Выбор средств транспорта в условиях шахты. 2

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

"Кузбасский государственный технический университет"

 

Кафедра стационарных и транспортных машин

 

 

Пояснительная записка

к курсовой работе по дисциплине

«Транспортные машины» на тему:

 

«Выбор средств транспорта в условиях шахты»

 

 

 

 

Выполнил: студент гр. ГП-071

Архипов Т.С.

Принял:

Ерофеева Н. В.

 

 

 

Кемерово 2011

Содержание

Введение................................................................................................................3

1. Обоснование принимаемых параметров........................................................4

2. Определение сменной  нагрузки на очистной забой......................................6

2.1. Очистной забой №1...................................................................................6

2.2. Очистной забой №2...................................................................................8

3. Определение характеристик грузопотоков из очистных забоев..................9

3.1. Очистной забой  №1...................................................................................9

3.2. Очистной забой №2...................................................................................12

4. Выбор типов конвейеров... .............................................................................14

4.1. Выбор конвейера  по приемной способности.........................................15

4.2. Установление допустимой длины  конвейера.........................................17

4.3. Максимальный суммарный  грузопоток за время поступления  груза..21

4.4. Выбор конвейера  по приемной способности..........................................22

4.5. Установление допустимой длины конвейера.........................................23

5. Тяговый расчет ленточного конвейера 2Л100У методом

    построения диаграмм  натяжения ленты.........................................................26

6. Электровозная откатка.....................................................................................33

6.1. Определение исходных  данных.................................................. ............33

6.2. Определение массы составов...................................................................34

6.3. Проверка тяговых двигателей по нагреву...............................................38

6.4. Допустимая скорость и масса поезда по торможению..........................42

6.5. Определение количества электровозов...................................................45

6.6. Технико-экономические показатели откатки.........................................47

7. Средства вспомогательного  транспорта........................................................49

Список используемой литературы.....................................................................55

 

 

 

Введение

Подземный шахтный транспорт  является одним из важнейших производственных процессов, обеспечивающих добычу полезного ископаемого. Это также один из наиболее механизированных процессов на шахтах. Поэтому автоматизация подземных транспортных машин и комплексов имеет особо важное  значение.

Основные технические  направления развития предъявляют  такие требования как: надёжность, быстрота монтажно - демонтажных работ, производительность, безопасность, управляемость, снижение количества машин в цепочке транспорта.

Осуществлением поставленных задач уже занимаются специалисты, однако область для применения новых изобретений и инновационных технологий остаётся довольно широкой.

Целью данной курсовой работы является приобретение навыков по выбору транспорта от очистного забоя до околоствольного двора. Транспорт должен быть выбран на основе расчетов, которые подтвердят правильность решения по установке того или иного оборудования. При выборе транспорта лучше взять более производительный, для увеличения годовой производственной мощности. Также весь транспорт должен обеспечивать эффективную и безопасную работу персонала.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Обоснование принимаемых параметров

Таблица 1

Горно–технические параметры и перечень забойного оборудования

Параметры	Забои
	№ 1	№ 2
Сменная добыча Асм, т	271,5	547,5
Продолжительность смены  , ч	6	6
Длина очистного забоя  , м	200	220
Вынимаемая мощность пласта m, м	1,2	2,2
Плотность угля в целике , т/м3	1,35	1,35
Насыпная масса угля , т/м3	0,85	0,85
Сопротивляемость угля резанию  , Н/мм	200	300
Угол падения пласта b, град	-9	-9
Тип механизированного  комплекса	КМ-87Э	1ОКП-70
Тип комбайна	2К-52М	1ГШ-68
Схема работы комбайна	односторонняя с зачисткой
Число циклов в смену N, шт	1,33		1,33
Ширина захвата b, м	0,63		0,63
Коэффициент машинного  времени	0,4		0,42
Тип скребкового конвейера	СПМ-87Д		СУОКП-70
Производительность конвейера aзк, т/мин	7,5		12,2
Скорость цепи конвейера Vк, м/мин	67,2		74,4

 

На схеме транспортного горизонта (рис.1) изображены два очистных забоя. ОЗ №1 отрабатывается механизированным комплексом КМ-87Э с очистным комбайном 2К-52М. С помощью скребкового конвейера СПМ-87Д уголь доставляется на ленточный конвейер 2ЛТ80У-02 расположенный на штреке ОЗ №1.

