Реферат Разработка шахтного поля
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
от 25%
договор
Содержание
Исходные данные ………………………………………………………………...2
1. Горная часть…………………………………………………………………….3
1.1. Выбор оборудования………………………………………………………..3
1.1.1. Выбор механизированной крепи………………………………………....3
1.1.2 Выбор выемочной машины…………………………………………………7
1.1.3 Выбор забойного конвейера……………………………………………...8
1.2. Технические характеристики оборудования очистного забоя ………..….9
1.3. Увязка конструктивных и режимных параметров функциональных
машин……………………..…………………………………………………..10
1.4. Расчет скорости подачи очистного комбайна…………………………….13
1.4.1 Определение скорости подачи комбайна по мощности двигателя
исполнительного органа………………………………………………………...14
1.4.2. Определение скорости подачи комбайна по вылету резца…………….14
1.4.3.Определение скорости подачи комбайна газовому фактору……………16
1.4.4. Определение скорости подачи комбайна по производительности
конвейера………………………………………………………..…………17
1.5 Расчет производительности очистного комбайна………………..………..18
1.5.1 Теоретическая производительность………………………………..……...19
1.5.2. Техническая производительность…………………………………..…….19
1.5.3. Эксплуатационная производительность…………………………….…...20
1.6. Организация работ в очистном забое…………………………………..…22
1.6.1.Построение планограммы работ в забое………………………………….22
1.6.2.Составления графика выходов рабочих…………………………………..26
2. Расчет режимных и конструктивных параметров исполнительного органа
очистного комбайна…………………………………………………………….27
Исходные данные
Исходные данные представлены в таблице №1
Таблица .1
1.Горная часть
1.1. Выбор оборудования
От степени соответствия выбранного типа оборудования условиям его применения при отработке выемочного поля зависят безопасность и условия труда шахтеров, технико-экономические показатели работы очистного забоя, надежность и долговечность оборудования.
Комплексная механизация очистных работ в забое осуществляется механизированными очистными комплексами или агрегатами.
В состав очистного механизированного комплекса входят: выемочная машина - очистной комбайн или струг; доставочная машина - забойный скребковый конвейер; механизированная крепь, крепи сопряжения забоя с конвейерным и вентиляционными штреками; насосные станции; оросительная система; энергопоезд; кабелеукладчик; предохранительная лебедка, при работе комплекса на пластах с углами падения10 (при цепной системе подачи.
При выборе средств механизации необходимо учитывать горногеологические, горнотехнические и природные факторы.
Выбор оборудования необходимо начинать с выбора крепи.
1.1.1. Выбор механизированной крепи
При выборе, механизированной крепи прежде всего, необходимо обеспечить соответствие ее номинального рабочего сопротивления типу основной кровли по нагрузочным свойствам, что требует рассмотрения единой классификации кровель угольных пластов.
По заданию полный индекс кровли 2.2.1.:
по управляемости: 2 среднеуправляемая;
по устойчивости непосредственной кровли: 2 среднеустойчивая:
по нагрузочным свойствам основной кровли: 1 легкая.
Определения типоразмера крепи.
Типоразмер механизированной крепи определяется следующими условиями:
, м. (1.1)
, м. (1.2)
где и - минимальная и максимальная конструктивная высота крепи, м;
- минимальная мощность пласта, м; по заданию = 4,0;
- максимальная мощность пласта, м; по заданию =4,4;
- наименьшее расстояние от забоя до передней гидростойки, м;
- наибольшее расстояние от забоя до задней стойки, м;
-коэффициент сближения боковых пород, который для условий Кузбасса составляет 0,05 м-1;
θ- запас раздвижности гидростоек на разгрузку, который для m >1 м должен быть не менее 0,05 м.
Определение наибольшего расстояния от забоя до гидростойки, наименьшего расстояния от забоя до гидростойки, площади сечения под крепью для прохода воздуха.
Для однорядных крепей:
(1.3)
где - наибольшее расстояние от забоя до гидростойки, м;
- расстояние от гидростойки до передней кромки козырька, м;
- расстояние от забоя до передней кромки козырька, м;
- ширина захвата комбайна, м.
