Выбор оборудования и расчет производительности очистного механизированного комплекса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

Данная курсовая работа является этапом изучения студентом дисциплины «Горные машины». В работе рассмотрены моменты, касающиеся выбора основного технологического оборудования угольной шахты - очистного комбайна, лавного конвейера, перегружателя, механизированной крепи. Целью курсового проекта является закрепление студентом знаний в области горных машин и шахтного оборудования.

Курсовая работа содержит 21 стр., 4 рис., 5 табл., графический материал на листе формата А1.

угольный шахта механизированный конвейер



Zusammenfassung

Diese Hausarbeit ist die Bьhne des Studiums der Student in der Disziplin «Maschinen». In Arbeit sind die Momente, in Bezug auf die Auswahl der wichtigsten technologischen Anlagen Coal Mine - Verminderung der Verschmutzung dienenden Mдhdrescher, лавного Pipeline, Lader, der mechanisierten Einlagen. Ziel der Kurs des Projekts ist die Festsetzung der Student Kenntnisse in den Bereichen Bergbau-Maschinen-und Bergbaumaschinen. 

Hausarbeit enthдlt 21 Seiten, 4 Zeichnungen, 5 Tabellen, Abbildungen auf einem Blatt im Format A1.

Содержание

Введение

1. Анализ горно-геологических условий

2. Выбор основного оборудования

2.1 Выбор очистного комбайна

2.2 Выбор конвейера

2.3 Выбор механизированной крепи

3. Расчёт основных параметров ОМК

Заключение

Список литературы



Введение

Несмотря на бурное развитие технического прогресса, подземный способ добычи угля и сегодня остается чрезвычайно сложным и трудоемким. В настоящее время его основной объем обеспечивается комбайновыми и струговыми комплексами оборудования с механизированными крепями. Первый успешный опыт промышленного применения очистных механизированных комплексов (ОМК) относится к началу семидесятых годов XX века, и до настоящего времени этот вид горной техники продолжает динамично развиваться.

Основной задачей, стоящей перед горнодобывающей промышленностью, является обеспечение прироста добычи полезных ископаемых в основном за счет повышения добычи наиболее эффективным способом на основе широкого внедрения прогрессивной технологии и горнотранспортного оборудования большой единичной мощности.

Конструктивно-технические характеристики OMK должны быть максимально адаптированы к этим условиям, отвечать требованиям безопасности и эргономики, а также обес-печивать высокий уровень механизации и автоматизации очистных работ.



1. Анализ горно-геологических условий

В курсовом проекте рассматривается один из добычных участков шахты. Для расчета режима работы выемочной машины необходимы данные, характеризующие технологию работы в забое, свойства разрушаемого горного массива, параметры схемы механизации работ на участке и достигнутый (или установленный) уровень нагрузки на забой.

Таблица 1 - Исходные данные

1. Мощность пласта, м	2,8
2. Мощность породных прослоев, м	0,35
3. Сопротивляемость угля резанию, кН/м	180
4. Сопротивляемость пород резанию, кН/м	250
6. Угол падения пласта, 0	4
7. Длина лавы, м	200
8. Плотность угля в массиве, т/м3	1,35

Наиболее существенное влияние на выбор типа выемочной машины и режима ее работы оказывают мощность, угол залегания и свойства пласта и составляющих его элементов, оцениваемых сопротивляемостью резанию (,,,), хрупкостью (Е), способностью угля к измельчению (), абразивностью (с), удельным содержанием твердых включений (), разрушаемостью массива (R), коэффициентом отжима Кот.

Приведенная сопротивляемость резанию пласта при наличии породных прослоев определяется по формуле:

И для наших условий равна:

Значение показателя способности угля к измельчению (mи) принимается на основе данных ситового анализа проб угля и может принимать значения mи = 0,4-1,2. Принимаем значение mи = 0,8.

Тогда значение показателя хрупкости определяется по формуле:

И равен:

Так как показатель хрупкости угля Е = 1,44 < 2,1, то уголь является вязким.

Значение коэффициента отжима неизвестно, поэтому его среднее значение в глубине забоя на расстоянии ширины захвата (Вз=0,8 м) от кромки забоя определяем из отношения:

,

где - среднее значение коэффициента отжима на кромке забоя.

Таким образом, коэффициент отжима равен:

Показатель разрушаемости угольного пласта резанием является комплексной характеристикой пласта и определяется по следующей формуле:

, квт.ч.см/м3

квт.ч.см/м3

В таблице 2 представлена горно-геологическая, технологическая и технико-экономическая характеристика исходного угольного пласта.

Таблица 2

Параметры, показатели	Усл. обозн.	Ед.	Значение
1. Горно-геологические
1.1. Мощность: - пласта угля	Нп	м	3,3
- прослоев породы	Нпп	м	0,3
1.2. Угол падения пласта	пл	град	5
1.3. Сопротивляемость резанию:
- угля	Ау	кН/м	180
- прослоев породы	Апп	кН/м	270
- приведённая	Апр	кН/м	188
1.4. Хрупкость пласта угля	Е		1,44
1.5. Коэффициент отжима пласта на поверхности
забоя	Кот		0,78
1.6. Показатель разрушаемости угольного пласта,
приведенный	Rпр	м3	29,3
1.7. Относительная метанообильность	qп	м3/т	5
2. Технологические
2.1. Длина лавы	Lл	м	200
2.2. Схема работы комбайна	челноковая
2.3. Ширина захвата	Вз	м	0,8
2.4. Добыча угля с цикла	Vц	т	604,8
2.5. Число циклов в сутки	пц		15
2.6. Подвигание забоя в сутки	Вс	м	12
3. Технико-экономические
3.1. Суточная нагрузка на забой	Qс	т	9022,1
3.2. Количество смен по выемке в сутки	nсм	см	3
3.3. Количество рабочих в смену	Nчел	чел.	65
3.4. Производительность рабочего на выход	П	т/вых	139



2. Выбор основного оборудования

В соответствии с исходными данными по справочнику средств механизации находим необходимое оборудование для комплексной механизации процессов выемки угля, транспортирования его вдоль лавы, крепления и управления кровлей способом полного обрушения в лаве. В комплекс будут входить следующее оборудование:

- комбайн очистной Кузбасс 500Ю;

- крепь механизированная М138/4;

- конвейер шахтный скребковый КСЮ381 «Юрга-850».

2.1 Выбор очистного комбайна

При выборе очистного комбайна особое внимание следует уделить исполнительному органу, так как тип исполнительного органа должен соответствовать конкретным условиям эксплуатации и обеспечивать работу в рациональных режимах.

На пластах мощностью более 1,2 м применяются комбайны со шнековыми исполнительными органами. Шнековый исполнительный орган за счет частичной отгрузки горной массы из зоны разрушения и меньшего вторичного дробления дают меньший выход штыковых фракций и имеют более низкие энергозатраты по сравнению с барабанными исполнительными органами.

Проанализировав очистные комбайны, удовлетворяющие имеющимся горно-геологическим требованиям, выберем отечественный комбайн Кузбасс 500Ю (рис. 1).

Данный комбайн производится на Юргинском машиностроительном заводе. Он способен осуществлять выемку угля в очистных забоях пологих и полого-наклонных пластов мощностью 1,6 до 4,0 м с сопротивляемостью угля резанию до 360 кН/м, имеющих породные прослойки с коэффициентом крепости по шкале Протодьяконова до 4, суммарной мощностью до 12% от вынимаемой мощности пласта в шахтах, опасных по газу и угольной пыли. 

Комбайн очистной оснащен поворотными редукторами с приводами погрузочных щитов от гидромоторов, приводами подачи с муфтами предельного момента, автоматизированной системой управления, обеспечивающей поддержание заданной скорости и автоматическое ее снижение или отключение комбайна при повышении нагрузок выше допустимых. Система управления обеспечивает диагностику работы комбайна и работает в режиме местного или дистанционного (радио) управления. 

Комбайн успешно работает на многих шахтах России и имеет, в основном, положительные отзывы. Причиной выбора комбайна Кузбасс 500Ю является высокие эксплуатационные показатели, довольно большая степень надежности, отсутствие проблем с комплектующими и обслуживанием, т.к. комбайн производится в РФ.

Основные параметры комбайна представлены в таблице 3.

Рис. 1. Комбайн очистной К500Ю



Таблица 3

Наименование показателей	Значения
Фирма производитель	Юргинский Машзавод (Россия)
Серия	Кузбасс
Модель	500Ю
Вынимаемая мощность пласта, м.	1,6-3,2
Угол падения пласта, град. - по простиранию - по падению	+/- 30 +/- 10
Сопротивляемость пласта резанию, кН/м	360
Производительность,	16
Исполнительный орган:	Шнековый
Диаметр исполнительного органа, мм	1400/1600/1800/2000
Ширина захвата, м	0,63; 0,8
Механизм подачи: тип	Электрический бесцепной
Скорость подачи, м/мин.	9,5
Максимальное тяговое усилие, кН.	450
Мощность электродвигателей, кВт: установленная привода резания привода подачи	505 200Ч2 2Ч45
Напряжение, В	1140
Габариты, мм:
длина	13160
ширина по корпусу
Минимальная высота корпуса от почвы
Масса комбайна, т	32

Ширину захвата принимаем равной Вз=0,8 м.

Высота забоя, обрабатываемого комбайном:

;



;

Диаметр исполнительных органов определяется при двухшнековом исполнении комбайна с полным регулированием по мощности пласта по формуле:

;

Принимаем ближайшее большее значение диаметра по типоразмерному ряду: 1,6 м.

2.2 Выбор конвейера

Рассчитаем техническую производительность конвейера по формуле:

;

где ширина захвата исполнительного органа, м; - технический коэффициент, принимается 0,9; - плотность угля в массиве, ;

т/ч

Скорость подачи комбайна с учетом ограничения по мощности привода резания:



где HW энергоемкость добычи угля комбайном (удельные энергозатраты).

Энергоёмкость добычи угля комбайном:

По рассчитанной производительности выбираем скребковый конвейер КСЮ381 «Юрга-850» (рис. 2). Он предназначен для транспортировки угля вдоль лавы и погрузки угля на перегружатель в очистных забоях шахт, включая опасные по пыли и газу. Наличие литых боковин из высокопрочных сталей обеспечивает повышенную износостойкость и надежность при эксплуатации. По желанию заказчика рама оснащается гидрораздвижкой с ходом до 500 мм. Рештачный став выполнен с гладким шиповым соединением по верхним днищам, что позволяет обеспечить плавную работу тягового органа и снизить шум, сделать конвейер «реверсивным», уменьшить износ тяговой цепи и скребков. Цельнолитые боковины рештаков обеспечивают высокую прочность и ресурс.

Основные параметры скребкового комбайна представлены в таблице 4.



Рис. 2. Скребковый конвейер КСЮ381 «Юрга-850»

Для перегрузки угля со скребкового конвейера на ленточный конвейер используется перегружатель. Выберем перегружатель ПС281 (рис. 3). Основные параметры перегружателя также указаны в таблице 4.

Рис. 3. Перегружатель ПС281

Таблица 4

Завод-изготовитель	Юргинский машзавод (Россия)	Юргинский машзавод (Россия)
Модель	КСЮ381 «Юрга-850»	ПС281
Назначение	Скребковый конвейер	Перегружатель
Производительность, т/ч	1200	1200
Тип цепи	30108 34126	230108
Скорость движения цепи, м/сек	1,13; 1,28	1,33; 1,4
Суммарная мощность привода (энерговооруженность), кВт	3400	До 250
Длина конвейера в поставке, м	До 300	До 90

2.3 Выбор механизированной крепи

Выберем механизированную крепь М138/4 (рис. 4) поддерживающе-оградительного типа Юргинского машзавода. Она предназначена для механизации крепления призабойного пространства, поддержания и управления кровлей, включая тяжелые по проявлению горного давления передвижки забойного конвейера при ведении очистных работ на пологих и наклонных пластах. Крепь оснащается устройствами якорения, правки, а также корректировки трассы и удержания лавного конвейера.

Основные параметры крепи представлены в таблице 5.

Рис. 4 Крепь М138/4



Таблица 5

Завод-изготовитель	Юргинский машзавод
Модель	М138/4
Доп. информация	поддерживающе-оградительная
Мощность пласта min/max, м	1,85-3,10
Допустимые углы падения пластов для работы по простиранию / падению, град.	0-30
Сопротивление секции (на передней консоли перекрытия), кН	100
Удельное сопротивление на 1 м2 поддерживаемой площади, кН/м2	6300
Рабочее давление жидкости в стойке, МПа	32
Шаг установки секций, м	1,5
Шаг передвижки крепи, м	0,80
Усилие передвижки секции, кН	492
Коэффициент раздвижности	1,67
Масса секции крепи, кг	12300
Высота секции (min-max), мм	1600-3100



3. Расчёт основных параметров ОМК

Скорость подачи комбайна по ограничивающим факторам.

по мощности привода резания - см. раздел.

по условию транспортирования отбитой горной массы:

где - скорость движения цепи скребкового конвейера; рабочая ширина и высота желоба конвейера, м; ш = 0,9 - коэффициент использования объёма желоба;

м/мин;

по допустимому вылету резца на исполнительном органе:

,

где радиальный вылет забойного резца, для современных резцов  = 0,08, 0,1м; коэффициент вылета резца, принимается 1,0-1,2 - для тангенциальных резцов, у которых режущие кромки вынесены вперёд за лопасть шнека в направлении скорости резания, а верхняя часть резцедержателя вписывается в борозду развала; скорость вращения исполнительного органа, об/мин, принимается из табл.1; число резцов в линии резания, =2, 3, 4.

м/мин;

по скорости крепления:

,

где скорость крепления при последовательной схеме передвижки крепи и устойчивых боковых породах, м/мин, принимается (для крепей III поколения при дистанционном электрогидравлическом управлении принимаем до 6 м/мин); коэффициент, учитывающий схему передвижки крепи, при последовательной схеме передвижки принимаем=1; коэффициент снижения скорости крепления с увеличением угла падения пласта, для 5є принимается равным 1.

м/мин

К расчету принимается наименьшая скорость подачи:

Vпр=6 м/мин

Расчёт сменного коэффициента машинного времени.

Коэффициент машинного времени это коэффициент использования машины в течение рабочей смены. Применительно к очистному комбайну этот коэффициент может определяться, как отношение продолжительности чистого (эффективного) времени работы по выемке к длительности смены, либо как отношение длительности нахождения комбайна под нагрузкой (включая выемку и перегон) к продолжительности смены.

Для комплекса в целом под полным временем работы можно понимать продолжительность выполнения всех предусмотренных технологий выемки операций при исправном оборудовании и предусмотренном темпе выполнения работ. Однако для сопоставимости надежности различных элементов комплекса и упрощения расчетов рекомендуется наработку комбайна, конвейера и крепи измерять продолжительностью чистого времени работы комбайна по выемке.

Коэффициент машинного времени комбайна зависит от схемы выемки (односторонняя или челноковая), длины лавы, рабочей скорости подачи комбайна и скорости холостого хода (при односторонней схеме выемки).

Этот показатель может быть принят:

- по достигнутому уровню;

- по среднестатистическим данным;

- по хронометражным наблюдениям;

- на основе аналитических расчетов.

Коэффициент машинного времени определяется по формуле:

,

где коэффициент готовности принимается равным 0,9-0,95 (, с,).

затраты времени в течении цикла на несовмещенные маневровые операции (холостая проработка машины, перегон машины в исходное положение, зачистка лавы). Это время может приниматься по данным хронометражных наблюдений применительно к конкретному типу комбайна и технологической схеме его работы. При челноковой схеме выемки:

,м/мин

,м/мин

=0,

где скорость комбайна по зачистке лавы, затраты времени на концевые операции, при челноковой =0:

время замены резцов, может быть определено по формуле:

.

,

где время на замену резца, =1+2=3 мин (здесь время замены резца; время продолжительности подготовительных работ перед заменой резца), удельный расход резцов, шт/1000т (для РО-100 1шт; для современных резцов типа РШ принимаем 0,45 шт.).

и технологические и организационные перерывы за цикл, принимаются 3-5 минут.

Расчёт нагрузки на забой.

Расчет нагрузки на забой в конкретных горно-геологических условиях производится на основе определения минутной производительности комбайна с учетом ограничений по скорости, коэффициента машинного времени, а также по фактору проветривания.

Добыча угля за цикл:

где вынимаемая мощность пласта (с учетом мощности породных прослойков и присечки боковых пород при выемке весьма тонких пластов), м; ширина захвата комбайна, м; г плотность угля в пласте вместе с породными прослойками, т/м3;

длина лавы, м.

Среднесуточная нагрузка на очистной забой определяется по формуле:

,

где среднесменная нагрузка на очистной забой, т; число добычных смен в сутки, 3.

Среднесменная нагрузка определяется по формуле:

где - продолжительность рабочей смены, 360 мин; - суммарное время подготовительных и заключительных операций соответственно в начале и конце каждой смены, принимается 20-35 минут;- сменный коэффициент машинного времени комбайна по выемке угля (без учета дополнительных простоев в конце цикла из-за ожидания окончания крепления лавы); расчетная скорость подачи исходя из ограничивающего фактора.

Количество циклов сутки:

Полученное значение количества циклов округляют до ближайшего целого. И по нему определяют расчётную суточную нагрузку на лаву:



Допустимая нагрузка на очистной забой по фактору проветривания определяется по формуле:

где проходное сечение струи воздуха при минимальной ширине призабойного пространства; - максимально допустимая по ПБ скорость движения воздуха в лаве, м/с (V=4 м/с); d допустимая по ПБ концентрация метана в исходящей из лавы струе воздуха, d=1%; коэффициент, учитывающий движение части воздуха по выработанному пространству (при управлении кровлей полным обрушением принимается равным 1,2-1,4); - относительная метанообильность лавы, м3/т; коэффициент, характеризующий естественную дегазацию источников выделения метана в период отсутствия добычных работ (равным 0,7).

Величина нагрузки на очистной забой не должна превышать значение нагрузки рассчитанное по газовому фактору.

Построение планограммы работ.

Время цикла составляет:

где продолжительность смены, мин (мин); время подготовительных операций в начале каждой смены (=10 мин); время заключительных операций в конце каждой схемы (=10 мин); количество циклов в смену.

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы был произведен выбор основного технологического оборудования очистного забоя угольной шахты: подобраны очистной комбайн, лавный конвейер, перегружатель, механизированная крепь.

В результате предлагаемое оборудование, произведенное, главным образом, зарубежными заводами, было предложено заменить продукцией отечественного производителя, не уступающую ему в качестве и надежности в эксплуатации, а по некоторым характеристикам даже превосходящую. Так был выбран комбайн Кузбасс 500Ю, крепь М138/4, скребковый конвейер КСЮ381 «Юрга-850», перегружатель ПС281Ю всё оборудование - Юргинского машиностроительного завода.

Кроме того, была составлена планограмма работ.

К курсовому проекту прилагается чертёж, выполненный с помощью программного пакета AutoCAD.



Список литературы

1. Клорикьян С.Х. Справочник. Машины и оборудование для шахт и рудников. / С.Х. Клорикьян. - М.: Издательство МГГУ, 2000.

2. Семенченко А.К. Перспективы развития проходческих комбайнов. / Семенченко А.К. - Донецк.: Издательство ДНТУ, 2008.

3. Яцких В.Г.. Горные машины и комплексы. / В.Г. Яцких. - М.: Недра, 1984.

Размещено на Allbest.ru

...