CC BY
18
© В.В. Габов, Г.И. Коломоец,
В.П. Докукин, 2003
УДК 622.23.05
В.В. Габов, Г.И. Коломоец, В.П. Докукин
АНАЛИЗ ЗАВИСИМОСТИ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ФРОНТАЛЬНОГО МОДУЛЬНОГО КОМПЛЕКСА ОТ РЕЖИМНЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
Д
ля оценки технологических возможностей фронтальных комплексов модульного исполнения (КФМ), осуществляющих избирательные схемы отделения угля от массива [1], необходим анализ зависимости их производительности от скорости резания (^) и передвижки секций очистного забоя (^р), толщины среза ф), времени выполнения вспомогательных операций, времени организационных (Т0) и технологических (Тт) перерывов и других факторов, существенно влияющих на производительность.
Для удобства анализа примем, что скорости резания, холостого хода и позиционирования исполнительного органа равны (V = V = ^о). Это не только возможно, но в некоторых способах отделения угля от массива является необходимым условием взаимного согласования циклов операций всех модулей очистного забоя между собой и исключения аварийных ситуаций (сцепления исполнительных органов соседних модулей).
Принимая во внимание, что длина лавы равна L = £ Ь -пм, (£ Ь - шаг расстановки, пм - количество модулей в лаве), длины дуги £ и и соответствующей хорды £ Ь близки по значениям (£ и и £ Ь ), то формулу определения производительности комплекса можно представить в виде:
2 _ 3600 • пд • Тсм • Н • Ь • КО-у
т/сут,
К,
(2£Ь +t){тср -1) + Кх • КО
Ур • h
ко
• кш,
(1)
где 1 - ширина исполнительного органа (ширина среза), м; тср - количество срезов по мощности пласта, шт; Тсм, Ткш -соответственно длительность смены и время передвижки секций крепи сопряжений; Ко, К'о и КО - коэффициенты оценки степени одновременности работы модулей по выемке угля, передвижке секций крепи в лаве и крепи сопряжений соответственно; К,, Кгш — коэффициенты готовности модулей и крепи сопряжения, соответственно; R - кратность передвижки крепи сопряжений к передвижкам секций крепи в лаве.
Как видно из формулы, зависимость производительности от длины лавы при прочих равных условиях линейная, так как с увеличением длины лавы пропорционально увеличивается количество выемочных модулей: Пм = L / £ ь .
Зависимость производительности фронтальных модульных комплексов от скорости резания и времени вспомогательных операций
Зависимость производительности от скорости движения исполнительного органа ^р) и длины лавы можно представить в виде:
2, _ А•Ь
Б
V
+в+М
(2)
где А _ 3600 • пд • Тсм • Н • Ь • К0 •у , D =
(2£ ь + < )(тср — 1)
К • н
К • К"
В = -----0, М
К •V
= Тт+Т+-
• R • К
К
■ постоянные величины. Из формулы
(2) следует, что производительность комплекса с увеличением длины лавы возрастает нелинейно.
С увеличением толщины среза производительность комплекса растет менее интенсивно, чем при увеличении длины лавы, так как ф) входит в числитель и сомножителем лишь в одно из слагаемых знаменателя в формуле:
2 _ А'^н ,,
э _ Б'+ Н (В + М) (3)
З и (2£ ь +t )(тср —1)
Здесь и _---------------------- — величина постоянная
К -V
г р
по условию анализа.
Как видно из формулы (3) с увеличением толщины среза ее влияние на рост производительности уменьшается.
Для оценки влияния мощности пласта (Н) на производительность формулу (1) приведем к виду:
А " • Н
2, _ Тй-------------------- (4)
• Н — и" + В + М
где А" _ 3600 • пд • Тм • Ь • К0 • у , Б" _
2£ Ь +t
К -V • н
г р
чины постоянные по условиям анализа.
Если шаг среза постоянный, то с увеличением Н увеличивается количество срезов тср _ НД, а производительность будет равна А
Б" В + М — Б"
------1----------------------
t Н
(5)
- вели-
В таком случае рост производительности происходит только в связи с уменьшением относительного времени выполнения вспомогательных операций
Тотн _(В + М - D' )/H .
