Выбор технологической схемы очистных работ.Расчет нагрузки на забой при отработке мехкомплексом по простиранию

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего  образования

«Сибирский государственный индустриальный университет»

Институт горного дела и геосистем

Кафедра геотехнологии

Курсовая работа

по дисциплине «технология отработки крутых пластов»

Вариант 16

Выполнил: ст.гр. ЗГД - 12

Проверил: доц., к.т.н.

Новокузнецк

2017

СОДЕРЖАНИЕ

Исходные данные…………………………………………………………………………3

Введение. 4

1 Выбор технологической схемы очистных работ. 6

2 Расчет нагрузки на щитовой забой. 7

3 Расчет нагрузки на забой с комбинированным гибким перекрытием.. 9

4 Расчет нагрузки на забой при отработке агрегатом по падению.. 10

5 Расчет нагрузки на забой при отработке мехкомплексом по простиранию.. 12

6 Расчет линии и числа очистных забоев. 15

7 Расчет параметров локомотивной откатки. 17

8 Расчет пропускной способности ОСД.. 18

Заключение. 20

Список литературы.. 22

Исходные данные

Введение

Входе реструктуризации угольной промышленности России шахты, разрабатывающие крутые и круто-наклонные угольные пласты в Печорском, Кизеловском и Кузнецком бассейнах, а также на угольных месторождениях Сахалина, были закрыты из-за низких технико-экономических показателей. Это объясняется тем, что используемые технологии отработки подобных месторождений характеризуются многооперационностью и высокой трудоёмкостью, особенно на подготовительных и нарезных работах.

Именно поэтому в настоящее время крутые пласты каменных углей отрабатываются лишь на единичных шахтах России и Украины. Вместе с тем необходимо отметить, что только на крутых и круто-наклонных пластах была внедрена агрегатная выемка угля конвейеростругами, полосами по падению (агрегаты АЩ и АНЩ) и безлюдная выемка стругами-таранами, при подвигании забоя по простиранию [1, 2].

Создание механизированных комплексов для крутых угольных пластов позволит достигнуть высоких нагрузок на очистной забой, однако это связано с решением проблемы управления механизированной крепью в плоскости пласта [3]. Использование комплектных механизированных крепей позволит обеспечить управляемость секциями крепи, например, трёхсекционными комплектами, но не решит проблему вывода людей из очистного забоя [4].

В этой связи необходимо ускорить создание и внедрение автоматизированных угледобывающих агрегатов для наклонных, крутых и круто-наклонных пластов без постоянного присутствия людей в очистном забое.

Целью курсового проекта является, сравнение различных технологий выемки угля, выбор рациональной для условий шахтного поля технологической схемы выемки угля, которая обеспечивает необходимую нагрузку на очистной забой, высокую производительность труда и безопасности труда при ведении горных работ.

При выполнении проекта решаются следующие задачи:

1. Выбор технологической схемы очистных работ;

2. Расчет нагрузки на щитовой забой;

3. Расчет нагрузки на забой с комбинированным гибким перекрытием;

4. Расчет нагрузки на забой при отработке агрегатом по падению;

5. Расчет нагрузки на забой при отработке мехкомплексом по простиранию;

6. Расчет линии и числа очистных забоев;

7. Расчет параметров локомотивной откатки;

8. Расчет пропускной способности ОСД;

1 Выбор технологической схемы очистных работ

Принимается способ вскрытия вертикальными стволами с этажными квершлагами.

Схема подготовки этажная, способ подготовки индивидуальный, пластовый с однокрылыми выемочными полями.

Система разработки без деления на слои, выемка осуществляется агрегатом по простиранию  АК-3 с локомотивной откаткой до ствола со скиповым подъемом.

2 Расчет нагрузки на щитовой забой

Предварительная оценка месячной нагрузки на забой, т/мес

,                           (1)

где    – нормативный коэффициент нагрузки;

 – коэффициент числа забойщиков;

 – коэффициент перевыполнения нормы;

 – количество забойщиков;

 – число смен в сутках;

 – число рабочих дней в месяце;

 – вынимаемая мощность пласта, м;

 – угол падения пласта, град.

