Курсовая по горному делу

Эксплуатационная часовая производительность скреперной установки (м³/ч)

Q_э = Q_тех^k_и

где k_и – коэффициент использования скреперной установки во время уборки породы, принимается равным 0,4 – 0,6.

При погрузке в вагонетки или другие транспортные емкости (скипы, бадьи) производительность скреперной установки зависит от времени загрузки одной вагонетки и состава, а также времени, затрачиваемое на замену груженого состава на порожний.

Эксплуатационная производительность (м³/ч) при погрузки в вагонетки может быть определена по формуле:

Q_э =

где k_з и k_c – коэффициенты наполнения соответственно вагонетки и скрепера (см.выше); Z – число вагонеток в составе; v_c – вместимость скрепера, м³; t₁ – время на замену состава груженого на порожний, с.

Время на замену состава t₁ (c) можно рассчитать по формуле

t₁ = 2L_оп/v_c

где L_оп – расстояние до пункта обмена вагонеток, м.; v_c – средняя скорость откатки вагонеток или составов с учетом маневров, перецепки вагонетки и т.д., принимается равной 0,6 м/с.

Снижение затрат времени на погрузку и увеличение производительности погрузочного оборудования могут быть достигнуты за счет сокращения времени на обменные операции путем использования перегружателей, вагоноперестановщиков, вагонеток повышенной (до 1,4 м³ и более) вместимости; улучшение качества буровзрывных работ, обеспечивающих необходимую степень дробления, компактную форму развала и высокие значения коэффициента использования шпуров; применение эффективных опрокидных устройств для глухих вагонеток, мощных современных электровозов; внедрения мероприятий по сокращению продолжительности подготовительно-заключительных операций и улучшение внутрисменного использования машин.

Производительность погрузки породы пневматическими грейферными машинами в вертикальных выработках в общем случае выражается формулой

Q_п = Vk_p/T_п

где V – объем взорванной породы, м³; k_р – коэффициент разрыхления породы; Т_п – время погрузки всей породы в первой и второй фазе (без учета времени на подготовительно-заключительные операции).

Время погрузки Т_п складывается из времени собственно погрузки породы в первой фазе машиной, времени технологических простоев в связи с необходимостью замены груженых бадей на порожние и времени погрузки породы с применением ручного труда во второй фазе. С учетом этого среднюю производительность погрузки по разрыхленной породе (м³/ч.) можно рассчитать по формуле

Q_п = ,

где φ – коэффициент, учитывающий неравномерность работы, регламентированный отдых, простои по организационным причинам и т.д., равный 1,15ч1,2; α – доля породы в первой фазе уборки; n – число погрузочных машин; Q_тех – техническая производительность машины; k_o – коэффициент одновременности работы машин, равный 1 при n = 1 и 0,75 – 0,8 при n = 2; k_п – коэффициент, учитывающий просыпание породы при погрузке грейфера в бадьи [k_п = (d_б/0,8d_г)², где d_б и d_г – диаметр соответственно бадьи и грейфера с раскрытыми челюстями, м]; t_п – время простоя погрузочной машины, ч; V_б – вместимость бадьи, м³; k_з = 0,9 – коэффициент заполнения бадьи; n_р – число рабочих, занятых на погрузке породы во второй фазе; Q_у – производительность погрузки породы во второй фазе одним рабочим (по породам с f = 12ч16 Q_у = 0,5 ч1 м³/ч).

Значение t_п зависит от типа и числа подъемов и соотношение между временем погрузки бадьи t_пб и временем цикла Т_цп подъема. Например, если подъем осуществляется без перецепки бадей, то для одноконцевого подъема t_п = Т_цп, для двух одноконцовых и при t_пб <Т_цп t_п = 0.

Основными направлениями сокращения продолжительности погрузки в вертикальных выработках и увеличение производительности труда являются:

применение высокопроизводительных погрузочных машин с механизированным вождением грейфера и дистанционным управлением погрузкой;

совершенствование буровзрывных работ с целью обеспечения равномерного дробления породы, уменьшения переборов сечения и увеличение коэффициента использования шпуров;

обеспечение четко согласованной работы погрузочной машины с подъемом и сокращение до минимума простоев из-за маневров бадей у забоя;

механизация работ по погрузки работ во второй фазе.

