КП Лучинин Сергей. Выбор и расчет средств комплексной механизации очистного забоя курсовой проект
 Скачать 455.07 Kb.
|
|
Департамент образования и науки Кемеровской области государственное казенное профессиональное образовательное учреждение Томь-Усинский энерготранспортный техникум (ГК ПОУ ТУ ЭТТ) ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ Зам. директора по УВР __________ М.В. Григорьева « ___ » ___________ 2016 г. ВЫБОР И РАСЧЕТ СРЕДСТВ КОМПЛЕКСНОЙ МЕХАНИЗАЦИИ ОЧИСТНОГО ЗАБОЯ КУРСОВОЙ ПРОЕКТ Пояснительная записка КП 140448.ПМ.01.16.12.ПЗ
Мыски 2016 РЕФЕРАТ Курсовой проект 52 стр., 7 табл., 10 источников, 3 прил. МЕХАНИЗИРОВАННАЯ КРЕПЬ, МОЩНОСТЬ ПЛАСТА, ЛОЖНАЯ КРОВЛЯ, ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЕ МЕСТОРАЖДЕНЯ, СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ, ВЫЕМОЧНЫЙ УЧАТОК, КОНВЕЙЕРНЫЙ ШТРЕК. Целью данного проекта является расчет и выбор горного оборудования для добычи угля, расчет нагрузки на очистной забой и расчет количества воздуха для проветривания выемочного участка. Расчет производится с учетом использования современной зарубежной техники. В процессе работе производились исследования по увязке конструктивных и режимных параметров функциональных машин, далее мы выбрали механизированный комплекс, систему разработки пласта, выемочную машины, забойный конвейер, производили выбор, и расчет механизированной крепи, для безопасности работы рассчитали теоретическую и техническую производительность очистного комбайна, рассчитали количество секций в лаве. Средства механизации и совокупность , установок, комплектов оборудования производственных предприятий, механизированных инструментов. Служат для обеспечения комплексной механизации работ и сокращения затрат ручного труда до минимума. Выполнены задания горно-геологического условий месторождений, горно-геологического условии определяют основные параметры очистных и горно-подготовительных работ, их взаимосвязь во времени и пространстве, а гидротехнические условия месторождений являются основой выбора способов водоснабжения горных работ. Результатами разработки косового проекта можно считать следующих задач: курсовой проект написан с учетом современного состояние горной промышлености. Использованы современные средства механизации ведения горных работ, технологии выполнения производственных процессов, охране труда и технике безопасности учтены особые горно-геологические условия, усложняющие технологию ведения горных работ. приведены необходимые расчеты для обоснования принятых технических решений.
ВВЕДЕНИЕ Одна из крупнейших отраслей топливно-энергетического комплекса угольная промышленность. Преобладающая часть, которой является пока еще подземная добыча. Используя подземный метод добычи угля, можно применять различные их вариации в зависимости от имеющихся условий работ. Первый способ – камерно-столбовой подразумевает наличие системы горизонтальных штреков, которые между собой имеют столбы для поддержания кровли выработки. В случае с разработками лавами угольные пласты добываются большими площадями, после чего порода кровли может обрушиться из-за образовавшихся пустот. Актуальность данного курсового проекта является повышения эффективности работы с целью успешного решения задач для снижения уровня безопасности и эффективности работы горно-шахтного оборудования. Целью данного курсового проекта является выбор и расчет средств комплексной механизации очистного забоя для добычи угля в горно-геологических условиях, расчет производительности с учетом использования современной техники. Основные факторы, напрямую влияющие на эффективность работы, и соответственно, экономическое благополучие горнодобывающих предприятий. Специфика условий режимов эксплуатации горно-шахтного оборудования предназначенного для добычи полезных ископаемых, проведения горных выработок обусловленная стесьненностью рабочего пространства, изменчивостью физико-механических свойств разрабатываемых и вмещающих пород, непостоянством рабочего места при постоянном перемещении машин в забое запыленности атмосферы и химической активностью шахтных вод, сложность, проведения работ по техническому обслуживанию и ремонту, монтажу и демантажу. Одним из главных мероприятий является замена очистных и проходческих комбайнов, лавных конвейера на более совершенную технику с большим ресурсом и запасным прочности. В курсовом проекте объектом исследования является организация работ в очистном забое. Предметом