяем производительность забойного конвейера

Qk >1,3×Qэ (8.3)

где: Qэ – эксплуатационная производительность, т/мин;

Qк – производительность забойного конвейера, м/мин.

9 ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ В ОЧИСТНОМ ЗАБОЕ

Выемка угля в лаве №808 производится очистным механизированным комплексом DBT 2400/5000 с очистным комбайном Электра 3000. Способ выемки угля механизированный по односторонней и челноковой схеме. Способ управления кровлей – полное обрушение.

Комбайном обеспечивается разрушение угольного массива и погрузка угля на забойный скребковый конвейер DBT SH PF 4/1032 ПС.

Конвейер обеспечивает транспортировку угля по лаве и погрузку его на перегружатель DBT ST PF 4/1132 ПС. Комбайн устанавливается на конвейер и опирается забойными опорами на лежень конвейера, а завальными на рейку. Комбайн имеет безцепную систему подачи.

Управление комплексом производится в соответствии с "Руководством по эксплуатации комплекса DBT 2400/5000".

В технологический цикл по выемке угля комплексом DBT 2400/5000 входят следующие операции:

1.Выемка и погрузка угля на скребковый конвейер комбайном с передвижкой секций механизированной крепи.

2. Транспортировка угля по лаве.

3. Крепление сопряжения лавы с путевым штреком №808 (верхнее сопряжение).

4. Перегон комбайна с зачисткой конвейерной дорожки (при односторонней схеме).

5. Передвижка лавного конвейера к забою лавы.

6. Самозарубка комбайна.

7. Крепление сопряжения лавы с конвейерным штреком №808 (нижнее сопряжение).

Для обеспечения бесперебойного выполнения операций технологического цикла в добычные смены, в ремонтно-подготовительную (I смену) производятся вспомогательные операции:

1. Сокращение ленточного конвейера на конвейерном штреке и передвижка DBT ST PF 4/1132 ПС .

2. Передвижка энергопоезда на путевом штреке.

3. Расштыбовка секций крепи (по необходимости).

Механизированный комплекс ….. представляет совокупность машин связанных между собой кинематически и функционально для выполнения единого технологического цикла для выемки угля из лавы.

Объединяющей частью комплекса, кинематически связывающей входящую в него машину, является скребковый конвейер, расположенный на почве лавы у забоя. Конвейер служит для транспортировки угля вдоль лавы и является одновременно опорной и направляющей базой для секций механизированной крепи и комбайна.

Местное управление комбайном производится при помощи рычагов и кнопок, расположенных на корпусе комбайна. Дистанционное управление комбайном производится с помощью дистанционного пульта управления, который включает в себя: комплект кнопок, переключатель режима и направления движения, кнопку аварийного отключения с блокировкой.

Аварийная остановка комбайна осуществляется кнопками на корпусе комбайна и пульта дистанционного управления.

Управление комбайном осуществляет два МГВМ.

Передвижка секций крепи и настила забойного конвейера производится ГРОЗ.

В начале каждой смены машинист комбайна должен осмотреть и убедиться в исправности комбайна и аварийной кнопки выключения, наличии зубков, исправности системы орошения и целостности кабеля и кабелеукладчика.

Убедившись в исправности всех механизмов и готовности звена к работе, звеньевой ГРОЗ даёт команду к началу выемки угля.

ГРОЗ, работающий на нижнем сопряжении после запуска ленточного конвейера и перегружателя ……. по громкоговорящей связи сообщает звеньевому, после получения от него команды, включает забойной конвейер …...

После включения забойного конвейера, МГВМ №1, убедившись в отсутствии людей выше комбайна и ближе 5 м от нижнего шнека, подаёт голосом сигнал "Берегись, включаю комбайн!", и при наличии воды в системе орошения, нажимает кнопку "Пуск комбайна".