Требование правил безопасности при погрузке породы.

Машины для погрузки породы работают в специфических условиях, в связи с чем при их эксплуатации предъявляются повышенные требования к соблюдению правил безопасности.

К управлению погрузочными, погрузочно-транспортными машинами и скреперными установками допускаются только лица, имеющие специальные удостоверения и прошедшие специальный инструктаж по безопасному применению оборудования с дизельным двигателями, если такое оборудование применяется в подземных условиях.

Перед началом работы погрузочной работы необходимо осмотреть крепь выработки и, если требуется, исправить ее. Приступать к работе можно только после приведения забоя в безопасное состояние, т.е. после удаления с боков и кровли выработки нависающих кусков породы. Необходимо проверить состояние рельсового пути и маневровых устройств.

Во время работы машины с пневмоприводом необходимо тщательно следить за креплением воздухоподводящего шланга на машине и магистральном трубопроводе, а на машинах с электроприводом – за состоянием заземления машины. Работающие на машине обязаны следить за тем, чтобы воздухоподводящий шланг или силовой кабель не попал под ходовую часть машины или другого оборудования.

В процессе работы машины не разрешается находиться впереди погрузочной машины в радиусе черпания ковша и стоять вблизи ковша в момент разгрузки, производить прицепку или отцепку вагонеток, ремонт, осмотр или очистку машины, работать под поднятым ковшом или освобождать руками куски породы из-под ковша погрузочной машины или скрепера.

Скреперную лебедку перед началом эксплуатации необходимо расположить под прямым углом к сои выработки и надежно закрепить анкерными болтами. Поддерживающие блоки для хвостового каната располагаются через 15-20 метров. Все вращающиеся детали лебедки должны быть ограждены, а на случай обрыва каната перед лебедкой устанавливают предохранительные щитки. Корпус лебедки надежно заземляется.

Скреперование должно вестись при хорошем освещении скреперной дорожки и рабочего места у лебедки.

При работе скреперной установки запрещается производить смазку блоков и лебедки, браться руками за канат и другие подвижные детали установки, выходить на скреперную дорожку.

Во время уборки породы пневматическими грейферными грузчиками запрещается:

производить осмотр и ремонт грейфера при наличии сжатого воздуха в пневмокоммуникации грейфера;

стоять вблизи бадьи в момент разгрузки грейфера;

производить уборку породы в местах забоя, где остались невзорвавшиеся шпуровые заряды;

использовать грейфер для выдергивания заклинившихся в шпурах буров и для перемещения бадей по забою ствола.

Во избежание падения кусков породы из бадей при подъеме они должны недогружаться на 100 мм. до верхней кромки борта. Запрещается использование бадей, на борту которых отсутствуют предохранительные кулачки (по два с каждой стороны) для поддержания опущенной дужки на высоте не менее 40 мм. от борта бадьи.

Нельзя оставлять бадью в подвешенном состоянии, ее необходимо выдать на поверхность или оставить в забое.

Оборудование электровозной откатки

Электровозы. Из всех рудничных локомотивов (электровозы, дизелевозы, гировозы – инерционные локомотивы и воздуховозы – работающие на энергии сжатого воздуха) на геологоразведочных работах применяются только электровозы. Электровозы подразделяются на аккумуляторные – с автономным источником питания – и контактные (контактно-кабельные, контактно-аккумуляторные) – с питанием двигателей по контактному кабелю или проводу. Наиболее целесообразным при разведки месторождений оказалось применение аккумуляторных электровозов. Их достоинствами являются взрывобезопасность, автономность питания, низкий электротравматизм. Их можно эксплуатировать в выработках меньшей высоты, а значит, и меньшей площади сечения. При этом надо иметь в виду, что аккумуляторные электровозы уступают контактным в мощности, скорости движения, они сложнее по конструкции, дороже и менее удобней в эксплуатации.

Важнейшим параметром электровоза является сцепной вес. Под ним понимают ту часть собственного веса электровоза, которая приходится на ведущие оси. У рудничных электровозов все оси ведущие, поэтому их сцепной вес равен полному конструктивному весу.

По сцепному весу электровозы подразделяют на легкие (до 50 кН), средние – от 50 до 140 кН и тяжелые – более 140 кН.

