В.М. Юрченко Расчет грузопотоков от комплексно-механизированных ЛАВ и выбор оборудования для конвейерных линий
.pdfМинистерство образования Российской Федерации Кузбасский государственный технический университет Кафедра стационарных и транспортных машин
РАСЧЕТ ГРУЗОПОТОКОВ ОТ КОМПЛЕКСНО-МЕХАНИЗИРОВАННЫХ ЛАВ
И ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ КОНВЕЙЕРНЫХ ЛИНИЙ
Методические указания к курсовому проектированию по курсу "Шахтный транспорт" для студентов специальности 090200
"Подземная разработка месторождений полезных ископаемых" и по курсу "Транспортные машины" для студентов специальности 170100
"Горные машины и оборудование"
Составитель В.М. Юрченко
Утверждены на заседании кафедры Протокол № 167 от 23.02.2000
Рекомендованы к печати учебно-методической комиссией специальности 090200 Протокол № 3 от 4.04.2000
Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса КузГТУ
Кемерово 2000
1
ВВЕДЕНИЕ Сложность расчетов конвейерных линий обусловлена их разветв-
ленностью и неравномерностью поступающих грузопотоков.
Винженерной практике в угольной отрасли нашла широкое применение (в проектных институтах, отделах, шахтах) методика [1, 3], разработанная лабораторией рудничного транспорта ИГД им. А.А.Скочинского (в настоящее время Национальный научный центр горного производства).
Внастоящих методических указаниях на примере расчета конкретной схемы (рис. 1), приведены методики расчета грузопотоков от комплексно-механизированных забоев и выбора оборудования для конвейерных линий.
Вметодических указаниях приведен справочный материал, необходимый для выполнения расчетов.
Цель методических указаний – научить будущих дипломированных специалистов принимать обоснованные инженерные решения.
Средняя продолжительность выполнения расчетов составляет 3-4
часа.
2
1. ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
1.1. Составление технологической схемы конвейерного транспорта
Технологическая схема транспорта должна отражать путь перемещения горной массы от забоя до пункта складирования или погрузки в средство внешнего транспорта. На схеме должны быть даны названия выработок, их длины, углы наклона, расположения транспортных бункеров и т.п. Рядом с графическим обозначением очистного забоя на
схеме указать общие параметры: |
|
|
Асм |
– сменная нагрузка на забой, т; |
m – мощность пласта, м; |
Lоз |
– длина очистного забоя (лавы), м; |
b – ширина захвата, м; |
Ар |
– cопротивление угля резанию, Н/мм; |
|
тип оборудования – для механизации работ в очистном забое. Принимая в расчет сменную добычу, нельзя ее получать из суточ-
ной путем деления на число добычных смен. Необходимо ориентироваться на максимум сменной производительности, достигнутой в аналогичных горнотехнических условиях на данном оборудовании.
1.2. Обоснование принимаемых параметров
Речь идет о некоторых параметрах, приведенных в табл. 1. Таблица 1
Параметры |
|
Забои |
|
|
№ 1 |
№ 2 |
№ 3 |
||
|
||||
Сменная добыча Асм , т |
650 |
500 |
700 |
|
Продолжительность смены Тсм , ч |
6 |
6 |
6 |
|
Длина очистного забоя Lоз , м |
150 |
150 |
160 |
|
Вынимаемая мощность пласта m, м |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
|
Плотность угля в целике γ ц , т/м3 |
1,35 |
1,35 |
1,35 |
|
Насыпная масса угляγ , т/м3 |
0,85 |
0,85 |
0,85 |
|
Сопротивление угля резанию Ар , Н/мм |
120 |
120 |
120 |
|
Угол падения пласта β , град |
7 |
7 |
7 |
|
Тип механизированного комплекса |
2КТМ |
2МКЭ |
1УКП |
|
Тип комбайна |
2К52М |
КШ 1КГ |
1ГШ68 |
|
Ширина захвата b, м |
0,8 |
0,63 |
0,8 |
|
Коэффициент машинного времени kм |
0,40 |
0,45 |
0,40 |
|
Тип скребкового конвейера |
СП-87П |
СУ2МК |
СП202 |
|
Скорость цепи конвейера Vк, м/мин |
67,2 |
58,5 |
67,2 |
3
Принимая или назначая сменную добычу, необходимо помнить, что для применения механизированных комплексов существует норматив. На "заре" применения комплексов он составлял 500-700 т, сегодня
– 1000 т в сутки. В XII пятилетке перед отраслью (перед машиностроителями ГПО "Союзуглемаш") поставлена задача создания и выпуска оборудования для комплексно-механизированных лав, позволяющего добывать 800 (для тонких пластов) – 3000 т (для мощных пластов пологого падения) в сутки. Величина сменной добычи зависит от ряда других параметров и должна быть с ними согласована.
