Встановлення параметрів технології очисної виїмки на крутих пластах

1. Ціль практичної роботи: навчити студентів визначати параметри технології очисної виїмки на крутих пластах з деталізацією складових параметрів формул.

2. Форма проведення практичних занять: розрахункові вправи.

3. Методичні рекомендації до виконання практичної роботи.

 

Для механізованого виймання вугілля в лавах крутих пластів, серійно випускають комбайни «Темп», А70, 1КНД і «Комсомолець». Перераховані машини працюють у прямолінійних вибоях з використанням звичайного дерев'яного або механізованого кріплення.

Основні критерії для вибору типу машини - стійкість бічних порід і потужність вугільного пласта. Для машин, що роблять відбійку вугілля знизу нагору, необхідний рівна і стійка підошва. У противному випадку спуск комбайнів займає багато часу і ефективність їх застосування різко падає. Комбайни А70 і «Комсомолець» можуть бути використані у вибоях із середньою стійкістю бічних порід, що дозволяють мати незакріплену смугу шириною 1,1-1,2 м по всій довжині лави.

При виборі типу комбайна для конкретних умов спочатку по технічних характеристиках машин визначають, які комбайни можна використовувати у вибої при заданій потужності пласта. Після цього роблять остаточний вибір машини з урахуванням стійкості бічних порід. У тих випадках, коли неможливо підібрати по гірничо-геологічних причинах тип комбайна, виїмку вугілля варто робити відбійними молотками.

Висота уступу в цьому випадку залежить від продуктивності праці робочого очисного вибою і числа робітників, зайнятих в одному уступі. Вона може бути розрахована виходячи з норм виробітку або із часу, що витрачається на одиницю роботи (на 1 м²).

Розрахунок висоти уступу по нормі виробітку може бути зроблений по формулі:

, (1)

де – коефіцієнт перевиконання норми виробітку ( = 1, 1-1,15); п – число робітників в одному уступі; – норма виробітку робочого очисного вибою за зміну на відбійку і кріплення, м²; – ширина кріплення – відстань між рядами кріплення по простяганню, м.

Висота уступу по витратам часу розраховується по формулі:

, (2)

де Т – тривалість зміни, хв; – час на підготовчо-заключні операції, рівний 30 хв; – час на відбійку 1 м², хв; с_в – відношення часу, затрачуваного на вирубку 1 м² у кутку, до часу, затрачуваному на вирубку 1 м² з іншої частини уступу; k_о – коефіцієнт, що враховує час на відпочинок, k_о =1,1; – висота кутка, м; – час на кріплення 1 м², хв.

Значення величин і наведені в табл. 1.

 

Таблиця 1

Середня потужність пласта, м	Витрати часу, хв	Коефіцієнт по витратам часу на кріплення 1 м2, що враховує склад комплекту кріплення: стійки + обаполи + затягування
на відбійку 1 м2 відбійним молотком t отб	на кріплення 1 м2 при комплекті із трьох стійок, двох обаполів, трьох затягувань t кр	3+1+0	3+2+0	3+1+3	3+2+3	3+2+7	3+2+14
м'які вугілля	вугілля середньої міцності	міцні вугілля
0,50	5,0	7,4	11,3	5,1	0,94	0,86	1,04	1,06	1,14	1,41
0,60	5,5	8,2	12,5	5,6
0,75	6,1	9,1	13,9	6,2
0,95	6,9	10,2	15,6	7,0
1,18	7,7	11,3	17,3	7,8
1,40	8,4	12,3	18,0	8,5
1,60	9,0	13,3	20,3	9,1
1,81	9,5	14,0	21,4	9,6
2,00	10,0	14,8	22,6	10,2

 

Висоту магазинного уступу h_маг і випередження його по простяганню d_маг при виїмці вугілля відбійними молотками можна визначити по наступних формулах (рис. 1):

 

; (3)

, (4)

 

де – мінімальна відстань між магазином і лінією вибою по максимально припустимій швидкості вентиляційного струму, м;

, (5)