исследования курсового проекта является влияние расчета средств комплексной механизации на выбор горного оборудования в очистном забое Структура курсового проекта состоит из введения, горной части, расчета средств комплексной механизации очистного забоя. Задача курсового проекта является приобретение навыком работы с технической литературой и документацией, умений самостоятельно принимать технические решения. Комплексная механизация процессов на горных предприятиях предусматривает взаимодействие и одновременную работу различных средств механизации, имеющих в ряде случаев сложную структуру. Исходя из конкретных горно-геологических характеристик пласта, необходимо правильно выбрать оборудование, горные машины и комплексы, которые способствовали бы эффективной и безопасной работе горнодобывающего предприятия. Но правильный выбор конструктивных и режимных параметров функциональных машин комплекса в полной мере не обеспечивает их эффективной работы. Необходимо обеспечить увязку этих параметров. Для современных шахт характерно: высокая концентрация подземных горных работ; оснащение лав высокопроизводительными выемочными комплексами; стремление к применению лав длиной 300-350 м; быстрое продвижение фронта очистных забоев; увеличение длины выработок, оконтуривающих выемочные (длинные) столбы по простиранию (до 2500-3000 м); проходка подготовительных выработок с применением проходческих комбайнов; стремление к бесперегрузочному транспортированию (к увеличению длины става ленточного конвейера). Задачи обеспечения надежной, эффективной и безопасной работы оборудования в процессе эксплуатации по назначению требует решения следующих задач: выбор средств механизации очистных работ; изучения технической характеристики оборудования; расчете теоретической, технической и эксплуатационной производительности очистного комбайна; Горно-шахтному оборудованию предъявляются высокие и жесткие требования по безопасности и санитарно-гигиенические условие труда, эффективность выполнения всех рабочих функций при устранения тяжелого физического труда. 1 ГОРНАЯ ЧАСТЬ 1.1 Горно-геологическая характеристика пласта Пласт имеет простое строение, местами разделен глинистыми прослойками мощностью 0,3 метра. Мощность пласта колеблется в пределах от 2,6 до 3,0метра, и в среднем составляет 2,8 метра. Залегание пласта волнистое, угол падения 8о. Крепость угля составляет f = 0,9-1,1 по шкале профессора Протодъяковона. Непосредственно над пластом залегает пачка крупнозернистых, трещиноватых алевролитов мощностью 0,1-0,3 метра обрушающаяся вслед за выемкой угля – ложная кровля, представленная углистым аргиллитом и углистым алевролитом. Непосредственно кровля представлена в основном алевролитами и песчаниками. Выше ложной кровли залегают мелкозернистое , трещиноватые песчаники крепостью f = 4-7, мощности 1-2 метра – непосредственно кровли. Класс кровли по классификации пологих угольных пластов 3.1.3: – по управляемости: 3 трудноуправляемая; – по устойчивости непосредственной кровли: 1 устойчивая; – по нагрузочным свойствам основной кровли: 3 тяжелая. Непосредственная кровля представлена в основном алевролитами и песчаниками крепостью f = 4-7, мощностью 3-4 метра. Кровля весьма неустойчивая, тяжелая, площадь обнажения 5-10 м², время обнажения до 20 минут. В нарушенных и обводненных зонах кровля крайне неустойчивая, площадь обнажения 5м², время обнажения 5 минут. Почва пласта представлена алевролитами серыми, темно-серыми мелкозернистыми, в интервалах по вентиляционному штреку и по конвейерному штреку алевролиты серые крупнозернистые, массивные крепкие, часто переходящие в тонкозернистые песчаники или переслаивающиеся с мелкозернистыми песчаниками не склонными к пучению с крепостью пород f = 4-7. Пласт обводнен, приток воды до 5-10 м³/час. Пласт является склонным к самовозгоранию, опасным по пыли, угрожаемым по горным ударам глубины 150 метров и выбросоопасным с глубины 300 метров от дневной поверхности. По угольной пыли шахта относится к взрывобезопасным. 