Содержание к диссертации
Введение
I. Обзор технологических схем транспорта работы и опыта применения шахтных спиральных спусков и постановка задачи 12
1.1. Применение спиральных спусков в технологических схемах транспорта при отработке свиты сближенных пластов 12
1.2. Обзор опыта эксплуатации и области применения спиральных спусков 18
1.3. Анализ исследований, режимов работы и методов расчета.эксплуатационных и конструктивных параметров спиральных спусков 23
1.4. Цели и задачи работы 31
В ы в о д ы 32
2. Методика лабораторных и шахтных исследований спиральных спусков 34
2.1. Цель и задачи исследовании 34
2.2. Методика проведения исследовании в лабораторных и шахтных условиях 35
2.3. Обработка результатов экспериментов 52
2.4. Планирование исследований 61
В ы в о д ы 64
3. Определение параметров шахтных грузопотоков и жико- механических свойств транспортируемого угля 65
З.Г. Определение шахтных грузопотоков, поступающих в спиральные спуски 65
3.2. Оценка ожидаемых параметров грузопотоков угля, транспортируемых спиральными спусками 68
3.3. Определение основных свойств транспортируемого угля 70
Вы в оды 78
4. Исследование режимов работы спирального спуска в трубної обечайке по транспортированию и аккумули рованию угля 84
4. Г. Анализ конструктивных и геометрических парамет ров спиральных спусков ДІ400 84
4.2. Влияние влажности и ширины, потока угля на параметры углового объема 89
4.3. Исследование процесса аккумулирования транспортируемого утля в спиральном спуске 100
Выв оды 107
5. Исследование параметров износа и надежности спиральных спусков
5.1. Исследование износа рабочей поверхности спирали спуска 109
5.2. Определение параметров надежности спиральных спусков 129
5.3. Анализ трудозатрат, связанных с ремонтом спиральных спусков 137
Выв оды 140
6. Совершенствование методов расчета спиральных спусков, разработка практических ржомеіщцин и оценка их экономическое эффективности 143
6.1. Анализ результатов исследований 143
6.2. Разработка методов расчета и проектирования спиральных спусков 147
6.3. Методы упрочнения и ремонта спиральных спусков 160
6.4. Основные технические требования и положения по эксплуатации спиральных спусков в трубной обечайке 171
6.5. Экономическая эффективность использования результатов исследования 175
Выводы 179
Заключение и общие выводы 180
Литература
- Обзор опыта эксплуатации и области применения спиральных спусков
- Методика проведения исследовании в лабораторных и шахтных условиях
- Оценка ожидаемых параметров грузопотоков угля, транспортируемых спиральными спусками
- Влияние влажности и ширины, потока угля на параметры углового объема
Введение к работе
"Основными направлениями экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года", принятыми ХХУІ съездом КПСС, поставлена задача обеспечить добычу угля в 1985 году в количестве 770-800 млн.тонн /I/. Эта задача решается на основе внедрения прогрессивной технологии и горнотранспорт- -ного оборудования в сложных горно-геологических условиях. Поставлена задача повысить качество угля, поставляемого народному хозяйству.
Основное направление, принятое в угольной промышленности, обеспечивающее увеличение объемов добычи угля - это увеличение нагрузок на забой при максимальной концентрации горных работ. Все это требует от подземной транспортной системы обеспечения приема больших грузопотоков при большой их неравномерности.
Отечественной и зарубежной практикой разработки угольных месторождений установлено, что наиболее прогрессивными являются непрерывные виды транспорта. Транспорт угля из очистных и подготовительных забоев производится в основном конвейерами с использованием аккумулирующих и усредняющих бункеров.
Для снижения степени измельчения угля в горных бункерах и уменьшения динамических нагрузок на его элементы в них используются спиральные спуски /2,3/. Там, где необходимо обеспечить перепуск угля с верхних пластов вниз, применяются установки гравитационного транспорта, которые одновременно используются в качестве аккумулирующих или усредняющих емкостей /4, 5, 6, 7/.
Используются спиральные спуски, установленные в гезенках, в шахтах Великобритании (шахта "Лайнмаус"). Во Франции на одной из крупных шахт "Мерлебах" при отработке сближенных пластов откаточ-
ные выработки проходятся по нижнему пласту, а передача угля со смежных пластов осуществляется по гезенкам, которые оборудованы спиральными спусками. Одной, из характерных особенностей: схем транспорта шахт ФЕТ является расположение транспортных выработок на нескольких пластах с перепуском угля на основной: горизонт по гезенкам и слепым стволам, оборудованным спиральными спусками. Используются горные бункеры большой емкости 3000 м3 (шахта "Хуго"), 7000 м3 Сшахта "Фродрих дер Гроссе"), 3000 м3 (шахта "Кон-солидацион"), загрузка угля в которые также производится по спиральным спускам /8/.
В отечественной практике на некоторых шахтах, применялись металлические спиральные спуски. Так, на шахте им. 50 лет Октября ПО "уковоуголь" спиральные спуски располагаются в центре горных бункеров, на шахте "Карагайлинская" ПО "Киселевскуголь" эксплуатировались спиральные спуски в трубной обечайке, обеспечивая перепуск угля на откаточный горизонт с трех одновременно работающих пластов.