Асм = mb Lоз γ ц N , |
(1.1) |
где N – число циклов, которое может совершить комбайн при определенных скоростях подачи.
Число циклов комбайна определяют по формуле
|
|
N = |
60 Тсм kм |
, |
(1.2) |
|||
|
|
L |
L |
|
||||
|
|
|
оз |
+ |
оз |
+ tпз |
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
||
|
|
|
Vmax |
|
|
|
||
где |
tпз – время на |
|
Vmax |
|
|
|
||
совершение |
подготовительно-заключительных |
|||||||
операций, мин (с |
целью |
упрощения |
задачи условно |
принимают |
||||
tпз |
= 20 мин); Vmax – скорость подачи комбайна при резании, м/мин, |
|||||||
зависит от его энерговооруженности и сопротивляемости угля резанию (Ар). Определяют по табл. 6.1 [1] или по табл. 2 прил. 2; Vmaxм – возможная техническая скорость подачи комбайна, м/мин, принимают по табл. 6.1 [1]; Vmax′ = 0,7 Vmaxм – скорость подачи комбайна при об-
ратном ходе (при зачистке), м/мин.
В случае отсутствия данных о скорости подачи комбайна при резании для определения можно воспользоваться формулой
Vmax = |
N уст |
, м/мин |
(1.3) |
|
60Hw m bγ ц |
||||
|
|
|
где N уст – устойчивая мощность электродвигателя комбайна, кВт.
Для двигателя типа ЭДКО – N уст = ( 0,7 ÷ 0,9 ) Nч . Для двигателей типа ЭКВ – N уст = ( 0,9 ÷ 1,1 ) Nдл.
4
Nч ,Nдл – соответственно, часовая и длительная мощности электродвигателя, определяют по табл. 6.1 [1] или по табл. 2, прил. 2;
H w – удельные энергозатраты разрушения угля, кВт·ч/т.
Ар, Н/мм |
100 |
|
200 |
|
300 |
|
400 |
Hw, кВт·ч/т |
0,3 |
|
0,6 |
|
0,9 |
|
1,2 |
Длина очистного забоя |
Lоз имеет |
тенденцию |
увеличения: 90, |
||||
100, 120 м – раньше, 150, 180 и до 300 м – сегодня и на дальнейшую перспективу. Увеличение длины очистного забоя вызвано стремлением повысить коэффициент использования забойного оборудования (это отношение времени работы оборудования за минусом времени, затрачиваемого на монтаж-демонтаж, к его сроку службы). Необходимо также подчеркнуть, что для увеличения коэффициента использования оборудования Минуглепром СССР рекомендовал увеличить длину столба по простиранию в 2 раза (в среднем в 1985-1986 гг. длина столба составляла 900 м). Эту же цель ставят при работе комплексномеханизированных лав с разворотом без перемонтажа.
Вынимаемая мощность m – один из параметров, характеризующих пласт. Пласты по мощности классифицируют следующим образом:
весьма тонкие |
до 0,5 м; |
тонкие |
0,5-1,3 м; |
средней мощности |
1,3-3,5; |
мощные |
более 3,5 м. |
При выборе комбайна пределы регулирования шнеков должны быть несколько больше, чем вынимаемая площадь пласта. В противном случае при выемке будет оставаться пачка угля.
