Расчет нагрузки на комплексно-механизированную лаву

Лабораторная работа № 3

Цель работы. Изучение методики расчета нагрузки на очистной забой, оборудованный механизированным комплексом с учетом горно-геологических условий, параметров добычного и транспортного оборудования.

Теоретические условия выполнения работы. Нагрузка на очистной забой является главнейшим фактором, оказываю­щим решающее влияние на технико-экономические, показа­тели работы очистного забоя.

Нагрузка на очистной забой рассчитывается в зависи­мости от принятой технологии и механизации работ в лаве.

Среднесуточная нагрузка на очистной забой, оборудо­ванный узкозахватным комбайном с механизированной крепью, определяется по формуле:

где п — количество смен по добыче угля в сутки;

Т—длительность смены, мин;

—время на подготовительно-заключительные опера­ции в смену, мин;

—суммарное время учитываемых технологических перерывов в смену, мин;

—время на отдых, мин;.

— коэффициент надежности технологической схемы;

L—длина лавы, м;

r—ширина захвата исполнительного органа вые­мочной машины, м;

т—вынимаемая мощность пласта, м;

—средняя плотность угля, т/м3;

С—коэффициент извлечения угля в лаве;

—длина машинной части лавы (без учета суммар­ной длины ниш), =L - , м;

—рабочая скорость подачи комбайна, м/мин;

—скорость подачи комбайна при зачистке лавы, м/мин;

—время на вспомогательные операции, мин/1м длины лавы;

t—продолжительность концевых операций.

Коэффициент надежности технологической схемы опре­деляется по формуле:

где —коэффициент готовности комбайна;

—коэффициент готовности механизированной крепи;

—коэффициент готовности забойного конвейера;

—коэффициент готовности крепи сопряжения;

—коэффициент готовности ленточного конвейера;

—число конвейеров, установленных в транспортной

выемочной выработке.

Рабочая скорость подачи комбайна определяется по фор­муле:

где p—устойчивая мощность двигателя, кВт;

D—диаметр исполнительного органа комбайна, м;

— скорость вращения исполнительного органа комбайна, об/мин;

С1 и Сз — расчетные коэффициенты;

С2— расчетный коэффициент;

С2==23,2—для вязких углей;

Са=20,2—для хрупких и весьма хрупких углей;

f— коэффициент крепости угля, кгс/см2;

—коэффициент отжима угля у забоя плотности, определяется по формуле:

Сопротивляемость угля резанию определяется по фор­муле:

A =100f, кгс/см. (13.5)

Полученная скорость подачи комбайна проверяется по ско­рости передвижения крепи

где ,—средняя скорость передвижения крепи, м/мин;

—расчетная скорость передвижения крепи, м/мин;

—коэффициент, учитывающий уменьшение скорости передвижения крепи в зависимости от сопротив­ляемости пород почвы пласта вдавливанию крепи.

Скорость передвижения крепи является ограничивающим фактором при определении скорости подачи комбайна. По­этому скорость подачи комбайна принимается наименьшая из двух значений, рассчитанных но формулам (13.3) и (13.6).

Допустимая нагрузка на лавы по газовому фактору опре­деляется по формуле (13.7):

где —проходное сечение для струи воздуха, м2;

—допустимая по ПБ скорость движения воздуха по

лаве, м/с;

d— допустимая по ПБ концентрация метана на исходя­щей струе лавы, %;

— коэффициент, учитывающий движение части возду­ха по выработанному пространству за крепью вы­работки (при управлении кровлей полным обруше­нием принимается равным 1,2—1,4);

— метановыделение из лавы в исходящую струю воз­духа, /т суточной добычи;

-коэффициент, учитывающий предварительную де­газацию пласта;

—коэффициент, учитывающий естественную дегаза­цию пласта и других источников выделения метана в период отсутствия добычных работ (для столбовых систем разработки при управлении уровней полным обрушением принимается равным 07).

Сечение лавы, свободное для прохода воздуха, при при­менении механизированных крепей определяется по форму­лам:

для крепи «Донбасс», Д80

для крепи МК97, МК98

=3,45 т—1,08, м2; (13.9)

для крепи М87Э, М88

=2,64m—0,41, м2; (13.10)

для крепи М87ДН

=3m—1,25, м2; (13.11)

для крепи М87П

=2,38m+0,9, м2; (13.12)

для крепи ОКП

=0,42 т+1,92 м2; (13.13)

для крепи ЗОКП

=2,6 т—1,3, м2; (13.14)

для крепи 1МКМ

==3,2m—1,8, м2; (13.15)

для крепи 2МКЭ

=3m—2,2, м2; (13.16)

для крепи ОКП70, УКП

==2,25m—1,35, м2; (13:17)

для крепи М130

= 3,4 т— 2,9, м2; (13.18)

для крепи М120

=3,08m—4,88, м2; (13.19)

для крепи МТ

=1,4m+0,9, м2 (13.20)

Добыча угля; с одного цикла определяется по формуле:

= , т. (13.21)

Количество циклов, выполняемых в сутки, определяется по формуле:

Для расчета нагрузки на комплексно-механизированную лаву в табл. 13.1; 13.2; 13.3; 13.4 приведены характеристики основного оборудования, которое, в зависимости от горно-геологических условий, может быть использовано на выемоч­ном участке.

