CC BY
21
СЕМИНАР 9
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 98" МОСКВА, МГГУ, 2.02.98 - 6.02.98
К. Каспшик,
шахта «Весола»
Организация технического обслуживания
и ремонта высокопроизводительного очистного оборудования в Польской Республике
Угольная промышленность
Польши в настоящее время добывает около 130 млн. тонн каменного угля в год. По прогнозу на 2000 год объем добычи составит 120 млн тонн; в 2005 году -это около 100 млн тонн. Объем добычи коксующегося угля постоянно находится в пределах 14-15 млн тонн. Энергетика Польши потребляет около 43-44 млн тонн каменного угля. На экспорт ежегодно поставляется 32-34 млн т.
Весь уголь в Польше добывается подземным способом из 415 лав. Среднесуточная добыча угля из одной лавы достигает 1380 т угля. Уровень механизации добычи угля в настоящее время составляет 88 %. Все комплексно-
механизированные лавы оснащены техникой, спроектированной и изготовленной в Польше.
Структура производительности лав (тонн угля в сутки) имеет следующий вид:
(данные за 1995 г.):
до 500 - 50 лав;
501—1000 - 95 лав;
1001—1500 - 85 лав;
1501—2000 - 64 лавы;
2001—3000 - 57 лав;
3001—5000 - 17 лав;
5001—10000 - 1 лава;
В 1995 году 80 лав работало со средней производительностью свыше 2000 тонн в сутки. По текущим условиям Польши эти лавы считаются высокопроизводительными. Мощность разрабатываемых угольных пластов (в метрах) распределялась следующим образом (данные 1995 года):
1.5 - 40 лав;
1.5—2.5 - 54 лавы;
2.5—3.0 - 105 лав;
3.0—3.5 - 51 лав;
3.5—4.0 и выше - 14 лав.
В угольной промышленности Польши по добыче угля в 1996 году работали 256 тыс. рабочих. В результате реконструкции в 2000 году в шахтах будет работать около 194 тыс. рабочих.
Производительность труда одного рабочего, занятого добычей угля менялась следующим образом (тонн в год):
1955г.- 500;
1973г.- 460;
1994г.- 460;
2000г.- 680;
2005г.- около 1000.
В высокопроизводительных лавах мощность пласта угля находятся в пределах 1.7 по 6 метров. Крепость добываемого угля находится в пределах 20 по 55 МПа.
Средний угол наклона угольных пластов составляет 8—12 градусов.
В Польше около 25 % добычи каменного угля идет под объектами на поверхности, 50 % добычи идет с пластов, испытывающих горные удары.
Большинство лав опасны в связи с метаном и угольной пылью. Часто наблюдается совмещение горных ударов, метана и воды. Длина лав в польских угольных шахтах в настоящее время находится в пределах от 150 до 300 м В высокопроизводительных лавах длина очистного забоя составляет 250—300 м В высокопроизводительных шахтах («Чечет», «Пяст», «Земовит», «Янковице», «Хале-мба», «Бельшовице», «Болеслав Смелый»), которые дают от 12000 до 20000 тонн угля в сутки одновременно работают от 3 до 11 лав.
Стратегия обеспечения технического обслуживания и ремонта, принятая в Польше для высокопроизводительных лав, базируется на плановых заменах узлов и аг-
регатов очистного оборудования с использованием средств и методов технической диагностики.
Критерием замены является объем выполненной работы (в кВт-часах или ампер-часах).
Реализация этой стратегии на шахте «Чечет» идет через ряд организационно-технических мероприятий:
1. При нарезании новой лавы
учитываются горно-геологи-
ческие и горнотехнические условия, подбирается состав оборудования очистного механизированного комплекса. Особое внимание уделяется надежности и производительности оборудования, вариантам приводов очистного комбайна и скребкового конвейера.
2. По очистному комбайну, как наиболее энергонасыщенной единице оборудования в очистном механизированном комплексе, ведется учет физической работы, выполненной им при добыче угля.
3. С помощью встроенных в очистной комбайн средств технической диагностики, а также переносных приборов диагностики оценивается фактическое техническое состояние наиболее важных узлов и прогнозируется изменение технического состояния на ближайшее время эксплуатации.
4. Ремонтно-подготовитель-ная смена каждые сутки оценивает объем работ по техническому обслуживанию, длительность этих работ и решает вопросы ремонта машин.