(1.4)
где - наименьшее расстояние от забоя до гидростойки, м;
- расстояние от гидростойки до передней кромки козырька, м;
- расстояние от забоя до передней кромки козырька, м.
По условиям заданных в курсовом проекте возможно применение следующих типов механизированных крепей.
Технические характеристики механизированных крепей.
Таблица 2
Крепь | Высота секции в положений, мм | Угол падения, град | Удельное сопротивление на 1м2 кровли кН/м2 | Площадь проходного сечения для воздуха, м2 | Расстояние α от задней гидростойки до передней кромки козырька, мм | Расстояние с от передней гидростойки до передней кромки козырька, мм | Расстояние d от забоя до пере дней кромки козырька, мм | |
сдвину том, Hmin | раздви нутом, Hmах | |||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
М 145 | 2500 | 4500 | 35 | 950 | 7-19 | 3250 | 1850 | 200 |
УКП 5 | 2700 | 5100 | 35 | 1150 | 2-9 | 820 | 820 | 300 |
Проверим возможность применения механизированной крепи М 145, для этого определим и :
Подставим численные значения в формулы (1.1) и (1. 2) получим
Вывод: останавливаем свой выбор на данной крепи ,так как она удовлетворяет условиям (1.1) и (1.2). По типу крепи принимаем механизированный комплекс КМ145 .
Таблица 3
Тип комп лекса | Мощность обслужи ваемых пластов, м | Угол падения пласта, град | Характеристика кровли | Сопротив ление почвы, МПа | Механи зирован ная крепь | Очист,. ной комбайн | Забой ныи кон вейер | Крепь сопря жения | |
Тип основной кровли 1 | Тип непосред ственной кровли 2 | ||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
КМ 145 | 2,5-4,5 | 35 | тяжелая | неустой чивая | 2,5 | 1М145 | 1КШЭ К500 К700 | СПЦ271 СП301 Анжера | КМ145 |
Определим площадь прохода воздуха под крепью 1М145.
Площадь сечения для прохода воздуха для всех типов крепи, определяется:
S=m+(a+b), м2 . (1.5)
где m – средняя мощность вынимаемого пласта (4,2м).
S=4.2+(3,25+0,2)=14,49м2
1.1.2. Выбор выемочной машины.
В каждом механизированном комплексе одного наименования могут применяться несколько типов узкозахватных комбайнов или стругов, поэтому задача выбора выемочной машины сводится к анализу соответствия конструкции и параметров этик машин условиям применения на данном угольном пласте. Технические характеристики и область применения некоторых узкозахватных комбайнов приведены в табл. 4.
Учитывая ограничивающие факторы (сопротивляемость угля резанию Ар, наличие породных прослойков и т.д.), выбранная выемочная машина должна обеспечивать высокопроизводительную работу всего комплекс
При выборе выемочной машины для пластов мощностью m< 1,5 м и Ар 180 Н/мм предпочтение следует отдавать струговым установкам.
На пластах мощностью m > 1,5 м рационально применять узкозахватные комбайны со шнековым исполнительным органом.
Выбор ширины захвата в зависимости от мощности вынимаемого пласта выполняется по табл. 5.
Ширина захвата комбайна должна соответствовать шагу передвижки крепи.
Диаметр шнекового исполнительного органа очистного комбайна D выбирается из расчета полной обработки забоя, допуская при максимальной мощности пласта наличие обрушаемoй пачки угля.
B большинстве случаев диаметр исполнительного органа определяется как
,м. (1.6)
где – максимальная мощность пласта, м.
Полученное значение диаметра шнека уточняем по нормальному ряду унифицированных шнеков и принимаем ближайшей больший типоразмер, D=2,5м.
1.1.3 Выбор забойного конвейера.
В каждом конкретном случае следует произвести проверку соответствия параметров забойного конвейера условиям эксплуатации и параметрам остального оборудования комплекса.
Необходимая производительность забойного конвейера должна быть не ниже теоретической производительности выемочного комбайна.
