Производственные процессы в очистном забое

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Общие сведения о бассейне

2. Горно-геологическая характеристика участка

3. Выбор и обоснование техники и технологии очистных работ

4. Производственные процессы, выполняемые в очистном забое

5. Производственные процессы, выполняемые на сопряжении лавы с подготовительными выработками

6. Организация работ в очистном забое

7. Процессы транспортирования угля, породы и вспомогательных материалов на участке. Перевозка людей

8. Процессы проветривания, дегазации и обеспыливания на участке

9. Процессы монтажа и демонтажа оборудования на участке

10. Основные технико-экономические показатели работы участка

Список использованной литературы



Введение

Современная угольная шахта - это комплексно-механизированное и автоматизированное горнодобывающее предприятие большой мощности с высоким уровнем концентрации и интенсификации производства, имеющее поточный характер основных технологических процессов.

Основными предприятиями по добыче наиболее ценных энергетических и коксующихся углей являются угольные шахты.

Развитие шахтного фонда осуществляет путем строительства новых крупных шахт, реконструкции действующих с увеличением их мощности и объединения шахт горными работами.

Развитие угольной промышленности базируется на широком использовании научных достижений. Поэтому горный инженер должен быть высокообразованным, всесторонне развитым человеком. В свою очередь, наука постоянно обогащается связью с производством.



1. Общие сведения о бассейне

шахта забой дегазация обеспыливание

Челябинский угольный бассейн расположен на склоне Урала в пределах Челябинской области.

Бассейн представляет собой узкий грабен в палеозойском фундаменте, протягивающийся в меридиональном направлении и выполненный мезозойскими угленосными отложениями. Границами бассейна приняты река Теча на севере и д. Сухоруково на юге. Длина бассейна 170 км. Общая площадь 1300 км².

Ближайший ж-д. узел, связывающий бассейн с промышленными районами - г. Челябинск.

Челябинский угольный бассейн по запасам, степени промышленного освоения и выгодному географическому положению имеет большое значение, как важнейший энергетический центр Среднего Урала, сырьевая база промышленных предприятий Челябинской и прилегающих к ней областей.

Челябинские угли используются промышленностью в качестве энергетического или газогенераторного топлива. Электростанции потребляют около 60 % добычи угля, предприятия машиностроения - 11 % и металлургические предприятия - 11 %.Остальной уголь потребляется различными промышленными предприятиями близлежащих областей.

Основные центры добычи: гг. Копейск, Коркино, Еманжелинск, Батурино, в которых наряду с предприятиями горнодобывающей промышленности размещены заводы горного оборудования, рудоремонтный, экскаваторно-паровозоремонтный, стекольные, шлакоблочные, кирпичные и др.

Площадь бассейна условно разделена на 8 геолого-промышленных районов (с севера на юг): Сугоярский, Козыревский, Копейский, Камышинский, Коркинский, Еманжелинский, Кичигинский и Тогузакский.

Челябинский бассейн расположен на границе Уральского горного хребта и Западно-Сибирской низменности, на плоско-волнистой равнине, которая в западной части разделена долинами рек, а в восточной характеризуются большим распространением бессточных впадин (озёр, урочищ). Абс. выс. в пределах бассейна колеблется от 180 м на севере до 240 м на юге.

Строение угленосной толщи крайне не постоянно и чрезмерно изменчиво как по простиранию так и по падению. В толще отсутствуют маркирующие горизонты. Наиболее распространено подразделение толщи на нижнюю - чумлякскую, среднюю - коркинскую и верхнюю - камышинскую свиты, которые в отдельных местах имеют взаимные переходы.

Чумклянская свита объединяет породы, залегающие на палеозойском фундаменте. Полная мощность свиты 800-1000 м.

Мощность коркинской свиты до 1500-2000 м. В составе свиты преобладают светло- и тёмно-серые аргиллиты (35-40 %) и мелкозернистые песчаники (30-35 %), менее развиты алевролиты (20-25 %). Коэффициент угленосности свиты 4.5 - 20 (на отдельных площадях до 30 и более).

Основная промышленная угленосность бассейна приурочена к его центральной части, в границах р. Миасс - на севере, р. Увелька - на юге. Северная часть бассейна характеризуется более низкой степенью угленасыщенности. Южнее р. Увелька промышленная угленосность отсутствует.

Промышленная угленосность центральных районов связана с главной продуктивной полосой, расположенной в зоне осевого антиклинального поднятия и ограничена с запада комплексом аллювиальных, а с восточной - пролювиально-делювиальных отложений. Последние характеризуются слабой и непостоянной угленосностью. Максимальной угленосностью характеризуются крылья синклинальных структур, прилегающие к осевому антиклинальному поднятию.

Высокоугольные участки по простиранию главной угленосной полосы чередуются с менее угленасыщенными, а иногда и совсем безугольными площадями. Основной максимум угленакопления бассейна расположен в его центре на южном борту Коркинской брахисинклинали, где залегает пласт угля сложного строения мощностью 200 м, причём на долю угольной массы приходится до 50 % от этой мощности. Следующий максимум приурочен к северному крылу Камышинской брахисинклинали, где насчитывается 40 рабочих пластов суммарной мощностью 35 м. Через короткие промежутки угленосность вновь увеличивается в южной части Центральной синклинали Копейского района (24 пласта общей мощностью 25 м).

2. Горно-геологическая характеристика участка

Горно-геологические условия участка оказывают решающее влияние на выбор техники и технологии разработки угольных пластов.

Основные горно-геологические данные представлены в табл. 2.1.

Таблица 2.1 Горно-геологические данные проектируемого участка

Наименование показателей	Показатели
Мощность пласта, м	2,2
Угол падения пласта, град	27
Сопротивляемость угля резанию, Н/см	2500
Плотность угля в массиве, т/м 3	1,4
Коэффициент водообильности шахтного поля, м 3/т	3,1
Глубина зоны газового выветривания, м	120
Ступень метанообильности, м	25

3. Выбор и обоснование техники и технологии очистных работ

Выбор технологии очистных работ зависит как от горно-геологических условий месторождений, так и от применяемой механизации.