1.2 Анализ заданных горно-геологических условий месторождения и выбор системы разработки данного пласта Система разработки – это определенный порядок, проведения подготовительных и очистных выработок в пределах выемочного поля, увязанный во времени и пространстве. Система разработки может быть различна в зависимости от различных факторов: – форма месторождения и наличие геологических нарушений; – мощность разрабатываемых пластов; – угол падения угольных пластов; – строение пластов; – крепость и вязкость угля; – обводненность месторождений. Системой разработки данного выемочного поля является технология отработки пласта по простиранию длинными столбами. Направления движения очистного забоя может быть ориентировано по простиранию, падению и восстанию, а также под любым, другим углом к элементам залегания. Забой имеет прямоугольную форму. При столбовой системе разработки подготовительные и очистные работы разделены в пространстве и времени: в одном выемочном поле, ярусе, или этаже ведутся подготовительные работы, в другом – очистные. Участковые подготовительные выработки поддерживаются в массиве полезных ископаемых; по мере отработки выемочного столба длина поддерживаемой части этих выработок, как правило, сокращается. В вариантах столбовой системы разработки с прямоточным проветриванием при бесцеликовой технологии выемки угля часть вентиляционной выработки позади очистного забоя поддерживается в выработанном пространстве. Заблаговременное проведение подготовительных выработок обеспечивает доразведку пласта в пределах выемочного столба и создает условия для проведения его дегазации и осушения. Указанные особенности делают столбовые системы разработки особенно эффективными при интенсивном производстве, когда очистные и подготовительные работы насыщены большим числом высокопроизводительных машин и механизмов. При этих системах на пологих тонких и средней мощности пластах в Кузнецком бассейне достигнуты самые высокие в отрасли нагрузки очистные забои. В настоящем курсовом проекте принимаем систему разработки длинными столбами по простиранию. Подготовку столбов осуществляем по бесцеликовой схеме проведением конвейерных штреков. Конвейерный штрек при отработке лавы сохраняется и повторно используется при отработке нижележащей лавы. Порядок отработки столбов – нисходящий. Длина очистного забоя – 170 метров (согласно задания). Длину столба по простиранию – 1300 метров (согласно задания). 1.3 Выбор средств механизации очистных работ В настоящее время основные средства механизации очистных работ на пологих пластах — механизированные комплексы. Выбор типа комплекса зависит от многих факторов. Условия их применения (длина лавы, вынимаемая мощность пласта, угол падения, сопротивляемость угля резанию, газоносность пласта, обводненность, устойчивость непосредственной кровли и почвы) обычно указываются в специальных справочниках. Имея необходимый объем геологической информации по выемочному столбу, полю, ярусу и сопоставив их с возможной областью применения комплексов, выбирают наиболее приемлемый из них. Вопрос выбора комплекса осложняется когда в одних и тех же условиях можно одинаково успешно применить два или несколько типов комплексов, например с узкозахватными комбайнами или со струговыми установками. В этих условиях предпочтение следует отдавать тому из них, который при прочих примерно равных показателях (нагрузка на забой, производительность труда рабочих по участку) обеспечивает лучшее качество продукции (по сортности и зольности) и комфортность условий работы. Комплексная механизация горного производства — оснащение горных работ (по добыче полезных ископаемых, проведению выработок) комплектами индивидуальных и комбинированных взаимосвязанных основными параметрами горных машин и комплексов. На выбор средств механизации влияют в основном горно-геологические условия залегания пластаю. Под комплексной механизацией очистных работ следует понимать систему технологически, кинематический и конструктивно связанных между собой машин и механизмов, производящих следующих операции; выемку угля; доставку угля; передвижку забойного конвейера; зачистку забоя; крепления и управления горным давлением в забое; укладку гибкого кабеля, шлангов орошения и некоторых вспомогательных работ Основной (базовой) частью механизированного комплекса является забойный конвейер, который расположен по всей длине лавы вдоль очистного забоя. По забойному конвейеру перемещается очистной комбайн, который производит выемку угля и осуществляет его погрузнуна конвейер. Для управления кровлей используется механизированная крепь, секции крепи устанавливаются одна за другой вдоль всего очистного забоя. Все секции крепи при помощи домкратов передвижки крепятся к забойному конвейеру. В настоящем курсовом проекте для очистной выемки принимаем механизированный комплекс КМ138, в состав которого входят: механизированная крепь 4М138/4; очистной