Технология подземных горных работ на шахте

9.  Схема проветривания участка.

Схема проветривания  участка прямоточная с нисходящим движением воздуха по лаве и подсвежением по конвейерному штреку.

Свежий воздух на участок поступает в шахту  по вентиляционному стволу 1, по левому откаточному штреку 3 горизонта , квершлагу верхней приемной площадки, грузовому уклону 24-ю пласта "Четвертого", квершлагу приемной площадки откаточного штрека пласта "Тройного" и далее по групповому откаточному штреку к вентиляционному и конвейерному штрекам лавы. Основной поток свежего воздуха в лаву поступает по вентиляционному штреку и вниз по лаве к конвейерному штреку. Подсвежающая струя поступает по конвейерному штреку.

Отработанная  струя из лавы смешивается с подсвежающей струей в районе нижнего сопряжения лава-конвейерный штрек и далее по конвейерному штреку поступает на фланговую вентиляционную сбойку 34-ю пласта "Тройного". Далее по квершлагу попадает на уклон 34-ю пласта "Четвертого", на откаточный штрек пласта "Четвертого" второго горизонта к вентиляционному стволу 2.

10.  Расчет действующей общей линии очистных забоев.

1. Годовое подвигание  действующей линии очистных забоев.

Vд = N* r* Nц*  к , где

N = 300 - кол-во  рабочих дней в году.

r = 0.63- ширина  захвата комбайна ( м)

Nц = 6 - количество  циклов в сутки.

к = 0.9 - коэффициент учитывающий г.г.у.

Vд = 300*0.63*6*0.9 = 1020.6 м/год

2. Действующая  линия очистных забоев

Hд = Аг* кд/ Vд*р*с  ,

где Аг = 1300000 т - годовая производительность шахты.

кд = 1 - коэф. учитывающий  кол-во рабочих смен в сутки.

с = 0.95 - коэф. учитывающий  извлечение угля из очистного забоя.

р - производительность одного квадратного метра шахтного поля.

р = m1*y1 + m2*y2 ,

где y1 = y2 =1.35, т/м3 - плотность угля.

m1 = 1.41 м - мощность "Четвертого" пласта

m2 = 2.63 м - мощность "Тройного" пласта

р = 2.63*1.35+1.41*1.35=5.45 т/м2

Hд = 1.300000*1/1020.6*5.45*0.95=246 м

3. Общее число  действующих лав в шахте

Nд = Hд/Lл = 2.46*2/150 = 3.28 ,

где Lл = 150 м - средняя  длина лавы

4. Уточненная  длина линии действующих забоев.

Hд = Nд*L = 3*150 =450 м

5.Суточная добыча.

А сут = Аг/N = 1300000/300 = 4333 т/сут

V cут = Vд/N = 1020.6/300 = 3.4 м/сут

6. Максимальная  суточная добыча шахты.

Принимаем одну резервнодействующую лаву.

N общ = Nд+Nр  = 3+1 = 4

Длина общей  линии очистных забоев на шахте.

H общ = Hд+Hр  = 450+150 = 60 м

Аш (max) = H общ + Vд  сут * р* с = 600*3.4*2.7*0.96=5278 т/сут

7. Коэффициент  резерва производственной мощности  шахты по очистным работам.

К рез = Аш (max)/Аш = 5287/4333 = 1.22

Таким образом  производственная мощность шахты обеспечивается работой четырех лав, две по пласту "Тройному" и две ( одна резервная) по пласту "Четвертому".

 

2.  МЕХАНИЗАЦИЯ ГОРНЫХ РАБОТ

Технологический цикл горнодобывающего предприятия, начиная  от подготовки шахтного поля к отработке  и до отправления добытого полезного  ископаемого потребителю осуществляется машинами и оборудованием нескольких функциональных групп:

• машины и комплексы оборудования для проведения подготовительных выработок;
• машины и комплексы оборудования для выемки полезного ископаемого;
• стационарные машины и установки подъема, вентиляции, водоотлива и пневмоэнергетические;
• машины и оборудование обогатительных предприятий;
• транспортные машины и комплексы подземного и поверхностного транспорта;
• энергетические установки и аппараты.

При выборе средств  механизации очистных работ необходимо в максимальной степени обеспечить согласование конструктивных, режимных и энергетических параметров выемочной машины с конкретными условиями эксплуатации, а также диапазон их изменения. Учитывая, что выемочные машины создаются для эксплуатации в определенных условиях: определенный диапазон изменения мощности пласта, длины лавы, сопротивляемости пласта резанию и других факторов значение основных конструктивных и энергетических параметров машин позволяет установить области их применения и режимы работы, увязанные с конкретными внешними условиями.

Основные горногеологические и технические параметры сводим в таблицу.

Параметры	Условные обозначения	единицы. измерения	значения
1. Горногеологические
1.1 Мощность  пласта	Hп	м	2,6
1.2 Угол падения пласта		град	5
1.3 Сопротивляемость  угля резанию	Ау	кН/м	210
1.4 Вид управления  кровлей	полное обрушение
1.5 Класс кровли  по устойчивости	среднеобрушаемая
2. Технологические	Lл	М	180
2.1 Длина лавы
2.2 Ширина захвата	Вз	М	0,63
2.3 Кол-во смен по выемке угля	Nв	М	3
2.4 Схема работы  комбайна	односторонняя с зачисткой

 

1.  Параметры забойного оборудования.

К конструктивным параметрам относятся:

- нижний предел  регулирования высоты;

- ширина захвата;

- диаметр исполнительного  органа;

- радиальный  вылет резца;

- число заходов  шнека;

- величина опускания  исполнительного органа ниже  опорной поверхности комбайна;

- шаг резания,  число линий резания, число  резцов в линии резания;

К режимным параметрам комбайна относятся:

- скорость подачи;

- скорость подачи критическая;

- скорость резания;

- частота вращения  исполнительного органа.

К силовым параметрам и расчетным величинам относятся:

- усилие подачи  комбайна;

- усилие подачи  на и.о суммарное или среднее;

- сила резания  на исполнительном органе;

- устойчивый  момент двигателя.

К энергетическим параметрам относятся:

- устойчивая  мощность привода;

- тепловая мощность  двигателя при повторном кратковременном  режиме;

- средняя мощность  двигателя выемочной машины при  нулевой скорости подачи, прижатом к забою органе и натянутом тяговом органе;

- среднее приращение  мощности на единицу скорости  подачи;

- удельная энергоемкость  процесса выемки;

Эффективная эксплуатация машины возможна только при согласовании ее параметров с параметрами других подсистем, образующих комплекс и внешними условиями работы.

2.  Выбор оборудования комплекса механизации очистного забоя.

На основе общего анализа схем механизации работ  на участке очистных работ в лаве, планируемой интенсивности работ  и развитости общешахтных технологических цепочек выбираем комбайновый вариант комплексной механизации.

Для существующих г.г.у. рассмотрим возможность применения различных очистных комбайнов.

1ГШ68.

Предназначен  для механизации выемки на пластах  мощностью 1.3-2.8 м с углом падения  до 35 при продвигании забоя по простиранию пласта и до 10 по падению или восстанию. На пластах до 20 применяют тяговое устройство обеспечивающее работу по полиспатной схеме. Выпускается четырех типоразмеров.

Может работать как по челноковой так и по односторонней  схеме.

2ГШ68Б.

Является более  совершенной модификацией комбайна 1ГШ68, отличается применением бесцепной  системы подачи. Перемещение осуществляется перекатыванием зубчатого колеса механизма  подачи по цевочной рейке, закрепленной на завальной стороне забойного конвейера. В механизме подачи предусмотрен специальный тормоз, обеспечивающий удержание комбайна при его остановках.

РКУ.

Комбайны унифицированного ряда РКУ предназначены для выемки угля на пластах с углом до 35 по простиранию и 10 по падению или  восстанию. Унифицированный ряд РКУ включает пять типоразмеров. Для оговоренных выше г.г.у подходит комбайн РКУ-16.

Из всего  вышесказанного следует отметить, что  наиболее предпочтительно выглядят комбайны 2ГШ68Б и РКУ. Однако большой  опыт работы шахты с комбайнами 1ГШ68, состояние ремонтной базы заставляют нас отдать предпочтение комбайну 2ГШ68 перед комбайном РКУ.

3.  Выбор выемочных машин и механизмов.

1. Комбайн - 2ГШ68Б

2. Секции крепи  - ОКП - 70

3. Лавный конвейер - СУ - ОКП

4. Перегружатель  - СП - 63

5. Насосные станции - СНТ – 32

4.  Расчет параметров работы комбайна 2ГШ68Б.

1.  Расчет нагрузок на исполнительный орган.

Определяем  число резцов (исполнительного органа) находящихся в контакте с разрушаемым  массивом.

n_{р. р}= n_р.от.+ n_р.оп. , где

 n_р.от – число резцов на отстающем органе.

n_уст = 42 – кол-во резцов на и.о

n_р.от. = k_g* n_уст , где

k_g при g = 90° равен 0.255

n_р.от. = 0.255*42 = 11

n_р.оп. = 0.5 n_уст = 0.5*42 = 21

n_{р. р}= 11+21 = 33

Средневзвешанное  значение коэффициента полезного действия.

h_ср = h_от h_р.от h_оп h_{р .оп} /h_р.р k₁ и k₂ - число ступеней редукторов от электродвигателя до и.о

h_от = h_р.^k1 ; h_оп = h_{р .}^k2

h_{р .}= 0.97 – коэф. полезного действия одной пары передач.

k₁ и k₂ - число ступеней редукторов от электродвигателя до и.о

k₁ и k₂ = 3

h_от = h_оп = 0.97³ = 0.91

h_ср = 0.91*11+0.91*21/33 = 0.9

Усилие подачи очистного комбайна определяем по формуле:

F_n = kf [ G(sin a + f*cosa)+åY_и.о.] (кН) ; где

kf = 1.4 – коэф. учитывающий дополнительное сопротивление перемещению комбайна;

G – вес комбайна;

f = 0.2 – коэф. трения для комбайна работающего с рамы забойного конвейера

Y_и.о - величина суммарной силы подачи на исполнительный орган находим из выражения

Y_и.о = Y_n1 – ( A_пр – Aр1) (Y_n1 - Y_n2)

Y_n1 –составляющая сил резания в направлении подачи при Aр = 200, кН/м

Y_n2 = 108, кН при Ар = 300, кН/м

Y_и.о = 76- (210-200)/( 300-200)*(76-108) = 79, кН

Fn = 1.4[ 210(sin5+0.2 cos5) + 79] = 195, кН

2.  Определяем параметры энергетической характеристики комбайна

g = 46

b = 0.27 ý эмпирические коэф. которые зависят от марки угля ( таб.4.6)

d = 0.06

с = 0ý поступления принимаются в зависимости от схемы работы и.о

Д = 3500 Н/м

P₁ = А+В*Vn

Fn = А+ В*Vn, где

А – средняя  мощность привода машины при Vn = 0

В – среднее  приращение мощности на единицу Vn

A= (0.0025*n_рр(bА_р.с+g)/h_ср+с/1000)*V_р

В =(122.7*В_з*Н*d*А_р.с/h_ср)+(Yn/1000 h_n) + (D*V_р/1000*n_об)

V_р= П*Dш* n 60/ = 3.14*1.6*41/60 =3.43, м/с

А = (0.0025*33(0.27*210+46)/0.9)+0/1000) *3.43 = 32.3, кВт

B = (122.7*0.63*2.7*0.06*210)/0.9 + 79/(1000*0.7) + (35000*3.43)/(1000*41) = 2925,Нс/м

А^' = к_f [G(sin 5˚ - f'cos α)] = 1.4[210((sin 5˚ + 0.2cos 5˚)] = 84, кН

B΄= k_f [Yn₁ (Апр – Ар₁)/ (Ар₂ - Ар₁) ( Yn – Yn₂)] / Vn

Cкорость подачи

Vn = Vn₁ – (Апр – Ар₁)/ (Ар₂ - р₁) (Vn₁ – Vn₂) = 0.166 – (210-200)/(300-200) (76-108) = = 0.16, м/с

Vn = 0.16*60 = 9.6, м/мин

B΄= 1.4 [76 – (210-200)/(300-200) (76 –108)] /0.16 = 693, Н с /м

Мощность потребляемая из сети комбайном при скорости Vn = 0.16, м/с.

P₁= A+B*Vn = 32.3+2965+0.16 = 500, кВт

Fn = 84+693*Vn

Данные характеристики позволяют определить скорости подачи комбайна по ограничивающим факторам.

3. Ограничивающие факторы.

По устойчивой мощности привода комбайн 2ГШ68Б оснащен  двумя двигателями ЭКВЦ – 160 – 2У5 со следующими параметрами :

• номинальная мощность (кВт) в режиме S₁ – 150
• номинальное напряжение (В) - 1140
• синхронная частота вращения (мин)^-1 - 1500

Тепловая мощность двигателя

Р тепл = (Р_(s1) / Кп) * Кпк 100/ПВ , где

Кпк = 1.054

Кп = 1.02

ПВ = 60%

Ртепл = (150/1.02)* 1.054*(100/60) = 200, кВт

Р случ = Р тепл/Ксл  , где К сл = 1.1

Р случ = 0.98 Р  уст

Р уст = Рслуч/ 0.98 = Ртепл/(0.98Ксл) = 200/(0.98*1.1) = 185, кВт

Суммарная устойчивая мощность комбайна