Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВО «Сибирский государственный индустриальный университет»

Кафедра геотехнологии

Курсовой проект по теме:

«Технология и комплексная механизация подземной разработки крутых пластов»

• Содержание
• Введение
• 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
• Заключение
• Список литературы
• 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.
• Проведение подготовительных выработок осуществляется комбайном Темп1-М.
• Система разработки без деления на слои, выемка осуществляется агрегатом по падению ЩРПМ 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

, м	3,8	3,8	1,5	1,5
, т/м	1,35
Средневзвешенная производительность, т/м2	4,25

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

, м	3,8	3,8	1,5	1,5
, т/сут	882	373	828	3027
Средневзвешенная нагрузка на забой, т/сут	995,42

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

, м	3,8	3,8	1,5	1,5
, м	60
Средневзвешенная нагрузка на забой, т/сут	60

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

очистной забой простирание локомотивный

Заключение

В ближайшие 10-15 лет структура промышленных запасов, эффективная разработка которых на сегодняшний день возможна только щитовой системой, сохранится, о чем можно судить по объему добычи угля на шахтах за последние годы с использованием щитовой системы.

В основу совершенствования технологии щитовой выемки угля на шахтах должны быть положены направления по обеспечению механизированной выемки угля и его доставки вдоль очистного забоя, а также технические направления, которые могли бы устранить негативные последствия проявления повышенного горного давления, т.е. обеспечить разгрузку пластов от горного давления и устранить перепуск обрушенных пород с верхних горизонтов.

В процессе анализа работы агрегатов ЩРПМ установлено:

1 Применение механизированной выемки угля обеспечило более высокую культуру и безопасность работ.

2 Раздельная передвижка крепи агрегата по почве и кровле пласта позволяет осуществлять постоянную опору на целик, что исключает произвольную самопередвижку крепи по падению пласта и уменьшает вероятность прорыва породы в призабойное пространство.

3 Выявлена высокая приспособляемость крепи агрегата к почве пласта и к линии очистного забоя.

4 Возможность проведения буровзрывных работ в подкровельной пачке расширяет диапазон применения типоразмера агрегата по мощности пласта, позволяет проходить сбросы и другие нарушения.

5 Высокий процент унификации (85%) снижает затраты на изготовление и разработку, позволяет в сжатые сроки наладить серийное производство.

6 Демонтаж секции крепи агрегата ведется под защитой собственных деревянно-металлических перекрытий одноразового использования.

7 Низкая металлоемкость (0,6 т/м2 отрабатываемой площади очистного забоя) в сравнении с существующими агрегатами (2АНЩ -1,65 т/м2).

Таким образом, испытания агрегатов ЩРПМ доказали их высокую работоспособность и приспособляемость к сложным горно-геологическим условиям, высокую надежность и полноту выемки угля по мощности пласта, удобство обслуживания их в эксплуатации, более высокую культуру и безопасность ведения очистных работ.

Суточная нагрузка на очистной забой при отработке пласта м агрегатом по падению составила 1242 т/сут.

Для выемки угля проектом было принято использование щитового агрегата ЩРПМ.

Для транспортировки угля, по этажному квершлагу была принята локомотивная откатка до скипового ствола.Также доставка оборудования и материалов осуществляется локомотивной откаткой.

При сравнении различных технологий выемки угля наибольшую нагрузку на очистной забой показал мехкомплексом по простиранию т/мес, а наименьшую нагрузки на забой технология с комбинированным гибким перекрытием т/мес.

Список литературы

1. Домрачев А.Н. Технология и механизация разработки крутонаклонных и крутых пластов: метод.реком. / А.Н. Домрачев, М.Г. Коряга; СибГИУ. - Новокузнецк, 2011.- 98 с.

2. Направления комплексной механизации разработки крутых и наклонных пластов. Под редакцией Л.Е. Графова. - М.: Недра, 1974. 208 с.

3. Машины и оборудование для угольных шахт. Справочник. Под редакцией Герасимова В.П. М.: Недра, 1979. 316 с.

4. Ивко В.И. Ориентирование механизированных крепей в плоскости пласта. М.: Недра. 1971. 85 с.

5. Шаровар И.И. Исследование влияния горно (геологических и горнотехнических факторов на управление механизированной крепью на наклонных пластах средней мощности. Специальность 05.15.02 - «Подземная разработка и эксплуатация угольных, рудных и нерудных месторождений». Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: МГИ, 1975. -14 с.

6. Документированная процедура ДП СМК 4.2.3-3.0-2009. Система менеджмента качества. Управление документацией. Оформление выпускных квалификационных работ,отчетов по практике, курсовых проектов и работ. Новокузнецк: СибГИУ, 2009. - 50 с.

7. Бурчаков А.С., Гринько Н.К., Черняк И.Л. Процессы подземных горных работ. - М.: Недра, 1982. - 423 с.

8. Шаровар И.И. Перспективные технологии агрегатной выемки крутых угольных пластов / И.И. Шаровар, В.Г. Виткалов /Журнал "Горная Промышленность" - 2009 - №1. - С. 60.

Размещено на Allbest.ru