При проектировании технологии очистных работ следует, как правило, принимать комплексную механизацию, позволяющую механизировать все основные и вспомогательные процессы, связанные с очистной выемкой.

Технико-экономические требования к технике и технологии очистных работ сводятся к требованию потребителей к качеству и сортности угля, уровню себестоимости добычи, степени влияния на окружающую среду, величине потерь угля в недрах.

Технические и технологические решения, принимаемые до начала очистных работ в выемочном поле заключаются в следующем:

1. Оценка горно-геологических условий, прогнозирование их изменений в пределах выемочного участка, предварительный выбор участка.

2. Выбор системы разработки, схемы подготовки выемочного участка, технологических и технических решений, исключающих ограничения скорости подвигания линии очистного забоя, а следовательно и его производительности по газовому и другим факторам.

3. Выбор типа и типоразмер механизированного комплекса или агрегата по его технической характеристике в соответствии с горно-геологическими условиями и горно-техническими условиями выемочного участка.

4. Составление паспортов крепления очистных забоев, проведения и крепления горных выработок.

5. Составление календарного плана отработки выемочного участка.

Оборудование очистного забоя необходимо принимать в соответствии с технологическими схемами, предусматривающими комплексную механизацию и автоматизацию производственных процессов.

Выбор выемочной машины определяется мощностью и углом падения пласта и споротивляемостью угля резанию.

Выемочная машина характеризует производительность комплекса, а выбранный способ выемки, отвечающий технологическим требованиям окончательно определяет тип комплекса.

Выбираем технологическую схему с добычей 500 - 1000 тыс. т в год, добывается из одного очистного забоя. Lоз = 180-250 м; L = 1000-2000 м. В работе два очистных забоя в этаже, подвигаемые по простиранию, оборудован комплексом КМ 138/2. Ориентировочные показатели: Аоз=1700-2500 т/сут; Р=35 т/см.

Основные принципы выбора крепей и способов управления кровлей в очистных забоях.

Выбор способов управления кровлей, производится с учётом устойчивости, обрушаемости, нагрузочных свойств и управляемости пород кровли.

В очистных забоях должны применяться механизированные гидрофицированные крепи.

На сопряжениях комплексно-механизированных очистных забоев с подготовительными выработками применяют механизированные крепи сопряжений.

Крепи в очистных забоях должны обеспечивать:

- требуемое суммарное сопротивление для типа кровли по нагрузочным свойствам с учётом вынимаемой мощности пласта;

- применимость выбранного типоразмера крепи с учётом колебаний мощности пласта и сближение боковых пород.

Количественные значения необходимого сопротивления крепи и его распределение между призабойной и посадочной крепью в зависимости от нагрузочных свойств основной кровли и вынимаемой мощности пласта.

Устойчивостью кровли называется способность её нижних слоёв, мощностью до 1 метра, сохранять целостность и не выпадать в очистное пространство выработки.

По устойчивости кровля делится на четыре типа: устойчивая, средней устойчивости, неустойчивая и весьма неустойчивая.

По составу и характеристике пород непосредственная кровля является устойчивой, т.к. в состав кровли входит песчаник мощностью 8 м и прочностью на сжатие д_сж=40 МПа.

По нагрузочным свойствам кровля делится на три типа: легкая, средняя и тяжелая. Основная кровля является тяжелой, т.к.

По управляемости кровля является среднеуправляемой.

Необходимое удельное сопротивление крепи при вынимаемой мощности пласта:

Суммарное сопротивление	Призабойной крепи	Посадочной крепи
0,8-1,0 МПа	0,45 МПа	0,35-0,55 МПа

Выбор механизированной крепи

Выбор типоразмера механизированной крепи должен производиться на основе фактических данных о мощности пласта, минимальной и максимальной конструктивных высотах крепи и её раздвижности.

Допустимые конструктивные высоты крепи - минимальная (Н_minд, мм) и максимальная (Н_maxд, мм) определяются из выражения:

(1)

(2)

где - максимальная и минимальная мощность пласта в пределах выемочного поля, мм;(1300ч1600мм)

-величина опускания кровли над передними стойками (со стороны забоя) при минимальном их расстоянии (l_п=2,52м) от забоя, мм;

-величина опускания кровли над задними стойками крепи при максимальном их расстоянии(l_з=4,6 м) от забоя, мм;

-запас раздвижности гидростоек на разгрузку крепи от давления пород, мм.

мм, т.к. m>1,0.

Величины и определяется по формулам:

(3)

(4)

где - коэффициент сближения боковых пород.

Принимается = 0,04ч0,05.

Подставляя значения и в формулы (1) и (2) и произведя некоторые преобразования, получим:

(5)

(6)

По горно-геологическим условиям в очистном забое может, применена крепь М 87УМН. Максимальное расстояние до заднего ряда стоек составляет l_з=4,6м, минимальное расстояние до переднего ряда стоек l_п=2,52м.

Определяем допустимые конструктивные высоты крепи и :

мм

мм

По данным технической характеристики принимаем крепь М 142 II типоразмер, которая имеет соответственно значения:

H_min = 2120 мм и H_max =3000 мм.

Условия работы и параметры комплекса	КМ 138/2
Вынимаемая мощность пласта, м	1,6-2,5
Высота(min x max), мм
II типоразмер	1400x2500
Угол падения пласта, град	0-30
Кровля пласта	средней устойчивости, труднообрушаемая
Длина очистного забоя, м	до 200
Сопротивление крепи, кН/1м2	900
на 1 м длины очистного забоя	4000
на 1 м посадочного ряда	2000
Скорость передвижки секции, м/мин	5,2
Рабочее сопротивление стойки, кН	1500
Шаг передвижки секции, м	0,8
Шаг установки секции, м	1,5
Коэффициент затяжки кровли	0,92
Проходное сечение для воздуха, м2	2,8-5,4
Давление на почву, МПа	? 2,5
Основные размеры секции, мм
длина	5110
ширина	1400
Масса секции, кг	12000-14300

При выборе типа индивидуальной крепи для очистной выработки в первую очередь должен рассматриваться вариант применения комплекта гидравлических стоек с металлическими верхняками и гидравлической посадочной крепью "Спутник" (при узкозахватной технологии выемки).

Для пластов со значительными колебаниями мощности в пределах выемочного участка следует ориентироваться на стойки трения, если технологически невозможно или экономически нецелесообразно отрабатывать выемочной участок с применением двух или более типоразмеров гидростоек или снизить диапазон вынимаемой мощности пласта до необходимых размеров (оставление пачки угля, присечка кровли или почвы, крепление ложной кровли и т.д.).

Выбор типа металлического верхняка производится в зависимости от рабочего сопротивления стойки и устойчивости кровли, при которой допускается применение по его техническим характеристикам.

Призабойные стойки могут использоваться в качестве посадочной крепи (в органке, кустах). Вопрос о применении посадочных стоек ОКУ в качестве специальной крепи должен рассматриваться лишь после того, как доказана невозможность применения для этих целей гидравлических посадочных крепей и гидравлических призабойных стоек.

При выборе типоразмера стойки для конкретного очистного забоя необходимо исходить из возможности свободного извлечения из последнего ряда крепи при минимальной высоте рабочего пространства и обеспечения распора крепи между кровлей и почвой при максимальной высоте рабочего пространства.

Выбор индивидуальной крепи для конкретных условий следует начинить с определения необходимого суммарного удельного сопротивления и его распределения между призобойными и посадочными стойками, что должно обеспечивать надежное поддержание кровли у забоя, предотвращать зажатие и разрушение последнего ряда крепи. Рекомендуемые величины суммарного удельного сопротивления и его распределение между призабойными и посадочными стойками приведены в таблице 1.

При легкой кровле необходимо осуществлять безорганную посадку кровли, а усиление последнего ряда крепи следует производить только для предотвращения проникновения обрушенных пород в подкрепное пространство.

При средней кровле и h_ло/m ? 4-5 необходимо осуществлять усиление последнего ряда крепи дополнительными стойками для создания органного ряда. При 3 ? h_ло / m< 4,5 следует отдавать предпочтение применению в качестве призабойной крепи гидростоек с повышенным начальным распором, а посадочной - крепи "Спутник".

При тяжелой кровле в качестве призабойной крепи рекомендуется применять стойки с повышенным начальным распором, а в качестве посадочной - крепь "Спутник" с двухрядной установкой.

Плотность призабойных и посадочных стоек необходимо рассчитывать в соответствии с таблицей 1.

Сопротивление посадочной крепи по длине забоя (P'_пос, МН/м) определяется по формуле

P'_пос = P_пос*R, (9)

где P_пос - удельное сопротивление призабойной крепи (табл. 1), Мпа;

R - максимальная ширина поддерживаемого пространства лавы, R= 3,5м

Плотность установки призабойных стоек (n, шт/м²) определяется по формуле:

n = P_пр/P_нспр, (10)

где P_пр - удельное сопротивление призабойной крепи (табл.1)

P_нспр - номинальное сопротивление призабойной крепи, МН (по технической характеристике) P_нспр=250*10³

Расстояние стоек должно производиться в зависимости от ширины захвата комбайна и ширины конвейера. Расстояние между рамами следует принимать в зависимости от устойчивости кровли.

При весьма неустойчивой и неустойчивой кровле расстояние между рамами крепи следует принимать, как правило, равным 0,7 - 0,8 м; при кровле средней устойчивости - 0,8 - 0,9 м; при устойчивой кровле - 0,9 - 1,1м.

В очистных забоях на пластах со средней и тяжелой кровлей при применении способа управления кровли полным обрушением сравнительно часто наблюдается зависимость кровли за пределами поддерживаемого пространства, что обуславливает существенное возрастание нагрузок на крепь очистных забоев.

Выбор тпаразмера индивидуальных металлических стоек следует производить с использованием следующих формул:

Н_min = m_min-h_lm-бm_minR₂-d, (11)

H_max = m_max - h_lm-бm_maxR_1, (12)

где Н_min, H_max - наименьшая и наибольшая длина стойки, мм;

m_min, m_max - наименьшая и наибольшая мощность пласта в пределах выемочного столба, (1000;1300) мм;

h_lm - высота сечения верхняка, мм;

R₁, R₂ - расстояние от забоя до первого и последнего ряда стоек, (1,35; 3,24) м;

d - запас раздвижности стоек на разгрузку, мм;

б - коэффициент сближения пород кровли и почвы, б = 0,05.

Высота сечения металлических верхняков h_lm определяется их конструкцией. Для серийно выпускаемых металлических верхняков данные об их высоте приведены в технической характеристике, В 20Б - 70 мм.

Запас рабочей раздвижности стойки d для вывода ее из под нагрузки принимается для пластов мощностью 0,7 - 1,2 - 50 мм.

P'_пос = 0,11*4 = 0,44 МН/м

n = 0,34*10⁶*/250*10³ =1,36 шт/м²

Н_min = 2400 - 70 - 0,05*2400*3,24 - 50 = 1891 мм

H_max = 2700 - 70 - 0,05*2700*1,35 = 2448 мм

P'_пос = P_пос* l_з, (13)



где l_з - максимальное расстояние до заднего ряда стоек.

P'_пос = 0,11*3,24 = 0,36 МН/м

Механизированные крепи в очистных забоях должны применяться в сочетании с механизированными крепями очистных забоев с подготовительными выработками.

Штрековая крепь сопряжения, находящаяся в створе с поддерживаемым пространством очистного забоя и впереди него, должна иметь сопротивление 150 кН/м - в случае применения специальной крепи сопряжения и при вынимаемой мощности пласта менее высоты сечения подготовительной выработки; 250 кН/м - при вынимаемой мощности пласта более высоты сечения подготовительной выработки; 0,1-0,2 МПа - при использовании крепи сопряжения, состоящей из индивидуальных стоек, и вынимаемой мощности пласта менее высоты подготовительной выработки; 0,25-0,30 МПа - при вынимаемой мощности пласта более высоты сечения подготовительной выработки.

Если величина сопротивления крепи сопряжения менее приведенной, то недостаток сопротивления должен компенсироваться крепью усиления подготовительной выработки.

Сопротивление замыкающих частей штрековой крепи сопряжения, находящейся за поддерживаемым пространством очистного забоя должно соответствовать:

0,18 - 0,30 МПа - при вынимаемой мощности пласта менее высоты сечения подготовительной выработки;

0,40 - 0,50 МПа - при вынимаемой мощности пласта, равной высоте сечения подготовительной выработки или больше её.

Концевые участки очистных забоев с индивидуальной крепью рекомендуется крепить гидростойками с внешним питанием или другими гидростойками с начальным распором, создающим удельное сопротивление смещению кровли не менее 0,1 МПа.



4. Производственные процессы, выполняемые в очистном забое

Для выбранной техники и технологии очистных работ необходимо установить порядок и последовательность выполнения производственных процессов в очистном забое. Производственные процессы в очистном забое выполняются в следующей последовательности. Выемка угля, погрузка его на конвейер, и транспортировка вдоль линии очистного забоя, крепление очистного забоя, управление кровлей в очистном забое.

Для угольных комбайнов процесс выемки угля включает следующие операции: зарубка комбайна, управление комбайном при выемке полосы угля на всю длину очистного забоя, подготовка угля к выемке новой полосы при челноковой схеме работы.

Зарубка комбайна. Выемка новой полосы угля начинается с зарубки комбайна на ширину вынимаемой полосы. Зарубка комбайна может осуществляться: из предварительно подготовленных ниш в верхнем и нижнем концах лавы, непосредственно из примыкающих к лаве подготовительных выработок, самозарубка комбайна косыми заездами и фронтальная самозарубка. Выбираем схему фронтальной самозарубки.

Выемка угля. Челноковая схема работы комбайна в комплексно-механизированных очистных забоях рекомендуется при наличии устойчивых пород кровли и незначительном отжиме угля.

Погрузка отбитого угля на конвейер производится выемочной машиной. Однако при комбинированном способе выемки часть угля после прохода комбайна остается не погруженной и мешает перемещению конвейера.

Транспорт угля. Доставка угля вдоль линии очистного забоя осуществляется безразборными забойными скребковыми конвейерами высокой производительности, снабженными желобами для механизированной укладки кабеля и рукавов оросительной системы, а также переходом для погрузки угля при передвижке конвейера. Забойный конвейер служит базой для перемещения узкозахватного комбайна.

Крепление очистного забоя. Исходя из горно-геологических условий в проекте, предусматривается применение в очистных забоях механизированных крепей.

В качестве основного способа управления горным давлением для преобладающего числа горно-геологических условий и систем разработки принято полное обрушение. При применении механизированных крепей управление кровлей осуществляется при передвижке секций крепи.

5. Производственные процессы, выполняемые на сопряжении лавы с подготовительными выработками

На сопряжении лавы с подготовительными выработками и в самих выработка вблизи лавы выполняются следующие производственные процессы:

Зарубка комбайна, передвижка приводной головки забойного конвейера, укорачивание транспортных средств на конвейерном и вентиляционном штреках, возведение крепи для поддержания выработки в выработанном пространстве, погашение выработок вслед за подвиганием линии очистного забоя, обеспечение перегрузки угля с забойного конвейера на штрековый, перегрузка материалов и оборудования поступающих в лаву и из нее. Для механизации части концевых операций в зонах сопряжения лав с прилегающими к ней выработками, безопасности работ в сопрягаемых зонах созданы надежные механизированные крепи сопряжений лав с прилегающими подготовительными выработками.

Механизированные крепи сопряжений обеспечивают:

· крепление и управление кровлей;

· вынос головок забойного конвейера на штреки и корректировку их положения;

· удержание забойного конвейера от сползания вдоль линии забоя и управление им в плоскости пласта;

· передвижку головок забойного конвейера на величину захвата выемочной машины;

· нормальные условия перегрузки угля с забойного конвейера на штрековый;

· безопасность работ в сопрягаемых зонах.

Крепи сопряжений передвигаются совместно с крепью очистного забоя от единой гидросистемы. При сохранении выработки за крепью возводится дополнительная крепь, предусмотренная паспортом крепления.

Для перегрузки угля с забойного конвейера на стационарный штрековый следует применять специальный перегружатель ПТК-1. Штрековые стационарные конвейеры вместе с перегружателями образуют телескопическую систему конвейеров, обеспечивающую непрерывное подвигание транспортной линии по мере подвигания линии очистного забоя.

6. Организация работ в очистном забое

Выбор механизированного оборудования

Правильный выбор механизированного оборудования является одним из главных факторов, от которого зависит производительность очистного забоя. Оборудование подбирают по горно-геологическим условиям данного месторождения. В настоящее время широкое применение получили механизированные комплексы, в состав которых сразу входит все необходимое оборудование, такое как комбайн, механизированная крепь, лавный конвейер, маслостанция и т.д.

Для выемки угля с данными горно-геологическими условиями принимаем механизированный комплекс КМ - 138/2.

Техническая характеристика комбайна К-500

Пределы регулирования исполнительного органа по мощности пласта, м 1,2-3,5

Угол падения, град. до 35°

Исполнительный орган, тип два шнека одного d

Диаметр шнека, м 1,12

Ширина захвата, м 0,8

Механизм подачи Г 404

Рабочая скорость, м/мин. 0,3 - 5,5

Тяговое усилие, кН 130

Мощность привода, кВт 125 х 2

Размер, м

длина 8530

ширина (по корпусу) 1005

высота (от почвы) 835

Масса, т 16,2

Забойный конвейер - "Анжера"

Крепь - М 138/2

Определение скорости подачи комбайна по установленной мощности привода

Рабочая скорость подачи комбайна по установленной мощности двигателя определяется:

м/мин

где N_уст - устойчивая мощность электродвигателя комбайна, кВт. Устойчивая мощность двигателей комбайнов с воздушным охлаждением принимается в пределах 70-90 % от часовой мощности двигателя. Для комбайнов с водяным охлаждением - 90 - 110 % от длительной мощности двигателей принимается по их техническим характеристикам;

U_э - удельные энергозатраты на разрушение угля, кВт-ч/т;

т - вынимаемая мощность пласта, м;

r - ширина захвата исполнительного органа, м;

k_{r -} коэффициент использования захвата, принимается равным 0,93 для широкозахватных в лавах, отрабатывающих пласты по восстанию, и равным 1,0 во всех остальных случаях;

г - плотность горной массы разрабатываемой части пласта, т/м³.

U_э=0,016+0,00027А_р = 1,096

Определение скорости подачи комбайна по тяговому усилию

Расчет скорости подачи комбайна по допустимому тяговому усилию v_п.тяг производится по формуле:

где F_п - составляющая силы резания в направлении подачи комбайна;

Н - определяется по технической характеристике комбайна;

F_т - тяговое усилие подающей части Н;

G - масса комбайна, т;

б - угол падения пласта, град (при движении забоя по падению или восстанию принимается = 0).

Определение скорости передвижения машиниста по лаве

При разработке тонких пластов рабочее пространство машиниста стеснено и скорость его передвижения по лаве при управлении комбайном ограничена. Скорость подачи комбайна по скорости передвижения машиниста по лаве при мощности пласта 4 м не ограничивается.

Определение скорости подачи узкозахватного комбайна

Скорость подачи комбайна определяется по установленной мощности привода и по допустимому тяговому усилию комбайна, а при разработке тонких пластов проверяется по скорости передвижения машиниста комбайна. Принимается меньшее из этих значений с учетом хрупкости угля, т. е.

v_п = min{v_п.пр·k_хр; v_п.тяг k_хр; v_м},

где v_п - принятая для дальнейших расчетов скорость подами комбайна, м/мин;

v_п.пр- скорость подачи комбайна, рассчитанная по установленной мощности привода, м/мин;

v_п.тяг- скорость подачи комбайна, рассчитанная по допустимому тяговому усилию, м/мин;

v_м - скорость передвижения машиниста по лаве при управлении комбайном, м/мин;

k_хр- коэффициент, учитывающий увеличение скорости подачи комбайна при выемке хрупких и весьма хрупких углей.

Значение коэффициента k_хр при выемке вязких углей принимается равным 1,0, хрупких - 1,15 им весьма хрупких - 1,30.

v_п = 3,77 м/мин

Определение скорости крепления очистных забоев, оборудованных механизированными крепями

Для очистных забоев, оборудованных механизированными крепями, при идеальных горно-геологических условиях (горизонтальное залегание пластов, устойчивые вмещающие породы и последовательная передвижка крепи) скорость крепления (м/мин) определяется по формуле

Для очистных забоев, оборудованных механизированными крепями, при горизонтальном залегании пластов, при устойчивых вмещающих породах и при последовательной передвижке секций крепи скорость крепления определяется по формуле:



где l_c - шаг установки секций крепи, м;

t_кр- теоретическое время одной передвижки секции крепи на ширину захвата комбайна, сек. Это время включает длительность разгрузки, передвижки и распора секции и приводится в технической характеристике крепи;

k_пз - коэффициент, учитывающий затраты времени на подготовительно-заключительные операции между передвижками секций. При последовательной передвижке значение k_пз рекомендуется принимать равным 2,5.

Для реальных горно-геологических условий скорость крепления очистных забоев механизированной крепью определяется с учетом схемы передвижки, угла падения пласта и устойчивости вмещающих пород:

v_кр= k_схk_упk_уст = 3,02 (3.2)

где v_кр- расчетная скорость крепления очистного забоя для реальных условий, м/мин;

- расчетная скорость крепления для идеальных условий, м/мин. Определяется по формуле (3.1);

k_сх- коэффициент, учитывающий схему передвижки крепи. Для проектных расчетов можно принимать значения равными 1,0; 1,25; 1,75; 2,0 соответственно при одноместной (последовательной), двухместной, трехместной, четырехместной и более передвижке секций крепи;

k_уп- коэффициент, учитывающий влияние угла падения пласта при работе комплекса по простиранию

k_уп = 1-0,013(б-9) = 1,117

k_уст - коэффициент снижения скорости крепления при неустойчивых породах

где k_п- коэффициент снижения скорости крепления при недостаточной несущей способности почвы; При применении индивидуальной крепи k_п= 1;

k_кр - коэффициент, учитывающий снижение скорости крепления в зависимости от площади кровли, подлежащей затяжке (n, %) и числа горнорабочих (включая машиниста), занятых на креплении (n_р, чел).

Рассчитывается по формуле:

k_кр=,

- коэффициент снижения скорости крепления в связи с необходимостью крепления обнажаемой кровли из-за вывалов угля из верхних пачек пласта вследствие интенсивного отжима.

При устойчивых и средней устойчивости породах кровли k_кр принимается равным единице.

Расчет производительности комбайна

Производительность комбайна принимаем меньшей из трёх расчётных значений:

1) по скорости подачи комбайна;

2) по пропускной способности участковой конвейерной линии;

3) по пропускной способности сборных конвейерных линий по маршруту углепотока данного очистного забоя.

Производительность комбайна по скорости подачи определяется по формуле:

q_п =mгrk_rv_п

где m - вынимаемая мощность пласта (с учетом мощности породных прослойков и присечки боковых пород при разработке весьма тонких пластов), м;

г - плотность горной массы, т/м³;

r - ширина захвата комбайна, м;

k_r - коэффициент использования захвата (принимается равным 0,93 для широкозахватных комбайнов, а также узкозахватных в лавах, отрабатывающих пласт по восстанию, и равным 1,0 во всех остальных случаях);

v_п - скорость подачи комбайна, м/мин.

Коэффициент снижения производительности комбайна из-за недостаточного резерва приемной способности участковой конвейерной линии определяется с помощью графика зависимости k_пс от коэффициента резерва приемной способности участковой конвейерной линии k_пс.

Коэффициент резерва приемной способности участковой конвейерной линии определяется из соотношения:

,



где - приемная способность участковой конвейерной линии, т/мин.

Пропускная способность каждого участкового ленточного конвейера определяется по формуле:

,

где Р - часовая производительность конвейера, т/ч. Определяется по

технической характеристике конвейера;

v_л - скорость движения конвейерной ленты, м/с;

l_н - расстояние от места поступления угля на конвейер до разгрузочного конца, м.

Определение коэффициента машинного времени

Сменный коэффициент машинного времени k_м определяется по формуле:

где - коэффициент готовности очистного забоя по группе последовательных перерывов (возникающих только при работе комбайна);

- коэффициент готовности очистного забоя по группе параллельных перерывов (возникающих с одинаковой вероятностью как при работе комбайна, так и при его остановке);

k - коэффициент, значение которого определяется из соотношения:

k = = 0,18.

Расчет коэффициента готовности очистного забоя по группе последовательных перерывов

Коэффициент готовности очистного забоя по группе последовательных перерывов м_I определяется по формуле:

(5.3)

где Т_техн- суммарные затраты времени на не перекрываемые технологические перерывы, приходящиеся на выемку одной полосы угля, мин;

l_л - длина лавы, м;

м_к - коэффициент готовности комбайна;

м_кр - коэффициент готовности крепи;

м_ку - коэффициент готовности участковой конвейерной линии;

м_п.кр- коэффициент готовности процесса крепления за комбайном;

м_у.б - коэффициент готовности участкового бункера;

м_оп - коэффициент готовности подачи порожняка;

м_пп - коэффициент готовности погрузочного пункта;

м_пр - коэффициент готовности процесса проветривания.

Затраты времени на не перекрываемые технологические перерывы могут быть определены по формуле:

где t_всп- нормативные затраты времени на вспомогательные операции, мин/м;

t_обм - нормативные затраты времени за обмен партии вагонеток у погрузочного пункта, мин/м. При применении конвейерного транспорта или наличии участкового бункера t_всп =0;

Т_взр - нормативные затраты времени на заряжение и взрывание шпуров в нишах и проветривание лавы, мин; принимаются равными 36 мин на одно взрывание;

Т_зач - затраты времени на зачистку лавы, мин. При односторонней работе комбайна в забое.

Т_зач=

где v_п.доп- технически допустимая скорость подачи комбайна, м/мин (определяется по технической характеристике комбайна);

Т_пор - затраты времени на выемку породного прослойка (при селективной выемке пласта), мин.



Т_пор=,

где v_п.пор- скорость подачи комбайна при выемке породного прослойка, м/мин;

Т_пр - затраты времени на выполнение работ, прерывающих выемку угля и связанных со сложными горно-геологическими условиями (извлечение твердых включений, заделка куполов и др.), мин. Принимаются по данным хронометражных наблюдений;

t_пос - средняя продолжительность не перекрываемых технологических перерывов из-за отставания переноски стоек посадочной крепи (тумб) при креплении лавы индивидуальной крепью, мин/м. Определяется по данным хронометражных наблюдений;

Т_к.о- средняя продолжительность концевых операций при выемке одной полосы, мин;

Продолжительность концевых операций при работе одного комбайна может быть определена по формуле:

,

где - время фронтальной зарубки исполнительного органа в пласт при выходе на новый захват, мин. Рекомендуется принимать равным 5,5 мин;

l_кр- длина краевой части лавы, на которой производится выход на новый захват, м;

v_н- скорость подачи комбайна при фланговых ходах для выхода на новый захват, м/мин. Рекомендуется принимать v_н = 1,5v_р, но не более 4 м/мин на пластах мощностью до 1 м и не более 6 м/мин на пластах мощностью более 1 м;

- число фланговых рабочих ходов комбайна для выхода на новый захват;

v_х - средняя скорость холостого хода комбайна. Рекомендуется принимать 4 м/мин на пластах мощностью до 1 м и не более 6 м/мин на пластах мощностью более 1 м;

Т_п.к - время передвижки конвейера, не совмещенное со временем выемки угля, мин. Определяется по формуле (4.7);

Т_пи - затраты времени на изменение положения исполнительного органа в процессе выхода на новый захват, мин. Рекомендуется принимать 0,5 мин на одно изменение;

Т_пп- затраты времени на перемонтаж погрузочного устройства, не совмещенные с другими концевыми операциями, мин. Рекомендуется принимать 2 мин на каждое изменение положения при гидравлическом управлении погрузочным устройством и 10 мин - при перемонтаже погрузочного устройства;

Т_рев - время на реверсирование электродвигателя комбайна при выходе на новый захват, мин. Рекомендуется принимать 0,5 мин на каждое реверсирование;

Т_кр - время крепления (перекрепления) концевой части лавы, не совмещенное с выполнение других концевых операций, мин;

Т_всп - время не совмещенных операций для подготовки собственного комбайна для подготовки собственно комбайна для выполнения нового цикла, мин.

Продолжительность передвижки конвейера, не совмещенной с выемкой угля (Т_пк), определяется по формуле:



где l_пк- длина передвигаемого участка лавы, м;

r - шаг передвижки конвейера (ширина захвата исполнительного органа комбайна), м;

F - площадь сечения поршня гидро домкрата, м²;

Z - количество гидроцилиндров секции крепи;

Q_н - суммарная производительность насосов, работающих на передвижку конвейера, м/мин;

з_н - коэффициент полезного действия насосов;

l_с - шаг установки секций крепи вдоль лавы, м.

Продолжительность концевых операций при подготовке комбайна к зачистному ходу (Т_к.з) определяется по формуле:

Т_к.з = Т_пи + Т_пп+ Т_рев.

Для проектных расчетов время концевых операций при подготовке комбайна к зачистному ходу рекомендуется принимать равным 4 мин для всех видов комбайнов.

Определение коэффициента готовности участковой конвейерной линии

Коэффициент готовности участковой конвейерной линии, начинающейся от лавы и включающей все конвейеры (скребковые и ленточные) на промштреках, печах, просеках, бремсберге (уклоне) до первого сборного конвейера, на который углепоток поступает из нескольких очистных забоев, определяется по формуле:

,

где n - число ленточных конвейеров в участковой транспортной цепи;

m - число скребковых конвейеров в участковой транспортной линии;

м_i - коэффициент готовности i-го ленточного конвейера, принимается равным 0,95;

м_j -коэффициент готовности j-го скребкового конвейера;

Определение коэффициента готовности процесса крепления

Коэффициент готовности очистного забоя по процессу крепления забоя за комбайном учитывает перерывы в работе комбайна из-за отставания крепи на расстояние, большее, чем максимально допустимое по устойчивости обнажения незакрепленной непосредственной кровли. Для устойчивых кровель или при паевой схеме расстановки рабочих по лаве значение принимается равным единице.

Для неустойчивых и средней устойчивости кровель коэффициент определяется по графику зависимости его от коэффициента резерва скорости крепления и коэффициента резерва обнажения кровли за комбайном .

Коэффициент резерва скорости крепления очистного забоя определяется по формуле:

,



где v_кр- расчетная скорость крепления забоя, м/мин;

v_рп - рабочая скорость подачи комбайна, м\мин.

Коэффициент резерва обнажения кровли за комбайном определяется по формуле:

,

где l_к - параметр, характеризующий изменчивость устойчивости кровли по длине лавы, м. Для Подмосковного бассейна принимается равным 10 м, для остальных бассейнов - 30 м;

l = l_у- l_в в противоположном случае;

k_уст - коэффициент снижения скорости крепления при неустойчивых породах;

l_{в -} минимально допустимое расстояние от места нахождения рабочих до работающего комбайна, м;

l_{у -} максимально допустимое отстаивание крепи от комбайна по устойчивости обнажения кровли.

Значение l_у определяется по формуле:

l_у = 0,5v_крt_уk_у.в,

где t_у - минимальное время устойчивости нижних слоев пород кровли, не закрепленной у забоя, мин; принимается согласно классификации кровель по обрушаемости;

Минимально допустимое расстояние от места нахождения рабочих до работающего комбайна l_в принимается равным 15 м при односторонней схеме и 22,5 м при челноковой схеме работы комбайна.

Если в результате расчетов окажется, что для выбросоопасных пластов l_у < l_в+1, то коэффициент готовности м_п.кр определяется по формуле:

,

где v_дв.р- скорость передвижения рабочих в очистном забое, м/мин. Скорость передвижения в забое принимают равной 10 м/мин.

Расчет коэффициента готовности очистного забоя по группе параллельных перерывов

Коэффициент готовности очистного забоя по группе параллельных перерывов м_II рассчитывается по формуле

,

где 0,88 - коэффициент, учитывающий время на отдых (12 % длительности смены);

Т_пз - суммарные нормативные затраты времени на выполнение подготовительно-заключительных операций, мин;

Т_см- длительность добычной смены, мин;

- коэффициент готовности системы электроснабжения, принимают равным 0,965;

, , - коэффициент готовности сопряжений очистной выработки соответственно с транспортной, средней и вентиляционной выработками;

- коэффициент готовности очистного забоя по фактору "отказы на сборных транспортных линиях";

- коэффициент готовности по фактору "переполнение капитального бункера"; определяется по графикам зависимости от вместимости капитального бункера

А_см= Т_смmin{qk_м; mгrk_r м_крн_кр},

где А_см - среднесменная нагрузка на очистной забой, т/смену;

Т_см - длительность рабочей смены, мин.;

q - минутная (средняя) производительность комбайна, т/мин.;

k_м - сменный коэффициент машинного времени комбайна по выемке угля (без учета дополнительных простоев в конце цикла из-за ожидания крепления лавы);

m - вынимаемая мощность пласта (с учетом мощности породных прослойков и присечки боковых пород при разработке весьма тонких пластов), м;

г - плотность угля в пласте вместе с породными прослойками, т/м³;

r - ширина захвата исполнительного органа комбайна, м;

k_r - коэффициент использования захвата, принимается равным 0,93 для широко захватных комбайнов, а также узко захватных в лавах, отрабатывающих пласты по восстанию, и равным 1 во всех остальных случаях;

м_кр - коэффициент готовности крепи;

н_кр - скорость крепления лавы.

А_см=360min{5,6770,258=1,46;3,41,30,630,930,853,023=2,83}= =527,3 т



A_сут = A_см n_см k_гн,

где A_сут - среднесуточная нагрузка на очистной забой, т/сут;

n_см - число рабочих смен по добыче в сутки;

k_гн - коэффициент уменьшения нагрузки при работе очистного забоя в

особо сложных горно-геологических условиях.

A_сут = т

Проверка нагрузки на очистной забой по газовому фактору

Суточная нагрузка на очистной забой с учётом газового фактора Асут определяется по формуле:

где j - расчетная производительность выемочной машины по газовому

фактору, т/мин;

- суточный коэффициент машинного времени

,

где - - число добычных смен в сутки;

- продолжительность добычи смены, мин;

- продолжительность суток, мин.

Производительность выемочной машины с учетом газового фактора j определяется по формуле:



,

где v_max- максимально допустимая ПБ скорость движения воздуха в очистной выработке, v_max = 4 м/с;

S_очр- расчетная площадь поперечного сечения призабойного пространства очистной выработки, м ²;

С - допустимая концентрация метана в исходящей вентиляционной струе лавы, %;

- коэффициент резерва воздуха для проветривания очистного забоя. Определяется по формуле:

,

- скорость подвигания очистного забоя, м/сут;

- коэффициент, учитывающий естественную дегазацию пласта в зоне выемки;

q_пл - относительное метановыделение из разрабатываемого пласта в призабойное пространство очистной выработки, м³/т;

- коэффициент, учитывающий эффективность дегазации разрабатываемого пласта;

- коэффициент, учитывающий метановыделение из выработанного пространства в призабойное;

q_в.п- относительное метановыделение из выработанного пространства, м³/т;

- коэффициент, учитывающий эффективность дегазаций сближенных пластов и выработанного пространства.

Из расчета получается, что , следовательно, газовый фактор является ограничивающим фактором в суточной нагрузке на очистной забой.

Таким образом, суточная нагрузка на очистной забой будет составлять 1300 т.

7. Процессы транспортирования угля, породы и вспомогательных материалов на участке. Перевозка людей

Транспортирование угля от очистных забоев по горизонтальным и наклонным выработкам в пределах выемочного участка должно производиться, в основном, ленточными конвейерами. В искривленных выработках, где требуется по ее длине установка двух-трех ленточных конвейеров, могут применяться пластинчатые изгибающиеся конвейеры.

Основными технологическими требованиями, предъявляемыми к конвейерам являются: приемная способность конвейера и нормальный режим работы привода и ленты в период максимального поступления угля на конвейер.

При выборе конвейеров для транспортирования угля из одного очистного забоя в качестве максимального грузопотока следует принимать максимальную минутную производительность комбайна, установленную с учетом газового режима.

Узлы сопряжения лавы с конвейерной линией

Транспортное оборудование, размещаемое под лавой, должно обеспечивать быстрое и нетрудоемкое укорачивание конвейерной линии вслед за подвиганием линии очистного забоя. Для этого конвейерная выработка оборудуется телескопическими комплексами. Для предотвращения заштыбовки нижней ветки забойного конвейера необходимо, чтобы максимальная минутная производительность перегружателя была не менее чем на 20% выше максимального минутного грузопотока, поступающего из лавы. Перегружатель под лавой устанавливается на 0,4-0,6 м ниже забойных конвейеров.

При транспортировании угля в пределах выемочного поля происходит его неоднократная перегрузка с конвейера на конвейер. Основные технологические требования, предъявляемые к местам перегрузки и погрузки заключаются в следующем:

- прием максимального грузопотока угля без просыпания его на почву выработки;

- обеспечение бесперебойной работы очистных забоев в период кратковременных остановок сборного конвейера или погрузочного пункта.

В местах сопряжений горизонтальных выработок и наклонных выработок целесообразно оборудовать аккумулирующие емкости в виде бункер-конвейеров или горного бункера.

В тех случаях, когда из подготовительной выработки поступает только уголь, рекомендуется применять конвейерный транспорт с дальнейшей перегрузкой угля на конвейерную линию, транспортирующую уголь из очистных забоев.

Вспомогательный транспорт предназначен для обслуживания конвейерной линии (монтаж и демонтаж конвейеров, профилактический ремонт конвейеров и выработки), для доставки материалов и оборудования в очистные забои и обратно, перевозки людей. В качестве вспомогательного транспорта в выемочном поле рекомендуется применять: в ярусных конвейрных штреках - монорельсовые дороги с канатной тягой (4ДМК). Материалы и оборудование для обслуживания конвейерных линий в наклонных выработках рекомендуется доставлять с помощью монорельсовой дороги в этой выработке или с помощью средств транспорта, оборудуемых в параллельных вспомогательных наклонных выработках (ходках). Для транспорта материалов, оборудования, перевозки людей по наклонным выработкам выемочного поля рекомендуется применять одноконцевую канатную откатку вагонеток или монорельсовую с канатной тягой.

В узлах сопряжения вспомогательных наклонных выработок с горизонтальными выработками оборудуются приемно-отправительные площадки, а при необходимости и перегрузочные пункты.

Согласно требований Правил безопасности перевозка людей предусматривается: по горизонтальным выработка при длине более 1000м, по наклонным выработкам, если разность между отметками конечных пунктов выработки превышает по вертикали более 25 м. Для перевозки людей по горизонтальным выработкам можно использовать электровозную откатку или монорельсовые грузолюдские дороги.

8. Процессы проветривания, дегазации и обеспыливания на участке

Выбор схемы проветривания разработанной технологической схемы производится согласно рекомендаций, указанных в технологических схемах.

Свежая струя воздуха, по полевому откаточному штреку, участковому квершлагу, бремсбергу попадает на ярусный откаточный штрек, омывает очистной забой, после чего отработанная струя воздуха по вентиляционному штреку, вентиляционному ходку и через шурф выдается на поверхность.

Дегазации в данном проекте не предусмотрено.

Для снижения высокой запыленности рудничной атмосферы применяются следующие мероприятия:

- обеспыливание воздуха и деятельное проветривание выработок с оптимальной скоростью струи;

- предварительное увлажнение пласта;

- пылеподавление и пневмогидроорошение при добыче и разрушении пород;

- мероприятия, нейтрализирующие взрывчатые свойства пыли (осланцивание, пылеулавливание);

- применение водяных заслонов.

Предварительное увлажнение пласта в массиве осуществляется нагнетанием воды в пласт. Нагнетание может производиться через длинные и короткие скважины (d 45-100 мм) и шпуры, которые пробурены через 25 м при длине в 170 м. Давление воды составляет 50-90 атм., при расходе воды 15-20 л/т.

...