Выбор и расчет средств комплексной механизации очистного забоя

Введение

5

1

   Горная часть

7

1.1

Горно-геологическая характеристика пласта     

7

1.2

Анализ заданных горно-геологических условий

месторождения и выбор системы разработки данного пласта

8

1.3

Выбор средств механизации очистных работ

9

2

    Расчет средств комплексной механизации

очистного забоя

11

2.1

Выбор типа и расчет механизированной крепи

11

2.1.1

Проверка крепи на несущую способность

11

2.1.2

Проверка крепи на возможность ее работы в условиях            опускания кровли

12

2.1.3

Расчет количества секций в лаве

15

2.2

Выбор выемочной машины

15

2.3

Выбор забойного конвейера

16

2.4

Увязка конструктивных и режимных параметров

  функциональных  машин

16

2.5

Технические   характеристики   оборудования

20

2.6

Расчет  скорости  подачи  очистного  комбайна

23

2.6.1

Определение скорости подачи по мощности двигателя привода  исполнительного органа

23

2.6.2

Определение скорости подачи комбайна по вылету резца

25

2.6.3

Определение скорости подачи комбайна по газовому  фактору

26

2.6.4

Определение скорости подачи комбайна по

  производительности   конвейера

27

2.7

Расчет производительности очистного комбайна

29

2.7.1

Теоретическая производительность

29

2.7.2

Техническая производительность

29

2.7.3

Эксплуатационная   производительность

31

2.7.4

Определение суточной нагрузки на очистной забой

32

2.8

Комплекс  мероприятий  по  подавлению  пыли

33

2.9

Правила безопасности при проведении работ в лаве

35

2.10

Основные технологические операции при монтаже очистных       комбайнов

36

Заключение

40

Приложение 1  Схема  очистного  забоя

41

      Приложение 2  Схема  монтажа комбайна КШЗМ

42

Список литературы

43

Графическая часть:   Лист1.  Средства механизации

 очистных работ

               Введение

Технический прогресс в угольной отрасли при подземном способе добычи осуществляется на основе широкого внедрения прогрессивной технологии и расширения комплексной механизации очистных и подготовительных работ.

Актуальность темы повышения эффективности работы    с целью обеспечения успешного решения задач управления надежностью горно-шахтного оборудования  (ГШО)  определяется действием целого комплекса факторов и тенденций, среди которых следует выделить   снижение уровня безопасности и эффективности   работы ГШО.

Целью  курсового  проекта  является   выбор  и расчет средств комплексной механизации очистного забоя.

Специфика  условий  и  режимов   эксплуатации горно-шахтного  оборудования,  предназначенного     для  добычи полезных    ископаемых,  проведения  горных  выработок,  обуславливается   стесненностью рабочего пространства, изменчивостью физико-механических свойств разрабатываемых и вмещающих  пород,  непостоянством  рабочего места  при  постоянном перемещении машин в забое, запыленностью атмосферы  и химической активностью шахтных вод,  сложностью проведения работ по техническому обслуживанию  и ремонту (ТОР), монтажу и демонтажу оборудования и др.  

Поэтому   к  ГШО предъявляются достаточно высокие и жесткие требования по безопасности и санитарно-гигиеническим условиям труда, эффективности  выполнения  всех  рабочих  функций  при  устранении  тяжелого физического труда, трудоемкости   монтажно-демонтажных работ  и  работ по ТОР.

  Основные факторы, напрямую  влияющие на эффективность работы, и соответственно, экономическое благополучие российских горно-добывающих предприятий, это непрерывное старение парка горно-шахтного оборудования (ГШО).

Одним  из  главных  мероприятий  является  замена очистных и проходческих комбайнов,  лавных  конвейеров  на  более совершенную  технику  с  большим  ресурсом и запасом прочности.

 Эффективность  эксплуатации ГШО   обеспечивается также требованиями по  его надежности, производительности  (теоретической, технической и эксплуатационной),  степени  совершентва схемы его работы, энерговооруженности, технологичности,    универсальности, унификации, стандартизации, ремонтопригодности и др.

Поэтому при выборе показателей эффективной и  безопасной эксплуатации того или иного вида оборудования необходимо стремиться к минимизации их количества при необходимом и достаточном уровне каждого показателя.

Задачи  обеспечения надежной, эффективной  и безопасной работы оборудования в процессе эксплуатации по назначению требует решения двух главных задач:

- выбор  рациональных  режимных параметров в конкретных условиях эксплуатации;

- разработку оптимальной  стратегии системы  технического обслуживания и  ремонта, обеспечивающей  поддержание  в процессе эксплуатации  заданного  уровня  основных  показателей.

