Расчет теоретической производительности проходческого комбайна

Теоретическая производительность комбайна является собой максимально возможную производительность при непрерывной работе исполнительного органа и выражается количеством отделенной от  массива горной массы. Она определяется по формуле [11,c. 370]:

                          Q_теор.=3600 Н В v_n ɣ_ср.взв, т/час                                      (6.1)

где  Н = d _k = 0,55 – толщина разрушаемого слоя массива, м

d _k – максимальний диаметр коронки по концам резцов, м;

В = 0,5 – величина заглубки исполнительного в массив, м;

v_n = 0,19 максимальная скорость поперечного перемещения исполнительного органа комбайна  КПУ, м/с;

ɣ_ср.взв – средневзвешенная плотность угля и породы, т/м³ определяется по формуле:

             ɣ _ср.взв.= ɣ _пор к_п+ ɣ  (1- к_п) = 2, 0,53 + 1,4(1 – 0,53)= 1,98                  (6.2)

к_п – коэффициент присечки породного забоя, часть ед.

Q_теор.=3600 0,55  0,5 т/час

Расчет технической производительности комбайна

Техническая производительность комбайна является максимально возможной средне часовой производительность с учетом затрат времени на устранение неисправностей комбайна, не сопряженые во времени с рабочими операциями, маневровые операции и на замену изношенного инструмента. Она определяется по формуле:

Q_mex.=O_теор. к_мех.,т/час                                       (6.3)

Q_mex.=  = 111,6 т/час

где к_мех= 0,4коэффициент непрерывности работы комбайна

Расчет эксплуатационной производительности комбайна

Эксплуатационная производительность проходческого комбайна зависит от всех видов простоев при работе комбайна. Она определяется по формуле:

                                                   Q_е =Q_Teop. k_э, т/час                                         (6.4)

Q_е =  0,2 = 74,4 т/час

где k_э, = 0,35 – коэффициент непрерывности работы, учитывающий все виды простоев при работе комбайна, как на техническое обслуживание комбайна, так и на организационные потери времени и личные нужды рабочих.

РАСЧЕТ И ВЫБОР КРЕПИ ВЫРАБОТКИ

 

Общие положення

Для сохранения необходимых размеров поперечного сечения и поддержания выработок в безопасном состоянии в выработках устанавливается крепь.

Крепь горных выработок должна  удовлетворять следующим требованиям:

-быть достаточно прочной, устойчивой и долговечной, поддерживать выработки в безопасном состоянии в течение всего срока службы;

-минимально заполнять сечение выработки, не мешать выполнению технологических процессов иметь небольшое сопротивление движению воздуха;

-обеспечить возможность механизации ее возведения, быть транспортабельной не трудоемкой при возведении и ремонте;

-обеспечивать возможность её максимального извлечения из выработок, погашаемых, и дальнейшего повторного использования;

-конструкцию податливой крепи выполняем согласно Инструкции [9]. материал крепления должны соответствовать сроку службы выработки, а сумма материальных затрат на изготовление, возведение, эксплуатацию и ремонт на протяжении всего срока службы выработок должна быть минимальная.

Расчет параметров крепи

До начала расчета необходимо составить расчетную схему. Для этого нормальные мощности пластов перечисляем на вертикальные по формуле:

                                                                                             (7.1)

где m – нормальна потужність пластування, м;

α – угол падения пласта, градус;

 Так как cos 3 = 0,997, величина незначительная, вертикальные мощности пластов изменяются на миллиметры, эти изменения можно округлить и пренебречь ими.

По вертикальным мощностям  составляем расчетную схему, указанную на рисунке.

 

                                                      R_c,I = R_i·k_с                                          (7.2)

где k_с= 0,9 – коэффициент, учитывающий дополнительное нарушение масива пород

Находим все средние значения сопротивления слоев пород:

                                           R_i = 10f, мПа                                                  (7.3)

R₁ = 10  12= 120 мПа

R₂ = 10  8 = 80 мПа

R₃ = 10  1,34 = 13,4 мПа

R₄ = 10  7= 70 мПа

R₅ = 10  10 = 100 мПа

По формуле (7.2) находим расчетное сопротивление слоев пород в мас сиве:

R_c1 = 120 0,9 = 108 мПа

R_c2 = 80 0,9 = 72мПа

R_c3 = 13,4 0,9=12,78 мПа

R_c4 = 70 0,9 =   45 мПа

R_c5 = 100 0,9 =  90 мПа

Для смежных пластов, залегающих по контуру поперечного сечения выработки, с изменчивостью Rc,I в пределах до 30% принимают единое для всей выработки усредненное значение расчетного сопротивления пород сжатию, определяемое по формуле:

                           мПа                (7.4)

где R_c,1 ... R_c,n – расчётное сопротивление пластов пород сжатию, мПа; m₁ … m_n – мощность пластов породи, м.

