Войти на сайт

или
Регистрация

Навигация


Выбор оборудования и расчет производительности очистного механизированного комплекса

19012
знаков
5
таблиц
5
изображений

СОДЕРЖАНИЕ

АННОТАЦИЯ.. 3

СОДЕРЖАНИЕ.. 4

ВВЕДЕНИЕ.. 4

1. АНАЛИЗ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ.. 5

2. ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ.. 8

2.1 ВЫБОР ОЧИСТНОГО КОМБАЙНА. 8

2.2 ВЫБОР КОНВЕЙЕРА. 11

2.3 ВЫБОР МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ.. 13

3. РАСЧЁТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОМК.. 15

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 20

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ... 21

ВВЕДЕНИЕ

Несмотря на бурное развитие технического прогресса, подземный способ добычи угля и сегодня остается чрезвычайно сложным и трудоемким. В настоящее время его основной объем обеспечивается комбайновыми и струговыми комплексами оборудования с механизированными крепями. Первый успешный опыт промышленного применения очистных механизированных комплексов (ОМК) относится к началу семидесятых годов XX века, и до настоящего времени этот вид горной техники продолжает динамично развиваться.

Основной задачей, стоящей перед горнодобывающей промышленностью, является обеспечение прироста добычи полезных ископаемых в основном за счет повышения добычи наиболее эффективным способом на основе широкого внедрения прогрессивной технологии и горнотранспортного оборудования большой единичной мощности.

Конструктивно-технические характеристики OMK должны быть максимально адаптированы к этим условиям, отвечать требованиям безопасности и эргономики, а также обес­печивать высокий уровень механизации и автоматизации очистных работ.

1. АНАЛИЗ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

В курсовом проекте рассматривается один из добычных участков шахты. Для расчета режима работы выемочной машины необходимы данные, характеризующие технологию работы в забое, свойства разрушаемого горного массива, параметры схемы механизации работ на участке и достигнутый (или установленный) уровень нагрузки на забой.

Исходные данные:

Таблица 1

1. Мощность пласта, м

2,8

2. Мощность породных прослоев, м

0,35

3. Сопротивляемость угля резанию, кН/м

180

4. Сопротивляемость пород резанию, кН/м

250

6. Угол падения пласта, 0

4

7. Длина лавы, м

200

8. Плотность угля в массиве, т/м3

1,35

Наиболее существенное влияние на выбор типа выемочной машины и режима ее работы оказывают мощность, угол залегания и свойства пласта и составляющих его элементов, оцениваемых сопротивляемостью резанию (1.jpg,2.jpg,3.jpg,4.jpg), хрупкостью (Е), способностью угля к измельчению (5.jpg), абразивностью (ρ), удельным содержанием твердых включений (6.jpg), разрушаемостью массива (R), коэффициентом отжима - Кот.

Приведенная сопротивляемость резанию пласта при наличии породных прослоев определяется по формуле:

7.jpg

И для наших условий равна:

8.jpg

Значение показателя способности угля к измельчению (mи) принимается на основе данных ситового анализа проб угля и может принимать значения mи=0,4-1,2. Принимаем значение mи=0,8.

Тогда значение показателя хрупкости определяется по формуле:

9.jpg

И равен:

10.jpg

Так как показатель хрупкости угля Е=1,44<2,1, то уголь является вязким.

Значение коэффициента отжима неизвестно, поэтому его среднее значение в глубине забоя на расстоянии ширины захвата (Вз=0,8 м) от кромки забоя определяем из отношения:

11.jpg,

где 12.jpg- среднее значение коэффициента отжима на кромке забоя.

13.jpg

Таким образом, коэффициент отжима равен:

14.jpg

Показатель разрушаемости угольного пласта резанием является комплексной характеристикой пласта и определяется по следующей формуле:

15.jpg, квт.ч.см/м3

16.jpgквт.ч.см/м3

В таблице 2 представлена горно-геологическая, технологическая и технико-экономическая характеристика исходного угольного пласта.

Таблица 2

Параметры, показатели

Усл. обозн.

Ед.

Значение

1. Горно-геологические

1.1. Мощность: - пласта угля

Нп

м

3,3

- прослоев породы

Нпп

м

0,3

1.2. Угол падения пласта

пл

град

5

1.3. Сопротивляемость резанию:

- угля

Ау

кН/м

180

- прослоев породы

Апп

кН/м

270

- приведённая

Апр

кН/м

188

1.4. Хрупкость пласта угля

Е

1,44

1.5. Коэффициент отжима пласта на поверхности

забоя

Кот

0,78

1.6. Показатель разрушаемости угольного пласта,

приведенный

Rпр

м3

29,3

1.7. Относительная метанообильность

qп

м3/т

5

2. Технологические

2.1. Длина лавы

м

200

2.2. Схема работы комбайна

челноковая

2.3. Ширина захвата

Вз

м

0,8

2.4. Добыча угля с цикла

т

604,8

2.5. Число циклов в сутки

пц

15

2.6. Подвигание забоя в сутки

Вс

м

12

3. Технико-экономические

3.1. Суточная нагрузка на забой

т

9022,1

3.2. Количество смен по выемке в сутки

nсм

см

3

3.3. Количество рабочих в смену

Nчел

чел.

65

3.4. Производительность рабочего на выход

П

т/вых

139


2. ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

В соответствии с исходными данными по справочнику средств механизации находим необходимое оборудование для комплексной механизации процессов выемки угля, транспортирования его вдоль лавы, крепления и управления кровлей способом полного обрушения в лаве. В комплекс будут входить следующее оборудование:

- комбайн очистной Кузбасс 500Ю;

- крепь механизированная М138/4;

- конвейер шахтный скребковый КСЮ381 «Юрга-850».

2.1 ВЫБОР ОЧИСТНОГО КОМБАЙНА

При выборе очистного комбайна особое внимание следует уделить исполнительному органу, так как тип исполнительного органа должен соответствовать конкретным условиям эксплуатации и обеспечивать работу в рациональных режимах.

На пластах мощностью более 1,2 м применяются комбайны со шнековыми исполнительными органами. Шнековый исполнительный орган за счет частичной отгрузки горной массы из зоны разрушения и меньшего вторичного дробления дают меньший выход штыковых фракций и имеют более низкие энергозатраты по сравнению с барабанными исполнительными органами.

Проанализировав очистные комбайны, удовлетворяющие имеющимся горно-геологическим требованиям, выберем отечественный комбайн Кузбасс 500Ю (рис. 1).

Данный комбайн производится на Юргинском машиностроительном заводе. Он способен осуществлять выемку угля в очистных забоях пологих и полого-наклонных пластов мощностью 1,6 до 4,0 м с сопротивляемостью угля резанию до 360 кН/м, имеющих породные прослойки с коэффициентом крепости по шкале Протодьяконова до 4, суммарной мощностью до 12% от вынимаемой мощности пласта в шахтах, опасных по газу и угольной пыли.

Комбайн очистной оснащен поворотными редукторами с приводами погрузочных щитов от гидромоторов, приводами подачи с муфтами предельного момента, автоматизированной системой управления, обеспечивающей поддержание заданной скорости и автоматическое ее снижение или отключение комбайна при повышении нагрузок выше допустимых. Система управления обеспечивает диагностику работы комбайна и работает в режиме местного или дистанционного (радио) управления.

Комбайн успешно работает на многих шахтах России и имеет, в основном, положительные отзывы. Причиной выбора комбайна Кузбасс 500Ю является высокие эксплуатационные показатели, довольно большая степень надежности, отсутствие проблем с комплектующими и обслуживанием, т.к. комбайн производится в РФ.

Основные параметры комбайна представлены в таблице 3.

17.jpg

Рис. 1. Комбайн очистной К500Ю

Таблица 3

Наименование показателей

Значения

Фирма производитель

Юргинский Машзавод (Россия)

Серия

Кузбасс

Модель

500Ю

Вынимаемая мощность пласта, м.

1,6-3,2

Угол падения пласта, град.

- по простиранию

- по падению

+/- 30

+/- 10

Сопротивляемость пласта резанию, кН/м

360

Производительность, 18.jpg

16

Исполнительный орган:

Шнековый

Диаметр исполнительного органа, мм

1400/1600/1800/2000

Ширина захвата, м

0,63; 0,8

Механизм подачи: тип

Электрический бесцепной

Скорость подачи, м/мин.

9,5

Максимальное тяговое усилие, кН.

450

Мощность электродвигателей, кВт:

- установленная

- привода резания

- привода подачи

505

200×2

2×45

Напряжение, В

1140

Габариты, мм:

длина

13160

ширина по корпусу

Минимальная высота корпуса от почвы

Масса комбайна, т

32

Ширину захвата принимаем равной Вз=0,8 м.

Высота забоя, обрабатываемого комбайном:

19.jpg;

20.jpg

21.jpg;

22.jpg

Диаметр исполнительных органов определяется при двухшнековом исполнении комбайна с полным регулированием по мощности пласта по формуле:

23.jpg;

24.jpg

Принимаем ближайшее большее значение диаметра по типоразмерному ряду: 1,6 м.

2.2 ВЫБОР КОНВЕЙЕРА

Рассчитаем техническую производительность конвейера по формуле:

25.jpg;

где 26.jpg- ширина захвата исполнительного органа, м; 27.jpg- технический коэффициент, принимается 0,9; g – плотность угля в массиве, 28.jpg;

29.jpgт/ч

Скорость подачи комбайна с учетом ограничения по мощности привода резания:

30.jpg
где HW-энергоемкость добычи угля комбайном (удельные энергозатраты).

31.jpg

Энергоёмкость добычи угля комбайном:

32.jpg

33.jpg

По рассчитанной производительности выбираем скребковый конвейер КСЮ381 «Юрга-850» (рис. 2). Он предназначен для транспортировки угля вдоль лавы и погрузки угля на перегружатель в очистных забоях шахт, включая опасные по пыли и газу. Наличие литых боковин из высокопрочных сталей обеспечивает повышенную износостойкость и надежность при эксплуатации. По желанию заказчика рама оснащается гидрораздвижкой с ходом до 500 мм. Рештачный став выполнен с гладким шиповым соединением по верхним днищам, что позволяет обеспечить плавную работу тягового органа и снизить шум, сделать конвейер «реверсивным», уменьшить износ тяговой цепи и скребков. Цельнолитые боковины рештаков обеспечивают высокую прочность и ресурс.

Основные параметры скребкового комбайна представлены в таблице 4.

34.jpg

Рис. 2. Скребковый конвейер КСЮ381 «Юрга-850»

Для перегрузки угля со скребкового конвейера на ленточный конвейер используется перегружатель. Выберем перегружатель ПС281 (рис. 3). Основные параметры перегружателя также указаны в таблице 4.

35.jpg

Рис. 3. Перегружатель ПС281

Таблица 4

Завод-изготовитель

Юргинский машзавод (Россия)

Юргинский машзавод (Россия)

Модель

КСЮ381 «Юрга-850»

ПС281

Назначение

Скребковый конвейер

Перегружатель

Производительность, т/ч

1200

1200

Тип цепи

30´108

34´126

2´30´108

Скорость движения цепи, м/сек

1,13; 1,28

1,33; 1,4

Суммарная мощность привода (энерговооруженность), кВт

3´400

До 250

Длина конвейера в поставке, м

До 300

До 90

2.3 ВЫБОР МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ

Выберем механизированную крепь М138/4 (рис. 4) поддерживающе-оградительного типа Юргинского машзавода. Она предназначена для механизации крепления призабойного пространства, поддержания и управления кровлей, включая тяжелые по проявлению горного давления передвижки забойного конвейера при ведении очистных работ на пологих и наклонных пластах.Крепь оснащается устройствами якорения, правки, а также корректировки трассы и удержания лавного конвейера.

Основные параметры крепи представлены в таблице 5.

36.jpg

Рис. 4 Крепь М138/4

Таблица 5

Завод-изготовитель

Юргинский машзавод

Модель

М138/4

Доп. информация

поддерживающе-оградительная

Мощность пласта min/max, м

1,85-3,10

Допустимые углы падения пластов для работы по простиранию / падению, град.

0-30

Сопротивление секции (на передней консоли перекрытия), кН

100

Удельное сопротивление на 1м2 поддерживаемой площади, кН/м2

6300

Рабочее давление жидкости в стойке, МПа

32

Шаг установки секций, м

1,5

Шаг передвижки крепи, м

0,80

Усилие передвижки секции, кН

492

Коэффициент раздвижности

1,67

Масса секции крепи, кг

12300

Высота секции

(min-max), мм

1600-3100

3. РАСЧЁТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОМК

1. Скорость подачи комбайна по ограничивающим факторам.

· по мощности привода резания – см. раздел.

· по условию транспортирования отбитой горной массы:

37.jpg

где 38.jpg– скорость движения цепи скребкового конвейера; 39.jpgрабочая ширина и высота желоба конвейера, м; ψ=0,9 – коэффициент использования объёма желоба;

40.jpgм/мин;

· по допустимому вылету резца на исполнительном органе:

41.jpg,

где 42.jpg- радиальный вылет забойного резца, для современных резцов 42.jpg=0,08, 0,1м; 44.jpg- коэффициент вылета резца, принимается 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; 45.jpg- скорость вращения исполнительного органа, об/мин, принимается из табл.1; 46.jpg- число резцов в линии резания, 46.jpg=2, 3, 4.

48.jpgм/мин;

по скорости крепления:

49.jpg,

где 50.jpg- скорость крепления при последовательной схеме передвижки крепи и устойчивых боковых породах, м/мин, принимается (для крепей III поколения при при дистанционном электрогидравлическом управлении принимаем до 6 м/мин); 51.jpg- коэффициент, учитывающий схему передвижки крепи, при последовательной схеме передвижки принимаем51.jpg=1; 53.jpg- коэффициент снижения скорости крепления с увеличением угла падения пласта, для 5º принимается равным 1.

54.jpgм/мин

К расчету принимается наименьшая скорость подачи:

Vпр=6 м/мин

2. Расчёт сменного коэффициента машинного времени.

Коэффициент машинного времени - это коэффициент использования машины в течение рабочей смены. Применительно к очистному комбайну этот коэффициент может определяться, 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 комбайна зависит от схемы выемки (односторонняя или челноковая), длины лавы, рабочей скорости подачи комбайна и скорости холостого хода (при односторонней схеме выемки).

Этот показатель может быть принят:

– по достигнутому уровню;

– по среднестатистическим данным;

– по хронометражным наблюдениям;

– на основе аналитических расчетов.

Коэффициент машинного времени определяется по формуле:

55.jpg,

где 56.jpg-коэффициент готовности принимается равным 0,9-0,95 (57.jpg, с,).

58.jpg- затраты времени в течении цикла на несовмещенные маневровые операции (холостая проработка машины, перегон машины в исходное положение, зачистка лавы). Это время может приниматься по данным хронометражных наблюдений применительно к конкретному типу комбайна и технологической схеме его работы. При челноковой схеме выемки:

59.jpg,м/мин

60.jpg,м/мин

61.jpg=0,

где 62.jpg- скорость комбайна по зачистке лавы, 63.jpg- затраты времени на концевые операции, при челноковой =0:

64.jpg

65.jpg- время замены резцов, может быть определено по формуле:

66.jpg.

67.jpg,

где 68.jpg- время на замену резца, 69.jpg=1+2=3 мин (здесь 70.jpg- время замены резца; 70.jpg- время продолжительности подготовительных работ перед заменой резца), 72.jpg- удельный расход резцов, шт/1000т (для РО-100 - 1шт; для современных резцов типа РШ принимаем 0,45 шт.).

73.jpgи 74.jpg- технологические и организационные перерывы за цикл, принимаются 3-5 минут.

75.jpg

3. Расчёт 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.

Добыча угля за цикл:

76.jpg

где 77.jpg- вынимаемая мощность пласта (с учетом мощности породных прослойков и присечки боковых пород при выемке весьма тонких пластов), м; 78.jpg- ширина захвата комбайна, м; γ - плотность угля в пласте вместе с породными прослойками, т/м3;

79.jpg- длина лавы, м.

80.jpg

Среднесуточная нагрузка на очистной забой определяется по формуле:

81.jpg,

где 82.jpg- среднесменная нагрузка на очистной забой, т; 83.jpg- число добычных смен в сутки, 3.

84.jpg

Среднесменная нагрузка определяется по формуле:

85.jpg

где 86.jpg– продолжительность рабочей смены, 360 мин; 87.jpg– суммарное время подготовительных и заключительных операций соответственно в начале и конце каждой смены, принимается 20-35 минут;88.jpg–сменный коэффициент машинного времени комбайна по выемке угля (без учета дополнительных простоев в конце цикла из-за ожидания окончания крепления лавы);89.jpg- расчетная скорость подачи исходя из ограничивающего фактора.

90.jpg

Количество циклов сутки:

91.jpg

92.jpg

Полученное значение количества циклов округляют до ближайшего целого. И по нему определяют расчётную суточную нагрузку на лаву:

93.jpg

94.jpg

Допустимая нагрузка на очистной забой по фактору проветривания определяется по формуле:

95.jpg

где 96.jpg- проходное сечение струи воздуха при минимальной ширине призабойного пространства; 97.jpg- максимально допустимая по ПБ скорость движения воздуха в лаве, м/с (V=4 м/с); d - допустимая по ПБ концентрация метана в исходящей из лавы струе воздуха, d=1%; 98.jpg- коэффициент, учитывающий движение части воздуха по выработанному пространству (при управлении кровлей полным обрушением принимается равным 1,2-1,4); 99.jpg– относительная метанообильность лавы, м3/т; 100.jpg- коэффициент, характеризующий естественную дегазацию источников выделения метана в период отсутствия добычных работ (равным 0,7).

101.jpg

Величина нагрузки на очистной забой не должна превышать значение нагрузки рассчитанное по газовому фактору.

4. Построение планограммы работ.

Время цикла составляет:

102.jpg

где 103.jpg- продолжительность смены, мин (104.jpgмин); *- время подготовительных операций в начале каждой смены (105.jpg=10 мин); 107.jpg- время заключительных операций в конце каждой схемы (107.jpg=10 мин); 109.jpg- количество циклов в смену.

110.jpg


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсовой работы был произведен выбор основного технологического оборудования очистного забоя угольной шахты: подобраны очистной комбайн, лавный конвейер, перегружатель, механизированная крепь.

В результате предлагаемое оборудование, произведенное, главным образом, зарубежными заводами, было предложено заменить продукцией отечественного производителя, не уступающую ему в качестве и надежности в эксплуатации, а по некоторым характеристикам даже превосходящую. Так был выбран комбайн Кузбасс 500Ю, крепь М138/4, скребковый конвейер КСЮ381 «Юрга-850», перегружатель ПС281Ю всё оборудование – Юргинского машиностроительного завода.

Кроме того, была составлена планограмма работ.

К курсовому проекту прилагается чертёж, выполненный с помощью программного пакета AutoCAD.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Клорикьян С.Х. Справочник. Машины и оборудование для шахт и рудников. / С.Х. Клорикьян. – М.: Издательство МГГУ, 2000.

2. Семенченко А.К. Перспективы развития проходческих комбайнов. / Семенченко А.К. – Донецк.: Издательство ДНТУ, 2008.

3. Яцких В.Г.. Горные машины и комплексы. / В.Г. Яцких. – М.: Недра, 1984.


Информация о реферате «Выбор оборудования и расчет производительности очистного механизированного комплекса»
Раздел: Геология
Количество знаков с пробелами: 19012
Количество таблиц: 5
Количество изображений: 5

Похожие материалы

Скачать
49256
12
12

... подготовки шахтного поля Система разработки Поддержание и проведение подготовительных выработок Вентиляция Очистные работы Подземный транспорт участковый магистральный Размер и ...

Скачать
132686
27
5

... работ. Однако чрезмерное увеличение длины лавы вызывает технические и организационные трудности в доставке оборудования, материалов, передвижения людей. На шахте "Краснолиманская" нарезались лавы различной длины. В период «гигантомании» работали лавы длиной по 350-400 метров. Для отработки охранных «целиков» нарезались лавы по 80-100 метров. Поэтому, имея большой опыт, пришли к выводу, что ...

Скачать
167856
50
0

... разрешается только между передними и задними рядами стоек. Запрещается нахождение людей между секциями крепи при их передвижки. Запрещается работа комплекса с поврежденными силовыми кабелями. 3.4 Вентиляция Филиал «Шахта «Осинниковская» отнесена к опасной по горным ударам (пласты Е6 и Е4), внезапным выбросам угля и газа (пласты К2 и К1), суфлярным выделениям (пласты К4, К3 и К1в.п.) и по ...

Скачать
179075
32
127

... (от передвижения источников загрязнения) 1180,48 Всего за год: 211845,25 10. Совершенствование системы электроснабжения подземных потребителей шахты Расчет схемы электроснабжения ЦПП до участка и выбор фазокомпенсирующих устройств Основными задачами эксплуатации современных систем электроснабжения горных предприятий являются правильное определение электриче­ ...

Скачать
77572
87
0

... конвейерной линии; организация и системы ТО и ППР К обслуживанию ленточных конвейеров допускаются лица, прошедшие медицинское освидетельствование с заключением возможности работы на подземных конвейерных установках, обладающие соответствующими навыками и знаниями по обслуживанию и ремонту конвейеров, прошедшие инструктаж по ТБ, техминимум и имеющие право на обслуживание конвейерных установок. ...

0 комментариев


Наверх