Задачей    курсового проекта является  приобретение навыков работы с технической литературой и документацией, умений самостоятельно принимать технические  решения.

В  курсовом  проекте  объектом  исследования  является организация работ в очистном забое.

  Проблема  увеличения  объема  добычи угля  традиционно решается  за  счет повышения  мощности  очистных и проходческих комплексов    и  предметом  исследования  в  курсовом  проекте   являются выбор и  расчет  средств комплексной механизации очистного забоя.

Структура курсового проекта состоит из введения, горной части, расчета средств комплексной механизации очистного забоя,  заключения, приложения и графической части.

На   угольных  шахтах  России имеется значительный опыт  организационной работы по достижению высокой среднесуточной   добычи угля.  Это становится возможным при одновременном   выполнении комплекса  инженерно-технических  и  организационных мер, которые включают применение прогрессивных технологических  схем  подготовки  выемочных блоков и участков,  вентиляции, транспортных коммуникаций, а  также  высокий уровень подготовки рабочих и инженерных кадров, повышение их профессионализма, трудовой  и технологической   дисциплины, сводящих  до  минимума   возможность возникновения  несчастных   случаев.

1  Горная часть

1.1   Горно-геологическая характеристика пласта

Пласт имеет простое строение, местами разделен глинистыми прослойками мощностью 0,1 м. Мощность пласта колеблется в пределах от 2,1 до 2,5 метра, и в среднем составляет 2,3 метра. Залегание пласта волнистое,  угол падения 16°.

Крепость угля составляет f 0,9-1,1 по шкале профессора Про-тодъяконова.

Непосредственно над пластом залегает пачка крупнозернистых, трещиноватых алевролитов мощностью  0.1-0.3 метра, обрушающаяся вслед за выемкой угля - ложная кровля, представленная углистым аргиллитом и углистым алевролитом.

Непосредственная кровля представлена в основном алевролитами и песчаниками.

Временное сопротивление сжатию алевролитов 200 кг/см2 с пористостью 0,87%, песчаников – 620  кг/см2 с пористостью 2,4%.

Кровля весьма неустойчивая, площадь обнажения 5-10 м2, время обнажения до 20 минут.  

Выше ложной кровли залегают мелкозернистые, трещиноватые песчаники крепостью f = 4-7, мощностью 1-2 метра - непосредственная кровля. 

Класс   кровли   по  классификации  управляемости   2.2.2,   среднеуправляемая,  среднеустойчивая,  средняя.

В нарушенных и обводненных зонах кровля крайне неустойчивая, площадь обнажения 5 м2 ,  время обнажения до 5 минут.

Основная кровля представлена мелкозернистыми, трещиноватыми песчаниками крепостью f = 4-7, мощностью 3-4 метра.

 Почва пласта представлена  мелкозернистыми песчаникам, местами крупнозернистыми алевролитами крепостью f = 4-7.

Пласт обводнен, приток воды до 5-10 м3/час. 

Пласт является склонным к самовозгоранию, опасным по пыли, угрожаемым по горным ударам с глубины 150 м и выбросоопасным с глубины 300 м от дневной поверхности.

1.2 Анализ заданных горно-геологических условий 
месторождения  и  выбор  системы    разработки

       данного   пласта

Система разработки, это  определенный, увязанный в пространстве и до времени порядок ведения очистных и подготовительных работ в пределах выемочного участка.

Основными факторами, влияющими на выбор системы разработки являются:

- форма залегания угольного пласта;

- строение угольного пласта;

 -  свойства угля;

- свойства вмещающих пород;

- газоносность угольного пласта;

-  водоносность угольного пласта;

-  склонность пластов к внезапным выбросам угля и газа;

- к горным ударам, склонность угля к самовозгоранию;

- глубина разработки;

- способы и средства механизации производственных процессов в очистных и подготовительных забоях.

К основным параметрам, характеризующим систему разработки, относят длину очистного забоя, длину выемочного столба и

нагрузку на очистной забой.

В настоящем курсовом проекте принимаем систему разработки длинными столбами по простиранию.

Подготовку столбов осуществляем по безцеликовой схеме проведением конвейерных штреков.

 Конвейерный штрек при отработке лавы сохраняется и повторно используется при отработке нижележащей лавы.

Порядок отработки столбов — нисходящий.