– середньодобовий видобуток лави, т; – потрібна кількість повітря на 1 т добового видобутку, м³/хв; – максимально припустима швидкість руху струму повітря в очисному вибої, =4 м/с; – потужність пласта, що виймається, м; – необхідна ємність магазину, т; — маса 1 м³ вугілля в насипу, =0,8 т; – кут нахилу укосу магазину до лінії простягання у площини пласта, залежний від кута природного укосу β і кута падіння α (для кута β = 34-40° середнє значення – 38°):

;

– відстань між вибоєм першого уступу і верхньою точкою магазину. При наявності рештаків дорівнює відстані між вибоєм першого уступу і кінцем нижнього рештаку. Коли рештаки відсутні, . У лаві із прямолінійним вибоєм, коли є тільки один магазинний уступ, =0; якщо комбайнова лава має два магазинних уступи, дорівнює величині випередження верхнього уступу ( – загальна розтяжка уступів у лаві; вона дорівнює сумі випередження уступів); – висота вентиляційного просіка (печі), м.

 

 

Рис. 1. Схема до розрахунку магазинного уступу.

Необхідна ємність магазину залежить від довжини лави та організації робіт в очисному вибої і на транспорті.

Залежність між ємністю магазину, висотою поверху і часом резервування вугілля в магазині може бути виражена формулою:

, (6)

де – похила висота поверху, м; – довжина ціликів по падінню, м; – висота штреків по падінню пласта, м; – ширина знімаємої смуги вугілля у вибої уступу, м; – середня щільність вугілля в цілині, т/м³; с – коефіцієнт видобутку вугілля; – час, протягом якого зберігається вугілля в магазині, приймається рівним половині зміни або зміні, год; Т – тривалість зміни, год.

Кількість уступів у поверсі визначаємо по формулі:

. (7)

 

Приклад 1. Розрахувати елементи системи розробки для пласта потужністю =1 м при виїмці вугілля відбійними молотками. Шахта III категорії по газу. Бічні породи пласта середньої стійкості. Вугілля середньої міцності. Коефіцієнт видобутку вугілля с = 0,95. У лаві прийнятий трьохзмінний режим роботи. Тривалість зміни T = 6 год. Протягом двох змін ведуться роботи з виймання вугілля, третя зміна – ремонтно-підготовча. Ширина знімаємої смуги вугілля =0,9 м. Висота просіка (печі) =4 м.

Під вентиляційним і над відкотним штреками залишають цілики вугілля висотою
= 8 м. Висота поверху =133 м. Висота відкотного штреку 3 м,
= 6 ч.

Рішення. Висоту уступу, виходячи з норм виробітку, визначаємо по формулі (1).

м.

Ємність магазину визначаємо по формулі (6)

т.

Знаходимо висоту магазину. Для цього визначаємо добовий видобуток лави:

т

Мінімальну відстань між магазином і лінією вибою знаходимо по формулі (5):

м.

.

 

При наявності рештаків =3,6 м.

Висота магазину

м.

Приймаємо h_маг= 8м.

Ширину магазину визначаємо по формулі (4):

м.

Приймаємо випередження магазинного уступу, кратне ширині кріплення, рівним 7,2 м.

Кількість уступів у поверсі знаходимо по формулі (7):

.

Довжина уступу приймається рівною парному числу метрів. Приймаємо 8 уступів, з них 5 висотою по 12 м і 3 висотою по 14 м.

Таким чином, висота поверху =133 м буде складатися з п'яти уступів по 12 м (60 м), трьох уступів по 14 м (42 м), ціликів над відкотним (8 м) і під вентиляційним (8 м) штреками, просіка (4 м), магазина (8 м) і висоти відкотного штреку (3 м).

При виїмці вугілля комбайном «Темп» довжину лави визначаємо по формулі:

, (8)

де – швидкість подачі комбайна, м/хв; – швидкість спуску комбайна, м/хв; – час на кріплення 1 м лави, хв; – тривалість допоміжних операцій на 1 м лави, хв. Середній час на кріплення 1 м лави:

, (9)

де – витрати часу на кріплення 1 м² (див. табл. 1); – ширина заходки комбайна, м; – число робітників, зайнятих на кріпленні лави в одній точці; – кількість точок, з яких одночасно здійснюють кріплення лави; – коефіцієнт перевиконання норми виробітку.