После прохождения предупредительного звукового сигнала и включения комбайна, кнопками управления приводит в рабочее положение исполнительные органы комбайна и устанавливает необходимую скорость и направление подачи, следит за состоянием кровли и забоя, передвижкой секций крепи и загрузкой конвейера.

Изменение положения исполнительных органов производится без остановки комбайна.

При выемке угля МГВМ №1 управляет комбайном с пульта управления комбайном и передвигается по ходовому отделению между рядом гидростоек и задним ограждением.

МГВМ №2 должен находится за комбайном и передвигаться по ходовому отделению, должен следить за петлёй кабелеукладчика и нижним шнеком.

Вслед за выемкой угля комбайном производится последовательно передвижка секций крепи ГРОЗ, при этом отставание передвижки секций от нижнего шнека комбайна не должно превышать трех секции .

При остановке комбайна разрешается выдвигать секции крепи непосредственно до шнеков.

При передвижке секций крепи находиться под выдвигаемой секцией категорически запрещается. Машинист механизированной крепи во время передвижки находится под распёртой не передвинутой соседней секцией крепи.

З А П Р Е Щ А Е Т С Я :

1. Нахождение людей под разгружаемой секцией.

2. Хождение людей по забойной дорожке.

3. Одновременно разгружать и передвигать две рядом стоящие секции.

Исходное положение комплекса при односторонней схеме:

Секция отодвинута от лавного конвейера. Механизм передвижки секции выдвинут.
Лавный конвейер придвинут к забою по всей длине лавы.
Комбайн расположен у конвейерного штрека, зарублен в забой и подготовлен к выемке полосы угля.
Сопряжения лавы с конвейерным и путевым штреками закреплены согласно паспорту.
Козырьки секций крепи находятся от плоскости забоя на расстоянии 300÷460 мм.

Комбайн от конвейерного штрека движется до путевого штрека. На протяжении косого заезда нижним шнеком комбайна зачищается конвейерная дорожка от горной массы. При отходе комбайна от конвейерного штрека на 30 м производится его остановка и передвижка головного привода конвейера и штрекового перегружателя одновременно. Затем передвигаются штрековые секции крепи сопряжения. После выполнения концевой операции комбайн продолжает движение до путевого штрека. При движении комбайна вверх забойный конвейер задвигается "волной" до забоя на расстоянии 30 м от конвейерного штрека. Закончив отбойку ленты угля у путевого штрека, комбайн отгоняется вниз на 15 м. После чего производится передвижка переходных и концевых секций крепи. Затем комбайн поднимается вверх (при необходимости) для зачистки конвейерной дорожки. При отходе комбайн от путевого штрека на 30 м производится его остановка и передвижка обратного привода конвейера. После выполнения концевой операции комбайн продолжает движение вниз с зачисткой конвейерной дорожки. Одновременно с отставанием 20 м от комбайна производится передвижка конвейера к забою (на расстоянии 30м от конвейерного штрека передвижка конвейера прекращается).

В 30 м от конвейерного штрека комбайн производит самозарубку в забой с выемкой ленты угля до низа лавы. Следом за верхним шнеком производится передвижка секций крепи до забоя. После выезда комбайна на конвейерный штрек, он отгоняется вверх на 15 м для передвижки концевых и переходных секций крепи. Затем спускается вниз на зачистку. После чего процесс по выемке угля повторяется в той же последовательности.

Исходное положение комплекса при челноковой схеме:

Секция отодвинута от лавного конвейера. Механизм передвижки секции выдвинут.
Лавный конвейер придвинут к забою по всей длине лавы.
Комбайн расположен у конвейерного штрека, зарублен в забой и подготовлен к выемке полосы угля.
Сопряжения лавы с конвейерным и путевым штреками закреплены согласно паспорта.
Козырьки секций крепи находятся от плоскости забоя на расстоянии не более 300 мм.

Выбор и расчёт комплексной механизации очистного забоя 📙 Курсовая → 🆔 58111