При работе на углях средней крепости производительность серийных узкозахватных комбайнов составляет 415 т/мин, в соответствии с которой выбирается производительность забойного конвейера длина конвейера должна соответствовать длине мехaнизированнoй крепи с учетом выхода на вентиляционный и откаточный штреки.
Максимальная производительность забойных конвейеров, т/ мин.
Таблица 5
СПВ202В1 | СП87ПМ | СУОКП70 | СПЦ162 | СПЦ261 | СПЦ271 | СП301 | Анжера 26 | Анжера 30 | АРС30/800 |
10 | 10 | 12,6 | 7,2 | 8 | 12 | 16,5 | 12 | 16 | 16,6 |
Выбираем забойный конвейер Анжера - 30, с максимальной производительностью 16 т/ мин.
1.2. Технические характеристики оборудования.
Технические характеристики очистного механизированного комплекса КМ145 представлены в таблице 6.
Таблица 6
Тип Комп лекса | Мощность обслужи ваемых пластов, м | Угол падения пласта, град | Характеристика кровли | Сопротив ление почвы, МПа | Механи зирован ная крепь | Очист,. ной комбайн | Забой ныи кон вейер | Крепь сопря жения | |
Тип основной кровли 1 | Тип непосред ственной кровли 2 | ||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
КМ 145 | 2,5-4,5 | 35 | Т тяжелая | неустой чивая | 2,5 | М145 | 1КШЭ | Анжера-30 | КМ145 |
Технические характеристики механизированной крепи М145 представлены в таблице 7.
Таблица 7
Крепь | Высота секции в положений, мм | Угол падения, град | Удельное сопротивление на 1м2 кровли кН/м2 | Площадь проходного сечения ДЛЯ воздуха, м2 | Расстояние а от задней гидростойки до передней кромки козырька, мм | Расстояние с от передней гидростойки до передней кромки козырька, мм | Расстоя ние а от забоя до пере дней кромки козырька, мм | |
сдвину том, | раздви нутом, "тах | |||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
М145 | 2500 | 4500 | 35 | 950 | 14,49 | 3250 | 2400 | 200 |
Технические характеристики очистного комбайна 1КШЭ представлены в таблице 8.
Таблица 8
Комбайн | Вынимаемая мощность пласта, м | Угол падения, град | Мощность эл. двигател. привода исполнительных органов | Тип эл. двигат- теля | Скорость подачи, м/мин | Номина льное тяговое усилие, кН | Диаметр, м | Ширина захвата, м | ско рость резания, м/с |
1 | 2 | 3 | ; 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
1КШЭ | 2,5-5,5 | 35 | 200; 315; 400 | ЭКВЭ | 0-8 | 320 | 2,5 | 0,63 | 3.2-3,7 |
Максимальная производительность забойного конвейера Анжера - 30 Q = 16 т/мин.
1.3 Увязка конструктивных и режимных параметров
функциональных машин
Правильный выбор конструктивных и режимных параметром функциональны машин комплекса в полной мере не обеспечивает их эффективной работы. Необходимо обеспечить увязку этих параметров. Только в этом случае работа функциональных машин будет полностью согласована во времени и пространстве.
Целью увязки параметров функциональных машин является согласование теоретической производительности комбайна c учетом его возможной скорости подачи для конкретных горно-геологических условий, a также скорости крепления забоя и производительности конвейера.
Теоретическая производительность главной функциональной машины – выемочной является основным критерием для увязки параметров функциональных машин.
Исходя из сопротивляемости угля резанию и удельных энергозатрат на выемку угля определяют теоретически возможную производительность очистного комбайна:
(1.7)
где - теоретически возможная производительность комбайна, т/мин;
- устойчивая мощность электродвигателей комбайна, кВт;
- удельные энергозатраты на выемку полезного ископаемого, кВтч/т.
Для двигателей серии ЭКВ можно принимать значения = (О,9-1,1)
где - суммарная мощность электродвигателей привода исполнительных органов комбайна, кВт.
Для 1КШЭ при вынимаемой мощности пласта 4,0 – 4,4м. принимаем
N =500 кВт.
Удельные энергозатраты зависят от сопротивляемости угля резанию. Для шнековых исполнительных органов можно принимать = 0,3÷1,2 кВт-ч/т, при Ар= 80÷360 Н/мм.
По заданию Аp =200Н/мм, из пропорции определяем Нw:
0.3 - 80
- 200
= 0,75
Подставив численные значения в формулу (1.7) получим:
Проверяем механизированную крепь по фактору проветривания:
(1.8)
где- площадь сечения для прохода воздуха, м2;
- теоретическая производительность комбайна, т/мин;
- относительная метанообильность разрабатываемого пласта, м3/т; по заданию = 9
- коэффициент дегазации пласта, принимается = 1 без проведения дегазационных мероприятий в забое.
= 4 м/с - максимально допустимая скорость движения воздуха в лаве, м/с;
= 1% - допустимая концентрация метана в исходящей струе.
Подставим численные значения в формулу (1.8) получим:
Площадь проходного сечения воздуха для крепи М145 составляет 14,49м
Условия проветривания не выполняются, вернемся к этому условию после расчета эксплуатационной производительности.
Скорость подачи очистного комбайна должна быть согласована со скоростью крепления забоя:
, (1.9) где - теоретически возможная скорость подачи комбайна, м/мин;
- скорость крепления забоя, м/мин.
Сначала определяем теоретическую возможную скорость подачи комбайна:
(1.10)
где - теоретическая производительность комбайна, т/мин;
- ширина захвата исполнительного органа, м, для 1КШЭ В = 0,63м. [1, табл 4] ;
- вынимаемая мощность пласта, м; =4,2м.;
- плотность угля, т/м . = 1,3 – 1,4 принимаем = 1,35 .
Подставим численные значения в формулу (1.10) получим:
Скорость крепления очистного забоя определяется из выражения:
(1.11)
где - скорость крепления забоя, м/мин;
- скорость крепления выработки, м2/мин для крепи М145 = 5 [1, табл 3]
- ширина захвата комбайна, м.
Подставим численные значения в формулу (1.11) получим:
Условие (1.11) выполняется.
Проверка производительности забойного конвейера производится по формуле:
, (1.12)
где - производительность забойного конвейера по его технической
характеристике, т/мин;
- теоретическая производительность комбайна, т/мин.
Условие (1.12) выполняется.
1.4.Расчет скорости подачи очистного комбайна
B этом разделе определяется скорость подачи комбайна по четырем ограничивающий факторам: мощности двигателя комбайна, вылету резца, газовому фактору, производительности забойного конвейера.
Если в качестве выемочной машины принят не комбайн, рассчитывается скорость подачи выемочной машины, либо скорость подвигагия забоя.
1.4.1 Определение скорости подачи комбайна по мощности
двигателя привода исполнительного органа
(1.13)
где - суммарная устойчивая мощность привода исполнительного
органа двигателя комбайна, кВт;
- удельные энергозатраты по выемке угля, кВтч/т;
- максимальная мощность пласта, м;
- ширина захвата исполнительного органа комбайна, м;
- плотность угля, т/м3;
- угол падения пласта, град. По заданию
Подставим численные значения в формулу (1.13) получим:
1.4.2. Определение скорости подачи комбайна по вылету резца
Тип режущего инструмента выбирается в соответствии с технической характеристикой выемочной машины или типоразмер рядом резцов.
(1.14)
где - радиальный вылет резца, см;
- коэффициент вылета резца;
- частота вращения исполнительного органа, об/мин;
- число резцов в линии резания, для шнекового исполнительного органа при m > 4,0; z = 4 [1, табл. 5].
Частота вращения исполнительного органа выбирается по технической характеристике комбайна или определяется по формуле
(1.15)
Где - скорость резания, м/с; для 1КШЭ =3,5
м/с;
- диаметр шнека, м. для 1КШЭ м.
подставим численные значения в формулу (1.15) получим
Коэффициент вылета резца = 1,3÷1,6 для радиальных резцов шнековых исполнительных органов.
