CC BY
74
ГОРНОЕ ДЕЛО
УДК 622.23.054.2:622.271.64
АНАЛИЗ КОМПОНОВОЧНОЙ СХЕМЫ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОГО СТРУГА
В.В. Король, А.Е. Пушкарев, В.Г. Хачатурян
Выполнен анализ возможных схем компоновки струговой установки, оснащенной гидромеханическими резцами, выполненными по схеме «струя через резец» с учетом гидравлических характеристик насосного оборудования ЗАО «Талнах».
Ключевые слова: схема компоновки, струг, гидромеханическое разрушение.
На сегодняшний день гидромеханический способ разрушения угля и горных пород хорошо себя зарекомендовал. Анализ результатов исследований, выполненных А.И. Бероном, А.Б. Голодом, М.Г. Карабановым, А.А. Карленковым, М.А. Лемешко, Б.А. Ошеровым, Е.З. Позиным, Н.И. Сысоевым, Б.Б. Луганцевым и другими учеными, позволяет сделать вывод о том, что одно из наиболее перспективных направлений развития добычной техники связано с совершенствованием оборудования струговой выемки. Однако, применение стругов осложняется и даже становится невозможным при наличии в угольном пласте крепких породных включений. В связи с этим для расширения области применения струговых установок целесообразно использование в них гидромеханического способа разрушения, обеспечивающего разработку крепких углей и пород повышенной прочности.
Вопросы гидромеханического разрушения горного массива наиболее полно изучены и представлены в работах В.Е. Бафталовского, В. А. Бреннера, Л.Б. Глатмана, Ю.А. Гольдина, И.И. Дорошенко, К.В. Демина, А.Б. Жа-бина, И.В. Иванушкина, В.В. Король, И. А. Кузьмича, И.М. Лавита, В.Г. Мерзлякова, М.М. Миллера, Г.П. Никонова, А.Е. Пушкарева, В.В. Сафроно-ва, С.Е. Харламова, М.М. Щеголевского и др [1,2,3]. Анализ возможных схем гидромеханического разрушения позволил установить наиболее предпочтительную схему, при которой вода высокого давления подается через
канал, выполненный в теле резца, непосредственно в зону контакта инструмента с разрушаемым массивом. В настоящее время эта схема известна как схема «струя через резец». Для этих резцов, применительно к струговым установкам, выполнены исследования и установлены закономерности процесса резания угольного массива, которые позволяют рассчитать нагрузки, действующие на инструмент, и обосновать его рациональные конструктивные и режимные параметры [4].
При этом, широкое распространение такого метода разработки ограничивается рядом проблем, одна из которых, создание воды высокого давления и ее подача к исполнительному органу струга. В настоящий момент, обсуждаются несколько путей решения данной проблемы: применение насосных станций и использование станций на базе мультипликаторов. При этом, для вышеуказанных вариантов существует несколько схем компоновки машин:
1. Насосное оборудование размещено в выработке и доставка воды к исполнительному органу струга осуществляется при помощи рукавов высокого давления (РВД).
2. Насосное оборудование установлено на струге и рабочая жидкость подается из бака либо по рукавам низкого давления (РНД).
Мультипликаторные станции, в свою очередь, состоят из 2-х блоков: блок низкого давления и блок преобразователя давления. В результате этого, может быть предложено 3 варианта компоновки машин:
- Оба блока в едином агрегате размещены в штреке.
- Оба блока в едином агрегате располагаются на рабочем органе
струга.
- Блоки разнесены (мультипликатор установлен на струге, блок низкого давления в штреке).
Проанализировав предложенные варианты компоновки машин, можно сделать вывод, что наиболее предпочтительный вариант с применением насосного оборудования, поскольку данный тип гидравлических машин более совершенен по сравнению с мультипликатором, легче, менее габаритный, проще в обслуживании. К тому же, привязка одной машины более рациональна с точки зрения компоновки, чем привязка нескольких элементов.
Таким образом, струговая установка, оснащенная гидромеханическим исполнительным органом, может иметь 2 варианта компоновки (рис. 1).
Для примера реализации предложенных вариантов компоновочных схем предлагается использовать продукцию отечественного производителя - ЗАО «Талнах». Используя перечень и характеристики выпускаемого насосного оборудования, составляются рабочие поля на графиках зависимости расхода воды от давления для каждого типоразмера. Насосы ЗАО «Талнах» специально предназначены для непропорциональных режимов
работы (например, малый расход при большом давлении). Это обеспечивает максимальный КПД работы машины при задаваемых параметрах.
Так, например, рабочие поля типоразмеров насосов 1.1, 2.3 и 1.3 представлены на рис. 2, а основные технические характеристики в таблице.
Основные технические характеристики типоразмеров насосов трехплунжерных кривошипных горизонтальных ТУ3632
Давление на выходе, МПа Подача, м3/ч Мощность максимальная, кВт
Габарит 1.1 8 - 40 0,25 - 8 4 - 25
Габарит 2.3 8 - 63 0,8 - 16 25 - 50
Габарит 1.3 12,5 - 100 1 - 30 40 - 160
Рис. 1. Компоновочные схемы гидромеханической струговой установки: а - с источником высокого давления, расположенным в штреке; б - с насосом высокого давления на струге: 1 - струг; 2 - конвейер; 3 - тяговая цепь; 4 - тяговая станция; 5 - источник гидравлической мощности; 6 - насос высокого давления; 7 - рукав высокого давления;
8 - бак с водой; 9 - рукав низкого давления; W1 - мощность тяговой станции; W2 - гидравлическая мощность; УС - скорость перемещения
струга
Гударит 1.1 Г1дарит 2.3
О о, м3/ч 0о, мУч
О 15 30 м 50 60 70 р0/ МПи о 15 30 М 50 60 70
Г1Вар игл 1.3
йо. м3/ч
О 15 30 ¿>0 50 60 70 р0/ Р/Рд
Рис. 2. Рабочие поля насосов типоразмеров 1.1; 2.3; 1.3
Сравнение графиков типоразмеров 1.1; 2.3; 1.3 показывает, что насос типоразмера 1.3 (масса насоса - 650 кг) имеет наибольшее рабочее поле и более полно удовлетворяет требуемым условиям.