Для более интенсивного роста производительности комплекса с увеличением мощности пласта необходимо использовать сменные исполнительные органы с увеличивающейся шириной среза, то есть поддерживать количество срезов по мощности пласта постоянным (m = H/t=const). Тогда формула (5) будет иметь вид:
Q _ А" ■ Н _ А" ■ Н
э _ D"m - D" + В + М ~ К ’
ср
где K " - величина постоянная.
Тогда производительность Q = f(H) при m = const будет линейно зависеть от мощности пласта.
В случае использования сменных исполнительных органов или исполнительных органов с регулируемой шириной среза приводы резания модулей и насосные станции должны иметь больший запас мощности, а гидромагистрали -больший запас пропускной способности потока рабочей жидкости.
В реальном технологическом процессе режим работы комплекса может устанавливаться изменением скорости движения исполнительных органов (V^ и толщины среза (h) с изменением прочностных свойств пласта, а так же изменением продолжительности вспомогательных операций.
В таком случае формулу (1) можно представить в виде:
Q _---------—--------
Q DL+В+м '
V • h V
р кр
где
D" ’_
(2£ . +1)(mcp -1)
K,
K,
К _ 3600• п • Т • Н • Ь • К •У — величины постоянные.
д см 0 /
За базовый вариант для сравнения примем что время вспомогательных операций равным номинальному (М = Мн), скорость передвижки крепи — постоянной и равной номинальной (V,, = Укр.н) (рис., кр. 1).
Предельная производительность Q1 будет соответствовать точке «а», которая принадлежит одновременно кривой 5, отделяющей зону устойчивых режимов работы комплекса от неустойчивых.
Если работа модулей по выемке угля не зависит от времени передвижки секций крепи на забой (когда в качестве базовых секций крепи, будет использоваться, например, крепь типа РФА разработки Ги-проуглемаша), то можно принять В / Укр = 0. Тогда зависимость Q = А(Ур) будет представлена кривой 2, а при уменьшении времени вспомогательных операций (М < Мн) - кривой 3.
Производительность комплекса может увеличиваться до значения, соответствующего точке а , которая одновременно отражает предельную возможность любого комплекса.
Разумеется, режим работы, соответствующий точке а , практически неосуществим и является оценкой предельных технических и технологических возможностей комплекса. И, чем ближе реальный режим комплекса к этой точке, тем меньше вероятность устойчивой его работы.
Сверху зона устойчивых режимов работы комплекса ограничивается предельными значениями параметров по технико-технологическим и организационным факторам, обусловленным техническим уровнем развития основной и вспомогательной техники комплексов на рассматриваемый момент времени (кривые 1, 2, 3).
В неустойчивой зоне увеличение скорости движения исполнительных органов не приводит к однозначному увеличению производительности, так как при этом надежность работы модулей, крепи и комплекса в целом снижается, а процесс выемки становится неустойчивым. Площади А2, А3 отражают область возможных режимов работы при условии дальнейшего совершенствовании комплекса избирательного действия и технологии работ, которая показывает возможные перспективы и пределы развития рассматриваемой технологии, в основе которой заложены конкретный способ отделения угля от массива и способ обработки очистного забоя в целом.
Представленный метод может быть применен для анализа зависимости производительности от основных технико-технологических параметров фронтальных модульных комплексов различной структуры и технологий работы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Габов В.В. Концепция создания комплексов модульного исполнения с избирательным способом отделения угля от массива. Тез. докл. V международ. горно-геол. форума // Минерально-сырьевые ресурсы стран СНГ. -СПб: 1997. - с. 24.
и
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Габов Виктор Васильевич — профессор, доктор технических наук, зав. кафедрой горной электромеханики Воркутинского горного института СПГГИ (ТУ).
Докукин Вадим Петрович — кандидат технических наук, доцент кафедры горных транспортных машин Санкт-Петербургского государственного горного института им. Г.В. Плеханова (технического университета).
Коломоец Галина Ивановна — старший преподаватель кафедры горной электромеханики Воркутинского горного института СПГГИ (ТУ).