Смещение пород кровли, почвы или боков в горизонтальных и наклонных протяженных выработках, поддерживаемых вне влияния очистных работ, рассчитываем по формуле:

                                       U_{о кр} = k_a·k_s·k_в·k_t·U _{т кр}, мм                               (7.5)

U_{о пч} = k_a·k_s·k_в·k_t·U _{т пч}, мм 

U_{о б} = k_a·k_ϴ·k_s·k_в·k_t·U _{т б}, мм 

Где U _{т кр,} U _{т пч}, U _{т б} – смещение пород, принятое по умолчанию и определяемое по графикам рис. 2 [9] в зависимости от расчетного сопротивления сжатию пород Rc и расчетной глубины расположения выработки Н_р

где k_a = 1 – коэффициент влияния угла залегания пород и направления проходки выработки относительно простирания пород, определяемый по таблице 4;

k_ϴ= 0,35– коэффициент направления сдвига пород, обусловленный по таблице 4[9]

k_s – коэффициент влияния размеров выработки, определяемый для кровли и подошвы по формуле:

k_s = 0,2 · (В -1) = 0,2· (5,4 -1) = 0,88;                               (7.6)

где В – ширина виработки в проходке, м;

Для боков: 

k_s = 0,2·(h – 1)= 0,2· (3,7 – 1) = 0,54                        (7.7)

где h – висота виработки в проходке, м;

 k_в – коэффициент воздействия других выработок, принимаемый для одиночных выработок равным 1;

k_t=1 для всех – коэффициент влияния времени на смещение пород, зависящий от соотношения Н_р/ R_c =и определяемый по графикам [9], стр.10

U _{т кр} =50 мм

U _{т пч}=80 мм

U _{т б} =150 мм

U_{о кр} = 1·0,88·1·1·50 = 44 мм

U_{о пч} = 1·0,88·1·1·80 = 70,4  мм

U_{о б} = 1· 0,35· 0,54·1·1 150 = 28,35 мм

Расчетная нагрузка Р на 1 м выработки со стороны кровли и подошвы определяется  по формуле:

Р = k_n·k_пр· В ·р^н, кПа·м                                  (7.8)

где В – ширина выработки в проходке, м;

k_n=1 для почвы и боков, k_n=1 для кровли - коэффициент перегрузки для подготовительной выработки

k_пр= 0,6 для кровли; для почвы – коэффициент условий проведения выработок, определяемый по таблице [14], таб. 5

р^н= 45 кПа – нормальная нагрузка для кровли, определяемое по графикам зависимости отU_о

  р^н= 52 кПа – нормальная нагрузка для почвы, определяемое по графикам зависимости отU_о

Р_кр = 1·0,6·5,44 ·45 = 146,88  кПа·м

Р_пч = 1·0,6·5,44·52 = 169,728    кПа·м

Расчетная нагрузка Р на 1 м выработки со стороны боков определяем по формуле:

Р_б = k_n·k_пр·h·р^н, кПа,м                                      (7.9)

где  h = 3,75– висота выработки, м;

 k_пр= 0,6

Р_б = 1·0,6·3,75·72= 162 кПа,м

р^н = 72 кПа – нормальная нагрузка для боков выработки, определяемое по графикам зависимости от U_о

Выбираем металлическую податливую арочную трёхзвенную крепь типа КМП-А3 с типом спецпрофиля СВП27, с замком ЗПК и несущей способностью 200 кН. Конструктивная особенность: вертикальная податливость – 400мм.

Плотность установки рам металлического податливого крепления из спецпрофиля на 1м длины выработки находим по формуле:

n = P/N_S= 147/290= 0,50  рам/м                    (7.10)

Принимаем n = 1 рам/м из стандартного ряда, проверяем податливость условием:∆ ≥ U_кр

400 ≥ 44

где Δ – конструктивная податливость крепи, 400мм;

 U_кр – ожидаемые расчетные смещения кровли;