У формулі час на встановлення полків не враховується, тому що він становить досить малу величину на 1 м лави.

Приклад 2. Визначити елементи лави, якщо в ній працює комбайн «Темп». Режим роботи лави трьохзмінний: дві зміни з видобутку, одна – ремонтно-підготовча. Протягом видобувної зміни роблять виїмку однієї смуги вугілля по всій довжині лави. Після виїмки вугілля в цю зміну виконують кріплення лави в чотирьох точках одночасно. У кожній точці працює одна людина. Потужність пласта 1,1 м; робоча швидкість подачі комбайна 1 м/хв; швидкість спуску комбайна 3 м/хв; глибина врубу 0,9 м; висота поверху 120 м; над відкотним штреком залишають цілики вугілля висотою 8 м, під вентиляційним штреком ціликів не залишають; ширина просіка 4 м, середня щільність вугілля 1,3 т/м³; коефіцієнт видобутку вугілля 0,95; кут падіння пласта 60°; категорія шахти по газу III.

Рішення. Визначаємо час на кріплення 1 м лави

м.

Можлива довжина комбайнової частини лави

м.

Через те, що комбайн обробляє вибій протягом 1-2 год, ємність магазину повинна відповідати кількості вугілля, знятого з однієї смуги по всій довжині лави. Приймаємо, що час на виїмку смуги вугілля в магазинному уступі дорівнює часу виїмки смуги вугілля комбайном у лаві. Тоді ємність магазину складатиме:

т.

Добовий видобуток лави

т.

Мінімальну відстань між магазином і лінією вибою знаходимо по формулі (5):

м.

.

Висота магазинного уступу

м.

Приймаємо h_маг= 10м.

Ширина магазинного уступу

м.

Приймаємо ширину магазинного уступу кратній ширині кріплення, тобто =9,9 м.

Довжина комбайнової лави без урахування верхньої ніші становить

м.

Завдання 1. Визначити розміри магазинного уступу, число уступів або довжину лави і висоту поверху для умов, приведених у табл. 2. Кількість робочих змін у лаві – чотири. Тривалість зміни T =6 ч. Виїмка вугілля здійснюється протягом двох змін (n =2). При залишенні ціликів вугілля над відкотним штреком ширина просіка, (печі) = 4 м. При роботі без залишення ціликів над відкотним штреком довжина вугільного вибою штреку дорівнює 8 м.

 

Таблиця 2

№ варіанта

Потужність пласта, м

Кут падіння пласта, град.

Висота поверху, м

Добовий видобуток ділянки, т

Газоємність, м3/т.с.д.

Середня щільність вугілля, т/м3

Міцність вугілля

Стійкість порід покрівлі і підошви

Число робітників в одному уступі

Ширина кріплення або глибина захвата, м

Висота цілика, м

над відкаточним штреком

під вентиляційним штреком

Виїмка вугілля відбійними молотками

0,60

1,3

сер. міц.

сер. ст.

0,8

0,65

1,3

м'який

сер. ст.

0,65

1,4

сер. міц.

стійкі

0,9

1,25

1,3

сер. міц.

стійкі

0,9

1,70

1,3

м'який

стійкі

–

0,75

1,4

м'який

стійкі

0,8

–

1,35

1,3

сер. міц.

стійкі

0,9

1,10

1,3

м'який

слабкі

0,9

–

0,80

1,3

сер. міц.

стійкі

0,9

–

–

Виїмка вугілля комбайном «Темп»

0,8

1,5

міцний

сер. ст.

–

0,9

–

–

1,2

1,3

сер. міц.

сер. ст.

–

0,9

–

0,9

1,3

сер. міц.

сер. ст.

–

0,9

–

1,0

1,4

сер. міц.

сер. ст.

–

0,9

–

0,85

1,3

сер. міц.

сер. ст.

–

0,9

–

–

 

 

4. Список літератури.

Сапицкий К.Ф., Дорохов Д.В., Зборщик М.П., Андрушко В.Ф. Задачник по подземной разработке угольных месторождений. Учебн. пособие для вузов.– М.: Недра.–1981.–311 с. (с. 63-69).