Для обоснования рациональных параметров насосного оборудования можно использовать «Методику определения нагрузок на резцах и
резцовой головке стругового исполнительного органа, оснащенного гидромеханическими резцами, выполненными по схеме «струя через резец», которая позволяет рассчитать силовые показатели струговых установок, оснащенных гидромеханическими резцами, выполненными по схеме «струя через резец», и определить эффективность применения гидромеханических резцов на серийно выпускаемых стругах [5]. Так, например, при необходимом давлении в 50 МПа и диаметре насадки 0,4 мм производительность составит 2,5 м3/ч при частоте вращения коленчатого вала 250 об/мин и диаметре плунжера 32 мм (подобрано на основе графика типоразмера 1.3). Гидравлическая мощность составит 49,6 кВт, что соответствует техническим возможностям насоса типоразмера 1.3.
При этом габаритные размеры выбранного электронасосного агрегата (соединение насоса и электродвигателя через муфту, горизонтальная компоновка) представлены на рис. 3.
Рис. 3. Общий вид электронасосного агрегата типоразмера 1.3
Определяя схему компоновки насосного оборудования в комплекте струговой установки, и принимая во внимание достаточно большие габаритные размеры насосного агрегата, целесообразно реализовать схему с насосным агрегатом, вынесенным в штрек (см. рис. 1). Данное решение
166
снизит массу струговой установки, уменьшит энергоемкость процесса перемещение струга вдоль забоя и сохранит рабочее пространство.
Список литературы
1. Гидроструйные технологии в промышленности. Гидромеханическое разрушение горных пород / В.А. Бреннер [и др.]. М.: Изд-во Академии горных наук, 2000. 343 с.
2. Мерзляков В.Г., Бафталовский В.Е. Физико-технические основы гидроструйных технологий в горном производстве М.: ФГУП Национальный научный центр горного производства ИГД им.А.А.Скочинского, 2004. 645 с.
3. Сафронов В.В. Обоснование закономерностей взаимодействия гидромеханических резцов с угольным массивом, обеспечивающих расширение области применения струговых установок: дис. ... канд. техн. наук. Тула, 2005. 176 с.
4. Король В.В., Пушкарев А.Е. Определение рациональных параметров разрушения массива гидромеханическими резцами струговых установок // Изв. ТулГУ. Науки о Земле. Вып. 1. Тула: Изд-во ТулГУ, 2011. С. 305-307.
5. Пушкарев А.Е., Король В.В. Оценка эффективности оснащения струговой установки гидромеханическими резцами // Горное оборудование и электромеханика. 2012. № 3. С. 9-14.
Король Валерия Валерьевна, канд. техн. наук, ассист., kvv-valeriamail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Пушкарев Александр Евгеньевич, д-р техн. наук, проф., pushkarev-agn@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Хачатурян Вильям Генрихович, асп., wil71@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF THE SCHEME OF PLOUGH HYDROMECHANICAL CUTTER A.E. Pushkarev, V.V. Korol, W.G. Khachaturyan
The analysis of the possible schemes of arrangement plow equipped with hydrome-chanical cutters, made on a ''flow through the tool", taking into account the hydraulic characteristics of the pump equipment JSC "Talnah".
Key words: compose scheme, plough, hydromechanical destruction of coal and
rocks.
Pushkarev Alexander Evgenevich, doctor of technical science, professor, pushkarev-agn@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Korol Valeria Valerevna, candidate of technical science, assistant, kvv-valeriamail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Khachaturyan William Genrihovich, postgraduate, wil71 a mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 622.81
ТЕХНОЛОГИЯ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В УГОЛЬНОЙ ШАХТЕ
Е.А. Машинцов, Л.В. Котлеревская, Н.А. Криничная
Рассмотрены основные особенности обеспечения взрывобезопасности в угольной шахте; приведены факторы, формирующие взрывоопасность, и требования руководящих документов. На основе патентного поиска предложена технология повышения безопасности в угольной шахте, основанная на непрерывном мониторинге шахтной атмосферы и использовании автоматической установки для предотвращения взрывов метана и угольной пыли.
Ключевые слова: взрывобезопасность, оценка риска взрывов метана и угольной пыл, контроль за состоянием атмосферы горных выработок, технология повышения безопасности в угольной шахте, непрерывный мониторинг, коэффициент взрывобезопасности, вычислительное устройство.
Для обеспечения приемлемого уровня безопасности на угольной шахте необходимо детальное планирование мероприятий по снижению (устранению) рисков взрывов метана и угольной пыли, обязательное и полное их выполнение, что позволит предотвращать инциденты и аварии, значительно снижать производственный травматизм [1].
Аварии на угольных шахтах, происходящие в условиях интенсификации добычи угля демонстрируют противоречие между способами организации производства и способами контроля и обеспечения безопасности. Безопасность угольного производства возможно обеспечить только комплексным решением задач по организации производства и информационной поддержки управления технологическими и производственными процессами в нормальных и аварийных ситуациях. При этом объективный контроль - основа соответствующего технического и программного обеспечения.