 т/мес

Детальный расчет суточной нагрузки на щитовой забой, т/сут:

1.  Затраты времени на заряжание шпуров, , чел-мин/т

,                                                 (2)

чел-мин/т

2.  Суммарные затраты времени на вспомогательные операции, чел-мин/т

,                                         (3)

чел-мин/т

3.  Расчет нагрузки на забой, т/сут

,                                (4)

где    – коэффициент типа крепи печей;

 – продолжительность смены, мин;

 – длина секции щита, м;

 – длина очистного забоя, м;

 – число рабочих смен в сутки.

 т/сут

4.  Расчет месячной добычи, т/мес

,                                                (5)

т/мес

3 Расчет нагрузки на забой с комбинированным гибким перекрытием

1.  Предварительная оценка нагрузки на забой, т/сут

,                                                 (6)

где    – количество забойщиков;

 – число смен в сутках;

 – продолжительность смены, мин.

т/сут

2.  Расчет месячной добычи, т/мес

,                                                       (7)

где    – количество забойщиков;

 – суточная добыча угля, т/сут.

 т/мес                                         (8)

3.  Уточненная нагрузка на забой, т/мес

,             (9)

где    – нормативный коэффициент нагрузки;

 – коэффициент числа забойщиков;

 – коэффициент перевыполнения нормы;

 – количество забойщиков;

 – число смен в сутках.

 т/мес

4 Расчет нагрузки на забой при отработке агрегатом по падению

1.  Длительность вспомогательных операций, мин/цикл

,                                           (10)

где    – время на посадку щита (агрегата) мин;

 – время на передвижку конвейероструга, мин;

 – время на погашение печи, мин;

 – время на снятие угольного откоса, мин.

мин

2.  Длительность ремонтно-подготовительных работ, мин/цикл

,                                            (11)

где    – коэффициент непредвиденных перерывов;

 –шаг выемки угля, м;

 –скорость вертикальной подачи, м/мин;

 –скорость горизонтальной подачи, м/мин;

 – вынимаемая мощность пласта, м;

 –ширина начального вруба, м;

 –число смен по выемке угля.

 мин

3.  Длительность технологического цикла, мин/цикл

,                             (12)

мин

4.  Суточная добыча угля, т/сут

,                                          (13)

где    – длительность смены по добыче угля, мин;

 – число смен по выемке угля;

 – длина очистного забоя, м;

 – плотность угля, т/м;

 – коэффициент извлечения угля.

т/сут

5.  Расчет месячной добычи, т/месс

,                                                     (14)

где    – число рабочих дней в месяце;

 – суточная добыча угля, т/сут.

т/сут

5 Расчет нагрузки на забой при отработке мехкомплексом по простиранию

1.  Расчет коэффициента отжима

,                                              (15)

где    – ширина захвата шнека (барабана), м;

 – вынимаемая мощность пласта, м.

2.  Расчет усилия на зубке исполнительного органа, кг

,                                                  (16)

где    – длительная мощность электродвигателя(лей) режущей, Квт;

 – коэффициент полезного действия (КПД) редуктора;

 – скорость резания, м/с;

 – число резцов в контакте с массивом.

кг

3.  Расчет толщины среза, см 

,                                           (17)

где    – сопротивление резанию, Нм.

 см

4.  Допустимая скорость подачи по выемке (резанию) угля, м/мин

,                                         (18)

м/мин

5.  Допустимая скорость подачи по тяговому усилию, м/мин

,                            (19)

где    – составляющая усилия подачи в направлении резания;

 – усилия подачи, т/с;

 – масса комбайна, т;

 – угол падения пласта, град.

м/мин

6.  Время на выполнение вспомогательных операций, мин/цикл

,                                                     (20)

где    – длина машинной части лавы, м;

 – время на передвижку секции, мин;

 – длина секции, м.

мин/цикл

7.  Время на выполнение ремонтно-подготовительных работ, мин/цикл

,                                               (21)

где    – коэффициент совмещения выемки и крепления;

 – число смен по выемке угля.

