Файл: Разработка математической модели и исследование работы очистного забоя.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.11.2023
Просмотров: 66
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
опасных по газу или пыли, должна обеспечиваться взрывобезопасность при эксплуатации электрооборудования, необходимо ограничивать применение взрывчатых веществ.
Для устранения опасности взрыва горючих газов применяют предохранительные взрывчатые материалы. При работе комбайнов, передвижке механизированных очистных комплексов, в местах погрузки (перегрузки) полезного ископаемого образуется пыль, которая вызывает профессиональные заболевания и может быть взрывчатой. Если в результате лабораторного анализа установлено, что угольная пыль является взрывчатой, то такой пласт относится к опасным по пыли, а шахта переводится на пылевой режим.
Мероприятия, направленные на предупреждение образования взрывоопасного пылевого облака и появления источников воспламенения, составляют пылевой режим шахты или участка. Все мероприятия, составляющие суть пылевого режима, могут быть разделены на три группы: мероприятия, препятствующие образованию пыли и пылевого облака; мероприятия, препятствующие появлению источников воспламенения пыли; мероприятия по локализации взрывов пыли.
В качестве мероприятий, препятствующих образованию пыли, могут применяться: машины с крупным сколом, орошение водой врубовой щели и горной массы в момент ее разрушения комбайном, предварительное нагнетание воды в пласт, орошение водой в местах погрузки и разгрузки, бурение с промывкой, сухое пылеулавливание, деятельное проветривание и др.
6 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Наибольшее число случаев травматизма и аварий как на отечественных, так и зарубежных шахтах происходит при очистной выемке. Очистной забой характеризуется постоянно изменяющимися условиями ведения работ, наличием и активным проявлением природных и производственных опасных факторов, сосредоточением людей, рабочих процессов, машин и механизмов в ограниченном пространстве.
На выемочных участках (непосредственно в очистных выработках, выработанном пространстве и в прилегающих выработках с поступающей и исходящей струей) происходит в среднем 64% взрывов метана и угольной пыли, 6% экзогенных и 57% эндогенных пожаров, 72% обрушений (51% из них на сопряжении с подготовительными выработками) и 78% газодинамических явлений при выемке угля. Травматизм при обслуживании машин и механизмов в очистных забоях достигает 86% от общего травматизма на машинах и механизмах.
К наиболее опасным относятся процессы оформления забоя, крепление призабойного пространства, обслуживание выемочных машин, передвижение механизированных и посадочных крепей. Наиболее опасным местом в лаве является призабойное пространство, где высокая концентрация работающего оборудования (комбайн и вибрирующая тяговая цепь комбайна, скребковый конвейер, электро или пневмосверла и др.), возможен отжим угля, обрушение пород кровли, падение навесов и кусков породы и угля.
При ведении очистных работ уровень травматизма зависит от многих факторов и, прежде всего от технологии очистной выемки
При разработке пологих и наклонных пластов до 70% случаев травматизма приходится на очистные забои, оборудованные узкозахватной техникой, в том числе около 28% на комплексно-механизированные забои и до 4% на струговые забои с индивидуальной крепью. Однако сравнительно с долей добываемого угля наиболее низкий удельный вес производственного травматизма наблюдается в лавах с механизированными комплексами, самый высокий - в лавах с узкозахватными и широкозахватными комбайнами и прочими видами очистной выемки с индивидуальной крепью.
Различие в уровне травматизма при различных видах технологии очистной выемки объясняется неодинаковым составом производственных процессов, числом и временем нахождения работающих в опасных ситуациях. Комплексы оборудования с механизированными крепями изменяют производственную обстановку и состав работ в очистных забоях. Это приводит, в свою очередь к перераспределению причин производственного травматизма.
Наибольшее число случаев травматизма при рассматриваемых технологиях очистной выемки происходит во время оформления забоя, крепления и управления кровлей (39,7-51,0 %).
Больше всего случаев травматизма на этих процессах наблюдается в лавах, оборудованных узкозахватными комбайнами с индивидуальной крепью. Технология этого способа выемки угля имеет существенные недостатки, повышающие вероятность травмирования при эксплуатации даже по сравнению с широкозахватной выемкой. Узкозахватные комбайны имеют значительные габаритные размеры и требуют увеличения площади обнажения кровли и бесстоечного пространства, в том числе и на участках с повышенным горным давлением.
При их работе не обеспечивается постоянная по всей длине лавы ширина вынимаемой полосы, что осложняет работы по креплению. Неполная «навалка» угля на конвейер вызывает необходимость ручной зачистки угля и нахождения работающих в «бесстоечном» пространстве продолжительное время. Применение выдвижных верхняков для индивидуальных стоек обеспечивает значительное повышение безопасных условий труда и снижения случаев травматизма при применении этого способа очистной выемки угля.
В лавах с узкозахватными комбайнами и механизированной крепью возрастает вероятность травмирования по причинам, связанным с монтажом и демонтажом выемочных машин и их обслуживании. Число случаев травматизма по этим причинам на 12-35% выше по сравнению с лавами, закрепленными индивидуальной крепью.
В очистных забоях, оборудованных механизированной крепью, случаев травматизма на процессах, связанных с управлением кровлей, наблюдается в 1,9-2,7 раза меньше в сравнении с другими видами технологии выемки.
Чаще всего непосредственными причинами травм являются отжим угля и обрушение оставшихся навесов угля и породы.
Заключение
В ходе выполнения курсового проекта был проведен детальный анализ очистного комбайна, составлена его структурная модель и расчетная схема, сформулированы ограничения на входящие в состав модели параметры. В качестве метода структурной идентификации выбран классический подход к разработке математической модели исследуемого объекта. Осуществлена параметрическая идентификация объекта, а также получены уравнения модели, обоснована методика их решения, разработан алгоритм моделирования, оценена адекватность математической модели и осуществлена оптимизация исследуемого объекта.
Полученная в результате моделирования математическая модель может быть в дальнейшем использована в блоке управления очистным комбайном. Данный блок в составе базовой аппаратуры автоматизации очистного забоя позволит обеспечить эффективную выемку угля за счёт управления положением ИО.
Перечень ссылок
1 Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Идентификация и моделирование технических объектов», Составители: Ставицкий В. Н., Оголобченко А. С.
2 Высокопроизводительные очистные комбайны нового поколения КДК500 и КДК700 для пластов мощностью 1,35–4,3 т / В. М. Костюков, И. Н. Сошенко
3 Горные машины для подземной добычи угля: Учебное пособие для вузов / П.А. Горбатов, Г.В. Петрушкин, М.М. Лисенко, С.В. Павленко, В.В. Косарев; Под общей редакцией П.А. Горбатова. – 2-е издание, переработанное и дополненное – Донецьк: Норд Компьютер, 2006. – 669с.
4 Классификация по сопротивляемости резанию углей и угольных пластов основных бассейнов СССР. Краткий научный отчет. ИГД им. А.А. Скочинского.-М: 1970. 3. Врублевский В.П. Сопротивление горных пород разрушению. -М.:Киев, Техника,1964
5 Врублевский В.П. Сопротивление горных пород разрушению. -М.:Киев, Техника,1964
Приложение
Листинг моделирующей программы
Для устранения опасности взрыва горючих газов применяют предохранительные взрывчатые материалы. При работе комбайнов, передвижке механизированных очистных комплексов, в местах погрузки (перегрузки) полезного ископаемого образуется пыль, которая вызывает профессиональные заболевания и может быть взрывчатой. Если в результате лабораторного анализа установлено, что угольная пыль является взрывчатой, то такой пласт относится к опасным по пыли, а шахта переводится на пылевой режим.
Мероприятия, направленные на предупреждение образования взрывоопасного пылевого облака и появления источников воспламенения, составляют пылевой режим шахты или участка. Все мероприятия, составляющие суть пылевого режима, могут быть разделены на три группы: мероприятия, препятствующие образованию пыли и пылевого облака; мероприятия, препятствующие появлению источников воспламенения пыли; мероприятия по локализации взрывов пыли.
В качестве мероприятий, препятствующих образованию пыли, могут применяться: машины с крупным сколом, орошение водой врубовой щели и горной массы в момент ее разрушения комбайном, предварительное нагнетание воды в пласт, орошение водой в местах погрузки и разгрузки, бурение с промывкой, сухое пылеулавливание, деятельное проветривание и др.
6 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Наибольшее число случаев травматизма и аварий как на отечественных, так и зарубежных шахтах происходит при очистной выемке. Очистной забой характеризуется постоянно изменяющимися условиями ведения работ, наличием и активным проявлением природных и производственных опасных факторов, сосредоточением людей, рабочих процессов, машин и механизмов в ограниченном пространстве.
На выемочных участках (непосредственно в очистных выработках, выработанном пространстве и в прилегающих выработках с поступающей и исходящей струей) происходит в среднем 64% взрывов метана и угольной пыли, 6% экзогенных и 57% эндогенных пожаров, 72% обрушений (51% из них на сопряжении с подготовительными выработками) и 78% газодинамических явлений при выемке угля. Травматизм при обслуживании машин и механизмов в очистных забоях достигает 86% от общего травматизма на машинах и механизмах.
К наиболее опасным относятся процессы оформления забоя, крепление призабойного пространства, обслуживание выемочных машин, передвижение механизированных и посадочных крепей. Наиболее опасным местом в лаве является призабойное пространство, где высокая концентрация работающего оборудования (комбайн и вибрирующая тяговая цепь комбайна, скребковый конвейер, электро или пневмосверла и др.), возможен отжим угля, обрушение пород кровли, падение навесов и кусков породы и угля.
При ведении очистных работ уровень травматизма зависит от многих факторов и, прежде всего от технологии очистной выемки
При разработке пологих и наклонных пластов до 70% случаев травматизма приходится на очистные забои, оборудованные узкозахватной техникой, в том числе около 28% на комплексно-механизированные забои и до 4% на струговые забои с индивидуальной крепью. Однако сравнительно с долей добываемого угля наиболее низкий удельный вес производственного травматизма наблюдается в лавах с механизированными комплексами, самый высокий - в лавах с узкозахватными и широкозахватными комбайнами и прочими видами очистной выемки с индивидуальной крепью.
Различие в уровне травматизма при различных видах технологии очистной выемки объясняется неодинаковым составом производственных процессов, числом и временем нахождения работающих в опасных ситуациях. Комплексы оборудования с механизированными крепями изменяют производственную обстановку и состав работ в очистных забоях. Это приводит, в свою очередь к перераспределению причин производственного травматизма.
Наибольшее число случаев травматизма при рассматриваемых технологиях очистной выемки происходит во время оформления забоя, крепления и управления кровлей (39,7-51,0 %).
Больше всего случаев травматизма на этих процессах наблюдается в лавах, оборудованных узкозахватными комбайнами с индивидуальной крепью. Технология этого способа выемки угля имеет существенные недостатки, повышающие вероятность травмирования при эксплуатации даже по сравнению с широкозахватной выемкой. Узкозахватные комбайны имеют значительные габаритные размеры и требуют увеличения площади обнажения кровли и бесстоечного пространства, в том числе и на участках с повышенным горным давлением.
При их работе не обеспечивается постоянная по всей длине лавы ширина вынимаемой полосы, что осложняет работы по креплению. Неполная «навалка» угля на конвейер вызывает необходимость ручной зачистки угля и нахождения работающих в «бесстоечном» пространстве продолжительное время. Применение выдвижных верхняков для индивидуальных стоек обеспечивает значительное повышение безопасных условий труда и снижения случаев травматизма при применении этого способа очистной выемки угля.
В лавах с узкозахватными комбайнами и механизированной крепью возрастает вероятность травмирования по причинам, связанным с монтажом и демонтажом выемочных машин и их обслуживании. Число случаев травматизма по этим причинам на 12-35% выше по сравнению с лавами, закрепленными индивидуальной крепью.
В очистных забоях, оборудованных механизированной крепью, случаев травматизма на процессах, связанных с управлением кровлей, наблюдается в 1,9-2,7 раза меньше в сравнении с другими видами технологии выемки.
Чаще всего непосредственными причинами травм являются отжим угля и обрушение оставшихся навесов угля и породы.
Заключение
В ходе выполнения курсового проекта был проведен детальный анализ очистного комбайна, составлена его структурная модель и расчетная схема, сформулированы ограничения на входящие в состав модели параметры. В качестве метода структурной идентификации выбран классический подход к разработке математической модели исследуемого объекта. Осуществлена параметрическая идентификация объекта, а также получены уравнения модели, обоснована методика их решения, разработан алгоритм моделирования, оценена адекватность математической модели и осуществлена оптимизация исследуемого объекта.
Полученная в результате моделирования математическая модель может быть в дальнейшем использована в блоке управления очистным комбайном. Данный блок в составе базовой аппаратуры автоматизации очистного забоя позволит обеспечить эффективную выемку угля за счёт управления положением ИО.
Перечень ссылок
1 Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Идентификация и моделирование технических объектов», Составители: Ставицкий В. Н., Оголобченко А. С.
2 Высокопроизводительные очистные комбайны нового поколения КДК500 и КДК700 для пластов мощностью 1,35–4,3 т / В. М. Костюков, И. Н. Сошенко
3 Горные машины для подземной добычи угля: Учебное пособие для вузов / П.А. Горбатов, Г.В. Петрушкин, М.М. Лисенко, С.В. Павленко, В.В. Косарев; Под общей редакцией П.А. Горбатова. – 2-е издание, переработанное и дополненное – Донецьк: Норд Компьютер, 2006. – 669с.
4 Классификация по сопротивляемости резанию углей и угольных пластов основных бассейнов СССР. Краткий научный отчет. ИГД им. А.А. Скочинского.-М: 1970. 3. Врублевский В.П. Сопротивление горных пород разрушению. -М.:Киев, Техника,1964
5 Врублевский В.П. Сопротивление горных пород разрушению. -М.:Киев, Техника,1964
Приложение
Листинг моделирующей программы
| Номинальная мощность | 250 | кВт |
| КПД редуктора ИО | 0,74 | |
| Ширина захвата | 630 | мм |
| Мощность пласта | 2,2 | м |
| kотж | 0,49 | |
| ka | 1,33 | |
| kзр | 1,2 | |
| kв | 0,307 | |
| kфз | 2,5 | |
| Скорость подачи, V | 1,2 | м/с |
| fоб | 180 | об/мин |
| n | 2 | |
| Коэффициент крепости породы | Содержание породы в угольном массиве,% | ||||||
| 35 | 30 | 25 | 20 | 15 | 10 | 5 | |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 1,5 | 1,175 | 1,15 | 1,125 | 1,1 | 1,075 | 1,05 | 1,025 |
| 2 | 1,35 | 1,3 | 1,25 | 1,2 | 1,15 | 1,1 | 1,05 |
| 3 | 1,7 | 1,6 | 1,5 | 1,4 | 1,3 | 1,2 | 1,1 |
| 4 | 2,05 | 1,9 | 1,75 | 1,6 | 1,45 | 1,3 | 1,15 |
| 5 | 2,4 | 2,2 | 2 | 1,8 | 1,6 | 1,4 | 1,2 |
| 6 | 2,75 | 2,5 | 2,25 | 2 | 1,75 | 1,5 | 1,25 |
| 8 | 3,45 | 3,1 | 2,75 | 2,4 | 2,05 | 1,7 | 1,35 |
| 10 | 4,15 | 3,7 | 3,25 | 2,8 | 2,35 | 1,9 | 1,45 |
| 15 | 5,9 | 5,2 | 4,5 | 3,8 | 3,1 | 2,4 | 1,7 |
| 20 | 7,65 | 6,7 | 5,75 | 4,8 | 3,85 | 2,9 | 1,95 |
| Коэффициент крепости породы | Содержание породы в угольном массиве,% | ||||||
| 35 | 30 | 25 | 20 | 15 | 10 | 5 | |
| 1 | 291,8919 | 291,8919 | 291,8919 | 291,8919 | 291,8919 | 291,8919 | 291,8919 |
| 1,5 | 342,973 | 335,6757 | 328,3784 | 321,0811 | 313,7838 | 306,4865 | 299,1892 |
| 2 | 394,0541 | 379,4595 | 364,8649 | 350,2703 | 335,6757 | 321,0811 | 306,4865 |
| 3 | 496,2162 | 467,027 | 437,8378 | 408,6486 | 379,4595 | 350,2703 | 321,0811 |
| 4 | 598,3784 | 554,5946 | 510,8108 | 467,027 | 423,2432 | 379,4595 | 335,6757 |
| 5 | 700,5405 | 642,1622 | 583,7838 | 525,4054 | 467,027 | 408,6486 | 350,2703 |
| 6 | 802,7027 | 729,7297 | 656,7568 | 583,7838 | 510,8108 | 437,8378 | 364,8649 |
| 8 | 1007,027 | 904,8649 | 802,7027 | 700,5405 | 598,3784 | 496,2162 | 394,0541 |
| 10 | 1211,351 | 1080 | 948,6486 | 817,2973 | 685,9459 | 554,5946 | 423,2432 |
| 15 | 1722,162 | 1517,838 | 1313,514 | 1109,189 | 904,8649 | 700,5405 | 496,2162 |
| 20 | 2232,973 | 1955,676 | 1678,378 | 1401,081 | 1123,784 | 846,4865 | 569,1892 |