CC BY
165
УДК 622.05.05.06
Н.С.Филиппов
ОБОСНОВАНИЕ НЕПРЕРЫВНОСТИ РАБОТЫ ВЫЕМОЧНОГО КОМПЛЕКСА
Во время работы выемочной машины происходит её остановка, связанная с техническими и эксплуатационными операциями; нужно определить зависимость коэффициента машинного времени комбайна &м от начальной скорости его подачи.
Коэффициент машинного времени обратно пропорционален скорости подачи выемочной машины, зависит от коэффициента готовности оборудования очистного забоя и согласованности скорости конвейера со скоростью подачи
( т7 + т7 + т7 Л 1 п.з.о 1 к 1------
+ Т
» у.н
Тс
Т
см
(1)
при V &м =сош1 , где Тпзо -затраты времени на
подготовительно-заключительные операции; Ту.н -затраты времени на устранение неполадок в работе комплекса; Тко -затраты времени на концевые операции; Тсм -продолжительность смены; tp -продолжительность работы выемочной машины без перерывов до замены изношенных резцов на шнеке; Уп -скорость подачи выемочной машины; Пц -число циклов замены резцов.
Число циклов замены резцов
Тсм (2)
Пц
Ьл
Уп
+tr
Учитывая затраты времени на замену резцов, концевые операции, устранение неисправностей оборудования, подготовительно-заключительные операции, коэффициент машинного времени определяется как
& = t
Л-м
(3)
tp +
Вз.
VI
Тз.и Ьл
Ьп._
1
-1
^м0
где
& м -
и
--1
и
у
1
К и
- +1
II У
-1
& м0
и
--1
и
У
1+и
К и
-+1
II У
1
К =
= № II
-1
VI -скорость перемещения комбайна на забой; Ьп -длина пути выемочной машины без перерывов до замены резцов; Тз.и. - время на замену одного резца; &к -коэффициент готовности исполнителей, обслуживающих очистной комплекс; &мо-коэффициент эксплуатационной готовности оборудования технологической цепи выемочного
участка; и -коэффициент готовности очистного забоя по группе последовательных перерывов, (возникающих только при работе комбайна); /Пц -коэффициент готовности забоя по группе параллельных перерывов (возникающих с одинаковой вероятностью как при работе комбайна, так и при его остановке); Ьл -длина лавы.
Коэффициент и готовности очистного забоя по группе последовательных перерывов определяется зависимости[2]
И, =
Г \ ( \
п 1+Х -1 -1 + •• •• + 1 -1|
/=1 1л у п/
ШеВзУу Уп
(4)
где Ттехн -суммарные нормативные затраты времени (в мин) на технологические перерывы, приходящиеся на 1м длины лавы; и , Пт - коэффициенты готовности оборудования выемочного комплекса; тв -вынимаемая мощность пласта; Вз -ширина захвата шнека; Уу - плотность угля.
Суммарные нормативные затраты времени на неперекрываемые технологические перерывы, приходящиеся на 1м длины лавы, равны
Ттехн 1-всп + 1-к.о , (5)
где нормативные затраты времени на вспомогательные операции [3]
tвсп = -0>06 + °>067 тв - 0,011 т2 +
+ 0,034 х1 + 0,063 х 2 + 0,033 х 3 + 0,03 х 4,
где Х1, Х2, Хз, Х4 -соответственно коэффициенты количественной оценки обводнённости лавы, устойчивости кровли, гипсометрии пласта, отжима угля;
затраты времени на концевые операции [3]
^.о=0.09+7.5/Ьл. (6)
+
к
1
1
+
1
1
1
+
Скорость движения цепи конвейера определяется решением системы уравнений.
0 к _ 60 Q в & к1& н&у& г,
У 0 = Уц ± Уп,
к к1 =
где Уц -скорость движения тягового органа конвейера, м/мин; знак (+) принимается при встречном движении выемочной машины и тягового органа комбайна, знак (-)-при попутном.
Производительность забойного конвейера
0 к _ $у ун У Ц, (7)
где 8у -площадь поперечного сечения угля на конвейере; ун -насыпная плотность угля.
Скорость тяговой цепи конвейера равна
(°в&н&у&г± 1
V ц =
1(в в к н к ук г) + 4 <2 в v п к н кук г уь
\ьк ак + 0>К5 ЬК (ёр )
ка к + 0,К5 Ь К (
Для прохождения комбайна по лавному конвейеру скорость цепи конвейера должна быть равна
( I--------о-----------------1
V ц =
2 в к г ±
(2 в к г ) + 4 2 в V п к г у н х
(к Ун (ь
а к + 0.
