Файл: 3. механизация подготовительных работ 1 Горноподготовительные работы.docx

3. МЕХАНИЗАЦИЯ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ

3.1 Горно-подготовительные работы

К горно-подготовительным выработкам на руднике «Интернациональный» относятся все выработки, служащие для подготовки к добыче вскрытых запасов, такие как: спиральный съезд, закладочные орты, рудо-и породоспуски с заездами к ним, вентиляционные восстающие, а также камеры различного назначения. Схема подготовки конструктивно простая, что позволило все подготовительные выработки объединить в единую транспортную систему и полностью механизировать все основные и вспомогательные процессы подземных работ.

Спиральный съезд (проходится с уклоном 8⁰) предназначен для доставки материалов и передвижения технологического оборудования между выемочными слоями, подачи свежего воздуха, с него проходятся слоевые заезды (слоевые штреки) и закладочные орты, а также он является основным блоковым запасным выходом.

Слоевые штреки предназначены для заездов в очистные ленты и транспортировки горной массы к рудо-породоспускам. По ним также подается свежий воздух для проветривания очистных лент.

Закладочный орт проходят по вмещающим породам в 10÷15 м от контакта с рудным телом и сбивают с вентиляционным восстающим для проветривания за счет общешахтной депрессии. На первом этапе эксплуатации с него производится засечка на разрезной слой высотой 4 м, с которого начинается развитие фронта очистных работ в вертикальном направлении. В последующем (после отработки разрезного слоя) на закладочный орт выбуривается магистральный закладочный бетоновод, оборудуется участковым закладочным бетоноводом и используют по прямому назначению – подача закладочной смеси в отработанные ленты нижележащих слоев.

Рудо-и породоспуски предназначены для перепуска горной массы на горизонт откатки и выдачи через их верхнюю часть исходящей струи воздуха с очистного слоя.

Вентиляционный восстающий (ВВ) проходится на высоту эксплуатационного блока и сбивается с закладочными ортами. Он предназначен для проветривания за счет общешахтной депрессии закладочных ортов и выдачи, исходящей струи воздуха из эксплуатационного блока.

Камера электроподстанции (РП) располагается непосредственно на спиральном съезде и предназначена для размещения электрооборудoвания и пусковой аппаратуры, необходимых для ведения очистных и подготовительно-нарезных работ.

---

Выбор способа проходки, а также способы крепления горных выработок определяются горно-геологическими и горнотехническими условиями, а также интенсивностью возможных проявлений газа и нефти.

Закладочный орт проходят через вмещающие породы на расстоянии 10÷15 м от контакта рудного тела и сбивают вентиляционным восстающим для проветривания за счет общешахтной депрессии. На первом этапе эксплуатации с него производится отработка разрезного слоя высотой 4 м, из которого начинается отработка фронта очистных работ в вертикальном направлении. В последующем (после отработки разрезного слоя) на закладочный орт забуривается магистральный закладочный бетоновод (2 скважины), который используется для подачи закладочной смеси в отработанные ленты ниже лежащих слоев.

Для проходки горно-подготовительных и подготовительных работ, там, где вмещающие породы являются карбонатные и глинисто-карбонатовые, по шкале крепости профессора М.М. Протодъяконова более 5 (f˂5), используют комбайновый комплекс, а при крепости породы более 6 (f˃6) – для проходки используют буровзрывной способ.

При проходке комбайновым комплексом на руднике «Интернацтональный» применяются комбайны типа MR620 фирмы «Sandvik» (в предыдущей классификации – АМ-105), для отгрузки горной массы из горных выработок применяются погрузочно-доставочные машины типов LH409E с электрическим приводом и LH410 и LH514 с дизельным приводом фирмы «Sandvik», а также шахтные самосвалы ТН320 фирмы «Sandvik». При проходке буровзрывным комплексом используют буровую каретку "Boomer-Н281SL" фирмы «Atlas Сopсo» и буровую установку DD410 фирмы «Sandvik».

3.2. Расчет производительности комбайна

Производительность комбайнов зависит от условий эксплуатации машин и определяется конструктивной особенностью и техническими возможностями оборудования. Различают теоретическую эксплуатацию (Q_теор), техническую эксплуатацию (Q_тех) и эксплуатационную эксплуатацию (Q_э) производительности. Данные для расчета эксплуатации проходческого комбайна MR620 приведены в табk/ 3.1.