ОЗ №2 отрабатывается механизированным комплексом 1ОКП-70 с очистным комбайном 1ГШ-68. С помощью скребкового конвейера СУОКП-70 уголь доставляется на ленточный конвейер 2ЛТ80У-02 расположенный на штреке ОЗ №2. Далее уголь с конвейеров 2ЛТ80У-02 перегружается на бремсберговый конвейер 2Л100У. Затем уголь перегружается в ПП№1. Уголь из ПП№1 поступает в вагонетки ВГ-3,3  и с помощью электровоза АРП-14 доставляется к околоствольному двору.

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1 Схема транспортного  горизонта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Определение сменной нагрузки на очистной забой

2.1. Очистной забой №1

Сменная нагрузка на очистной забой определяется по формуле:

, т

где: А_см – сменная нагрузка на забой, т;

       m – мощность пласта, м;

       b – ширина захвата, м;

       L_оз – длина очистного забоя, м;

       γ_ц – плотность угля в целике, т/м³;

       N – число циклов, которое может совершить комбайн при определенных

             скоростях подачи.

 

Число циклов комбайна определяется по формуле:

где: Т_см – продолжительность смены, ч;

       k_м – коэффициент машинного времени, k_м=0,45;

        t_пз – время на совершение подготовительно-заключительных операций, мин

              (принимаем t_пз = 20 мин);

        V_max – максимальная скорость подачи выемочной машины при резании,

              м/мин;

        V_{max м} – возможная техническая скорость подачи комбайна,

                    V_{max м}=5,5 м/мин;

        V'_max=0,85·V_{max м} =0,85·5,5=4,7 м/мин – скорость подачи комбайна при

               обратном ходе (при зачистке).

шт

 

Принимаем N₁=1,33 цикла, исходя из этого найдем k_м1:

Тогда:

 т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2. Очистной забой №2

 

V_max=4,4 м/мин – максимальная скорость подачи выемочной машины при резании;

V'_max=0,85·V_{max м} =0,85·6=5,1 м/мин – скорость подачи комбайна при обратном ходе (при зачистке).

шт

Принимаем N₂=1,33 цикла; исходя из этого найдем k_м2:

Тогда:

т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Определение характеристик грузопотоков из очистных забоев

Грузопоток – это ожидаемое количество груза в тоннах за минуту (т/мин), которое необходимо транспортировать по горной выработке.

 

3.1. Очистной забой №1

Средний минутный грузопоток за время поступления угля из очистного  забоя определяется по формуле:

, т/мин

где: а_1(n)1 – средний минутный грузопоток, т/мин;

       А_см1 – сменная нагрузка на забой №1, т;

       Т_см – продолжительность смены, ч;

        k_n1 – коэффициент времени поступления угля из одного очистного забоя на

             транспортную систему

где: t_з – продолжительность зачистки очистного забоя при обратном ходе в

             течение смены, мин

, мин

 

мин

Тогда:

 т/мин

Максимальный минутный грузопоток, который может поступить  из очистного забоя при прямом ходе выемочной машины определяется по формуле:

, т/мин            

где: а'_max1 – максимальный минутный грузопоток, который может поступить из

              очистного забоя №1 при прямом ходе выемочной машины, т/мин;

       γ_ц – плотность угля в целике, γ_ц=1,35 т/м³;

       V_max –технически допустимая скорость подачи комбайна при резании

              V_max =4,3 м/мин;

       δ₁ – расчетный коэффициент, учитывающий направление движения

              выемочной машины и скребковой цепи забойного конвейера

где: V_к – скорость цепи скребкового конвейера СПМ-87Д;