1,25 Ь К (ЯР ) 25 Ь К іяр ))
(9)
• н Ь как'
где 0в -производительность комбайна; ак -высота жёлоба конвейера; Ьк -ширина конвейера; ун -насыпная плотность угля; р" =24 -угол естественного откоса насыпного груза при движении; &к1 -поправочный коэффициент для учёта относительной скорости; &н =1,6^ 1,8-коэффициент неравномерности загрузки жёлоба; &у -коэффициент, учитывающий угол падения пласта и направления доставки; &г -коэффициент, учитывающий снижение номинальной производительности конвейера вследствие отказов; уу -плотность угля.
Площадь поперечного сечения угля при движении на конвейере равна
£ у = ак + 0,25 Ь . (10)
Затраты времени на устранение неисправностей в работе комплекса могут быть выражены в общем виде формулой [1]
(11)
2 Т у.ні = І ні + І уі + І ОІ ,
где tнi -время на обнаружение неисправности; tyi -время на устранение неисправности; toi -время на
опробование машины.
Затраты време ни на у странение неполадок и неисправносте й в работе комбайна зависят от е го надёжности, которая характеризуется коэффициентом готовности [1]
к г =
Т
Т + Е Т
(1К)
у. ні
При известном значении кг
(
У - У
Л
(13)
у
^ ГГ! __ Ь Л
^Т у.ш~
V п
Затраты времени на несовмещённые концевые операции и затраты времени на замену инструмента можно определить по формуле [1]
Вз
Тк.о = + 2(з.и’
V
(14)
где V -скорость перемещения комбайна на забой; 2-число резцов, подлежащих замене перед новым циклом; ( з и -время на замену одного резца.
Число резцов, подлежащих замене перед новым циклом, равно
2 - Ь Л/
Ьг
Время на замену резцов равно Т з.и. = 2 і ■
(15)
(16)
г з.и 2 Л. р _ t з.и.у у уЬ п, где t з и у -удельное время на замену резцов, которое при известном удельном расходе рабочего инструмента можно оценить по формуле [1], мин,
t з.и.у _ 2^2уу Вз Ztз.и , (17)
где X -удельный расход рабочего инструмента, шт/т; ^-диаметр шнека по резцам; 4.и- время на замену резцов.
Время на замену резца составляет 0,75^1мин для исполнительных органов, работающих с глубиной резания до 15 мм, и 2-ь3 мин для органов так называемого крупного скола.
Число резцов на 1 т угля равно
2 л. р
ЬпВ з 02 У
(18)
где 2
л. р
У
-число резцов в линии резания.
При средней скорости подачи выемочной машины УСр длина пути выемочной машины без перерывов до замены резцов
2 Ь общ У ср
Ь п =
Ь
(19)
м
где Ьобщ - длина пути резания до износа, мм; Ьм-длина пути резца в минуту
Ь м
П [р2 + Ьср )пі.о
(К0)
где nio -число оборотов шнека в минуту; hcp -средняя глубина резания.
Продолжительность цикла работы выемочной машины до замены резцов без перерывов [1]
(
2
500 с - 0,01
2,93
■ +
a
1,32 Л
1Р = '
a
0,0007 a
3
ж(Dz + hcp )ni.
(21)
где с - линейный износ стержневых резцов по задней грани, мм, который по данным ИГД им. А. А. Скочинского, может быть определён [1] как
с = Д сс + Лсу Ь = 0 ,01а1’32 + 0,0007 а3 Ь,
(22)
где а -показатель образивности, мг, для углей до 5 мг; Ь -длина пути резания с постоянной интенсивностью изнашивания, км; Двв = 0,01а1,32 -
линейный износ до начала стабилизации интенсивности изнашивания, мм; Дву -линейный
удельный износ резца по задней грани на пути резания с постоянной интенсивностью изнашивания равен
Дсс = 0,01 а1,32. (23)
Путь стабилизации износа равен
Ь с = 500/а2’93 . (24)
Длина пути резания с постоянной интенсивностью изнашивания при износе от начала стабилизации интенсивности изнашивания до износа в равна
в _ 0,01а1,32
L =
(25)
0,0007а3
Длина пути резания при износе до в равна
ь общ = Ь + ьв. (26)
Длина пути резания с постоянной интенсивностью изнашивания при износе от износа с до износа С1 равна
в _ 0 01а1,32 п _1 Ь = в 0,01а _ Еьпг _Ьв, (27)
0,0007 а3 I = 2
где Ьп1 -длина промежутков, соответствующих износу резцов.
Средняя скорость подачи выемочной машины равна
Vср = У0Р(Уп) , (28)
где V -начальная скорость подачи выемочной машины; Р( Уп) -вероятность скорости подачи
выемочной машины до замены резцов в промежутке скоростей V по — V п — V п^.
Вероятность скорости подачи выемочной машины до замены резцов в промежутке скоростей V по — V п — V п1 равна
P(vn) = 0.5 + -
1
exp
С 2 Л
(vni - хо)
2а
2
(29)
где Х0 -математическое ожидание; а2 -
среднеквадратичное отклонение; vni -скорость подачи выемочной машины, соответствующая износу резцов до в .
Начальная скорость подачи
Vo =3а-2 Фа(3)+Ха . (30)
Цк =0,95-коэффициент готовности комбайна; Ц-кр =0,94 -коэффициент готовности крепи, равен; Цк.п -коэффициент готовности участковой конвейерной линии, начинающийся с забойного конвейера и включающий все скребковые и ленточные конвейеры до первого сборного конвейера, на который поступает углепоток из нескольких очистных забоев, [2]
Цкп = Т \ 7 л, (31)
1 + i
' л.к
1 1 1
1 + пс.к 1
№ ]
где пл.к -число ленточных конвейеров в участковой конвейерной линии; пск -число скребковых конвейеров в участковой конвейерной линии; Цт -коэффициент готовности ленточного конвейера, принимаемый равным 0,95; Це -коэффициент готовности скребкового конвейера, принимаемый равным 0 , 94 .
При фронтальной схеме передвижения секций механизированной крепи в очистном забое и челноковой схеме работы комбайна, когда скорость подачи не ограничивается скоростью крепления, расчётная производительность комбайна определяется как [2]
д = тт{ п,к п.с ,Ч пр} (32)
Теоретическая производительность комбайна равна
дп = т вВзУ у V п, (33)
к пс -коэффициент снижения производительности комбайна из-за недостаточного значения коэффициента резерва производительности средств доставки.
Коэффициент резерва производительности средств доставки равен [2]
кр.д дп.в/дп ,
где дп.в -приёмная способность участковой конвейерной линии ;
Цп.Кр -коэффициент готовности процесса крепления за комбайном.
Коэффициента резерва обнажения кровли за
комбайном определяется из выражения
I
к р. об = ‘
I
г± /
V к п
У
где 1=1у -если разрабатываемый пласт не опасен по внезапным выбросам угля и газа, и 1=1у -1в , если пласт опасен; 1у -максимально допустимое отставание крепи от комбайна по устойчивости обнажения кровли, м; 1в -минимально допустимое расстояние от места нахождения рабочих до работающего комбайна, принимается равным 30 м при нахождении людей на исходящей и 15 м на свежей струе; 1к -параметр изменения устойчивости боковых пород, принимается равным 30 м.
Величина 1у определяется по формуле
1у = tyv кр / 2,
где 1у -минимальное время устойчивости незакреплённой у забоя кровли;
Цу.к -коэффициент готовности очистного забоя по фактору "переполнение участкового бункера";
Цпр -коэффициент готовности очистного забоя по процессу проветривания.
Коэффициент кр.б= и / де где и -скорость разгрузки участкового бункера, т/мин.; де -
расчётная производительность выемочной машины.
Коэффициент готовности очистного забоя по группе параллельных перерывов [2]
ИII =
Ґ
0,88 -
Т
п. з
Т
см У
И о.э И с.к И с.с И с.в И сб И к.б ’
(33)
где Тп.з - время подготовительно-заключительных операций; Цоэ -коэффициент готовности системы электроснабжения; Цс.к, /лс.в, Цс.в -коэффициенты готовности сопряжений очистной и прилегающих (транспортной, средней и вентиляционной) выработок определяется формулой[2]
Цс = Цс.э I1 _!1 _Цс.эЕ к е\ (34)
где ¡Лс э -коэффициент готовности эталонного
сопряжения; /ик.б -коэффициент готовности по фактору "переполнение капитального бункера";
/Лс.б -коэффициент готовности очистного забоя по фактору "отказы на сборных транспортных линиях" ; коэффициент резерва производительности питателя
кр.п.б = Чп.б/(чекме), где Чп.б -производительность питателя капиталь-
ного бункера (т/мин) ; кме -коэффициент машинного времени е-го очистного забоя; де -расчётная производительность выемочной машины е-го очистного забоя.
Для определения непрерывности работы выемочной машины в зависимости от численности рабочих применяется метод , изложенный в [3].
Оптимальная величина нагрузки на забой и численность рабочих, обслуживающих комплекс, зависят от длительности технологического цикла.
Экономико-математическая модель указанной длительности может быть представлена в виде [3] 5 ( )
Тц = Ьл Е /{(Ь Х2,...,ХпЬ i = 1
где 5 - процессы технологического цикла; / (Х],..,Х„) -удельные затраты времени на выпол-
нение операций этого цикла с учётом влияния различных факторов на 1 м длины лавы, мин; Х],..,Х„ -материально-технические условия, воздействующие на интенсивность осуществления операций.
Удельные затраты времени на выполнение отдельных процессов и операций цикла после обработки хронометражных данных на ЭВМ определяется следующим образом [3] по выемке угля
^ в = -6,208 — 0,504 т в + 0,133 т в + +1,08 Х1 + 3,7 х2 + 3,3 Х3 _ 0,5 Х4.
В настоящее время создаются высокопроизводительные выемочные машины и для определения удельных затрат по выемке можно использовать формулу
^ в = 1 / V вр , (36)
при перегонке комбайна
і п = -12,985 + 33,1x1 - 153x2 -
- 9,8x3 + 5,05 х2 + 0,16 х4
(при челноковой выемке затраты на перегонку комбайна не учитываются).
Несвоевременное осуществление вспомогательных операций приводит к остановке комплекса, вероятность которой равна п
(37)
Р = ^п! Р к
п к ' к=0
(38)
где а - среднее число заявок, приходящихся на среднее время реализации одной такой заявки; к=1..п - число исполнителей по обслуживанию комплекса.
Среднее число заявок равно
Таблица 1
Пара- метр Значение
Vn 3,615 3,175 2,43 1,69 1,9
tp 45 51 91 131 190
к лм 0,36 0,5 0,65 0,7 0,87
км0 0,82 0,82 0,82 0,82 0,82
км1 0,42 0,54 0,62 0,86 0,73
VnkMl 1,5183 1,7145 1,5066 1,4534 1,387
Таблица 2
число рабочих равно п о.з = Ч в + Ч в.с + Ч п.к + Ч всп + Ч р.с (45) Вероятность возврата комбайна в рабочее со-
стояние равна
Рв = 1-Р;
(46)
Время на концевые операции и на замену резцов за цикл равно
Тк.о =
Вз + Тз.и L л
Vi
L
п
(47)
1
к
к
Пара- метр Значение
кг 0,17 0,2 0,25 0,333 0,50 1
км0 0,497 0,512 0,532 0,62 0,77 0,824
ßl 0,687 0,712 0,747 0,904 0,92 0,99
ßll 0,682 0,682 0,682 0,682 0,832 0,83
Л Е Чг
а = — =--------, (39)
М Е ti
где Л-интенсивность поступления заявок (обратная величина затрат времени на выполнение всех операций, приходящихся на 1м лавы); qi - удельные затраты труда на выполнение операций технологического цикла.
Удельные затраты труда на выполнение операций технологического цикла равны: по выемке угля
Ч в = -9,401 + 1,2x1 + 4,1 Х2 + 9,6 хз + 1,4x4,
(40)
на выдвижку секций крепи
Чв.с = -10,375 +1,53х1 + 5,5х2 + 4,9хз, (41) по передвижке конвейера Чпк = -1,627 + 0,85x1 + 0,44хз + 0,9x4, (42)
на вспомогательные операции
Чвсп = -0’03 + 077 тв - 0014 тв + (43)
+ 0,05 x1 + 0,095 x2 + 0,045 xз + 0,06 x4, при разделке сопряжений
14 1,6
4 р.с
n
¥
5,75
(44)
График скорости подачи выемочной машины (ряд 1) в зависимости от коэффициента машинного времени и произведение скорости подачи на коэффициент машинного времени
Зависимость коэффициента машинного времени от скорости подачи выемочной машины приведена в табл. 1, зависимость коэффициента эксплуатационной готовности работы комбайна от готовности оборудования технологической цепи -в табл. 2.
Выводы. При уменьшении скорости подачи выемочной машины ниже средней увеличивается коэффициент машинного времени.
Средняя скорость подачи комбайна выше при меньшем износе резцов на исполнительном органе до замены, а коэффициент машинного времени выше при большем износе резцов до замены.
По коэффициенту технически возможной непрерывности работы выемочной машины определяются параметры крепления очистного забоя, параметры средств доставки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Солод В.И., Зайков В.И., Первов К.М. Горные машины и автоматизированные комплексы. - М.: Недра, 1981, 503с.
2. Бурчаков А.С., Гринко Н.К., Черняк И.Л. Процессы подземных горных работ. -М.: Недра, 1982. 423
с.
3. Ратушный А.А. Организация и планирование производства на угольных шахтах. Издательское объединение " Вища школа", 1981.
□ Автор статьи:
Филиппов Николай Сергеевич
-горный инженер (шахта ”Алардинская”, г. Осинники, Кемеровская обл.)
