CC BY
33
1НАР 8
1ОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ «Н ЕДЕЛЯ ГОРНЯКА
99» :
МОСКВ А, МГГУ, 25.01.99 -29.01.99
В.В. Габов, 2000
УДК 622.232:622.333
В.В. Габов
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ОЧИСТНЫХ РАБОТ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОДУЛЬНЫХ СРЕДСТВ
Рассматриваются возможности повышения эффективности при освоении избирательной фронтальной технологии очистной выемки угля.
Сущность любой технологии очистных работ и ее эффективность заложены в способе отделения угля от массива (СОУМ). Поэтому одним из наиболее плодотворных направлений развития процесса добычи угля в комплексномеханизированных очистных забоях (КМОЗ) шахт является развитие и разработка новых эффективных СОУМ и соответствующих технических средств для их осуществления
Угольные пласты как объект разрушения выемочными машинами в пределах выемочного столба относят к трещиновато-слоистым массивам с ориентированной зонной структурой распределения прочностных свойств. Показатели разрушаемости пласта в зоне равновесного напряженного состояния различаются по структурным группам в широких пределах и изменяются во времени в зонах повышенного горного давления и особенно интенсивно - в зонах отжима. Поэтому, пласт следует рассматривать как объект с переменной структурой, в котором разрушаемость его структурных элементов оценивается по мощности пласта, длине лавы и столба.
В общем случае, без учета направлений срезов к преобладающей в пласте трещиноватости, энергоемкость резания (Нш) при постоянной скорости одиночным резцом или исполнительным органом очистного комбайна может быть представлена в виде степенной функции от толщины среза
(Ь):
= А + В/Ь 8
1
где А, В, 8 - постоянные величины, характеризующие свойства пласта и условия резания. Уже при толщинах срезов Ь « 80-100 мм значения Нш близки к минимальным и при дальнейшем увеличении Ь уменьшаются не несущественно. Нагрузка на одиночный резец зависит от механических свойств угля на микроуровне (до 0,1м, первый масштабный фактор).
Энергоемкость резания исполнительными органами зависит также от направления срезов к направлению преобладающей трещиноватости, к линии очистного забоя и последовательности срезов по структурным элементам пласта.
При всем многообразии механических свойств угольных пластов всегда можно разделить очистной забой на локальные,
в пределах каждого из которых показатели разрушаемости по структурным элементам можно принять постоянными, и в каждом локальном забое всегда можно выбрать геометрические параметры срезов, их направление и последовательность (второй масштабный фактор), когда энергоемкость добычи и выход мелких фракций угля будут минимальными, а форма забоя устойчивой. Такие способы отделения угля от массива следует относить к избирательным.
Производительность таких способов прямо пропорциональна коэффициенту К8а (харак-теризует величину активной площади забоя по одновременной обработке резцами), длине лавы (Ь), толщине среза (Ь) и обратно пропорциональна удельному времени выполнения основных и вспомогательных операций цикла. Например, для одного из фронтальных избирательных способов отделения угля от массива «крупными сколами в направлении преобладающей трещиноватости под углом к линии забоя и в последовательности от почвы к кровле с ослаблением пласта подрезной щелью у почвы» производительность может быть определена по формуле:
Q —
Т • Ь-у S • К
(1)
- р -р + t
1
V
р
V),
тср
V) Vкр • 008 ф
где Т - время, сек; у - плотность угля в массиве, т/м3;
- площадь очистного забоя, м2; Н - мощность
- р - длина среза, м; 1 - шаг среза, м; -р , 1 - со-
S = L • Н пласта, м;
ответственно длина и шаг среза, Уп, Ух,
ш,
ср Укр -
количество срезов по мощности пласта; Ур , Ух, Укр - скорость движения исполнительного органа при резании, холостом ходе и передвижки секции крепи, - длина локального забоя; Ксх - коэффициент, характеризующий схему групповой передвижки секций крепи; ф - угол разворота стрелы исполнительного органа.
Коэффициент активной площади забоя по выемке может быть определен отношением площадей:
1 • -р • Ко - пм 1 - -р- Ко
а
(2)
8 Н • Ь -ь • Н
где Ко - коэффициент одновременности работы модулей по выемке, пм - количество модулей в очистном забое, Ба - площадь забоя, одновременно обрабатываемая резцами исполнительных органов в очистном забое.
Как видно из формулы (1) производительность модульного фронтального комплекса, осуществляющего рассматриваемый способ, и, следовательно, интенсивность процесса выемки можно увеличить в несколько раз по сравнению с комбайновой технологией увеличивая площадь активной зоны выемки.
+
+
Коэффициент интенсификации процесса при увеличении К8ам определяется отношением коэффициентов К8а
сравниваемых технологий и может принимать значения:
Кш — К.тф/К.тк —— (16,...,6) •Ю-2/4,2 •10-3 — 38,...Д4. Коэффициент относительной интенсификации процесса выемки угля с учетом толщины среза и скорости резания определяется по формуле:
Кои — К8аф • Ьф • УРф/(Кяак • Ьк • Ук)
и для сравниваемых технологий будет равен:
Кои — (16,...,6) •Ю-2 • 0,3 • 0,2/
/(4,2 • 10-3 • 3,1 • 0,04) и 18,...,7
Следовательно, предельная нагрузка на очистной забой при освоении рассматриваемого избирательного способа увеличивается по сравнению с комбайновым фланговым в 7,. ..,18 раз в зависимости от схемы работы выемочных модулей комплекса.
Избирательная фронтальная технология позволяет изменяя активную площадь забоя устанавливать требуемую нагрузку на забой, улучшать сортность добываемого угля, снижать энергоемкость добычи и пылеобразование.
