Комплексная механизация очистных работ в условиях отработки лавы 1212-ю пл. Тройного шахты «Северная»

 

 

- 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, 2НВV 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).

 

4.3 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 г? и  в? принимаются из табл.15. Значения  коэффициентов С и Д принимаются  в зависимости от условий погрузки угля на конвейер. Для всех марок вязких углей д?= 0,095, для хрупких д? = 0,06, для весьма хрупких д? = 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 =1,21,5 коэффициент, учитывающий  дополнительные сопротивления перемещению комбайна; G = 35000?9,8 = 343000 Н - вес комбайна; коэффициент трения (для комбайна работающего с почвы =0,30,4, с направляющих конвейера =0,180,25; 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 ; 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.

7.1 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;

 

г =1,34 - плотность угля в пласте вместе с породными прослойками, т/м3;

 

= 254 длина лавы, м.

7.2 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.

7.4 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: