Технология подземной разработки пластовых месторождений
2. Обоснование параметров технологии и средств комплексной механизации очистных работ
пласт геологический механизация очистной
Выбор средств комплексной механизации очистных работ и обоснование их параметров осуществляется на базе прогнозной геологической информации, приведенной в предыдущем разделе. Согласно исходным данным никаких противопоказаний к применению механизированных комплексов нет.
Мощность пласта m>0.7 м. (m=1,3 - исх. данное 3), угол падения пласта составляет 9°, что позволяет использовать существующие механизированные комплексы с подвиганием очистных забоев по восстанию - падению пласта. На основании расчета удельной протяженности выработок технологической схемы, мною ранее принято решение о погоризонтной подготовки шахтопласта, поэтому направление отработки - по линии падения-восстания.
Средства комплексной механизации выбираем путем сравнивания заданных условий с областью применения механизированных комплексов нового технического уровня [3].
На основании анализа областей применения мехкомплексов /1/, принимаем к рассмотрению следующие варианты:
- комплекс 1КМД90 с комбайном КА-80
- комплекс 1КМ103 с комбайном К-103М
Результаты сравнения сводим в таблицу 2.1
Таблица 2.1 - Результаты сравнения заданных условий с областью применения механизированных комплексов
№ п/п |
Наименование показателей |
Ед. изм. |
Комплексы |
Заданные условия |
||
1КМ103М |
2МКД90 |
|||||
1 |
Система разработки |
столбовая |
||||
2 |
Вынимаемая мощность пласта |
м |
0,71-0,95** |
1,15-1.6 |
1,3 |
|
3 |
Угол падения пласта при подвигании лавы по падению или восстанию |
град |
0-10 |
0-10 |
9 |
|
4 |
Кровля пласта: Нижние слои - Верхние слои - |
ниже средней устойчивости кроме труднообрушаемой |
неустойчивая средней обрушаемости |
средней устойчивости средней обрушаемости |
||
5 |
Давление на почву пласта |
МПа |
< 3.5 |
< 2,0 |
- |
|
6 |
Длина в поставке |
м |
170 |
200 |
- |
|
7 |
Ширина захвата |
м |
0.8 |
0,8 |
- |
На основании информации из таблицы 2.1 приходим к выводу, что в заданных условиях целесообразно применить 1МКД90, исходя из этого в дальнейших, расчетах принимаем длину лавы по длине комплекса в поставке 200м.
* - уточнить с помощью ЭВМ по программе "Прогноз"
** - не подходит по мощности пласта, из дальнейших расчетов исключаем.
2.2 Выбор технологической схемы добычного участка
В состав комплекса 2МКД90 входят: узкозахватный комбайн типа КА-80, механизированная крепь 1КД90, с крепью сопряжения КСД90, передвижной скребковый конвейер типа СПЦ 162-10,система кабелеукладки - с принудительной вытяжкой петли траковой цепи КЦН, комплекс управления и диагностики типа КДА2, оборудование системы орошения. Телескопический ленточный конвейер 1ЛБ100У с перегружателем типа ПТК-3У, передвижная компрессорная станция типа ЗИФ-ШВ-5М электрооборудование.
Выемка угля в очистном забое производится непосредственно узкозахватным комбайном типа 1К103М. Вдоль очистного забоя отбитый уголь транспортируется передвижным скребковым конвейером типа СПЦ-162-10 на конвейерный бремсберг. Конвейер в очистном забое передвигается гидродомкратами, предусмотренными и вмонтированными в механизированную крепь 1КД90. По конвейерному бремсбергу уголь транспортируется через перегружатель ПТК-3У по ленточному конвейеру. Вспомогательные материалы и оборудование доставляются к очистному забою по рельсовому пути расположенному в конвейерном бремсберге, в вагонетках типа УВГ-1,6. ширина колеи 600мм. В данной технологической схеме предусматривается безнишевая выемка угля с выносом приводных головок забойного конвейера в подготовительные выработки. Сопряжение очистного забоя и подготовительных выработок крепится специальной крепью сопряжения КСД90.
Для комплексно-механизированных забоев важно определить нагрузку на лаву. В заданных горно-геологических условиях, нагрузка на очистной забой должна быть максимально возможной. Расчет по определению нагрузки на очистной забой выполняется на ЭВМ с использованием программных модулей, разработанных на кафедре РМПИ, который представлен на листинге 2. Нагрузку на очистной забой необходимо проверить по сопротивляемости угля резанию, и по организационному фактору, так как шахта негазовая, то проверка по газовому фактору не производится.
Определение нагрузки на очистной забой по сопротивляемости угля резанию.
Удельная энергоемкость резания угля комбайном с вынесенной системой подачи:
кВт·час/т (2.1)
где WВ - удельная энергоемкость резания угля при скорости подачи VП для средних условий резания (исполнительный орган барабанный).
VП, м/мин. |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
WВ, кВт·час/т |
0,55 |
0,48 |
0,45 |
0,43 |
0,40 |
АР - сопротивляемость угля резанию, кН/м (АР=250 - исх. данное 7);
А - эталонная сопротивляемость угля резанию, кН/м (А=200).
WП = 0,55 · 1,25=0,69 кВт·час/т;
WП = 0,48 · 1,25=0,6 кВт·час/т;
WП = 0,45 · 1,25=0,56 кВт·час/т;
WП = 0,43 · 1,25=0,54 кВт·час/т;
WП = 0,40 · 1,25=0,5 кВт·час/т;
По полученным значениям строим график зависимости удельных энергозатрат на выемку угля от скорости подачи.
Рисунок 2.1 - График зависимости удельных энергозатрат на выемку угля от скорости подачи
Скорость подвигания очистного забоя определяем на основании принятой проектной нормативной нагрузке [листинг 2] на очистной забой по формуле:
, м/сут (2.2)
где А - нагрузка на очистной забой, т/сут (А=1805);
m - мощность пласта, м. (m=1,3);
l - длина лавы, м. (l=200 м.);
г - плотность угля, т/м3 (г=1,67);
с - коэффициент извлечения угля (с=0,97).
, м/сут
Комбайн КА-80 с барабанным исполнительным органом укомплектован двигателем ЭКВ 3,5-132У5. Мощность двигателя 132 кВт, количество двигателей - 1 [9].
Электродвигатель с воздушным охлаждением. Устойчивая мощность двигателя установленного на комбайн:
Руст=0,8·Рг, кВт; (2.3)
где Рг - часовая мощность комбайна, кВт (Рг=132 - из технической характеристики [9])
Руст=0,8·132?106 кВт;
Эффективная мощность двигателя:
Рэф=k1·k2·Руст , кВт; (2.4)
где k1 - коэффициент учитывающий часть мощности двигателя которая может быть реализована на полную работу (k1=1, потому что привод однодвигательный [9]); k2 - коэффициент учитывающий качество управления (k2=0,9, потому что управление ручное [9]);
Рэф=1·0,9·106=96, кВт;
Необходимая мощность двигателя комбайна при следующих скоростях подачи:
Рдв=60·Vп·С·m·Wп, кВт; (2.5)
Vп=2 м/мин; Рдв=73,92 кВт;
Vп=3 м/мин; Рдв=96,62 кВт;
Vп=4 м/мин; Рдв=120,38 кВт;
Vп=5 м/мин; Рдв=142,56 кВт;
Рисунок 3.2 - схема к определению реальной скорости подачи.
Реальная скорость подачи для данных условий - 3 м/мин.
Теоретическая производительность комбайна с учетом фактора сопротивляемость угля резанию:
Qтеор=Vп · m · r · г, т/мин; (2.6)
где Vп - реальная скорость подачи комбайна, м/мин (Vп=3 - рисунок 3.2); m - мощность пласта, м. (m=1,3); r - ширина захвата комбайна, м. (r =0,8 м.); г - плотность угля, т/м3 (г=1,67);
Qтеор=3 · 1,3 · 0,8 · 1,67 = 5,2 т/мин;
Суточная нагрузка на очистной забой с механизированным комплексом 1МКД-90:
, т/сут; (2.7)
где nсм - количество рабочих смен (nсм=3);
Тсм - продолжительность смены, мин. (Тсм=360);
k2 - коэффициент готовности комбайна (k2=0,48 - [6]);
, т/сут;
Определим нагрузку по организационному фактору:
(2.8)
где n - число смен по добыче угля в сутки;
Т - длительность смены, мин;
Tп.з. - время на подготовительно-заключительные операции в смену, мин;
Тп - суммарное время учитываемых технологических перерывов и организационно-технических простоев в смену, мин;
То - время на отдых, мин;
kн - коэффициент надежности механизированного комплекса и средств транспорта на выемочном штреке;
L - длина лавы, м;
r - ширина захвата исполнительного органа выемочной машины, м;
m - вынимаемая мощность пласта, м;
г - средняя плотность угля, т/м3;
c - коэффициент извлечения угля в лаве;
Lм - длина машинной части лавы;
Vп - рабочая скорость подачи комбайна, м/мин;
Vм - маневровая скорость подачи комбайна при зачистке лавы и работе его по односторонней схеме, м/мин;
tв - время на вспомогательные операции отнесенные к 1 м длины машинной части лавы, мин;
t - продолжительность концевых операций для подготовки лавы к следующему циклу, мин.
Коэффициент надежности механизированного комплекса по техническим отказам определяется:
(2.9)
Где kк - коэффициент готовности комбайна;
kкр - коэффициент готовности механизированной крепи;
kкл - коэффициент готовности конвейера лавы;
kп - коэффициент готовности крепи сопряжения с перегружателем;
Пк - число конвейеров на транспортной выработке;
kлк - коэффициент готовности ленточного конвейера в транспортной выработке.
Окончательное принятие решения о суточной нагрузки на очистной забой в заданных условиях.
Сводим рассчитанные с учетом различных факторов нагрузки на очистной забой в таблицу 2.2
Таблица 2.2 - к определению нагрузки на очистной забой
Наименование . факторов |
По сопротивлению угля резанию |
По организационному фактору |
Технический фактор (ПК расчет) |
|
Величина нагрузки, т/сут. |
2074 |
2016 |
1805 |
К дальнейшим расчетам принимаем нагрузку по техническому фактору.