Радиальный вылет резца:
θ, см, (1.16)
где - радиальный вылет резца, см; выбираем резец РО80;
- конструктивный вылет резца, см; [1, табл. 7]
θ- угол установки резца к поверхности резания, град, для радиальных резцов угол установки резца к поверхности резания θ = 90°.
Подставим численные значения в формулу (1.16) получим:
Подставим численные значения в формулу (1.14) получим:
1.4.3. Определение скорости подачи комбайна
по газовому фактору.
(1.17)
где - площадь сечения рабочего пространства под крепью, она должна удовлетворять неравенству по формуле (1.8);
= 1% - допустимая концентрация метана в исходящей струе;
= 4 м/с - максимально допустимая скорость движения воздуха;
- коэффициент дегазации пласта, = 1 - без проведения дегазационных мероприятий в забое;
- относительная метанообильность пласта, м3/т; по заданию q=
9
м3/т;
- ширина захвата, м; ;
- плотность угля, т/м3.
Подставим численные значения в формулу (1.17) получим:
1.4.4. Определение скорости подачи комбайна по
производительности конвейера
(1.18)
где - максимальная производительность конвейера, т/мин; /мин
для Анжера 30 [1,с,31, табл 6];
- максимальная мощность пласта, м; м.;
- ширина захвата комбайна, м; В=0,63м. ;
- плотность угля, т/м3.
Подставим численные значения в формулу (1.18) получим :
Наименьшая из рассчитанных скоростей подачи комбайна по формулам (1.13), (1.14), (1.17), (1.18) принимается для дальнейших расчетов. При этом принятая скорость подачи комбайна должна быть не более скорости, рассчитанной по формуле (1.13).
Скорость подачи комбайна по мощности двигателя исполнительного органа,
Скорость подачи комбайна по вылету резца,
Скорость подачи комбайна по газовому фактору,
Скорость подачи комбайна по производительности конвейера,
.
Для дальнейших расчетов необходимо принять наименьшую скорость из рассчитанных. В нашем случае она ограничена газовым фактором и составляет V=1,03м/мин. Однако такая скорость сдерживает потенциальные возможности комбайна. Поэтому для увеличения скорости проведем дегазацию пласта.
С учетом дегазационных мероприятий принимаем коэффициент дегазации равным 0,3.
Вернёмся к условию выражения 1.17 и рассчитываем Vn:
Для дальнейших расчетов принимаем скорость подачи комбайна Vп=2,87м/мин.
1.5. Расчет производительности очистного комбайна
B этом разделе приведен расчет теоретической, технической и эксплуатационной производительности очистного забоя.
1.5.1. Теоретическая производительность
Теоретическая производительность - это количество полезного ископаемого, добываемого за единицу времени при непрерывной работе выемочной машины с рабочими параметрами, максимально возможными в заданных условиях эксплуатации.
(1.19)
где - средняя мощность пласта, м; м.
;
- ширина захвата комбайна, м; м.;
- скорость подачи комбайна, м/мин; м/мин
.
- плотность угля, т/м3 .
Подставим численные значения в формулу (1.19) получим:
1.5.2. Техническая производительность
Техническая производительность - максимально возможная среднечасовая производительность при работе в конкретных условиях эксплуатации.
Она определяется с учетом простоев, присущих конструкции комплекса (затраты времени на маневровые операции, концевые операции, на устранение отказов).
(1.20)
где - техническая производительность, т/ч;
- теоретическая производительность, т/ч; т/ч;
- коэффициент технической производительности;
= 0,7 - для очистных комплексов с челноковой схемой работы комбайна.
Подставим численные значения в формулу (1.20) получим:
1.5.3. Эксплуатационная производительность
Эксплуатационная производительность - это производительность с учетом простоев по организационным причинам и простоев, связанных с устранением технических неполадок, не зависящих от конструкции комплекса.
Она определяется с учетом коэффициента эксплуатационной производительности, учитывающего время простоев по эксплуатационным, организационным и техническим причинам (отсутствие порожняка, электроэнергии, рабочего инструмента, остановка оборудования транспортного комплекса и т.д.).