5. Работы по техническому обслуживанию и ремонту выполняются специализированной ремонтной бригадой под руководством горного инженера-механика. Численность и квалификация исполнителей определены видом, сложностью и объемом
планируемых работ. В состав бригады входят электрики, слесари, гидравлики.
6. Несложные работы по техническому обслуживанию оборудования очистного механизированного комплекса, а также ленточного конвейера на участке выполняется горнорабочими очистного забоя.
7. Ведется постоянный учет расхода запасных частей на складе, а также их использования на участках добычи.
8. Для оперативного контроля использования оборудования очистного механизированного ком-
плекса, прогнозирования технического состояния узлов и агрегатов машин, учета расхода запасных частей, использования ремонтного персонала применяются персональные компьютеры, объединенные в обще-шахтную сеть.
9. При руководстве энергомеханического отдела шахты создана диспетчерская службы, осуществляющая управление работами по техническому обслуживанию и ремонту оборудования на шахте.
Внедренные вышеперечисленные мероприятия позволяют обеспечить безотказную работу обору-
дования очистных механизированных комплексов при минимуме удельных затрат на поддержание его работоспособного состояния.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сикора В. «Развитие горных технологий для концентрации добычи угля», доклад на собрании горногеологического факультета Силезского Технического Университета, г. Гливице, 15.15.1996 г.
2. Сувала В. «Моделирование перспектив горного дела и рынка каменного угля в Польше. Польская Академия Наук, Краков, 1995 г.
© К. Каспшик
К. Каспшик,
шахта «Весола»
Проблемы технической реструктуризации угольной шахты «Весола»
Шахта «Весола» в г. Мыслови-це принадлежит холдингу каменного угля АО Катовице и является одной из крупнейших в Польше. Проблемы технической реструктуризации шахты «Весола» являются общими для угольной промышленности Польши. Основная цель реструктуризации это улучшение экономического положения шахты.
Главные направления реструктуризации шахты включают модификацию структуры шахты, повышение концентрации добычи угля, совершенствование системы подземного транспорта, запуск на
шахте обогатительной фабрики для обогащения мелких фракций угля.
В целях упрощения структуры шахты ведутся работы по ликвидации подземных выработок, лишних в технологическом процессе. На шахте планируется погашение 36 км подземных выработок и одного из стволов «Ян-
Хенрык». Ведется подготовка к запуску нового добычного участка на глубине 865 м. Производительность новой лавы будет на уровне 12000 тонн угля в сутки. Для функционирования нового участка
на шахте ведется углубление шахтного ствола «Петр», а в дальнейшем и углубление ствола «Кароль». На новом участке отработка угольного пласта ведется с гидравлической закладкой.
В связи с этим ведутся следующие работы:
♦ проходка новых штреков суммарной длины около 40 км.;
♦ углубление ствола «Петр», а в дальнейшем углубление ствола «Кароль».
С нового участка добыча угля будет полностью с гидравлической закладкой. В рамках реструктуризации шахты планируется работа как минимум 2-х забоев с производительностью 5000 тонн в сутки. Для выемки угля с участков с плохими горно-геологическими условиями будут дополнительно задействованы в работе 2-4 забоя с производительностью от 2000 до 3000 тонн в сутки.
В июне 1997 года началась эксплуатация нового очистного механизированного комплекса, который обрабатывает угольный пласт, мощностью 4.9 м. при угле наклона пласта в 35 градусов. Очистной механизированный
Таблица 1
Технические результаты работы забоя№ 43, пласт 510:
месяц число рабочих дней продвижение забоя (м) производительность по добыче угля добыча угля на одного работника в день
т/месяц т/сутки
07.1997 23 53.0 47709 2074 52.31
08.1997 24 71.0 63740 2656 71.70
09.1997 22 85.0 78366 3562 81.63
10.1997 23 126.0 115487 5021 114.80
11.1997 18 107.0 97784 5432 115.18
12.1997 21 92.0 84456 4022 108.00
комплекс включает в себя комбайн KGS-445RW/2BP/08 с бес-цепной системой подачи типа Ег-со^аск; забойный скребковый конвейер Longwall с двумя приводами на концах; механизированную крепь TAGOR 12/35/Poz 3; передвижное устройство для передвижения скребкового конвейера в целом типа иРР1 Вескег^агкор. Главные технические параметры комплекса:
♦ мощность двигателя комбайна
- 745 кВт;
♦ напряжение тока питания -1000 В;
♦ диаметр рабочих органов комбайна - 2000 мм;
♦ скорость подачи комбайна (рабочая) - 0~5.5 м / мин;
♦ мощность двигателя скребкового конвейера - 2*250 кВт;
♦ Длина конвейера - 250 м;
♦ Предел работы крепи -2.20~3.40 м;
♦ Шаг крепи - 800 мм.
В таблице показаны результаты работы системы от 07.1997 по
12.1997 гг. включительно. Видна тенденция стабильного роста производительности забоя.
В последние годы постоянно растет удельный вес добычи из новых забоев, работающих в пластах с повышенным качеством угля. Зольность угля составляла в 1999 г. -23.3 %; в 1996 г. - 20.5 %; в 1997 г.
- 19.5 %.
Полученные результаты реструктуризации позволили улучшить экономические показатели шахты.
© К. Каспшик
О.Б. Сильченко, доц., к.т.н., А.С. Коньшин, доц., к.т.н.
МГГУ МГГУ
Станки для бездефектной огранки алмазов на базе компьютерных технологий
Предлагаются суперпрецизион-ные шлифовальные модули с интеллектуальной системой ЧПУ, функциональное значение которых состоит в реализации новой технологии размерно-регулируемого микрошлифования при обработке хрупких и твердоструктурных с анизотропными механическими свойствами материалов и минералов и получением оптического класса чистоты при отсутствии дефектов на обработанной поверхности.
Обоснованность таких предложений подтверждена трехлетней промышленной эксплуатацией макетного образца такого станка с ЧПУ с тремя управляемыми осями координат при серийном производстве видеоголовок из твердоструктурной керамики, а также результатами экспериментальных научно-исследовательских работ [1] при обработке различного вида микроэлектронных материалов и компакт-алмазов. Наиболее существенными результатами этих исследований являются следующие: установлены условия резания при микрошлифовании, обеспечивающие получение оптического класса чистоты поверхности на хрупких и
твердоструктурных минералах и алмазах; определена модель управления размерной настройкой упругой обрабатывающей системы в процессе пластичного микрошлифования сложнопрофильных изделий на хрупких твердоструктурных минералах и материалах; установлен метод идентификации зависимости между режимами резания, размерными и силовыми параметрами процесса пластичного микрошлифования в реальном времени, реализованный в форме алгоритмов предварительного выбора режимов и управления с использованием ЧПУ процессов обработки.
Эти научные результаты впервые доказали возможность перехода сверхтонкой обработки сложных изделий из твердоструктурных и хрупких материалов из области искусства оператора в область машинного автоматизированного производства на основе осуществления размерно-управляемого микрошлифования на су-перпрецизионных станках с ЧПУ и потребовали дальнейших углубленных фундаментальных исследований этого нового процесса обработки.
На основе фундаментальных исследований, проводимых в настоящее время МГГУ совместно с АОЗТ «Анкон», в области теории и методов размерно-регулируемой бездефектной обработки минералов резанием, разрабатывается технологическое и программноматематическое обеспечение интеллектуальной системы ЧПУ, а также разрабатывается суперпре-цизионный 6-ти координатный станочный модуль.
Технологическое и программноматематическое обеспечение интеллектуальной системы ЧПУ предусматривает реализацию:
♦ оперативного формирования режимов интенсивности съема с учетом фактической режущей способности, исходного припуска, упругих и температурных деформаций в обрабатывающей системе;
♦ автоматического определения области режимов интенсивности бездефектного съема в условиях конкретной обрабатывающей системы;
♦ оперативной идентификации состояния режущей способности инструмента;
♦ управление процессом формирования методом следа отдельной поверхности в многогранном изделии;
♦ оперативного формирования управляющей программы групповой бездефектной обработки в условиях минимизации весовых потерь в каждом отдельном обработанном изделии из твердоструктурных с анизотропными механическими свойствами минералов, в том числе и алмазов.
Компоновочное решение и конструкция 6-ти координатного станочного модуля [2] предусматривает обеспечить жесткость упругой обрабатывающей системы в направлении нормали к обрабатывающей поверхности - 120Н/ мкм, диапазон изменения в резных подач
(10....1250) нм/об, осевое биение
шлифовального шпинделя менее 40 нм, биение режущей поверхности шлифовального круга менее 0,1 мкм, создаваемый станочный модуль содержит три шлифовальных шпинделя с аэростатическими опорами вращения в каждом из них. Частота вращения каждого шпинделя регулируется в диапазоне 3000... .6000 об/мин-1. (ось С).
