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
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
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
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

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

м                                (4.4)

м

 м

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

 

,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