Из выпускаемых отечественной промышленностью на геологоразведочных работах применяют легкие электровозы АК-2У; 4,5АРП2М и 5АРВ-2 (АРВ – аккумуляторный, рудничный, взрывобезопасный; АРП – то же, повышенной надежности). Их сцепной вес составляет соответственно 20, 45 и 50 кН.

Жесткой базой называется расстояние между центрами передней и задней осей (для двухосных электровозов) или между центрами осей тележки (для четырехосных электровозов). Этот параметр задается из условия устойчивости электровоза и свободного его прохода по криволинейным участкам рельсового пути с малыми радиусами закруглений. Чем больше жесткая база, тем устойчивее электровоз и тем труднее он проходит по закруглениям.

К электрическому оборудованию аккумуляторного электровоза относятся: тяговые двигатели, аппаратура управления работой двигателей, аппаратура защиты силовых цепей и освещения, тяговые батареи и штепсельные соединения.

Основные параметры тягового двигателя можно определить по его электромеханической характеристике, представляющей собой зависимость силы тяги на ободе ведущих колес F, скорости движения электровоза v и КПД η от силы тока двигателя.

Номинальным режимом работы тяговых двигателей является часовой, при котором допускаемая температура обмоток двигателя достигается через один час его работы. В характеристике двигателя указывается часовая сила тяги F_ч, часовая скорость v_ч и часовой ток I_ч. Длительному режиму соответствует такой ток I_дл, при котором допускаемая температура обмоток достигается за неограниченно длительное время. Отношение I_дл/I_ч = 0,4ч0,45.

Техническая характеристика электровозов

Для аккумуляторных электровозов применяют батареи тяговых щелочных никель-железных аккумуляторов серии ТЖН. Щелочные аккумуляторы по сравнению с кислотными свинцовыми обладают большим сроком службы и большей механической прочностью и выносливостью в работе, простотой в обслуживании и способностью находиться длительное время в разряженном состоянии. Однако напряжение одного элемента у них более низкое, поэтому батареи щелочных аккумуляторов громоздки.

Цифры, стоящие перед буквами в обозначении типа аккумуляторной батареи, обозначают число отдельных элементов, соединенных в батареи последовательно, а цифры справа – номинальную емкость в ампер – часах.

Батареи располагают в батарейных ящиках и присоединяют к цепи электровоза с помощью штепсельных разъемов во взрывобезопасном исполнении.

Осмотр и ремонт электровозов производится в гаражах, расположенных в обособленных выработках. В зависимости от числа обслуживания электровозов гараж может иметь один или несколько заездов и не менее двух выходов. Гараж для аккумуляторных электровозов имеет отделения для стоянки, осмотра и ремонта и зарядное отделение, в котором расположены специальные столы для зарядки батарей. Гараж должен хорошо освещаться и проветриваться.

В камере, примыкающей к гаражу, размещается зарядная подстанция. Зарядку аккумуляторных батарей производят зарядными устройствами на кремниевых выпрямителях.

Вагонетки. Транспортирование грузов по рельсовым путям осуществляют в вагонетках. В зависимости от назначения они подразделяются на грузовые, пассажирские и специальные – для перевозки оборудования, материалов и т.д. Грузовые вагонетки предназначены для перевозки сыпучих грузов. По конструкции и способу разгрузки грузовые вагонетки делятся на следующие группы:

с глухим, жестко соединенным с рамой кузовом – типа ВГ; разгрузка производится в устройствах, называемых опрокидывателями;

с глухим опрокидным кузовом – тип ВО; разгрузка производится путем опрокидывания кузова;

с кузовом, шарнирно закрепленным на раме, и поднимающимся откидным бортом – тип ВБ; разгрузка производится при наклоне кузова и открыванию борта;

с кузовом, дно которого состоит из нескольких вращающихся секций, - тип ВД; разгрузка осуществляется через дно;

с кузовом, жестко соединенным с рамой, и донным скребковым конвейером, - тип ВК; разгрузка производится донным конвейером.

В геологоразведочной практике нашли применение только вагонетки первых двух типов.

Рельсовые пути. Основным техническим параметром рельсового пути является ширина рельсовой колеи, под которой понимают расстояние между внутренними гранями головок рельсов. В геологоразведочных горных выработках принята ширина колеи 600 мм. На горных предприятиях, кроме того, принимают также колею шириной 750 и 900 мм., а на поверхности шахт, как и на железнодорожном транспорте, широкую колею – 1524 мм.

Ширина колесной колеи, или ширина колесной пары, на 10 мм. меньше ширины рельсовой колеи, что исключает возможность зажатия реборд колес между рельсами.

Рельсовый путь состоит из нижнего и верхнего строений. В горных выработках нижним строением является почва выработки. К верхнему строению относятся балластный слой, шпалы, рельсы и скрепления.

В плане рельсовый путь представляет собой ряд прямолинейных и криволинейных участков. Для снижения сопротивления движению составов, уменьшение износа рельсов радиусы закруглений берутся по возможности большими с учетом величины жесткой базы подвижного состава и скорости движения. Согласно Правилам безопасности при геологоразведочных работах радиус закругления рельсовых путей должен быть при ручной откатки не менее семикратной величины наибольшей жесткой базы подвижного состава, а при электровозной откатке – не менее десятикратной.

Горные выработки, по которым производится откатка по рельсовым путям, проходятся с уклоном в сторону ствола шахты или устья. Уклоном рельсового пути называют отношение разности между уровнями головок рельсов в двух рассматриваемых точках к расстоянию между этими точками. Уклон измеряется тангенсом угла наклона пути и выражается десятичной дробью или в промилле (‰). Например, уклон i=0,003 или 3‰ означает, что разность уровней между двумя точками, расположенными на расстоянии 1 км., составляет 3 метра. Уклон пути выбирают таким образом, чтобы сопротивления движению груженого состава, движущегося к устью штольни или к околоствольному двору, были равны сопротивлениям движению порожнего состава. При равенстве этих двух величин уклон рельсового пути называют уклоном равного сопротивления. Откаточные пути в горизонтальных выработках должны иметь уклон 0,003 – 0,005.

Угол наклона пути или уклон, при котором необходимая сила тяги равна нулю, называется уклоном равновесия. Пути с уклоном, равным уклону равновесия, оборудуют, например, в околоствольных дворах, где вагонетки должны двигаться без применения усилий, самокатом.

Для обеспечения стока воды в водоотводную канавку почве выработки придается и поперечный уклон в пределах 0,01 – 0,02.

Рельсы изготавливают из специальной стали и подвергают термической обработке. В зависимости от назначения применяют рельсы различных типов. Тип рельса определяется массой одного метра рельса. Промышленностью выпускаются рельсы с массой 1 м. от 8 до 75 кг. Для откаток вагонеток вместимостью до 2 м³ применяются рельсы типа Р18 и Р24, при большей вместимости вагонеток на горных предприятиях – рельсы Р33 и Р38.

Для соединения рельсов друг с другом применяют накладки с болтами или сварку. Последнюю применяют на рельсовых путях со сроком службы не менее 5 лет. Зазор между концами рельсов на стыке должен быть не более 5 мм. Стык для обеспечения условий безударного перехода колеса с одного рельса на другой располагают между сближенными шпалами. Расстояние от стыка до оси стыковой шпалы должно быть не более 200 мм. Это требование необходимо выполнять при откатки вагонетками грузоподъемностью более 1,2 тонны. При использовании вагонеток меньшей грузоподъемности допускается располагать стык на шпале.

Рельсы укладывают на шпалы через подкладки, что обеспечивает увеличение опорной поверхности рельсов.

В горноразведочных выработках применяют деревянные, а иногда металлические шпалы. Деревянные шпалы, обычно сосновые, обладают достаточной механической прочностью, эластичностью, хорошим сцеплением с балластом. Но их недостатком является небольшой (до 3 лет) срок службы в подземных условиях. Пропитка шпал антисептиками (фтористым натрием, хлористым цинком, креозотовым маслом) увеличивает срок их службы до 10 лет и повышает прочность.

Расстояние между осями шпал должно быть не более одного метра при ручной откатке и не более 0,7 метра – при электровозной и канатной.

Для укладки стрелочных переводов применяют не шпалы, а брусья, имеющие различную длину. Для рельсовой колеи 600 мм. длина шпал равна 1200 мм., а длина брусьев – от 1300 до 3000 мм.

Крепление рельсов к шпалам и брусьям производят костылями.

Накладки, болты, подкладки и костыли должны соответствовать типу применяемых рельсов.

Балластный слой обеспечивает равномерную передачу давления на нижнее основание, сглаживает неровности почвы выработки, динамические нагрузки на колеса и рельсы. Балласт должен быть прочным, упругим, невлагоемким, неслеживающимся, хорошо дренировать воду и обеспечивать пропуск ее в водоотводную канавку.

Материалом для балласта может служить щебень крепких и средних крепости пород с крупностью кусков 20-70мм. или галька крупностью 20-40мм. Толщина балластного слоя под шпалой – не менее 100 мм. Пространство между шпалами засыпают балластом на 2/3 толщины шпалы.

Рельсовые пути соединяют между собой стрелочными переводами и съездами. Переводы делятся на односторонние (правые и левые) и симметричные, а съезды – на односторонние (правые и левые) и перекрестные.

Основным параметром стрелочного перевода является угол пересечения осей соединяемых путей. Угол перевода α определяет марку крестовины стрелочного перевода.

М = 2tg

В шахтных условиях применяют стрелочные переводы и съезды с маркой крестовины 1/2, 1/3, 1/4, 1/5. Чем больше марка крестовины, тем меньше длина стрелочного перевода и тем труднее вписывание подвижного состава.

Каждый тип стрелочного перевода или съезда имеет условное обозначение. Например, односторонний перевод для рельсовой колеи 600 мм. и рельсов Р24 с крестовиной марки 1/2 и радиусом переводной кривой 4 м. имеет обозначение ПО624-1/2-4.

При движении составов или отдельных вагонеток по криволинейным участкам возникает центробежная сила, которая прижимает реборды колес к наружному рельсу. Это способствует повышенному износу рельсов и колесных реборд, а также уменьшает устойчивость подвижного состава. Для исключения вредного влияния центробежной силы при настилки рельсового пути наружный рельс укладывается с превышением над внутренним путем увеличения толщины балластного слоя со стороны наружного рельса. Величина превышения устанавливается расчетом, а его минимальное значение для колеи 600 мм. составляет 10 мм.

Во избежание зажатия реборд между головками рельсов и значительного увеличения сопротивления движению, а также износа рельсовая колея уширяется в зависимости от величины жесткой базы подвижного состава на 5-20 мм. Уширение достигается передвижкой внутреннего рельса к центру кривой.

Параметры электровозной откатки

Максимальная сила тяги электровоза не может быть больше силы сцепления ведущих колес с рельсами (Н):

F = 1000Р_сц ψ = Мg ψ

где Р_сц – сцепной вес электровоза, кН; М – масса электровоза, приходящаяся на ведущие оси, кг.; g – ускорение свободного падения, м/с²; ψ – коэффициент сцепления колес с рельсами.

Допустимый вес груженого состава определяется из условия сцепления колес с рельсами, по нагреванию двигателей, по условию торможения на среднем уровне. По наименьшему из трех получаемых значений рассчитывают число вагонеток в составе.

Вес груженого состава из условия сцепления колес с рельсами (кН)

Q_uh = H + n G_uh = H + n (G+G₀) = 1000Р_сц ψ/(110a+ω_гр+i_c)

где Р – вес электровоза, Н; n – число вагонеток; G – вес груза в вагонетке, Н; G₀ – вес порожней вагонетки; а – ускорение при трогании (а_min = 0,03 м/с²); ω_гр – удельное сопротивление движению, Н/кН.

Сопротивление движению за счет уклона i_c численно равно уклону в промилле. Если уклон равен 3‰, то i_c = 3Н/кН.

Вес груженого состава (кН), исходя из условия нагревания двигателей (по длительной силе тяги),

Q_гр = Р+nG_гр = ,

где F_дл – сила тяги электровоза при длительном режиме работы, Н [находится на электромеханической характеристике двигателя электровоза и силе тока при длительном режиме (I_дл = 0,4I_ч)]; μ – коэффициент, учитывающий дополнительный нагрев двигателя при выполнении маневров, равный 1,4 при длине откатки от 1 до 1,5 км. и 1,1 при длине откатки более 2 км.; τ – относительная продолжительность движения:

τ = Т_дв/(Т_дв+Т_ман)

продолжительность движения (мин)

Т_дв = 2L/(60*0,75v_дл)

где L – расстояние откатки, м; 0,75 – коэффициент, учитывающий уменьшение скорости на закруглениях пути, при трогании, торможении и т.д.; v_дл – скорость при длительном режиме работы электровоза, м/с, определяется по I_дл и электромеханическая характеристика двигателей электровоза.

^*Для засоренных и плохо уложенных путей приведенные значения удельных сопротивлений в расчетах следует увеличить в 1,5 раза

Продолжительность маневров электровозов у мест погрузки и разгрузки вагонеток Т_ман зависит от числа вагонеток в составе и способов погрузки и разгрузки; определяется экспериментально или принимается приближенно равной 15 – 20 мин на один рейс.

Вес груженого состава по условию торможения на среднем уклоне (кН)

Q_гр = Р+nG_гр = 1000Р_тψ/(110а_т-ω_гр+i_с)

где Р_т – тормозной вес электровоза, принимается равным сцепному весу, кН; а_т – замедление при торможении, м/с².

В соответствии с Правилами безопасности тормозной путь на преобладающем уклоне при перевозке грузов l_т = 40 м. (Преобладающим уклоном считается наибольший по величине уклон протяженностью более 200 м., но не менее длины состава плюс длина тормозного пути, установленная ПБ). Поэтому

а_т = v_т²/(2l_т),

где v_т – скорость поезда в момент торможения, принимается равной v_дл.

Коэффициент сцепления ψ в данном случае принимается равным 0,12 – без подсыпки песка – и 0,17 – при торможении с подсыпкой песка.

По весу груженого состава определяется число вагонеток:

n=(Q_гр – Р)/(G+G₀)

Вес породы в вагонетке G (кН) определяется по формуле

G = 10^-3 k_н^ρ_н^gV

где k_н – коэффициент наполнения вагонеток, равный 0,9; ρ_н – насыпная плотность содержимого вагонетки (ρ_н = ρ/k_р), кг/м³; V – вместимость вагонетки.

Число рейсов электровоза, необходимая для откатки всей породы в одном цикле проходки выработки,

n_p=10^-3Sl_цρgη_в/(nG) =η_вk_pSl_ц/(k_НVn)

где η_в – коэффициент использования сечения выработки.

Сила тяги в период установившегося движения (Н):

для груженого состава

F_гр=(Р+nG_гр)(ω_гр-i_c);

для порожнего состава

F_пор= (Р+nG₀)(ω_пор+i_c)

Сила тяги, приходящаяся на один двигатель:

F_1гр= F_гр/n_дв;

F_1пор=F_пор/n_дв

где n_дв – число двигателей на электровозе.

Токи тяговых двигателей I_гр, I_пор и действительные скорости движения v_гр и v_пор определяются по найденным значениям F_гр и F_пор и электромеханической характеристике двигателя электровоза.

Время движения груженого и порожнего составов (мин):

Т_дв.гр = L/(60*0,75v_гр)

Т_дв.пор = L/(60*0,75v_пор)

Продолжительность рейса

Т_р = Т_гр + Т_пор+Т_ман

Эффективный ток двигателя (А)

I_эф =ω,

где ω = 1,15ч1,4 – коэффициент, учитывающий ухудшение охлаждения двигателей во время маневров.

Для нормальной работы электровоза необходимо, чтобы

I_эфдл ≈ 0,4 I_ч

Если это условие не выполняется, то число вагонеток в составе должно быть уменьшено.

Расход электроэнергии при откатки всей породы в одном цикле проходки выработки (кВт*ч)

Е = φn_длU_рn_p

где φ – коэффициент, учитывающий потери энергии во время маневров (φ = 1,1ч1,3); n_дл – число двигателей электровоза; U_р – среднее разрядное напряжение батареи, В.

Требования Правил безопасности при откатке по рельсовым путям.

При механизированной откатке по рельсовым путям на прямолинейных участках зазоры между наиболее выступающей частью подвижного состава и крепью (боком) выработки или размещенным в выработке оборудованием и трубопроводами должны быть с одной стороны не менее 0,7 метров (для свободного прохода людей), а с другой – не менее 0,25 метров.

Вагонетки, оставленные на рельсовых путях, должны быть заторможены стопорными башмаками. Постановку сошедших с рельсов вагонеток, электровозов и другого оборудования необходимо производить с помощью домкратов и самоставов.

Не допускается сцепка и расцепка вагонеток на ходу.

Эксплуатация электровозов должна осуществляться в строгом соответствии с Правилами безопасности и инструкцией по уходу и эксплуатации завода-изготовителя.

7.2. Расчет компрессорного хозяйства.

Производительность компрессора измеряется количеством свободного (приведенного к нормальным условиям, т.е. давлению 760 мм.рт.ст. и температуре 0⁰С) воздуха (м³/мин) всасываемого за 1 минуту. В многоступенчатых компрессорах производительность определяется количеством свободного воздуха, всасываемого цилиндром низкого давления.

Компрессорные установки бывают стационарные и передвижные. Они состоят из собственно компрессора, двигателя, воздухосборника, устройства для охлаждения, пусковой, контрольной и защитной аппаратуры.

Обычно более производительные стационарные компрессорные установки монтируются на неподвижных фундаментах; передвижные компрессорные установки монтируются на прицепных тележках, автомашинах или на рамах-салазках. На геологоразведочных работах применяются главным образом передвижные компрессорные установки производительностью до 10 м³/мин. В разведочных партиях, осуществляющих значительные объемы горных работ, применяется стационарные компрессорные установки производительностью до 20 м³/мин и реже более.

Технические характеристики стационарных компрессоров

Производительность компрессора Q определяется суммарным расходом сжатого воздуха всеми потребителями Q₁ и потерями его в результате утечек из-за неплотности воздухопровода Q₂

Q = Q₁+Q₂, м³/мин;

Q₁ = (m_1*q₁+ m_2*q₂ +…+ m_i*q_i)K₁*K₂*K₃

где m – количество однотипных потребителей сжатого воздуха; q – расход воздуха однотипными потребителями; K₁ – коэффициент одновременности работы машин, потребляющих сжатый воздух; К₂ – коэффициент износа машин; К₃ – коэффициент, зависящий от превышения места работы компрессора над уровнем моря.

В зависимости от числа одновременно работающих машин рекомендуется принимать следующие значения коэффициента К₁:

число одновременно работающих машин – 1 2 3 4 5 6

значение коэффициента К₁ - 1 0,9 0,9 0,85 0,82 0,80

Значение коэффициента К₂ для машин средней изношенности принимаются следующие:

для перфораторов и отбойных молотков К₂=1,15

для пневматических двигателей К₂=1,10

А.С.Ильичев для К₃ рекомендует принимать следующие значения:

Утечку воздуха при движении по трубам можно принимать равной 1,5 м³/мин на 1000 метров трубопровода: Q₂ = 1,5 , м³/мин.

где L – суммарная длина трубопровода, м.

Воздухосборники. Воздух в поршневых компрессорах сжимается отдельными порциями в связи с чем происходит колебание давления (цульсация) сжатого воздуха. Для уменьшения этих колебаний, неблагоприятно отражающихся на работе бурильных машин, между компрессором и воздухопроводной магистралью устанавливают воздухосборники. Воздухосборники (металлические резервуары) изготавливают из листовой стали. Они снабжены предохранительными клапанами и кранами для спуска масла и воды.

Емкость воздухосборника U_сбор определяется в зависимости от производительности компрессора Q, м³/мин. Для ее определения рекомендуются следующие формулы:

1. При крупных стационарных компрессорах (Q более 30 м³/мин) U_сбор = 1,6, м³;

2. При средних компрессорах (Q от 10 до 30 м³/мин) U_сбор = (1,8-1,0)Х, м³;

3. При малых компрессорах (Q до 9 м³/мин) U_сбор = (0,3-0,5), м³;

4. При передвижных компрессорах (Q от 1,5до 9 м³/мин) U_сбор = (0,15-0,25), м³;

Воздухопровод состоит из стальных гладких бесшовных труб, соединенных при помощи фланцев или муфт, а иногда сваркой. При трубах большого диаметра используется фланцевое соединение; в качестве уплотняющих прокладок применяют клингерит, резину или картон, предварительно размягченным в воде и вываренный в кипяченой олифе.

Воздухопровод прокладывается с уклоном 0,003 – 0,005 в сторону движения сжатого воздуха, чтобы обеспечить сток конденсирующейся воды. Для удаления воды в воздухопроводе устанавливают водоотделители с кранами.

Трубопроводы малых и средних диаметров обычно прокладывают на металлических кручьях, костылях или подвесках. Крючья и костыли забивают либо в деревянную крепь, либо в пробки, забитые в короткие шпуры в стенках выработок. Трубопроводы большого диаметра укладывают на деревянных или бетонных прокладках по почве выработки. В вертикальных выработках воздухопроводные трубы подвешивают на хомутах, прикрепленных к крепи или к расстрелам.

Техническая характеристика передвижных компрессорных установок

Техническая характеристика труб для канализации сжатого воздуха

При разведке месторождений в условиях Крайнего Севера и в районах устойчивой мерзлоты следует принимать меры против обмерзания труб изнутри. Положительные результаты дает предварительное осушение воздуха в последовательно установленных промежуточных воздухосборниках.

Непосредственно к бурильным машинам сжатый воздух поступает по резиновым шлангам, рассчитанным на давление до 10 ати. Шланги присоединяют к штуцеру на конце воздухопровода.

Для перекрытия поступления воздуха в шланг на конце воздухопровода устанавливается кран. При одновременной работе нескольких бурильных машин в конце воздухопровода ставят воздухораспределитель (паук), имеющий несколько ответвлений – штуцеров с вентилями, к которым присоединяются шланги бурильных машин.

При проведение горных выработок применяют воздухо- и водораспределительные батареи, представляющие собой два жестко соединенных цилиндра (отрезка трубы). В один из цилиндров поступает сжатый воздух, в другой – вода. Цилиндры снабжены патрубками с резьбой для присоединения к ним шлангов, идущих к перфораторам. Для удобства водяным и воздушным штуцерам присваивают номера, одинаковые с бурильными машинами.

Сжатый воздух поступает к бурильным машинам по резиновым шлангам с внутренним диаметром 19 и 25 мм. Шланги бывают обычные и бронированные, последние имеют более продолжительный срок службы. Отдельные отрезки шлангов сращивают при помощи двухсторонних ниппелей или специальных быстроразъемных гаек. Можно также применять резьбовой ниппель с соединительной муфтой.

Шланг присоединяется к бурильной машине или к концу воздухопровода при помощи конусного ниппеля с накидной гайкой или штуцером.

Состояние воздухопровода оказывает большое влияние на производительность бурения шпуров и уборку породы пневматическими машинами. Производительность пневматических машин часто снижается в связи с недостаточным давлением сжатого воздуха у забоя, что вызывается большими потерями давления в воздухопроводе. Утечка воздуха через неплотности соединений в стыках труб, излишнее количество арматуры (колено, тройники, вентили и др.), и недостаточное сечение воздухопроводных труб являются основными причинами низкого давления воздуха у забоев. Значительные потери давления происходят в изношенных шлангах, в связи с чем длина их должна быть по возможности минимальной (не более 20 метров).

Техническая характеристика гибких шлангов

Чтобы уменьшите сопротивление движения воздуха по трубам, на главной магистрали обычно укладывают трубы большого диаметра – от 100 до 250 мм. По мере разветвления воздухопровода диаметр труб уменьшается.

Диаметр воздухопроводных труб должны соответствовать количеству протекающего по ним воздуха. Диаметры труб и потери давления воздуха в них можно определить по формулам, рекомендуемым А.П. Германом. Для расчета диаметров труб используют формулу

d=400

где d – диаметр труб, мм.; ΔР- потери давления, кгс/м²; l_э – полная длина участка воздухопровода, для которого определяется диаметр труб и потери в них давления (суммарная длина прямых участков и эквивалентной длины арматуры: колен, вентилей и т.п.), м.; Q_сж – расход сжатого воздуха, м³/сек.

Пересчет расхода воздуха потребителями, т.е. свободного воздуха Q (м³ /мин), на расход воздуха в сжатом состоянии производят по формуле

Q_сж = м³ /сек

где Р – давление воздуха, ати.

Полагая, что потери давления на 1 км. труб составляют 0,3 – 0,6 ати. (что соответствует 3-6 кг/м² на 1 метр), определяют необходимый диаметр труб; округлив его до


29-04-2015, 00:47