Длина очистного забоя – 125 м.

Длину столба по простиранию - 850 м.

1. 3 Выбор средств механизации очистных работ

При  выборе  средств  механизации очистных работ необходимо ориентироваться на комплексную механизацию и автоматизацию работ в очистном забое, предусматривая применение наиболее прогрессивных видов оборудования, обеспечивающих высокие технико-экономические показатели  при минимальной трудоемкости работ и обеспечении безопасности труда.

 Комплексная механизация горного производства — оснащение горных работ (по добыче полезных ископаемых, проведению выработок и т.п.) комплектами индивидуальных и комбинированных взаимосвязанных основными параметрами горных машин и механизмов.  

На выбор средств механизации влияют в основном горно-геологические условия залегания пласта.

Основной (базовой) частью механизированного комплекса является забойный конвейер, который расположен по всей длине лавы вдоль очистного забоя. По забойному конвейеру перемещается очистной комбайн, который производит выемку угля и осуществляет его погрузку на конвейер.

  Для управления кровлей  используется механизированная  крепь,   секции крепи устанавливаются  одна за другой вдоль всего  очистного забоя.  Все секции  крепи при помощи домкратов  передвижки крепятся к забойному  конвейеру. 

В настоящем  курсовом проекте для очистной выемки принимаем    механизированный комплекс КМК 700,  в состав которого входят:

• механизированная крепь  КМ700;
• очистной узкозахватный комбайн КШЗМ;
• забойный конвейер СП301;
• перегружатель ПСП-26;
• крепи сопряжения 0КСА-1У;
• насосные станции СНТ-32;
• система пылеподавления; электрооборудование.

На основании выбора средств механизации очистных работ составлена схема очистного забоя (Приложение1)

2   Расчет средств комплексной механизации

   очистного забоя

2.1  Выбор типа и основы расчета механизированных

   крепей

Механизированная крепь — это горная машина, размещенная по всей длине очистного забоя, и состоящая из самопередвигающихся секций, механизирующих процессы — крепления очистной выработки, управления кровлей и передвижки на забой става забойного конвейера или базы комплекса (агрегата) вместе с выемочной машиной.

Механизированная крепь состоит из секций или комплектов (групп взаимосвязанных секций), насосной станции (одной или нескольких), распределительной и контрольно-регулирующей аппаратуры и гидрокоммуникаций.

Секция   механизированной крепи — самостоятельная структурная единица, способная на ограниченной длине очистного забоя, равной ширине секции, поддерживать призабойное пространство очистного забоя в рабочем и безопасном состоянии.

Основная функция механизированной крепи — создание сопротивления опусканию (обрушению) пород кровли в призабойное пространство.

Механизированная крепь, являясь одной из главных функциональных средств механизации выемки угля, одновременно в значительной мере влияет на выбор типа выемочной машины и забойного конвейера.

При выборе механизированной крепи  в первую очередь оценивают ее соответствие основным горно-геологическим условиям, мощности и углу падения пласта, его газоносности, физико-механическим свойствам боковых пород и горному давлению.

К механизированным крепям предъявляются следующие требования:  надежное обеспечение поддержания кровли в призабойном пространстве;  управление кровлей со стороны выработанного пространства очистного забоя; защита призабойного пространства от проникновения обрушенных пород;  механизированная передвижка

конвейера как вслед за подвиганием комбайна, так и одновременно по всей длине лавы; скорость передвижки крепи должна быть не менее скорости движения комбайна;  обеспечение свободного прохода для людей шириной не менее 0,7 м и высотой 0,4 м.

2.1.1 Проверка крепи  на несущую способность

Важнейшими параметрами механизированной крепи является ее 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 (Q3 и R) с соответствующими рабочими сопротивлениями крепи (РД и РП),  взятыми из ее технической характеристики.

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

     Qз = h х VП ; кН/м2                    (1)

где: 

  h – мощность непосредственной кровли, м; (согласно задания)

 VП - объёмный вес пород непосредственной кровли, кН/м3

γп - плотность породы кровли, т/м3; (согласно задания)

 10 – переводной коэффициент в кН.

Объёмный вес пород непосредственной кровли:

VП = γп х 10 = 2,6 х 10 =26 кН/м3

Qз = 8 х 26 = 208 кН/м2

Нагрузка на 1 м посадочного ряда крепи определяется по формуле:                                

где:

b – длина секции крепи по перекрытию, мм; (см.п. 2.5)

 r – шаг передвижки  секции, м;  (см. п. 2.5)