узкозахватный комбайн К500; забойный конвейер СП301; перегружатель ПСП-271; крепи сопряжения КСШ5А; насосные станции СНТ-40; система пылеподавления; электрооборудование. На основании выбора средств механизации очистных работ составлена схема очистного забоя (приложение Б) 2 ВЫБОР И РАСЧЕТ СРЕДСТВ КОМПЛЕКСНОЙ МЕХАНИЗАЦИИ ОЧИСТНОГО ЗАБОЯ 2.1 Выбор типа и расчет механизированной крепи При выемке полезного ископаемого обнаженные вмещающие породы теряют устойчивость и могут обрушаться. Для создания безопасных условий тру- яа 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. Механизированная крепь — это горная машина, размещенная по всей длине очистного забоя, и состоящая из самопередвигающихся секций, меха низирующих процессы — крепления очистной выработки, управления кров лей II передвижки на забой става забойного конвейера или базы комплекса (агрегата) имеете с выемочной машиной. Механизированная крепь состоит из секций или комплектов (группвзаимосвязанных секций), насосной станции (одной или нескольких), распределительной и контрольно-регулирующей аппаратуры и гидрокоммуникаций. Секция механизированной крепи — самостоятельная структурная единица, способная на ограниченной длине очистного забоя, равной ширине секции, поддерживать призабойное пространство очистного забоя в рабочем и безопасном состоянии. Основная функция механизированной крепи — создание сопротивления опусканию (обрушению) пород кровли в призабойное пространство. Механизированная крепь, являясь одной из главных функциональных средств механизации выемки угля, одновременно в значительной мере влияет на выбор типа выемочной машины и забойного конвейера. К механизированным крепям предъявляются следующие требования: - надежное обеспечение поддержания кровли в призабойном пространстве; управление кровлей со стороны выработанного пространства очистного забоя; -защита призабойного пространства от проникновения обрушенных пород; -механизированная передвижка конвейера как вслед за подвиганием комбайна, так и одновременно по всей длине лавы; - скорость передвижки крепи должна быть не менее скорости движения комбайна; - обеспечения свободного прохода для людей не шириной не меня 0,7 метра и высотой 0,4 мера. В курсовомпроекте предусматриваемприменение механизированного комплекса КМ138, в состав которого входит механизированная крепь 4М138/4. Техническая характеристика данной крепи приведена в таблице №2. 2.1.1 Проверка крепи на несущею способность Важнейшими параметрами механизированной крепи является ее 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 (Q3 и R) с соответствующими рабочими сопротивлениями крепи (РД и РП), взятыми из ее технической характеристики. Рабочая нагрузка на 1м2 площади кровли пространства забоя определяется по формуле:  где yп – плотность породы кровли (согласно заданию) h – мощность непосредственно кровли, м( согласно задании)  где Vп - плотность породы , т/м2(согласно заданию) 10 – переводной коэффициент в кН Подставим все значения в формулу (1) определим рабочую нагрузку на 1м2 площади кровли пространства забоя.  Нагрузка на 1 метр посадочного ряда крепи определяем по формуле:  где b – длина секции крепи по перекрытию, м; (таблица 1) r – шаг передвижки секции, м. (таблица 1) Vп – объемный вес пород непосредственной кровли, кН/м2(ф.1) h – мощность непосредственной кровли, м   =  Для нормальной и безопасной работы крепи должно иметь место неравенства:  где Рд - сопротивление крепи на 1 м2 поддерживаемого пространства, кН/м2; (таблица 1) Рп - сопротивление крепи на 1 м посадочного ряда, кН/м.(таблица 1) Q3 - рабочая нагрузка на 1м2 площади кровли пространства забоя (ф.1) R- нагрузка на 1 м посадочного ряда (ф.3)   Механизированную крепь можно поверить по нагрузке на одну секцию, подсчитываемую по формуле:  где b - длина секции крепи по перекрытию, м; (таблица 1) аС - шаг установки крепи вдоль лавы, м.[1,c.27] h – мощность непосредственной кровли, м (согласно задания) yп – плотность породы кровли(согласно задания)  Для нормальной и безопасной работы крепи, должно иметь место неравенство:  где РС - рабочее сопротивление стойки, кН. Qc - нагрузке на одну секцию крепи, кН Для безопасной работы сопротивления одной секции должно быть выше расчетной нагрузки по нагрузке на одну секцию крепи максимальной мощности непосредственно кровли применение обеспечивает безопасную работу так как:  где РС - рабочее сопротивление стойки, кН. Qc - нагрузке на одну секцию крепи, кН |