Таблица 3.1. Данные, необходимые для расчета производительности комбайнаMR620 [5].

Тип комбайна	MR620
Толщина разрушаемого слоя, m, м	0,05
Величина заглубления органа, B, м	1,0
Скорость подачи исполнительного органа, vп, м/с	1,4
Коэффициент надежности комбайна, Кн	0,9
Время простоев комбайна за рабочий цикл затрачиваемое на маневровые операции и замену инструмента, Тпри, мин.	20
Высота проводимой выработки, Hв, м	3,75
Ширина нижнего основания выработки, bн, м	5,0
Ширина верхнего основания выработки, bв, м	5,1
Время простоев по организационно-техническим причинам, Топ, мин.	25
Сечение проводимой выработки, м2	до 47,0
-высота, м	7,2
-ширина,	5,0
Производительность комбайна, м3/ч	30
Шаг разрушения, t, мм	22
Средняя толщина стружки, h, мм	28
Коэффициент, учитывающий геометрию резца, kP	1,1
Проекция площадки затупления резца, SЗ, мм2	20
Число резцов в линии резания, m	6
Общее число линий резания на коронке, p	6
Средний диаметр коронки, Dср, м	0,85
Коэффициент, учитывающий сколько резцов одновременно находится в контакте с рудой, kтр	0,39
Коэффициент ослабления массива, kос	1
Частота вращения исполнительного органа, nио, с-1	0,666
К.П.Д. привода исполнительного органа, η	0,8
Передаточное отношение редуктора, u	37

---

На рис. 3.1 представлен комбайн MR620 производства фирмы Sandvik.



Рисунок 3.1. Горнопроходческий комбайн типа MR620.

Теоретическая производительность:

Q_теор=3600·m·B·_Vп.mаx (3.1)

где Q_теор – теоретическая производительность, т/ч; m –мощность разрушаемого слоя; B – величина заглубления органа; V_п.max – скорость подачи исполнительного органа; ρ – плотность руды (принимаем равным для рудника «Интернациональный» ρ=2,44 т/м³).

Q_теор =3600·0,05·1·1,4·2,44=615 т/ч.

Техническая производительность:

Q_тех=Q_теор·k_тех.и, т/ч (3.2)

где Q_теор – теоретическая производительность комбайна, т/ч; k_тех.и – коэффициент непрерывной работы комбайна с исполнительным органом избирательного действия;

(3.3)

где Т_при– время простоя комбайна за рабочий цикл, затрачиваемое на маневровые операции и замену инструмента (принимаем равны Т_при=20 мин.); L_ио – путь, пройденный исполнительным органом за рабочий цикл.

, (3.4)

где H_в – высота проводимой выработки, м; b_н и b_к – ширина нижнего и верхнего основания выработки, м;

=382,5 м.

=0,18.

=69 т/ч.

Эксплуатационная производительность:

, т/ч, (

, (3.6)

где Т_оп – время простоев по организационно-техническим причинам, мин.

=0,09,

Q_э=615·0,09=55 /час.

Эксплуатационная производительность, учитывающая все виды простоев, является основной для расчёта сменной производительности, т/см.

Q_см=Q_э·n_см (3.7)

где n_см – продолжительность смены, ч (принимаем равным n

---

_см=8 ч.).

Q_см=55·8=440 т/см.

Годовая производительность

Q_год=Q_см∙Т_кр∙n, т/год, (3.8)

где Т_кр – календарное время работы (принимаем равным Т_кр=300 дней), n – продолжительность смены, ч.

Q_год=440·300·8=1056000 т/год.

Определение мощности привода комбайна.

Определим необходимые силовые и энергетические характеристики и выберем электродвигатели приводов исполнительных агрегатов комбайна MR360.

Усилия резания и подачи, действующие на один острый резец, Н:

Z₀=_к·k_р·(0,25+0,01·t·h), (3.9)

Y₀=Z₀,

где _K – контактная прочность пород, связанная с их крепостью (f=4) зависимостью (принимаем равным _к=44·f^1,5=352 МПа); k_р – интегральный коэффициент, учитывающий геометрию резца; t – шаг разрушения, мм; h – средняя толщина стружки, мм

Z₀=352·1,1·(0,25+0,01·22·28)=2482 Н.