        Ψ_n – коэффициент погрузки, устанавливается по табл.3 прил.2, Ψ_n = 0,57

 

 т/мин

 

Максимальный минутный грузопоток, который может поступить  из очистного забоя при обратном ходе выемочной машины (зачистке) определяется по формуле:

, т/мин

где: a''_max1 – максимальный минутный грузопоток при обратном ходе

                выемочной машины, т/мин;

        V'_max=0,85·V_{max м}=0,85·5,5=4,7 м/мин – скорость подачи комбайна при

                обратном ходе (при зачистке);

         δ₂ – расчетный коэффициент, учитывающий направление движения

                выемочной машины и скребковой цепи забойного конвейера:

где: V_к – скорость цепи скребкового конвейера СПМ-87Д, V_к = 67,2 м/мин;

        Ψ_n – коэффициент погрузки, устанавливаю по табл.3 прил.2, Ψ_n = 0,57

 

 т/мин

 

По максимальному минутному  грузопотоку из забоя проверяем правильность выбора скребкового конвейера по условию а'_max1 < а_зк. Так как это условие выполняется (2,35 < 7,5), значит конвейер СПМ-87Д принят правильно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2. Очистной забой №2

 

Средний минутный грузопоток за время поступления угля из очистного  забоя определяется по формуле:

, т/мин

где: а_1(n)2 – средний минутный грузопоток, т/мин;

       А_см2 – сменная нагрузка на забой №2, т;

       Т_см – продолжительность смены, ч;

        k_n2 – коэффициент времени поступления угля из одного очистного забоя на

               транспортную систему:

где: t_з – продолжительность зачистки очистного забоя при обратном ходе в

             течение смены, мин

 

мин

Тогда:

 т/мин

Максимальный минутный грузопоток, который может поступить  из очистного забоя при прямом ходе выемочной машины определяется по формуле:

, т/мин

где: а'_max2 – максимальный минутный грузопоток, который может поступить из

              очистного забоя №2 при прямом ходе выемочной машины, т/мин;

 

       V_max = 4,4 м/мин – техническая скорость подачи комбайна при резании;

       δ₁ – расчетный коэффициент, учитывающий направление движения

              выемочной машины и скребковой цепи забойного конвейера:

где: V_к = 74,4 м/мин – скорость цепи скребкового конвейера СУОКП-70;

       Ψ_n – коэффициент погрузки, устанавливается по табл.3 прил.2, Ψ_n = 0,765

 т/мин

Максимальный минутный грузопоток, который может поступить из очистного забоя при обратном ходе выемочной машины (зачистке) определяется по формуле:

, т/мин

где: a''_max2 – максимальный минутный грузопоток при обратном ходе

               выемочной машины, т/мин;

       V'_max=0,85·V_{max м}=0,85·5=5,1 м/мин – скорость подачи комбайна при

               обратном ходе (при зачистке);

       δ₂ – расчетный коэффициент, учитывающий направление движения

               выемочной машины и скребковой цепи забойного конвейера:

       Ψ_n – коэффициент погрузки, устанавливается по табл.3 прил.2, Ψ_n = 0,765

 т/мин

По максимальному минутному  грузопотоку из забоя проверяем правильность выбора скребкового конвейера по условию а'_max2 < а_зк. Так как это условие выполняется (5,9<10,2), значит конвейер СУОКП-70 принят правильно.

4. Выбор типов конвейеров

Конвейерную линию условно  делим на расчётные участки. Участки 1-2,  3-4 являются однопоточными, участок 3-5 является сборным. Выбор типов конвейера производим для каждого участка.

Участки 1-2 и 3-4 – ярусные конвейерные штреки очистных забоев №1 и №2 (L _1-2 = 1900 м, β =0^°; L _3-4 =1300 м, β =0^°).

 

Рис.2 Схема горизонта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.1. Выбор конвейера по приёмной способности

По табл.5 прил.2 находим  параметры ленточного конвейера (с  учетом места установки: полустационарный), который бы обеспечил условие              γQ_{к пр} > a'_max, т.е. приемная способность конвейера должна быть больше максимального минутного грузопотока.

