Оборудование для разработки пласта
1. Характеристика
пласта
пласт комбайн выемочный забой
Пласт XXVII имеет, преимущественно,
сложное строение. Прослоек углистого аргиллита приурочен в основном к верхней
части пласта, который в отдельных случаях настолько обогащается углистым
материалом, что переходит в высокозольный уголь, а пласт в этих местах
Приобретает простое строение. Мощность прослойка меняется от 0,09 до 0,15 м (в
среднем 0,1 м). По изменению мощности и строения пласт относится к относительно
выдержанным. Мощность колеблется от 1,85 до 3,26 метров при средней 2,60 м.
Угол падения от 20˚ до 35˚. По простиранию угол восстания и падения 5˚-7˚.
Коэффициент крепости угля по аналогии с действующими шахтами доходит до 1,5,
прослойков породы из углистого аргиллита - от 0,5 до 2,5. Непосредственную
кровлю пласта мощностью 1,5 - 1,8 м, слагают мелко-среднезернистые и слоистые
за счёт песчаника алевролиты, в 30 - 35 см, выше угольного пласта алевролиты
поражены послойной трещиноватостью, сопровождающейся глиной трения мощностью до
1 - 3 см, которая обуславливает ложную кровлю, явно проявляющуюся в обводнённых
условиях. По устойчивости непосредственная кровля в целом относится к кровле
«средней устойчивости». Относительная метанообильность пласта 1,76 /т. Плотность угля 1,2 г/
. Выбор выемочной машины
На пластах мощностью более 1,5 - 1,6
м. безусловное лидерство получили очистные комбайны со шнековыми
исполнительными органами. Поэтому с учётом ограничивающих факторов (углы падения
пласта вдоль лавы a, по падению a и по
восстанию a пласта,
сопротивляемость угля резанию ,
мощность пласта m и сопротивляемость резанию породных прослойков и т.д.) принимаем для выемки очистной комбайн KSW-460NE.
Расчёт сопротивляемости
угля резанию в неотжатой зоне массива пласта (Н/мм) Сопротивляемость
угля резанию ,
достаточно хорошо коррелирует с коэффициентом крепости ƒ, = 1,5ƒ
кН/см, следовательно зная ƒ можно вычислить усреднённое значение . В нашем случае ƒ пласта ХХVII будет равно 1,5. = 1,5 * 1,5 = 2,25 кН/см. = 225 Н/мм.
Сопротивляемость резанию
породного прослойка .
= 1,5 *
2,5 = 3,75 кН/см. = 375
Н/мм.
Сопротивляемость пласта
резанию с учётом породных
прослойков
= ,
Где = 2,75 м мощность угольных пачек, = 0,15 м мощность породных прослойков, m = 2,9 м мощность пласта.
= 233. = 233
Н/мм.
Сопротивляемость угля
резанию на поверхности угольного пласта
=
Где - коэффициент отжима, учитывающий снижение сопротивляемости угля
резанию по сравнению с неотжатой зоной.
= + ,
Где значение
коэффициента отжима на кромке забоя, B = 0,8 м ширина захвата, c и d - коэффициенты, зависящие от свойств пласта.
- для хрупких углей = 0,36; с = 0,36; d = 0,7;
= 0,36 + ≈
1, = 1,
= 1 *
233 = 233 Н/мм.
3. Увязка конструктивных
и режимных параметров функциональных машин
Исходя из сопротивляемости угля
резанию, удельных энергозатрат на выемку угля (энергоёмкость разрушения) и
мощности двигателей привода режущих органов определяем теоретически
возможную производительность комбайна.
= ,
Где теоретически возможная производительность комбайна, т/мин, = 400 кВт устойчивая
мощность электродвигателей исполнительных органов, удельные энергозатраты на добычу полезного ископаемого, кВтч/т. ≈ 0,7 кВтч/т при = 225 Н/мм. Найдено методом линейной интерполяции.
= = 9,5 т/мин, = 9,5
т/мин.
Проверка
механизированной крепи 1КМ144 по фактору проветривания очистного забоя
≥ S = ,
Где =фактическая
площадь сечения для прохода воздуха в забое, S - требуемая площадь сечения для
прохода воздуха, исходя из теоретической производительности, метанообильности и
требований безопасности,, = 9,5 т/мин теоретическая
производительность комбайна, g = 1,76 /т относительная метанообильность разрабатываемого пласта, k = 1 коэффициент дегазации пласта, = 4 м/с максимально допустимая скорость движения воздуха в лаве, = 1,25 коэффициент
учитывающий движение воздуха по выработанному пространству, с = 1% допустимая концентрация метана в исходящей струе.
≥
S = ≈ 5,6, = 7 ≥
S =5,6.
Скорость подачи очистного комбайна
должна быть согласована со скоростью крепления забоя:
≤
,
Где - теоретически возможная скорость подачи комбайна, м/мин, - скорость крепления забоя, м/мин.
Определяем теоретически
возможную скорость подачи комбайна
=,
Где = 9,5т/мин теоретическая
производительность комбайна, B = 0,8 ширина
захвата исполнительного органа, m = 2,9 м вынимаемая мощность пласта, γ =1,2 т/
плотность угля.
= = 3,4 м/мин. = 3,4 м/мин.
Определяем скорость
крепления очистного забоя
=,
Где - скорость крепления забоя, м/мин, = 3 скорость
крепления выработки, В =
0,8 м ширина захвата комбайна, к = 1 коэффициент снижения скорости крепления.
= * 1 = 3,75 м/мин, = 3,75 м/мин.
= 3,4 м/мин. ≤ = 3,75 м/мин.
В состав комплекса
входят три насосные станции AZE - 5, с рабочим
давлением 30 МПа + / - 5%.
Проверка
производительности забойного конвейера Анжера- 30, т/мин.
≥
1,3, = 16 ≥
= 1,3*9,5 = 12,35.
Где = 16 т/мин производительность
забойного конвейера по его технической характеристике, = 9,5 т/мин теоретическая
производительность комбайна.
4. Технические
характеристики оборудования очистного забоя
Условия применения и состав
механизированного комплекса
Тип комплекса - 1КМ144КС.
Мощность пластов - 1,8- 3,0 м.
Угол падения пласта - 30˚.
Тип основной кровли - тяжёлая.
Тип непосредственной кровли -
неустойчивая.
Сопротивление почвы - 2,5МПа.
Механизированная крепь - 1М144.
Очистной комбайн - KSW-460NE.
Забойный конвейер - Анжера-30.
Крепь сопряжения - КСКВ.
Техническая
характеристика механизированной крепи 1М144
Высота секции в сдвинутом положении - 1650 мм.
Высота секции в раздвинутом положении
- 3300 мм.
Угол падения - 35˚.
Среднее давление на почву - 2,2 МПа.
Удельное сопротивление на 1 кровли 600 кН/.
Шаг передвижки секций - 0,8 м.
Усилие передвижки секции - 538 кН.
Усилие передвижки конвейера - 246
кН.
Скорость крепления - 3 /мин.
Площадь проходного сечения для
воздуха - 3,3- 7.
Расстояние от задней гидростойки до
передней кромки козырька - 2100 мм.
Расстояние от передней гидростойки
до передней кромки козырька - 2100 мм.
Техническая
характеристика очистного комбайна KSW- 460NE
Вынимаемая мощность пласта - 1,8-3 м.
Угол падения - 35˚.
Мощность электродвигателей привода
исполнительных органов - 2х200кВт.
Мощность электродвигателей привода
подачи - 2х45кВт.
Скорость подачи - 0-20 м/мин.
Номинальное тяговое усилие -
2х323кН.
Исполнительный орган:
Диаметр - 1,8 м.
Ширина захвата - 0,8 м.
Число оборотов - 41 об/мин.
Параметры исполнительных
органов и типоразмер резцов
Тип исполнительного органа -
шнековый.
Вынимаемая мощность пласта - 2,9 м.
Диаметр - 1,8 м.
Ширина захвата - 0,8 м.
Частота вращения n, - 41 об/мин.
Число заходов шнека , - 4.
Типоразмер резцов - РШ- 32-78/16
Техническая
характеристика скребкового конвейера Анжера-30
Максимальная производительность - 16
т/мин.
Скорость движения цепи - 0,92 м/сек.
Размеры звена цепи - 30х108 мм.
Мощность привода - 2х160 кВт.
Длина поставки - 250 м.
Техническая
характеристика перегружателя ПСП-308-01
Максимальная производительность - 20
т/мин.
Длина в поставке - 45-100 м.
Ширина рештака - 732 мм.
Высота рештака - 230 мм.
Масса - 59-100 т.
Тип тяговой цепи - 26-92 мм.
Расстояние между скребками - 1104 мм.
Скорость движения тяговой цепи -
1,17 м/с.
Мощность привода - 160 кВт.
Ресурс рештачного става - 1500
тыс.т.
Техническая
характеристика кабелеукладчика UKT-3
Угол падения пласта - 0-35˚.
Разрывное усилие - 2х110 Кн.
Сечение - 88х160 мм.
Радиус изгиба - 8 м.
Высота петли - 370 мм.
Ширина желоба для размещения
кабелеукладчика - 230 мм.
Длина лавы - 250 м.
Техническая
характеристика насосной установки 2УЦНС13
Подача - 13-22 /ч.
Номинальный напор - 350-500 м.
Номинальная мощность насоса - 36
кВт.
Габаритные размеры - 2310х750х900 мм.
Масса - 940 кг.
Техническая
характеристика насосной станции АZE-5
Номинальное давление - 30 МПа.
Номинальная подача жидкости - 150 л/мин.
Перепад от верхнего предела давления
- 20%.
Мощность электродвигателя - 110 кВт.
Ёмкость бака - 1200 л.
Габариты - 2000х1060х920 мм.
Масса - 4800 кг.
Рабочая жидкость - водная эмульсия с
3-5% присадкой.
5. Расчёт скорости
подачи очистного комбайна
Определение скорости
подачи комбайна по мощности двигателя привода исполнительного органа
Где = 400 кВт суммарная
устойчивая мощность привода исполнительных органов комбайна, α = 30˚ угол падения пласта, = 2,9 м максимальная вынимаемая мощность пласта, = 0,8 м ширина захвата исполнительного органа комбайна, = 0,7 кВтч/т удельные
энергозатраты по выемке угля, γ = 1,2 т/плотность
угля.
= = 2,96 м/мин. = 2,96 м/мин.
Определение скорости
подачи комбайна по вылету резца
= 0,01 nz,
Где = 4,9 см радиальный вылет резца, = 1,2 коэффициент
вылета резца, n = 41 об/мин частота вращения исполнительного органа, z = 2 число резцов в линии резания.
= 0,01* 41*2 =
3,3 м/мин. = 3,3 м/мин.
= sin45˚, = 7 *
sin45˚= 7 * 0,7 = 4,9 см.
Где = 7 см конструктивный вылет резца, 45˚ угол установки к поверхности резания для тангенциальных резцов.
Определение скорости
подачи комбайна по газовому фактору
= ,
Где = 7 фактическая
площадь поперечного сечения для прохода воздуха в забое, с = 1% допустимая концентрация метана в исходящей струе, = 4 м/с - максимально допустимая
скорость движения воздуха,
k = 0,65 - коэффициент
дегазации пласта, g = 1,76 /т -
относительная метанообильность пласта, = 2,9 м - максимальная вынимаемая мощность
пласта, B = 0,8 м - ширина захвата, = 1,2 т/ -
плотность угля.
= = 5,2 м/мин, = 5,2 м/мин.
Влияние
производительности конвейера на скорость подачи комбайна
= ,
Где = 16 т/мин - максимальная производительность конвейера,
= 2,9 м - максимальная вынимаемая мощность пласта, = 0,8 м - ширина захвата комбайна, γ = 1,2 т/ - плотность угля.
= = 5,7 м/мин, = 5,7 м/мин.
Принимаем для дальнейших
расчётов = 2,96 м/мин.
Список литературы
1. Горные машины и оборудование подземных горных работ. Учебное
пособие для курсового и дипломного проектирования. Кемерово 2012. А.А. Хорешок Ю.А. Антонов.
2. Солод В.И. Проектирование
и конструирование горных машин и комплексов: учеб. для вузов / В.И. Солод, В.Н. Гетопанов, В.М. Рачек - М. Недра, 1982 - 352 с.
3. Зайков В.И. Эксплуатация
горных машин и оборудования: учеб. для вузов/ В.И. Зайков, Г.П. Берлявский - 4-е изд. стер.- М. Издательство МГГУ, 2006 - 257 с.
4. Правила безопасности в угольных шахтах. ПБ 05-618-03: утв.
Постановлением Госгортехнадзора России 05.06.03 №50.- М.ФГУП “Научно
технический центр по безопасности Госгортехнадзора России”, 2004. - 296 с.
5. Горные машины и оборудование подземных выработок: учеб. пособие
для курсового и дипломного проектирования / Б.А. Александров
и др. КузГТУ.- Кемерово, 2006 - 114 с.
6. Горные машины и оборудование: методические указания по
выполнению курсового проекта. Б.А. Александров и др.
Гос. образовательное учреждение высш. проф. образования. Кафедра горных машин и комплексов.- Кемерово: КузГТУ, 2006.- 35 с.
7. Паспорт выемочного участка комплексно-механизированной лавы
7-2-2 блока №2 пласта ХХVII ш. Анжерская Южная.