CC BY
22
© М.А. Васин, В. В. Волков, Д. В. Волков, 2004
УДК 622.673.1
М.А. Васин, В. В. Волков, Д. В. Волков
ПОВЫСИТЬ СОРТНОСТЬ УГЛЯ СПОСОБНЫ СКИПЫ С ПОДВИЖНОЙ БОКОВОЙ СТЕНКОЙ
Семинар № 16
Угольная промышленность в Восточном Донбассе находится в весьма сложном положении и даже увеличение объема добычи угля не может полностью решить задачи повышения рентабельности и эффективности работы антрацитовых шахт. В этой ситуации важное значение имеет улучшение качества угля на всех стадиях технологического процесса добычи. Особенно это касается шахт, разрабатывающих антрацитовые пласты, поскольку антрацит представляет собой продукт высшей степени углефикации, имеющий наименьший выход летучих веществ, высокую удельную теплоту сгорания и получивший широкое распространение в качестве топлива.
Исследования показали, что снижение содержания штыба в товарном угле на 1 % повышает оптовую цену на 0,46-1,37 %. Кроме того установлено, что с уменьшением крупности антрацита снижается эффективность его обогащения, так как содержание в концентрате породных фракций растет по мере перехода от крупных классов к мелким, что приводит к повышению зольности концентрата и снижению отпускной цены.
За последние 15-20 лет во многих проектах строящихся и на действующих шахтах все чаще применяются скипы большой вместимости (15-35 м3). Это связано с увеличением глубины стволов и производительности подъемов. Так как типоразмерный ряд скипов привязан своими размерами в плане к существующей армировке ствола, то увеличение вместимости осуществляется за счет увеличения высоты кузова скипа. При этом выход штыба будет тем больше, чем больше высота падения угля при загрузке. Таким образом, актуальным становится вопрос по снижению измельчения угля в скипах.
По данным ряда авторов измельчение угля зависит от его крепости, высоты падения и составляет при загрузке в скип от 2,7 до 7,2 % [5].
Доказано рядом авторов, что измельчение угля происходит интенсивно и при его разгрузке из-за явления многократного перемешивания в кузове скипа до истечения через отверстие в боковой стенке, запираемое секторным затвором. К тому же указанный способ разгрузки не приводит к росту разгрузочной способности скипа при увеличении его грузоподъемности [1, 2].
Наблюдающийся в последнее время все больший интерес к новым конструкциям скипов объясняется тем, что: во-первых, в скипах существующих конструкций происходит значительное измельчение угля, ведущее к снижению его сортности и, во-вторых, - низкая разгрузочная способность этих грузоподъемных сосудов снижает производительность подъемных установок.
Известно, что замена секторного затвора шиберным снижает измельчение угля за счет уменьшения его перемешивания и попутно увеличивает производительность на 5-7 %. Еще более значимых результатов позволяет добиться применение в скипах подвижной передней стенки. В зависимости от типа и глубины подъема, его производительность при этом может быть увеличена от 10 до 80 % при существенном снижении удельных норм электропотребления и повышении сортности угля [2].
Разгрузочная способность скипа Q, кг/с, с подвижной передней стенкой зависит от плотности р, кг/м3, ширины подвижной стенки В, м; высоты слоя истечения И, м; скорости движения подвижной передней стенки Vш, м/с; ускорения свободного падения g, м/с2 и коэффициента формы k по формуле [3]:
О = .
Высота слоя истечения, как показали предварительные экспериментальные
исследования, находится в функциональной зависимости от соотношения размеров сторон кузова в плане В и Ь и скорости Уш - И = ДУШ, В, Ь), коэффициент формы к зависит от соотношения d/B, где d - средний размер материала в скипе, м.
Приведенная выше формула и полученные экспериментальные зависимости И = { (Уш, В, Ь) и к = { ((1/В) отражают случай движения материала из скипа при малой скорости движения передней стенки, а процесс истечения материала имеет пульсирующий характер.
С увеличением скорости движения передней стенки процесс истечения материала переходит постепенно в более равномерный, без пауз и пульсаций, а при скоростях 1 м/с и более интенсивность истечения возрастает значительно, и процесс разгрузки сыпучего из скипа приобретает характер свободного падения материала под действием силы тяжести.
В этом случае для определения разгрузочной способности скипа Q, кг/с, можно воспользоваться формулой
Р = РА/ёВг.
Очевидно, что дальнейший рост Р может быть достигнут путем увеличения ширины стенки скипа, через которую происходит разгрузка.
Форма поперечного сечения кузова угольных скипов приближается к квадратной и не может быть изменена на действующем подъеме шахты, т.к. это потребует изменить армировку ствола. Однако потребность в этом отсутствует потому, что при предлагаемом способе разгрузки скипа, как показывают расчеты, разгрузочная способность скипов существующих конфигураций растет более интенсивно, чем это требуется для нормальной работы подъема [4].
Это происходит потому, что с ростом емкости скипов увеличивается не только высота кузова, но и его размеры в плане. Следовательно, скорость перемещения и шибера, и подвижной передней стенки у большегрузных скипов может быть снижена без риска снизить его необходимую разгрузочную способность. Экспериментальные исследования, выполненные на физических моделях скипов с подвижной боковой стенкой, показали дос-
таточную сходимость с результатами теоретических исследований разгрузочной способности скипов с различным типом разгрузочных устройств и подтвердили наличие значительной величины усилия, возникающего при перемещении боковой стенки скипа во время его разгрузки.
Для преодоления этих усилий требуется создавать дополнительный движущий момент привода. С целью снижения указанных нагрузок было предложено процесс разгрузки верхнего скипа и загрузки нижнего не совмещать во времени, производить вначале загрузку нижнего, а после этого уже разгрузку верхнего. Это позволяет снизить нагрузки на приводном электродвигателе, однако при такой технологии погрузочноразгрузочных операций увеличивается время паузы между подъемными операциями и, как следствие этого, снижение производительности подъема.
С целью снижения статических нагрузок, возникающих при перемещении боковой стенки, нами предложен ряд конструкций скипов, в которых при разгрузке и погрузке материала не происходит взаимного перемещения (сдвижения) запирающего элемента относительно материала в кузове скипа [6]. Это достигается использованием в качестве боковой подвижной стенки гибкого листового материала, например, конвейерной ленты. При этом боковая стенка не перемещается относительно кузова скипа, а скатывается с него при открытии во время разгрузки и возвращается в исходное положение путем накатывания гибкого элемента и закрытия скипа в направлении снизу вверх при его загрузке [7, 8].
Фиксация гибкой боковой стенки на кузове скипа может быть осуществлена различным образом. В одном из вариантов фиксация осуществляется постановкой скоб, устанавливаемых по краям конвейерной ленты с зацеплением за элементы боковых стенок скипа.
При этом для разгрузки скипа (при подходе его к разгрузочному бункеру) открытие боковой стенки путем ее скатывания в направлении сверху вниз осуществляется путем съема скоб с краев ленты при помощи каретки перемещающейся относительно кузова скипа в вертикальном направлении. Каретка несет на себе ролик, контактирующий с полотнищем ленты, и пары, состоящей из
прижимного ролика и направляющей звездочки, расположенных с каждого края ленты и взаимодействующих с гибким элементом (например цепью), несущем на себе указанные скобы. Таким образом, при перемещении каретки вниз, скобы снимаются с ленты, последняя расфиксируется со скипом и, перегибаясь через ролик, опускается вниз. При относительном движении каретки скипа снизу вверх, полотнище ленты прижимается роликом к торцам боковых стенок, а, при помощи прижимных роликов и направляющих звездочек, фиксирующие скобы устанавливаются по краям конвейерной ленты для фиксации ее к элементам боковых стенок скипа.
При этом боковая стенка не перемещается относительно кузова скипа, а скатывается с него при открытии во время разгрузки и возвращается в исходное положение путем накатывания гибкого элемента и закрытия скипа в направлении снизу вверх при его загрузке. В связи с тем, что во время открытия
1. Волков В. В., Остапенко А. А. Пути повышения эффективности работы скиповых подъемных установок. //Механизация и электрификация горных работ: Материалы 45-й научно-техн. конф. Шахтинского института НГТУ. Апрель 1996 г./Новочерк. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск: НГТУ,1996. - С.66-69.
2. Волков В. В., Остапенко А.А., Волков Д.В. Значительное повышение производительности подъемных установок может быть получено минимальными затратами. //Горный информ.-аналитич. бюлл. - М.: Изд-во МТТУ, 2000, №4 - С .62-63.
3. Волков В.В., Остапенко А.А. Определение разгрузочной способности скипа с подвижной передней стенкой. //Механизация и электрификация горных работ: Материалы 46-й научно-техн. конф. Шахтинского института НГТУ. Апрель 1997 г./Новочерк. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск: НГТУД998. С.45-47.
скипа отсутствует взаимное перемещение боковой стенки относительно разгружаемого материала, уменьшаются силы трения, а, следовательно, снижаются статические и динамические усилия. Предварительные испытания модели скипа с гибкой боковой стенкой показали, что статические усилия при открывании снижаются в несколько раз. Усилия для снятия фиксирующих скоб незначительны, так как скобы снимаются в тот момент, когда распорное усилие материала находящегося в верхней части штабеля в кузове скипа и действующее на гибкую стенку практически равно нулю.
Полученные обнадеживающие результаты позволяют говорить о скипах с гибкой подвижной боковой стенкой как об устройствах нового технико-экономичес-кого уровня, позволяющих произвести модернизацию скиповой подъемной установки шахты минимальными затратами и повысить экономические показатели горного предприятия.
---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
4. Пат. ЯИ 2007361 С2, МКИ5 В 66 В 17/26. Устройство для разгрузки и загрузки скипа, Волков В. В., Масликов Н. П., Шеремет А. 3.
5. Васин М.А. Выбор типоразмера угольного скипа и определение параметров камер загрузочных устройств. Вопросы горной электромеханики: Сб. науч. тр./ Новочерк. гос. техн.ун-т. Новочер-касск:НГТУ, 1994, с.118.
6. Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машины. - М.: Машиностроение, 1968, с. 460.
7. Пат. ЯИ 2174094 С2, МКИ5 В 66 В 17/26. Устройство для разгрузки и загрузки скипа, Волков В.В., Волков Д.В., Черноусов В.В.
8. Пат. ЯИ 2181689 С2, МКИ5 В 66 В 17/26. Устройство для разгрузки скипа, Волков В.В., Волков Д.В., Остапенко А.А., Дуров Д.С.
— Коротко об авторах ----------------------------------------------------------------------
Васин Михаил Александрович - кандидат технических наук, доцент,
Волков Владимир Владимирович - кандидат. технических наук, доцент,
Волков Дмитрий Владимирович - студент ІУ курса специальности ЭАПУ и ТК
Шахтинский институт Южно-Российского государственного технического университета (НПИ).