мин

8.  Коэффициент совмещения операций выемки и крепления

,                                                (22)

9.  Длительность очистного цикла, мин

,                                   (23)

мин

10.  Суточная добыча угля, т/сут

,                                            (24)

где    – плотность угля, т/м.

т/сут

11.  Расчет месячной добычи, т/мес

,                                                     (25)

где    – число рабочих дней в месяце (принимается =25,4);

 – уточная добыча угля, т/сут.

т/мес

6 Расчет линии и числа очистных забоев

1.  Средневзвешенная производительность пластов, т/м

,                                                   (26)

где    – мощность i-ого отрабатываемого пласта ,м;

 – плотность угля i-ого отрабатываемого пласта, т/м.

Результаты расчетов сведены в таблицу 1

Таблица – 1 Расчет средневзвешенной производительности пластов

2.  Средневзвешенная нагрузка на очистной забой, т/сут

,                                  (27)

где    – нагрузка на забой для i-ого отрабатываемого пласта, т/сут

Результаты расчетов сведены в таблицу 2

Таблица – 2 Расчет средневзвешенной нагрузки на очистной забой

3.  Средняя длина очистного забоя, м

,                                    (28)

где    – длина очистного забоя для i-ого отрабатываемого пласта, м.

Результаты расчетов сведены в таблицу 3

Таблица – 3 Расчет средней длины очистного забоя

4.  Годовое подвигание линии очистных забоев, м

,                                              (29)

где    – коэффициент извлечения угля;

 – число рабочих дней в году (330);

 – коэффициент влияния горно-геологических условий (0,7-0,95).

м/год

5.  Действующая линия очистных забоев, м

,                                                  (30)

где    – годовая добыча угля, т;

 – коэффициент добычи угля из очистных забоев;

 – коэффициент добычи угля из действующих забоев.

м

6.  Число действующих очистных забоев

,                                                     (31)

где    – коэффициент запаса.

7 Расчет параметров локомотивной откатки

1.  Время движении с грузом, мин

,                                                        (32)

где    – расстояние транспортирования, км;

 – скорость движения с грузом, км/ч.

мин

2.  Время движения порожняком, мин

,                                                       (33)

где    – скорость движения без груза, км/ч.

мин

3.  Расчет продолжительности рейса, мин

,                                             (34)

где    – время нахождения в ОСД, мин;

 – время загрузки состава, мин;

 – длительность дополнительных операций, мин.

мин

4.  Производительность локомотивной откатки, т/сут

,                                                       (35)

где    – число локомотиво-составов в работе, мин;

 – длительность работы локомотивной откатки, мин;

 – число вагонов в локомотиво-составе;

 – грузоподъемность вагонетки, т;

 – коэффициент использования подвижного состава (0,9).

т/сут

8 Расчет пропускной способности ОСД

1.  Коэффициент выхода угля

,                                                     (36)

где    – грузопоток по углю, т/сут;

 – грузопоток по породе, т/сут.

2.  Производительность ОСД по технологии откатки, т/сут

,                                               (37)

где    – грузоподъемность состава по углю, т;

 – длительность работы ОСД в течение суток, ч;

 – длительность такта ОСД (2-4 мин);

 – коэффициент неравномерности откатки (1,25-1,5).

 т/сут

3.  Производительность ОСД по условию разгрузки над ямой, т/сут

,                                              (38)

где    – грузоподъемность вагонетки, т;

 – число одновременно разгружаемых вагонов;

 – время разгрузки вагонетки (40-60 с);

т/сут

4.  Итого по ОСД 1590 т/сут

5.  Производительность скипового подъема

,                                                (39)

где    – длительность работы подъема в течение суток, ч/сут;

 – грузоподъемность скипа, т;

 – глубина ствола (высота подъема) м;

 – пауза между циклами (10-12 с);

 – расчетный коэффициент (3-3,5).

 т/сут

Заключение

В ближайшие 10-15 лет структура промышленных запасов, эффективная