Приводы линейных и угловых координатных перемещений содержат суперпрецизионные редукторы [3] циклоидального зацепления, которые обеспечивают высокую дискретность отработки как больших, так и малых перемещений в устойчивом режиме управления прямого счета импульсов. Так приводы линейных перемещений по координатным осям Х и У обеспечивают дискретность 0,0001 мм на максимальной длине 999,99999 мм с диапазоном рабочих подач 0,1_____15000 мм/мин.
Привод линейных перемещений по координатной оси Ъ обеспечивает дискретность 0,00001 мм на максимальной длине 9,99999 мм с диапазоном рабочих подач
0,03...3,75 мм/мин. Приводы уг-
ловых перемещений по координатным осям А и В обеспечивают дискретность 0,0001 на максимальном угле 359,99999 с диапа-
зоном рабочих подач 0,02.... 10 об/мин-1. В этих приводах, как линейных, так и угловых координатных перемещений обеспечивается постоянство скоростей рабочих подач в указанных диапазонах с точностью 0,05 %. Сменная многоместная кассета обеспечивает возможность установки на столе станка 15 штук обрабатываемых изделий на шпинделях с цанговым базированием при безлюф-товом и непрерываемом постоянстве моменте запирания в приводе вращения каждого отдельного изделия.
Проектная производительность обработки алмазов в бриллианты диаметром 3,4 мм 57 граней на таком станочном модуле с ЧПУ составляет 35040 шт/год при чистоте обрабатываемой поверхности Яг=0,032 мкм. Станочный модуль с интеллектуальной системой ЧПУ позволит обеспечить обработку хрупких и сверхтвердых материалов в режиме, при котором преобладающим механизмом удаления материала является не хрупкое разрушение, а пластическое течение, и тем самым достигается возможность в размерно-регулируемом от системы ЧПУ режиме получить обработанную поверхность с такими оптическими характеристиками шероховатости, которые до настоящего времени достигались только ручными операциями полирования или притирки (Яг=0,032 мкм).
Функциональные возможности вновь создаваемого станочного модуля обеспечивают:
♦ совмещение операции шлифования и микрошлифования, обеспечивающих полное устранение микротрещин и достижение оптических классов чистоты поверхности при обработке кристаллов;
♦ достижение высокого качества и размерной стабильности обработки оптических поверхностей на технологически сложных деталях оператором независимо от уровня квалификации;
♦ повышение точности обработки;
♦ автоматический выбор оптимальных режимов резания;
♦ снижение доли поверхности, подвергающейся хрупкому разрушению с 99 % до 5 %;
♦ осуществление процесса микрошлифования на более высоких технологических режимах, чем при полировании и притирке;
♦ групповая обработка изделий типа «ювелирная вставка» со стабильным эстетическим качеством, соответствующим бриллиантовой огранке;
♦ 10-кратное и более повышение производительности при отказе от использования операторов (огранщиков) высокой квалификации и доводочных ручных операции (притирки, полировки).
Указанные характеристики прецизионного шлифовального модуля с интеллектуальной системой ЧПУ и реализованной на нем технологии обработки делают такую установку уникальной. Основными областями ее применения являются:
♦ создание набора типа «орнамент» из ювелирных вставок с использованием в массовом количестве алмазного сырья малых размеров (диаметров до 6 мм);
♦ создание ювелирных изделий из принципиально новых форм, недостижимых при ручной огранке (диаметром до 40 мм);
♦ осуществление принципиально новых возможностей в размерной и механической обработке изделий в микро- и наноэлектронике.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сильченко О.Б.: «Разработка методов и требований к оборудованию для бездефектного (пластичес-кого резания) хрупких материалов. «Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. М. ЭНИМС. 1995г.
2. Коньшин А.С., Бобрин В.И.: «Способ микрошлифования плоских поверхностей». Патент РФ№ 2035287 ОТ 20.05.1995г. Бюл. изобр. № 14.
3. Коньшин А.С., Продедович Ю.В.: «Редуктор с циклоидальным зацеплением». Положительное решение по Заявке на патент РФ № 95115809/28 от 12.01.1995г.
© О.Б. Сильченко, А.С. Коньшин