Очистной забой №1

Должно быть обеспечено условие γQ_{к пр} > a'_max1, т.е. приемная способность конвейера должна быть больше максимального минутного грузопотока из      ОЗ №1. Q_{к пр} = 8,2 м³/мин, что при γ = 0,85 т/м³ соответствует Q_{к пр} = 6,9 т/мин, (6,9 > 2,35).

Это обеспечивается следующими параметрами конвейера:

• B = 800 мм – шириной ленты;
• V_л = 2 м/с – скоростью ленты.

В соответствии с принятыми  параметрами и, исходя из условий эксплуатации, на штреке 1-2 должен быть, установлен полустационарный телескопический ленточный конвейер. По табл. 1 прил. 3 предварительно принимаем конвейер 2ЛТ80У-02.

 

Очистной забой №2

Должно быть обеспечено условие γQ_{к пр} > a'_max2, т.е. приемная способность конвейера должна быть больше максимального минутного грузопотока из ОЗ№2. Q_{к пр} = 8,2 м³/мин, что при γ = 0,85 т/м³ соответствует Q_{к пр} = 6,9 т/мин, (69 > 5,9).

 Это обеспечиваются следующими параметрами конвейера:

• B = 800 мм – шириной ленты;
• V_л = 2 м/с – скоростью ленты.

В соответствии с принятыми  параметрами и, исходя из условий эксплуатации, на штреке 3-4 должен быть, установлен полустационарный телескопический ленточный конвейер. По табл. 1 прил. 3 предварительно принимаем конвейер 2ЛТ80У-02.

Таблица 2

Основные параметры  ленточного конвейеров

Обозначение	Угол наклона,   град	Ширина ленты, мм	Скорость ленты, м/с	Приемная способность, м3/мин	Макс. производительность, т/ч	Мощность привода, кВт	Длина поставки, м
2ЛТ80У-02	-10;+10	800	2	8,2	420	3×55	1000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2. Установление  допустимой длины конвейра

Принятие окончательного решения возможно после проверки проходит ли предварительно выбранные конвейеры 2ЛТ80У-02 по мощности привода и прочности ленты с учетом конкретной эксплуатационной нагрузки и конкретного угла наклона выработки.

 

Для этого определим эксплуатационную нагрузку:

, т/ч

где: k_t – расчетный коэффициент нагрузки.

Величину k_t находят по табл. 4 прил.2, установив предварительно t_к и k₁ по формулам, где t_к – продолжительность загрузки несущего полотна конвейера, мин; k₁ – минутный коэффициент неравномерности.

 

 

для очистного  забоя №1	для очистного  забоя №2
мин kt = 1,36 Qэ1 = 60·1,35·1,36 = 110,2 т/ч	мин kt = 1,75 Qэ2 = 60·262·1,75 = 275,1 т/ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Допустимую длину конвейера  и допустимую эксплуатационную производительность конвейера определяют по графику применимости.

По графику применимости ленточного конвейера 2ЛТ80У-02 (рис. 3) при угле наклона 0 град.  и ожидаемой эксплуатационной нагрузке Q_э1 = 110,2 т/ч допустимая длина конвейера составляет = 2100 м. Так как 2100 > 1900 м, условие L > L _1-2 выполняется.

По графику применимости ленточного конвейера 2ЛТ80У-02 (рис. 3) при угле наклона 0 град.  и ожидаемой эксплуатационной нагрузке Q_э2 = 275,1 т/ч допустимая длина конвейера составляет = 1520 м. Так как 1520 > 1300 м, условие L > L _3-4 выполняется.

 

Окончательно принимаем:

• для очистного забоя №1 установку конвейера 2ЛТ80У-02 на всю длину штрека (1900м);
• для очистного забоя №2 установку конвейера 2ЛТ80У-02  на всю длину штрека (1300м).