Ширина захвата комбайна b зависит от многих факторов, основным из которых является вынимаемая мощность пласта. При выборе шнека (ширины захвата) необходимо учитывать следующие рекомендации:
b = 0,8 м |
при |
m < |
1,2 м; |
b = 0,63 м |
при m = 1,2-2,5 м; |
||
b = 0,5 м |
при |
m > |
2,5 м. |
Средняя плотность угля в целике и насыпная масса угля γ ц – ве-
личины взаимосвязанные и имеющие одинаковые единицы измере-
5
ния – т/м3. Средняя плотность угля в целике изменяется в пределах 1,1-1,5 т/м3, а насыпная масса составляет 0,8-1,1 т/м3. Следует отметить, что связующим элементом является коэффициент разрыхления, который составляет 1,1-1,4.
Сопротивление угля резанию Ар – этот параметр играет важную
роль при определении скорости подачи угольного комбайна. В свою очередь, максимальный грузопоток из лавы прямо пропорционален скорости подачи комбайна. Таким образом, необоснованное увеличение скорости комбайна искусственно увеличит максимальный грузопоток, что потребует большей приемной способности конвейера (либо принятием конвейера с большей скоростью ленты, либо – конвейера с большей шириной ленты).
Коэффициент машинного времени kм существенно влияет на ве-
личину среднего грузопотока из очистного забоя. Важно подчеркнуть, что сегодняшняя организация работы комплексно-механизированных забоев в отрасли позволила достигнуть величины коэффициента 0,3. Шахтерам в XII пятилетке была поставлена задача: довести коэффициент машинного времени до 0,4. Кстати, бригада В.М. Гвоздева (ш. "Распадская", январь 1987 г.) при установлении рекорда суточной добычи 14000 т угля довела коэффициент машинного времени до 0,82.
При расчетах величину коэффициента машинного времени нельзя завышать, так как это приведет к искусственному увеличению эксплуатационной нагрузки, что, в свою очередь, ведет к завышению мощности привода конвейера и требуемой прочности тягового органа.
1.3. Рекомендации по проектированию конвейерных линий
При проектировании конвейерных линий необходимо придерживаться следующего:
–число конвейеров в линии принимать минимальным с целью экономичности (т.е. снижения себестоимости транспортирования 1 т угля) и повышения надежности системы, характеризующейся коэффициентом готовности (определяют произведением коэффициентов для отдельных машин);
–выбор ширины и скорости движения ленты производить на основании сравнения максимального минутного грузопотока и приемной
способности конвейера ( amax′ < Qк пр γ );
6
–выбор модели конвейера осуществлять по принятым параметрам: ширине ленты и скорости ее движения с учетом места установки (штрек, бремсберг, уклон) и условий эксплуатации;
–длину установки конвейера принимать по допустимой длине, определяемой по графику применимости по известным параметрам: эксплуатационной нагрузке (т/ч) и углу установки (град);
–если конвейер не подходит по одному из параметров (в пределах 20 %): приемной способности, производительности или допустимой длине, то можно выйти из положения, установив бункер с питателем перед данным конвейером. В других случаях следует выбирать конвейер с большей шириной ленты и большей мощностью привода.
2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУЗОПОТОКОВ
ИЗ ОЧИСТНЫХ ЗАБОЕВ
Очистной забой № 1 2.1. Средний минутный грузопоток за время поступления угля
из очистного забоя:
а1( п )1 = |
Aсм1 |
, |
(2.1) |
|
60Тсмkn |
||||
|
|
|
при односторонней схеме работы комбайна с зачисткой величину kn определяют по формуле
kn = kм + |
tз |
, |
(2.2) |
|
60Тсм |
||||
|
|
|
где kп – коэффициент времени поступления угля из одного очистного забоя на транспортную систему;
tз = Lоз N / 0,7Vmaxм = 150 2 / 0,7 6,0 = 71,5 мин, |
(2.3) |
tз – продолжительность зачистки очистного забоя при обратном ходе в
течение смены; Vmaxм = |
6,0 м/мин |
(принимают для 2К-52 по |
|||
табл. 6.1 [1] или по табл. 2 прил. 2). |
|
|
|
||
Тогда |
|
|
71,5 |
|
|
kn = |
0,4 + |
= 0,57 ; |
|||
60 7 |
|||||
|
|
|
|||
7
а1( п )1 |
= |
|
|
650 |
= 2,7 |
т/мин. |
|
60 |
7 0,57 |
||||||
|
|
|
|
||||
2.2. Максимальный минутный грузопоток, который может поступить из очистного забоя.
