Рациональная отработка пласта k5 в условиях ГХК шахта Краснолиманская

Исходя из всего выше сказанного, буду применять в проекте столбовую систему разработки.

2.5 Выбор технологии и оборудования

2.5.1 Выбор технологической схемы и механизации очистных работ

Выемку угля в лаве можно производить:

а) отбойными молотками;

б) широкозахватными комбайнами;

в) узкозахватными комбайнами;

г) струговыми установками;

д) бурошнековыми установками.

Лаву можно крепить:

а) деревянными стойками;

б) гидравлическими стойками;

в) механизированной крепью.

Доставку угля по лаве можно производить скребковыми конвейерами.

Учитывая прогрессивные технологические схемы, предлагаю в лаве использовать механизированный комплекс с узкозахватным комбайном.

Предлагаю следующую технологию выемки угля. Комбайн работает по челноковой схеме. Вслед за проходом комбайна осуществляется передвижка секций крепи и задвижка конвейерного става. На концевых участках, учитывая технологические возможности комбайна и вынос головок конвейера на штреки, ниши не предусматриваю.

Учитывая предложенную технологию, а мощность пласта m=1,3 м, угол падения пласта a=16° предлагаю использовать в лаве механизированный комплекс МКД90. Горнотехнические условия применения комплекса МКД90 свожу в таблицу №6. Данный комплекс производится серийно Дружковским машиностроительным заводом и предназначен для комплексной механизации очистных работ на пластах средней мощности и мощных. Агрегаты и оборудование, входящие в комплект поставки механизированного комплекса свожу в таблицу №7.

Высоконадежный очистной комплекс МКД90 предназначен для механизации процессов выемки угля, крепления и управления кровлей полным обрушением в очистных забоях пологих пластов мощностью 0,8-2,0 м с самыми сложными горно-геологическими условиями.

Комплексы могут комплектоваться всеми серийно выпускаемыми и перспективными моделями очистных комбайнов, струговых установок и скребковых конвейеров.

В комплексе обеспечена техническая последовательность операций по добыче угля; кинематические связи позволяют машинам и оборудованию работать фактически как единый агрегат. Базой всех машин и оборудования, расположенных в лаве, служит став скребкового конвейера.

Таблица 6 – Горнотехнические условия применения механизированного комплекса МКД90

Таблица 7 – Комплект поставки комплекса МКД90

2.5.2 Выбор комбайна и расчет производительности

Переломным этапом в угледобывающей промышленности явилось создание комбинированной углевыемочной машины – очистного комбайна, применение которого позволило одновременно механизировать в очистном забое три процесса: зарубку, отбойку и погрузку угля на призабойный конвейер. Эта задача для длинных очистных забоев лав впервые была успешно решена в Союзе Советских Социалистических Республик. В последующие годы проводилось дальнейшее совершенствование угледобывающей техники. Наращивалась энерговооруженность комбайнов, совершенствовались технологии. Применение комбайнов с разнесенными шнеками позволило отказаться от такой трудоемкой операции как взятие ниш.

На данный момент отечественная промышленность выпускает различные типы комбайнов. Их различие состоит в условии их применения: для пластов с различной мощностью и различными углами залегания.

Согласно выбранному комплексу, учитывая мощность пласта m=1,3 м предлагаю использовать в лаве комбайн РКУ10. Техническую характеристику комбайна привожу в таблице №8.

Таблица 8 – Техническая характеристика комбайна РКУ10

Очистные узкозахватные комбайны РКУ10 предназначены для выемки угля в очистных забоях пластов мощностью 1-1,82 м, с углом падения до 35 градусов по простиранию и до 10 градусов по падению, при сопротивляемости угля резанию до 300 кН/м.

Применяются в механизированных комплексах 2КМ87, 2КМТ, 2МКД90, 2МКД90Т и другими, оборудованных конвейерами СП87М, СПЦ163, СПЦ273 с рейкой 3БСП или 2УКПК бесцепной системы подачи.

Комбайн оснащен исполнительным органом, состоящим из двух шнеков, закрепленных на выводных валах поворотных редукторов; регулировка по мощности и гипсометрии пласта производится с помощью гидродомкратов. Шнеки симметрично расположены по концам корпуса машины, что обеспечивает работу в лаве без предварительной подготовки ниш при условии размещения приводных головок конвейера на штреках. Внедрение комбайна в пласт на концевых участках лавы в основном производится косыми заездами, (конструктивная компоновка комбайна позволяет применять также и фронтальную зарубку).

Комбайны оснащены двумя бесцепными механизмами подачи с гидроприводом на базе аксиально-поршневого насоса РНАСМ-125/320 с регулируемой подачей и гидромотора РМНА-125/320.

Механизмы подачи оснащены фрикционными тормозными устройствами, осуществляющие удержание комбайна на конвейер в аварийных ситуациях.

Наличие двух механизмов подачи и тормозных устройств позволяет работать на пластах с углами падения свыше 9 градусов без применения предохранительной лебедки.

Для пылеподавления комбайн оборудован системой орошения, в которую входят насосная установка 1УНЦС-13 и забойный водовод ВЗН-32. Имеется внутреннее орошение с подачей воды через валы шнеков непосредственно к резцам в зону разрушения угля и внешнее с подачей воды в зоны распространения пыли.

Комбайны РКУ10 серийно изготавливаются Горловским машиностроительным заводом.

2.5.2.1 Определение теоретической производительности комбайна

Теоретическую производительность комбайна определяем по формуле в тоннах на минуту

Q_т =т_в ´r´g_у ´V_р ,

где т_в – вынимаемая мощность пласта, м; т_в =1,3;

r – ширина захвата комбайна, м; r=0,63;

g_у – плотность угля в массиве, т/м³ ; g_у =1,3;

V_р – рабочая скорость комбайна, определяю по формуле в метрах на минуту

,

P_уст - устойчивая мощность двигателей выемочной

машины, кВт; P_уст =200 [таблица №8];

Н_w - удельные энергозатраты выемки угля, кВт´ч/т;

Н_w =1,0 [5,рис.11].

Q_т =1,3´0,63´1,3´3,13=3,33

2.5.2.2 Определение сменной производительности комбайна

Сменную производительность комбайна определяю по формуле в тоннах на смену

Q_см =60´Q_т ´k_м ´T_см ,

где k_м – коэффициент машинного времени, характеризует

продолжительность работы комбайна по выемке угля

k_м =0,47 [2, стр. 148];

T_см - продолжительность смены по выемке угля, час; T_см =6

Q_см =60´3,33´0,47´6=563,44

2.5.2.3 Определение комбайновой суточной нагрузки на очистной забой

Комбайновую суточную нагрузку на очистной забой определяю по формуле в тоннах на сутки

А_сут =Д_см ´п_см ´k_су ´k_уп ,

где Д_см - сменная нагрузка на забой по производительности

комбайна, определяю по формуле в тоннах на смену

Д_см =Q_см ´С_из ,

С_из –коэффициент извлечения угля в процессе выемки;

С_из =0,95 [данные ш. Краснолиманская];

п_см – число смен по добыче угля в сутки; п_см =3;

к_су – коэффициент, учитывающий сложность условий выемки (геологические нарушения, изменения мощности пласта и т.д.); k_су =0,95 [5, стр.6];

k_уп - коэффициент, учитывающий угол падения пласта; k_уп =0,92[5, стр.6].

Д_см =563,44´095=535,27

А_сут =535,27´3´0,95´0,92=1403,48

2.5.2.4 Проверка максимальной суточной добычи по газовому фактору

В шахтах опасных по метану, чем больше добывается угля, тем больше выделяется метана. По ПБ требуется, чтобы в исходящей струе участка было метана не более 1%. Чтобы концентрация CH₄ не поднималась, на практике добавляют расход воздуха в лаву. При этом растет скорость воздуха в лаве. Но по ПБ скорость воздуха в лаве не должна превышать 4 м/с. Исходя из этих соображений определяется или проверяется, сколько угля можно добыть в сутки по газовому фактору в лаве.

Максимально допустимая нагрузка на очистной забой определяется по формуле в тоннах на смену

,

где А_р - расчетная нагрузка на забой по технической способности комбайна, т/сут; А_р =1403,48

I_уч - абсолютная газообильность участка, м³ /т; I_уч =9,5;

Q_р - максимальный расход воздуха для проветривания участка определяется по формуле в метрах кубических на минуту

Q_р =60´S_оч.min ´V_max ´k_о.з.

S_оч.min - минимальное поперечное сечение лавы, м² ; S_оч.min =2,5 [5; таб.4];

V_max - максимальная допустимая скорость воздуха в

лаве, м/с; V_max =4[по ПБ];

k_о.з - коэффициент, учитывающий утечку воздуха по выработанному пространству призабойной части лавы; k_о.з =1,25 [5, таб.2];

С - допустимая концентрация метана в исходящей струе лавы; С=1% [по ПБ];

С₀ - концентрация метана в поступающей струе; С₀ =0,1 [данные ш. Краснолиманская]

Q_р =60´2,5´4´1,25=750

Полученный результат А_max меньше суточной добычи комбайна, поэтому к дальнейшим расчетам принимаю А_сут =1362,74 тонны.

2.5.3 Выбор средств доставки угля по лаве

Доставку угля по лаве предлагаю производить при помощи скребкового конвейера. Из числа предлагаемых для эксплуатации в составе механизированного комплекса МКД90 конвейеров [смотри таб. 7], выбираю конвейер СПЦ163. Его технические характеристики привожу в таблице №9.

Проверку производительности конвейера произвожу методом расчета производительности конвейера для данных условий и сравнения с паспортными данными.

Производительность конвейера нахожу по формуле в тоннах на час

Q_к = 60´V_р ´r´m_в ´g_у ´C_из ´k_р ,

где k_р – коэффициент резерва производительности;

k_р =1,1¸1,5 [5, стр.7]; принимаю k_р =1,13;

Q_к =60´3,13´0,63´1,3´1,3´0,95´1,13=214,65

Сравнивая полученное значение с паспортным, равным 400 т/час, прихожу к выводу, что данный конвейер подходит к эксплуатации в данных условиях.

Таблица 9 – Техническая характеристика конвейера СПЦ163

2.5.4 Выбор способа управления кровлей

Управление кровлей – совокупность мероприятий по регулированию проявлений горного давления в рабочем пространстве очистного забоя и прилегающих к нему подготовительных выработок с целью обеспечения безопасности и необходимых производственных условий. Эти мероприятия сводятся к правильному выбору крепи горных выработок, предупреждению массовых обрушений пород, горных ударов и внезапных выбросов угля и газа.

В зависимости от строения, свойства боковых пород, характера проявления горного давления и осуществления мероприятий по регулированию горного давления в угольных шахтах применяют шесть способов управления горным давлением: полное обрушение, плавное опускание, частичная закладка, частичное обрушение, удержание на кострах и полная закладка.

Наиболее распространенный способ управления кровлей – полное обрушение . Этот способ является самым экономичным, отличается малой трудоемкостью, высокой производительностью и позволяет полностью механизировать работы по управлению кровлей.

Назначение способа – предупредить или ослабить интенсивное обрушение основной кровли, уменьшить опускание толщи вышележащих пород путем заполнения выработанного пространства разрушенными породами непосредственной кровли.

Сущность способа в том, что по мере подвигания очистного забоя и увеличения консоли непосредственной кровли производят ее периодическое обрушение (посадку) за пределами призабойного пространства на величину шага самопроизвольного обрушения непосредственной кровли. Величина шага зависит от устойчивости пород и принимается кратной ширине вынимаемой в лаве полосы угля (захвату комбайна).

Управление кровлей полным обрушением применяют в породах 1 и 2 классов по классификации ВУГИ; 1-3 классов – по классификации ДонУГИ, т.е. когда в непосредственной кровле залегают породы, склонные к обрушению после удаления крепи.

При применении деревянной крепи в лаве мощность легкообрушающихся пород должна быть не менее 6-8-кратной мощности пласта (1 класс по классификации ВУГИ). В этих условиях непосредственная кровля, обрушаясь, разрыхляется и увеличивается в объеме в 1,15-1,3 раза, заполняет выработанное пространство. Основная кровля прогибается без вторичных осадок и опирается на обрушенные породы непосредственной кровли.

При применении металлической крепи, обладающей большей несущей способностью, полное обрушение можно применять при мощности непосредственной кровли меньше 6-8-кратной мощности пласта, а также в породах средне- и труднообрушающихся при наличии вторичных осадок основной кровли.

Для предупреждения обрушения не только основной, но и непосредственной кровли, применяется способ управления кровлей частичной закладкой .

Сущность способа состоит в том, что выработанное пространство частично заполняется породой в виде полос, на которые опирается непосредственная кровля. По мере уплотнения породы в полосах кровля прогибается без обрушения вблизи призабойного пространства. Частичную закладку применяют при пологом и наклонном залеганиях в породах 4 класса по классификации ДонУГИ, т.е. когда в непосредственной кровле залегают мощные монолитные и труднообрушающиеся породы или когда над пластом залегает основная кровля при мощности пластов не более 1,5 м.

Управление кровлей частичным обрушением . Назначение способа – не допустить интенсивных вторичных осадок основной кровли. Сущность способа в том, что, как и при частичной закладке, выработанное пространство за пределами призабойного частично заполняется породой в виде полос по простиранию, в остальной части выработанного пространства непосредственная кровля обрушается. Основная кровля при этом не обрушается, а опирается через необрушенные участки непосредственной кровли на бутовые полосы.

Применяют частичное обрушение редко, в породах 2 класса по классификации ВУГИ, когда в непосредственной кровле залегают легкообрушающиеся породы мощностью менее 6-кратной мощности пласта угля при деревянной крепи и менее 3-4-кратной мощности при индивидуальной металлической крепи.

В породах 5 класса по классификации ДонУГИ, т.е. когда в непосредственно над пластом залегают породы, способные плавно опускаться без видимых нарушений или с местными нарушениями без потери связи между отдельными частями кровли, при мощности пласта до 1-1,2 м и при наличии в почве пучащих пород, применяют способ плавного опускания кровли .

Сущность способа состоит в том, что, применяя податливую призабойную и специальную (ограждающую призабойное пространство) крепи, обеспечивают плавный прогиб и опускание кровли на почву без нарушения ее сплошности.

Удержание пород на кострах применяют на тонких крутонаклонных и крутых пластах в породах различных классов. Сущность способа состоит в том, что по мере подвигания очистного забоя выкладываются деревянные костры.

Этот способ характеризуется высокой трудоемкостью и большим расходом леса. Применение этого способа сокращается.

Учитывая, что в кровле пласта проектируемой лавы залегают породы, склонные к обрушению, мощность непосредственной кровли 9,2 метра, что более, чем в 6 раз превосходит мощность пласта, принимаю в проекте способ управления кровлей – полное обрушение.

2.5.5 Выбор типа механизированной крепи

При выемке полезного ископаемого обнаженные вмещающие породы теряют устойчивость и могут обрушаться. Для создания безопасных условий труда и эксплуатации горного оборудования выемка угля сопровождается креплением очистного забоя – процессом установки поддерживающих кровлю (а также почву) конструкций. Сами поддерживающие конструкции называют крепью очистного забоя.

К крепям очистных забоев предъявляются следующие основные требования. Они должны иметь необходимую прочность, т.е. выдерживать без разрушения заданные нагрузки, обладать устойчивостью, т.е. сохранять заданное положение в пространстве, обладать жесткостью, т.е. не допускать деформаций, превышающие установленные для данных условий. Кроме того, крепь должна позволять человеку эффективно работать в очистной выработке, быть безопасной, надежной, долговечной и экономичной.

Применяют следующие виды крепи очистного забоя: индивидуальную (призабойную и посадочную) и механизированную (секционную, комплектную и агрегатную). Секционную крепь по числу опорных стоек разделяют на одностоечную, рамную и кустовую. По материалу индивидуальные крепи бывают металлическими и деревянными, механизированные – только металлическими.

Так как в проекте предусматриваю применение механизированного комплекса МКД90, в состав которого входит механизированная крепь КД90, то лаву предлагаю крепить этой крепью. Технические характеристики данной крепи привожу в таблице №10.

Крепь КД90 состоит из секций оградительно-поддерживающего типа, электро- и гидрооборудования и штрекового оборудования. Секции крепи шарнирно соединены с навесным оборудованием конвейера, которое обеспечивает их установку перпендикулярно рештаку в конце хода передвижки. Каждая секция выполняет функцию забойной и посадочной и передвигается вслед за проходом комбайна.

Таблица 10 – Технические характеристики механизированной крепи МКД90

Основные особенности крепи КД90:

- высокий уровень унификации по типоразмерам (до 90%) основных элементов: оснований, консолей, перекрытий, механизмов передвижения и подъема носка основания, систем управления, что существенно упрощает производство и обслуживание крепей;

- надежность работы благодаря: опережающему прижатию консолей к кровле непосредственно стойками без дополнительных цилиндров; передвижению крепи с подъемом носка основания; наличию четырехзвенного механизма связи перекрытия с основанием, что обеспечивает разгрузку стоек от боковых нагрузок и постоянство размеров от конца консолей до забоя. Особой прочностью отличается перекрытие крепи благодаря отсутствию в нем коробчатых сечений и внутренних сварных швов;

- безопасность труда за счет применения гидравлически управляемых боковых щитов вдоль консолей, основного и оградительного перекрытий.

Системы управления крепью существенно улучшены за счет применения модульных гидрораспределителей, стоечных блоков, установленных непосредственно на стойках, и верхней гидроразведки.

Козырек секции опирается на выдвижную балку, встроенную в оградительное перекрытие.

Оградительное перекрытие с забойной стороны опирается на две гидростойки одинарной раздвижности, а со стороны выработанного пространства шарнирно соединено с кронштейном основания. При раздвижке перекрытие поворачивается относительно основания и его забойная часть, описывая дугу, удаляется от забоя. Для сохранения постоянного расстояния от забойной кромки козырька до забоя применен механизм компенсации, состоящий из двух рычагов, траверсы и выдвижной балки, который выталкивает из полости перекрытия или втягивает в нее выдвижную балку вместе с навешенным на нее козырьком. Этим обеспечивается практически постоянная величина зазора между кромкой козырька и забоем.

Для закрытия зазоров между соседними оградительными перекрытиями и выравнивания секции при ее боковом наклоне служит боковой борт на одной стороне каждой секции, управляемый гидравлическим домкратом, вмонтированным в корпус перекрытия.

Гидростойки секции могут быть установлены в двух положениях: ближе к конвейеру, при котором в исходном положении комплекса крепь подтянута к конвейеру, и ближе к завальной стороне, когда в исходном положении комплекса крепь располагается по оттянутой схеме. В последнем случае обеспечивается удобство управления комбайном из бесстоечного пространства, однако уменьшается сопротивление крепи по поддержанию кровли.

Передвижка крепи производится одним гидродомкратом, посредством которого передвигается и забойный конвейер.

Комплекс 1УКП производится серийно на Дружковском машиностроительном заводе имени 50-летия Советской Украины.

В качестве четырех первых и последних секций крепи предлагаю использовать концевые комплекты 2КК.

Концевые секции с обратными консолями предназначены для механизации процессов поддержания


29-04-2015, 04:14