 

 

Рис. 3 График применимости ленточного конвейера 2ЛТ80У-02

 

 

 

При использовании телескопического ленточного конвейера 2ЛТ80У-02 унифицированного типажного ряда отпадает необходимость выбора перегружателя, так как он входит в состав конвейера.

В качестве критериев  оценки правильности выбора ленточного конвейера рекомендуют коэффициенты использования:

• по приемной способности конвейера:

• по эксплуатационной производительности конвейера:

Конвейер следует считать  правильно выбранным, если выполнены  оба условия:

 

0,5 ≤ R_пр < 1,0

0,5 ≤ R_э < 1,0

для очистного  забоя №3	для очистного  забоя №4
0,5 ≤ 0,35< 1,0 не выполняется 0,5 ≤ 0,88< 1,0	0,5 ≤ 0,85 < 1,0 0,5 ≤ 0,72 < 1,0

Второй типоразмер конвейеров принят с целью их установки на всю длину выработки.

Окончательный и утвердительный ответ о правильности принятого  решения может дать только экономическое  сравнение вариантов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3. Максимальный суммарный минутный грузопоток за время поступления груза

Участок 3-5 – бремсберг, является сборным для двух грузопотоков из очистных забоев №1 и №2.

Максимальный суммарный минутный грузопоток за время поступления  груза определяется по формуле:

,

где: и – значения среднеквадратичных отклонений минутных

             грузопотоков за время поступления  груза из очистных забоев;

                n_σ – вероятностный параметр (определяется по табл. 3).

Значение вероятного параметра зависит от числа очистных забоев, подающих груз на сборный конвейер.                                                                                          

       Таблица 3

Значение вероятностного параметра

Число забоев	2	3	4	5	6	7	8 и более
Значение nσ	2,4	2,15	1,9	1,7	1,5	1,25	1,0

 

Для данного случая вероятностный  параметр составляет n_σ=2,4.

Значение среднеквадратичных отклонений минутных грузопотоков за время поступления груза из очистных забоев определяется по формулам:

 т/мин

 т/мин

Тогда максимальный суммарный грузопоток на участке 3-5 равен:

т/мин

 

4.4.Выбор конвейера по приёмной способности

На участке 3-5 должен быть установлен стационарный уклонный конвейер с углом наклона β = -9^° и приемной способностью не менее            = 9,9 т/мин.

Находим параметры ленточного конвейера (с учетом места установки: стационарный), который бы обеспечил условие γQ_пр>a_max∑, т.е. приемная способность должна быть больше максимального минутного грузопотока.

Приемная способность, удовлетворяющая условию Q_кпр = 16,8 м³/мин, что при γ = 0,85 т/мин соответствует Q_кпр  = 14,3 т/мин, обеспечивается следующими параметрами конвейера:

• B = 1000 мм – шириной ленты;
• V_л = 2,5 м/с – скоростью ленты.

В соответствии с принятыми  параметрами и исходя из условий  эксплуатации для участка 3-5 предварительно принимаем конвейер 2Л100У.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.5. Установление допустимой длины конвейера

Принятие окончательного решения возможно после проверки: проходит ли предварительно выбранный конвейер 2Л100У по мощности привода и прочности конвейерной ленты с учетом конкретной эксплуатационной нагрузки и конкретного угла наклона выработки.

В связи с тем, что у каждого  грузопотока свое место погрузки, и они разнесены, определяем приведенную эксплуатационную нагрузку при условии установки одного конвейера  на рабочую длину выработки (l_3-5=2000м).

, т/ч

где: Q_э(прив) – приведенная эксплуатационная нагрузка, т/ч;

       Q_э1 и Q_э2 – соответственно долевые значения эксплуатационных нагрузок,

                т/ч;

       l_3-2 и l_2-5  – соответственно   длины  отрезков  выработки,  по  которым

                транспортируются грузопотоки, м.

Определим эксплуатационную нагрузку от очистного забоя № 2, действующую на отрезке l_3-2 = 200 м: