Горные машины и оборудование подземных горных работ

Одним из важнейших направлений технического прогресса в горной промышленности является комплексная механизация очистных работ.

Проблема механизации и автоматизации угольной промышленности характеризуется исключительно сложными условиями труда человека и эксплуатации горных машин. Стесненность и непрерывность перемещения рабочего места, запыленность и взрывоопасность рудничной атмосферы, возможность динамических форм проявлений горного давления, нарушенность месторождений, разнообразие углов падения и мощности угольных пластов, неоднородность физико-механических свойств углей и горных пород — вот перечень только самых основных факторов, которые необходимо учитывать, начиная с проектирования и заканчивая выбором и обеспечением эффективной и безопасной эксплуатации горных машин и оборудования.

Специфические условия эксплуатации горных машин определяют и специфические требования к горным машинам, среди которых наиболее важными являются: соответствие габаритов машин размерам рабочего пространства и возможность их свободного перемещения в забое; возможность разборки машины на транспортабельные сборочные единицы; обтекаемость корпуса; достаточный запас прочности; высокая устойчивость; наличие в конструкциях средств, предохраняющих машину от движения вниз под действием собственного веса, возможность нормальной смазки и доступ ко всем элементам с целью их технического обслуживания. Всем перечисленным требованиям соответствуют горные машины и комплексы третьего поколения.

Комплексная механизация основных процессов и операций комплексами третьего поколения позволила повысить среднесуточную нагрузку на лаву и производительность труда. Увеличилась знерговооруженность очистных комбайнов и забойных конвейеров. Реализовано решение о значительном повышении рабочего сопротивления механизированных крепей за счет увеличения рабочего диаметра гидростоек и их числа в секции крепи, увеличении начального распора и коэффициента затяжки кровли, передвижки секций с подпором кровли, а также о снабжении их гидроуправляемыми консолями с увеличенным усилием поддержания кровли в призабойной зоне. Насосная станция обеспечивает повышение начального распора, что вместе с большим сопротивлением крепи ограничило нежелательно высокое сближение боковых пород, являющееся основной причиной потери целостности непосредственной кровли в зоне работы комбайна.

7 стр., 3106 слов

Технологическая карта на ремонт рулонной кровли холодной мастикой

... под техническим руководством и контролем К производству кровельных работ допускаются рабочие, прошедшие медосмотр, обучение технике безопасности и методам ведения этих работ. При ремонте кровель с применением наплавляемых рулонных ... устройстве кровли; наличие сквозных трещин в кровельном покрытии из-за деформации основания кровли в процессе эксплуатации и механических повреждений кровли. Наиболее ...

В связи с увеличением установленной мощности выемочно-доставочного оборудования очистных комплексов реализовано увеличение напряжения силового оборудования.

В курсовом проекте рассматриваются горные машины и оборудование для очистных работ третьего поколения, применяющиеся на шахтах рудника.

Выбор оборудования произведен для конкретных горно-геологических условий, с учетом безопасной и высокопроизводительной работы.

1 Горно-геологическая характеристика пласта

Пласт отрабатывается на глубине . Угол падения пласта 90. Мощность пласта в среднем составляет 2,65, м и изменяется в пределах 2,5-2,8, м.

В средней части пласт содержит прослойка слабого аргиллита (f=) суммарной мощностью и в нижней части прослоек мощностью …м., отделяющий пачку угля мощностью….м.

Пласт представлен блестящим углем крепостью f=… сопротивления угля резанию … кН/м.

Гипсометрия пласта простая, слегка волнистая, но не исключено наличие мульд глубиною до …м. Наличие колчедана …,м. Возможны отжимы угля, поэтому необходимо проводить оборку их по мере образования.

Непосредственная кровля — алевролит средней крепости (f=…) 2 класс устойчивости, мощность изменяется от …м..

Основная кровля пласта — алевролит крупный (f=…), мощностью 9 м.

Почва пласта — алевролит средней крепости (f=…), при размокании склонен к пучению.

Приток воды в забой составит не более …, м3/час.

Природная газоносность пласта составляет 4,0 м3/т.

В тектоническом отношении пласт простой, дизъюнктивных нарушений нет, но не исключено наличие зон повышенной трещиноватости.

2 Выбор системы разработки и способа управления кровлей

Рациональной является такая система разработки пласта, которая обеспечивает высокую безопасность труда, экономическую эффективность, высокую степень механизации и производительности труда.

На основании заданных условий выбираем систему разработки длинными столбами по простиранию.

Система разработки длинными столбами по простиранию характеризуется независимым ведением очистных работ в пределах выемочного поля. На момент начала очистной выемки все подготовительные выработки должны быть проведены на всю длину. Столбовая система разработки имеет преимущества по сравнению с другими системами: предварительное проведение выработок способствует дегазации пласта; заблаговременное проведение подготовительных выработок позволяет детально разведать пласт, что очень важно при применении механизированных комплексов; лучшие условия для проветривания очистных забоев, чтобы утечки воздуха были минимальными.

Управление кровлей – это совокупность мероприятий по регулированию горного давления в рабочем пространстве очистного забоя и прилегающих к нему подготовительных выработок для обеспечения безопасного выполнения производительности процессов. Принимаем способ управления кровлей — полное обрушение.

3 Выбор оборудования

Исходя из горно-геологических условий выбираем основное оборудование: комплексы TAGOR 15/32, комбайны SL300/3, лавные конвейера AFC38 .Технические характеристики оборудования комплекс приведены в таблице 3.1, 3.2, 3.3.

Таблица 3.1.

Техническая характеристика комплексов

Показатели

Комплексы

Мощность пласта, м

1,5-3,2

Угол падения пласта, град

До 20

Кровля пласта

Сопротивление крепи, кН на 1м2

поддерживаемой кровли

1025

на 1м посадочного ряда

69,1

Шаг передвижки секции, м

0,8

Шаг установки секции, м

1,75

Коэффициент затяжки кровли

Проходное сечение для воздуха, м2

2,6-6,4

Давление на почву, мПа

Таблица 3.2.

Техническая характеристика комбайнов

Показатели

Комбайны

Вынимаемая мощность пласта, м

1,4-3,8

Диаметр шнека, м

1,4

Ширина захвата, м

0,8-1,0

Тяговое усилие, кН

800

Мощность электродвигателя, кВт

2×460

Габариты, мм:

Длина, мм

Высота, мм

Масса, т

70

Таблица 3.2.

Техническая характеристика конвейеров

Показатели

Конвейеры

Производительность, т/мин

1500

Длина, м

300

Калибр тяговой цепи, мм

38×148

Разрывное усилие тяговой цепи, кН

Мощность электродвигателей, кВт

500

Количество электродвигателей

2

Масса, т

4 Выбор механизированной крепи

Исходя из технических характеристик и горно-геологических условий пласта выбираю крепи ….

Механизированная секция TAGOR 15/32 (описание конструктивных особенностей секции)

4.1 Проверка крепи на несущую способность

Важнейшим параметром механизированной крепи является ее рабочее сопротивление на единицу площади поддерживаемой кровли (кН/м2) и на 1м посадочного ряда (кН/м).

Проверка крепи на несущую способность сводится к сопоставлению расчетных нагрузок на крепь от действия пород непосредственной кровли ( и ) соответствующими рабочими сопротивлениями ( и ), взятыми из технической характеристики крепи.

Рабочая нагрузка на 1м2 площади кровли пространства забоя определяется по формуле:

кН/м2 (4.1)

где: = 9– мощность непосредственной кровли;

  • = 2,4– объемный вес пород непосредственной кровли.

Нагрузка на 1 м посадочного ряда крепи определяется по формуле:

  • кН/м

(4.2)

где: = 6,2 – длина секции крепи по перекрытию;

  • = 0,8 — шаг передвижения секции.

Для нормальной и безопасной работы должны иметь место неравенства:

кН/м2

кН/м2 (4.3)

кН/м

кН/м

где: = 1025 – сопротивление крепи на 1 м поддерживаемого

= 2050 — сопротивление крепи на 1 м посадочного ряда.

4.2 Определение типоразмера крепи

Мощность пласта не является величиной постоянной, она изменяется в пределах очистного забоя и по длине выемочного поля.

Проверяем крепь на возможность ее работы в условиях опускания кровли над передними и задними рядами гидростоек.

м

м (4.4)

м

м

где: = 1,5, = 3,2 – минимальная и максимальная конструктивная высота крепи, м ;

  • = 2,5, = 2,8 – минимальная и максимальная мощность пласта, м.
  • коэффициент, учитывающий класс кровли,(2класс устойчивый породы — 0,025)
  • запас раздвижности гидростоек на разгрузку (для мощности пласта более 1,2м=0,08м) .

и — расстояние от плоскости забоя до оси передней и задней стоек, м:

где: = 4,7 – расстояниe от задней до передней кромки козырька;

  • = 0,3 — расстояниe от забоя до передней кромки козырька;
  • = 0,8 — ширина захвата.

4.3 Расчет количества секций

Число установленных секций в лаве определяется по формуле:

шт.

(4.5)

где: = 280 – длина лавы;

  • = 1,75 – шаг установки крепи.

5 Выбор выемочной машины

Для данной лавы, исходя из горно-геологических условий, выбираем комбайн SL300/3 , который может применяться на пластах мощностью, 2.8 м.

Таблица 5.1 Техническая характеристика комбайна

№ по порядку

Показатели

Параметры

1

Диаметр шнека, мм

1,4 – 2,4

2

Скорость резания, м/с

3

Ширина захвата, м

0,8 – 1,0

4

Маневровая скорость комбайна, м/мин

15

5

Тип резца

РО80

6

Частота вращения, об/мин

34

7

Общее число резцов на шнеке

Комбайны типа состоят из следующих основных узлов:

……………………………………………………………………………… .

5.1 Расчет скорости подачи очистного комбайна

Определяем скорость подачи комбайна по четырём ограничивающим факторам: мощности двигателя комбайна; вылету резца; газовому фактору; производительности забойного конвейера.

5.1.1 Определение скорости подачи комбайна по мощности двигателя привода исполнительного органа