Значения сил резания и подачи на одном затупленном резце, (Н):

Z=Z₀+0,25·μ_р·ρ_к·S_з, (3.10)

Y=Y₀+0,25·ρ_к·S_з, (3.11)

где μ_р – коэффициент сопротивления резанию (принимаем равным μ_р=0,4); S_З – проекция площадки затупления резца по задней грани на плоскость резания, мм²

Z=2482+0,25·0,4·352ּ·20=3186 Н,

Y=2482+0,25·352·20=4242 Н.

Потребное значение крутящего момента для исполнительных органов избирательного действия в виде коронок:

М=Z_ср·m·p·(D_ср/2)·k_тр·k_ос, (3.12)

где m – число резцов в линии резания; p – общее число линий резания на коронке; D_СР – средний диаметр коронки, м; K_ТР – коэффициент, учитывающий сколько резцов одновременно находится в контакте с рудой; K_ОС – коэффициент ослабления массива; Zср –среднее значение сил нулевого усилия резания на один резец, Н, и значение сил резания на одном затупленном резце, Н

М=2834·6·6·(0,85/2)·0,39·1=16910 Н.

Потребное значение мощности приводного двигателя исполнительного агрегатов, кВт:

N= (3.13)

где n_ио – частота вращения исполнительного органа, с^-1; М – потребное значение крутящего момента, Н м; η – К.П.Д. привода исполнительного органа комбайна MR620 (принимаем

N= =88 кВт.

Приводной двигатель проходческого комбайна с исполнительным органом избирательного действия выбирается на основании следующих соотношений:

---

М_уст≥М или N_т≥N,

где М_уст –устойчивый момент электродвигателя, Н∙м; N_т – тепловая мощность двигателя при фактическом режиме его работы, кВт.

Под устойчивым моментом электродвигателя понимают наибольшее среднее значение крутящего момента, который может развивать данный электродвигатель с заданной вероятностью работы без опрокидывания при данной конструкции исполнительного органа, условиях питания электроэнергией и горно-геологических условиях. Выражение для устойчивого момента на исполнительном органе избирательного действия имеет вид:

М_уст= …………………………………(3.14)

где М_мах – значение максимального (опрокидывающего) момента приводного электродвигателя, приведенное к валу исполнительного органа, Н∙м; k_у – коэффициент, учитывающий качество управления комбайном; k_н – коэффициент, учитывающий падение напряжения шахтной сети; k_в – коэффициент выравнивания высокочастотной составляющей нагрузки; a_н, a_в – коэффициенты, являющиеся отношением амплитуд составляющих нагрузок низкочастотных среднему значению и высокочастотной к низкочастотной. Значение k_у принимаем равным: при ручном управлении – 0,75, при автоматическом – 0,9. Т.к. фактические значения остальных коэффициентов неизвестны, принимаем: k_н=0,9; a_н=a_в=0,4; k_в=0,1. Необходимый устойчивый момент электродвигателя:

М_уст= =571,3 Н·м.

Необходимый максимальный момент электродвигателя

М_мах= = =1027 Н·м.

По полученным параметрам выбираем электродвигатель ЭДКО4-2М с водяным охлаждением с номинальной мощностью N_н=105 кВт, максимальный момент которого М_мах=1300 Н·м, начальный пусковой вращательный момент 1250 Н·м, начальный пусковой ток 485 А, К.П.Д. η=92%, сos φ=0,846, ток статора I=143 А, напряжение U=380/660 В) [6].

Тепловая мощность двигателя при фактическом режиме его работы:

_{Nт=kпк·Nн·(100/ПВ)1/2 (3.15)}

где k_пк – коэффициент режима работы двигателя, кВт (из данных принимаем k_пк=75 кВт); N_н – номинальная мощность электродвигателя в длительном режиме его работы, кВт (из общих данных принимаем N_н=105 кВт) ; ПВ – относительная продолжительность включения электродвигателя (для продолжительного режима в условиях рудника принимаем ПВ=100%).

---