2.2.1. При прямом ходе выемочной машины:
|
|
|
|
′ |
|
= |
mb Vmax δ 1Ψ nγ ц , |
(2.4) |
|||||
|
|
|
|
amax |
|||||||||
|
Vmax = |
3,0 |
|
|
1 |
(принимают по табл. 6.1 [1] или по табл. 2 |
|||||||
где |
|
м/мин |
|||||||||||
прил. 2) для комбайна 2К-52 при b = 0,8 м, m = 2,0 м. |
|
||||||||||||
|
δ |
1 = |
|
Vк |
|
= |
|
67,2 |
|
= 0,957 , |
(2.5) |
||
|
Vк + Vmax |
67,2 + 3,0 |
|||||||||||
δ 1 – расчетный |
|
|
|
|
|||||||||
коэффициент, учитывающий |
направление |
движения |
|||||||||||
выемочной |
машины |
и |
скребковой |
цепи |
забойного конвейера; |
||||||||
Vк = |
67,2 м/мин – скорость цепи конвейера СП-87П принимают по |
||||||||||||
табл. 6.2 [1] |
или табл. |
1 прил. 2; Ψ п = |
0,70 - коэффициент погрузки, |
||||||||||
устанавливают по табл. 6.3 [1] или табл. 3 прил. 2. |
|
||||||||||||
|
Тогда максимальный минутный поток при прямом ходе: |
|
|||||||||||
|
′ |
2,0 0,8 3,0 0,957 0,7 1,35 = |
4,34 т/мин. |
|
|||||||||
|
amax = |
|
|||||||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.2.2. При обратном ходе выемочной машины (зачистке):
a |
′′ |
max |
= |
|
|
′ |
|
|
|
|
2 ( 1 − Ψ n )γ ц , |
|||
|
mbVmax δ |
|||||||||||||
′ |
|
|
1 |
|
= 0,7 |
|
6 ,0 |
= |
4,2 м/мин, |
|||||
|
|
|
|
|||||||||||
где Vmax = 0,7Vmaxм |
|
|||||||||||||
δ 2 = |
|
Vк |
|
= |
|
|
|
67,2 |
= 1,07 , |
|||||
Vк − |
′ |
67,2 − 4,2 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
Vmax |
|
|
|
||||||||
тогда максимальный минутный грузопоток при обратном ходе: a′′ max1 = 2 0,8 4,2 1,07 ( 1 − 0,70 ) 1,35 = 2,9 т/мин.
(2.6)
(2.7)
(2.8)
По максимальному минутному грузопотоку из забоя проверяем правильность предварительного выбора скребкового конвейера по условию аmax′ 1 = aзк . Так как это условие выполняется (4,34 < 6,0), зна-
чит, конвейер СП-87П принят правильно.
8
Очистной забой №2 2.3. Средний минутный грузопоток за время поступления угля.
а |
( п ) = |
Асм2 |
, т/мин |
|
60Тсм kn2 |
||||
1 |
2 |
|
||
|
|
где kп |
= kм + |
t3 |
|
|
= kм |
+ |
|
|
Lоз N |
|
= |
|||||||
60Тсм |
|
|
|
|
||||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
0,7Vmax |
60Тсм |
||||||||||
|
150,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
|
|
|
|||
= 0,45 + |
|
|
= |
|
0,62 ; |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
0,7 6 ,0 60 7 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Vmaxм = 6,0 т/мин, скорость подачи комбайна КШ-1КГ, прини- |
||||||||||||||||||
мают по табл. 6.1 [1] или по табл. 2 прил. 2. |
|
|
|
|||||||||||||||
Тогда |
а |
|
( п ) |
= |
|
|
500 |
= 1,92 т/мин. |
||||||||||
1 |
60 |
7 0,62 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
2.4. Максимальный минутный грузопоток из очистного забоя № 2 |
||||||||||||||||||
|
|
|
определяют следующим образом. |
|||||||||||||||
|
|
2.4.1. При прямом ходе выемочной машины: |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
mbVmax δ 1Ψ |
n γ |
ц , |
||||||
|
|
|
|
|
amax2 = |
|||||||||||||
где Vmax = 3,0 м/мин, скорость подачи комбайна КШ-1КГ определяют по табл. 6.2 [1] или по табл. 1 прил. 2;
δ 1 = |
Vк |
= |
57,5 |
|
= |
0,95; |
||
Vк + |
Vmax |
57,5 + |
3,0 |
|
||||
|
|
|
|
|
||||
Vк = 57,5 м/мин – скорость цепи конвейера СУ2МК, принимают по |
||||||||
табл. 6.2 [1] или по табл. 1 прил. 2; |
Ψ п = |
|
0,74 – коэффициент погруз- |
|||||
ки, принимают по табл. 6.3 [1] или по табл. 3 прил. 2.
Тогда максимальный минутный грузопоток при прямом ходе
′ |
= |
2,0 |
|
0,63 |
|
3,0 |
|
0,95 |
|
0,74 |
|
1,36 |
= 3,5 т/мин. |
атах2 |
|
|
|
|
|
2.4.2. При обратном ходе выемочной машины:
|
′′ |
|
= |
|
|
|
′ |
|
|
− Ψ n )γ ц , |
|
amax2 |
mbVmax δ 2( 1 |
||||||||
где |
′ |
= |
0,7 |
|
6 |
,0 = |
4,2 м/мин, |
|||
Vmax = 0,7Vmaxм |
|
|||||||||
|
|
δ |
2 |
= |
|
|
57,5 |
= |
1,08. |
|
|
|
57 |
,5 − |
4,2 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
Тогда максимальный грузопоток при обратном ходе:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
′′ |
= |
2,0 |
|
0,63 |
|
4,2 |
|
1,08 |
|
( 1 |
− |
0,74 ) |
|
1,35 |
= 2,0 т/мин. |
атах2 |
|
|
|
|
|
||||||||||
По максимальному минутному грузопотоку из забоя проверяем правильность предварительного выбора скребкового конвейера по условию аmax′ 2 < азк .
Так как это условие выполняется (3,5 < 4,4), значит, конвейер СУ2МК принят правильно.
Очистной забой № 3 2.5. Средний минутный грузопоток за время поступления груза.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а ( п ) |
|
= |
|
|
Асм3 |
|
|
, т/мин |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
60Тсм kn3 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где |
kп3 |
= k |
м + |
|
|
|
|
|
Lоз N |
|
|
|
|
= 0,4 + |
|
|
|
160 2 |
|
|
= 0,58 ; |
|
|||||||||
0,7Vmaxм 60Тсм |
|
0,7 6 ,0 60 |
7 |
|
|
||||||||||||||||||||||||||
Vmaxм = |
6,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
м/мин – |
|
скорость |
подачи |
|
комбайна, |
принимают |
по |
||||||||||||||||||||||||
табл. 6.1 [1] или по табл. 2 прил. 2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
Тогда |
а |
1 |
( п ) |
= |
|
|
|
700 |
|
|
= |
|
2,9 т/мин. |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
60 7 0,58 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
2.6. Максимальный минутный грузопоток из очистного забоя № 3 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
определяют следующим образом. |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
2.6.1. При прямом ходе выемочной машины: |
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n γ ц , |
|
|
|
|
||
где |
Vmax = |
3,6 , |
|
|
|
|
amax3 = m bVmax δ 1Ψ |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
м/мин, скорость подачи комбайна 1ГШ-68, принима- |
|||||||||||||||||||||||||||||||
ют по табл. 6.1 [1] |
или по табл. 2 прил. 2; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
δ |
1 |
= |
|
|
Vк |
|
|
= |
|
|
67,2 |
|
|
= 0,923, |
|
|
||||||||
Vк = |
67,2 м/мин, |
Vк + Vтах |
|
67,2 |
+ 3,6 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
скорость |
цепи |
конвейера |
СП-202, |
принимают |
по |
||||||||||||||||||||||||||
табл. 6.2 [1] или по табл. 1 прил. 2; |
|
Ψ |
|
n = |
|
0,7 - коэффициент погрузки, |
|||||||||||||||||||||||||
учитывают по табл. 6.3 [1] или по табл. 3 прил. 2. |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
Тогда максимальный грузопоток при прямом ходе: |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
′ |
|
|
= |
2 |
|
0,8 |
|
3,6 |
|
0,923 |
|
0,70 |
|
|
1,35 = 5,02 т/мин. |
|
|||||||||||||
|
|
атах3 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||