Таблица 13.

Основные характеристики комбайнов

Тип и вынимаемая мощность пласта, м	Угол падения пласта, град.	Ширина захвата, м	Скорость подачи, м,/мин	Масса комбай­на, т	Тяговое усилие, тс	Коэффи­циент готовности	С,	Сз	D	p	nоб
К10З 0,7— 1,1		0,8	0-6,0	--	--	--	--	--	0,5-0,8		--
КА80 0,8- 1,1		0.8	0-6,0	--	--	--	—	—			--
МК67 0,7—1,0		0,8	0-5,0	10,5	1,2-1,6	0,77	0,0-0,8	4.1-2	0,7; 0,8
1К101 0,75- 1,2		0,63; 0,8	0-6,0	9,7	1,2	0,84	0,0-0,5	6,2-4	0,7; 0,6
2К52 1,1- 1,9		0,63; 0,8	0-6,0	10,5	1,4-1,8	0,84	0,0-0,7	6,6-7	0,8
2К52МУ 1,1- ,9		0,63; 0,8	0-6,0	10,5	1,4-1,8	0,87	0,0-0,7	6,67	0,8
1ГЩ68 1,25-2,5		0,63; -0,8	0-5,5		1,2-1,6	0,87	0,0-0,9	5,1-2	1; 1,25
2ГШ68 1,4-2,.5		0,63	6,0; 12,0		1,5-2,5	0,87	0,0-0,9	5,1-2	1,25	132Х2	--
КШ1КГ 1,35-2,8		0,63; 0,8	0-6,0	13,5	1,2- 5	0,94	—.	—	1,25; 1,4		—
К1113М 1,8—4,.1		0,63; 0,8	0- 4,4	24,0	1,4—1,8	0,90	0,01,2	4,38	1,6; 1,8	1.15 X2
2КШЗ 2,0- 4,1		0,63; 0,5	0-0,8	30,0	1,5—3,0	0,90	0,01,2	4,.48	1,6; 1,8		--
К 120 3,5-5,2		0,50	0—3,0	3.5,0	18-36	0,94	—	—	—	—	—

Таблица 13.2

Характеристика механизированных крепей и условия их применения по мощности пласта

Таблица 13.3

Техническая характеристика ленточных конвейеров

Таблица 13.4

Техническая характеристика скребковых конвейеров

Пример. Определить суточную нагрузку на очистной за­бой для условий поля шахты «Мирная». На выемочном участ­ке отрабатывается пласт мощностью 1,5 м с углом паде­ния 6°. На участке предполагается смонтировать механизиро­ванный комплекс КМ87П с комбайном 1ГШ68. Схема рабо­ты комбайна челноковая. Плотность угля 1,35 т/м3. В транс­портной выработке смонтировано 2 ленточных конвейера. Число смен по добыче угля в сутки 3, длительность смены 360 мин.

Решение. Определим коэффициент надежности техноло­гической схемы:

Определим коэффициент отжима угля

Определим сопротивляемость угля резанию

=100 1,5=150.

Определим рабочую скорость подачи комбайна

Определим длину машинной части лавы =180—2=178 м.

Определим, скорость передвижения секций механизирован­ной крепи

=5,1-0,8=4,08 м/мин.

Принимаем =4,08, поскольку > . Определяем нагрузку на очистной забой

Определяем допустимую нагрузку на лаву по газовому фактору. Площадь проходного сечения для струи воздуха при применении комплекса КМ-87

Для дальнейших расчетов принимается минимальное зна­чение нагрузки на лаву. В нашем примере—по техническим возможностям комплекса, т. е. 1465 т/сут.

Определяем количество угля, добываемого с одного цикла, т:

Определяем количество циклов в сутки:

В учебных целях нагрузка на очистной забой опреде­ляется двумя способами: вручную или ЭВМ.

Методика выполнения расчета нагрузки на очистной забой для различных горно-геологических условий и средств меха­низации очистной выемки производится по программному мо­дулю, разработанному на кафедре.

Для этого необходимо подготовить следующую инфор­мацию:

1. Мощность пласта, м.

2. Угол падения пласта, град.

3. Объемный вес, т/м3.

4. Сопротивление угля резанию, кгс/см2.

5. Тип комбайна.

6. Ширина захвата, м.

7. Тяговое усилие, те.

8. Масса комбайна, кг.

9. Коэффициент, учитывающий вязкопластичные свойства угля.

10. Тип крепи в очистном забое.

11. Устойчивость непосредственной кровли.

12. Длительность рабочей смены, мин.

13. Схема передвижки крепи.

14. Количество лонточных конвейеров в участковой выра­ботке, шт.

15. Количество скребковых конвейеров в участковой вы­работке.

16. Коэффициент готовности скребкового конвейера.

17. Начальное значение длины лавы, м.

18. Шаг изменения, м.

19. Конечное значение длины лавы, м.

20. Схема работы комбайна.

21. Продолжительность подготовки комбайна к выемке следующей полосы, мин/цикл.

22. Категория шахты по газу.

23. Есть ли средняя выработка углей?

24. Суммарный коэффициент увеличения времени про­стоев.

25. Крепость боковых пород.

26. Сопряжение лавы с откаточной выработкой.

27. Сопряжение лавы с вентиляционной выработкой.

28. Количество проводимых выработок, шт.

29. Сечение выработки в свету, м2.

30. Скорость проведения выработок, м/сут.

31. Ширина разрезной печи, м.

32. Скорость проведения разрезной печи, м/сут.

33. Коэффициенты для определения стоимости оборудо­вания:

С1=70; С2=4,4.

34. Коэффициенты для определения стоимости монтажа оборудования:

С3=4; С4=0,26.

35. Коэффициенты для определения заработной платы ра­бочих:

B1=336; B2=0,48.

36. Длина лавы расчетная, м.

37. Коэффициент для определения затрат на электроэнер­гию на очистных работах:

Бэ=2,1.

38. Расчетная нагрузка на лаву по технологической схеме. По полученному машинному счету строим график

Q=f(L); Е=f(L).

График позволяет определить оптимальную длину лавы, оборудованную мехкомплексом. Оптимальное значение лавы будет в том случае, когда сумма удельных расходов мини­мальна (рис. 13.1). Как видно из представленного учебного графика, оптимальная длина лавы 190 м, нагрузка на забой составляет 3172 т, а себестоимость угля равна 2,34 руб/т.

Т а б ли ц а 13.5

Варианты исходных данных

Наименование исходных данных	Номер варианта
									!0
Мощность разрабатывае­мого пласта, м	1,6	1,0	3,0	1,1	0,85	2,9	1,0	1.9	0,9	3,2
Угол падения пласта, град.						0-2
Объемный вес угля, т/	1,35	1,28	1,28	1 ,32	1,35	1,25	1,35	1,3	1.35	1,4
Сопротивляемость пла­ста резанию, кН/м				2 35
Устойчивость пород кров­ли	Сред. уст..	Сред. уст.	Сред. уст.	Сред. уст.	Уст.	Неуст.	Сред. уст.	Сред. уст.	Сред уст.	Сред. уст.
Категория шахты по газу	II	III	II	III	Св. кат.	--	III	Св. кат.	III	III
Тип комбайна в лаве	1ГШ68	1К101	КШЗИ	КД-80	1К103	2КШЗ	К-103	2ГШ68	1К103	2КШЗ
Тип крепи в лаве	М87Э	МК98	ОКП	Дон­ Басс-80	МК98	ОКП70	МК-103	М88	МК9Я	М130
Система разработки	Длин. столбы по про-стир.	Дл. ст. по прост	Дл. ст. по прост	Дл. ст. по прост	Дл. ст. по прост	Столбов.	Дл. ст. по прост	Дл„ ст. по прост	Дл. ст. по прост	Дл. ст. по прост.
Длина лавы, м
Схема работы комплекса	Челн.	Челн.	Од ност.	Челн.	Челн.	Одност.	Челн.	Одност.	Челн.	Челн.
Число смен по добыче			.3
Длительность смены, мин										З60

Порядок выполнения работы

После ознакомления с теоретическими основами выпол­нения работы в лабораторных условиях осуществляется изу­чение технологических характеристик механизированных комплексов с использованием натурных образцов и моделей.

По заданным горно-геологическим условиям (табл. 13.5) студенты осуществляют выбор способа выемки угля, типа выемочной машины, технологической схемы ее работы, обос­новывают ширину захвата исполнительного органа комбайна.

Вопросы для самоконтроля

1. Какой принцип положен в основу расчета нагрузки на очистной забой, оборудованный узкозахватным комбайном и механизированной или индивидуальной крепью?

2. По каким параметрам определяется скорость подачи комбайна?

3. Какие перерывы в работе очистного забоя относятся к группе последовательных перерывов?

4. Какие перерывы в работе очистного забоя относятся к группе параллельных перерывов?

5. Какие перерывы в работе очистного забоя являются не­перекрываемыми?

6. Какие факторы осложняют поддержание сопряжения очистного забоя с подготовительными выработками?

Лабораторная работа № 4