(1.21)
где - эксплуатационная производительность, т/ч;
- теоретическая производительность, т/ч; т/ч;
- коэффициент эксплуатационной производительности,
= 0,6 - для очистных комплексов с челноковой схемой работы комбайна.
Подставим численные значения в формулу (1.21) получим:
Суточная производительность:
Вернемся к формуле (1.8) и проверим механизированную крепь по фактору проветривания подставив в формулу(1.8) вместо теоретической производительности комбайна , эксплуатационную производительность
, и коэффициент дегазации k = 0,3:
где S - площадь сечения для прохода воздуха, м2;
- эксплуатационная производительность комбайна, т/мин;
,
- относительная метанообильность разрабатываемого пласта, м3/т, по заданию ;
коэффициент дегазации пласта принимается , при проведении дегазационных мероприятий в забое;
, максимально допустимая скорость движения воздуха в лаве, м/с; с=1% - допустимая концентрация метана в исходящей струе.
Расчетная площадь проходного сечения для воздуха для крепи М145
S = 14,44
Вывод: условие 1.8выполняются, с учетом дегазации и эксплуатационной производительности
1.6 Организация работ в очистном забое.
Основным производственным процессом добычи угля на шахтах является очистная выемка, которая характеризуется работой очистного забоя по определенному графику. При поточной организации производства все процессы и операции выполняют согласно графику организации работ. Он включает в себя планограмму работ, график выходов рабочих и таблицу технико-экономических показателей. При составлении графика организации работ необходимо установить режим и форму организации труда в забое.
Обычно в комплексно-механизированных забоях применяют координатные графики, на которых наглядно изображены протекающие во времени и пространстве все основные процессы и операции.
При комплексно-механизированной выемке необходимо руководствоваться следующими принципами:
•выемка угля должна осуществляться узкозахватными самозарубающимися комбайнами;
•передвижка механизированной крепи должна производиться вслед за выемкой угля;
•конструкция забойного конвейера должна обеспечивать при его передвижке погрузку оставшегося на почве угля.
•
1.6.1.Построение планограммы работ в забое.
Режим работы обычно четырехсменный, по 6 часов каждая смена, из которых три добычные и одна ремонтно-подготовительная. Все виды работ в лаве выполняет комплексная бригада рабочих, состоящая из сменных звеньев.
Рабочий цикл по выемке полосы угля включает в себя следующие основные виды работ в лаве: выемка угля комбайном, зачистка лавы комбайном (при односторонней схеме работ), передвижка конвейера, передвижка секций крепи.
Все виды работ приводятся на планограмме, отражающей рабочие операции во времени и пространстве.
Для построения планограммы работ в лаве необходимо определить количество рабочих циклов в сутки и время одного цикла:
(1.22)
где - количество рабочих циклов в сутки;
- производительность комплекса в сутки, т/сут;
- производительность комплекса за выемку одной стружки, т/стр.
(1.23)
где - эксплуатационная производительность комплекса, т/ч. :
(1.24)
где - длина лавы, м; принимаем 200м.;
- мощность пласта, м; м.;
- ширина захвата комбайна, м м.;
- плотность угля, т/м3. .
Подставим численные значения в формулу (1.24) получим:
Подставим численные значения в формулу (1.22) получим:
Время одного цикла:
(1.25)
или
(1.26)
где -время цикла, мин;
L
- длина лавы, м;
- эксплуатационная скорость подачи комбайна, м / мин;
м/мин; (1.27)
где - скорость подачи комбайна, м/мин; м/мин;
- эксплуатационный коэффициент.
Подставим численные значения в формулу (1.27) получим:
м/мин.
Подставим численные значения в формулу (1.25)(1.26) получим:
1.6.2. Составление графика выходов рабочих
В очистных забоях работу ведут комплексные бригады, которые выполняют все рабочие процессы и операции. Режим работы четырехсменный, по 6 часов каждая смена, из которых три добычные и одна ремонтно-подготовительная. Кроме рабочих сдельщиков, выполняют ремонтные работы электрослесари и вспомогательные горнорабочие, не входящие в состав комплексной бригады. По установленной форме строят график выходов рабочих.
Пример графика выходов рабочих