Опыт эксплуатации существующего шахтного транспорта на угольных предприятиях СССР показывает, что при транспортировании угля по подземным выработкам до поверхности шахт и обогатительных фабрик образуется в среднем до VJ% штыба, что приводит к снижению; товарной стоимости Г т на 1,5-2,5- руб. и к увеличению затрат при разделении на сорта Гт на 0,1-0,2 руб. Поэтому для снижения измельчения, в местах загрузки и разгрузки угля при перепадах высот более 3-4 м рекомендуется, установка спиральных спусков /9/.
Полная конвейеризация угольных шахт, широкое применение ленточных конвейеров значительно снижает измельчение угля /10/» Поэтому в этих системах транспорта в гезенках, бункерах и верти-
?
кальных стволах, по которым производится перепуск угля на низшие горизонты, необходимо применять спиральные спуски.
В Советском Союзе построены крупные угольные шахты "Ворга-шорская" и "Распадская". На этих шахтах приняты новые прогрессивные технические решения в вопросах транспорта /II/:
полная конвейеризация доставки угля от забоя до погрузки в железнодорожные вагоны и аккумулирующие бункера большой- емкости;
комплексная механизация и автоматизация транспортирования угля;
использование для перепуска угля с пластов на нижний: транспортный горизонт спиральных спусков.
В ряде разработок проектных институтов нашей страны предусматривались мероприятия по уменьшению измельчения угля в бункерах, которые в основном, сводились к установке центральных спиральных или ступенчатых спусков /12/. Запроектированы такие устройства для шахт "Северная", "Воркутинская", В Ш "Капитальная" Ш "Воркутауголь". Центральные спиральные спуски в бункерах большой: емкости запроектированы институтами: Карагандагипрошахт на шахте им. В. її. Ленина, "Укрниилроект" - на шахте "шахтерская-Глубокая", "Днепрогипрошахт" - на шахте & 2 "Нагольчанская" и"Дон-гипрошахт"- на шахте "Красноармейская-Капитальная".
Опыт эксплуатации спиральных спусков показывает, что в процессе работы элементы спирали изнашиваются, а восстановительные работы требуют значительных затрат.
При проектировании магистральных транспортных систем разработаны методики расчета грузопотоков, параметров звеньев конвейерного транспорта и аккумулирующих емкостей., с помощью которых можно определить необходимое количество и тип транспортной- уста-
новки /7,13/.
До настоящего времени нет единой методики расчета спиральных спусков, работающих в режимах аккумулирования и транспортирования при поступлении в них горной массы с нескольких отрабатываемых пластов. Нет достаточно полных инструкций по эксплуатации спиральных спусков, включающих приемы по их обслуживанию во время монтажа, планово-предупредительного ремонта; мероприятия по повышению износостойкости элементов конструкции; тип и параметры монтажного оборудования для проведения работ, связанных с обслуживанием спусков в процессе их эксплуатации, а также рекомендации по области их применения. Поэтому разработка способов упрочнения спирали, оборудования для ремонта и монтажа спиральных спусков в трубной обечайке, разработка основных положений по эффективной их эксплуатации являются актуальной задачей при совершенствовании шахтных спиральных спусков.
В связи с этим целью работы является развитие метода расчета, разработка новых технических решений по упрочнению и ремонту спиральных спусков с оценкой области их применения, обеспечивающих эффективную эксплуатацию спусков на угольных шахтах.
Идея работы заключается в использовании влияния параметров транспортируемого угля и конструктивных характеристик спирального спуска на его транспортирующую, аккумулирующую способность и степень износа спирали.
Научные положения, разработанные лично диссертантом, и новизна:
-впервые установлена зависимость параметров углового объема потока угля от его влажности и ширины заполнения спирали, что позволило развить метод расчета спирального спуска в режиме транспортирования;
-впервые установлена зависимость аккумулирующей способности спирального спуска в трубной обечайке от влажности угля, на основе которой возможно оценить условия его работы в режиме аккумулирования;
-получена зависимость износа секторов спирали спуска от параметров грузопотоков угля, отличающаяся тем, что учтено изменение интенсивности износа в зонах по площади спирали. Это позволило разработать средства повышения износостойкости секторов спирали спуска.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и практических рекомендаций подтверждается:
-использованием современных методов измерения, фотосъемки и физического моделирования процессов транспортирования и аккумулирования в спиральном спуске, применением теории планирования эксперимента, теории вероятностей и математической статистики с обработкой результатов экспериментов на ЭВМ;
-объемом экспериментальных исследований и используемыми методами обработки их результатов, обеспечивающих 95% - ную вероятность статистических выводов, при высоких значениях корреляционных отношений (не менее 0,8) полученных зависимостей;
-положительными результатами внедрения повышения износостойкости спирали спусков, работоспособностью предложенных конструкций. Диссертация выполнена по результатам плановых научно-исследовательских работ: (тема 0504) "Разработать и внедрить рекомендации по выбору наиболее рациональных типов конвейеров и аккумулирующих ёмкостей для шахты "Распадская", утвержденной Минуглепромом СССР, и (тема 05036) "Усовершенствовать и внедрить технологические схемы и средства забойного и смежного с ним транспортного оборудования при работе в сложных горно-геологических условиях", утвержден-
ной ВПО "Кузбассуголь". Диссертационная работа выполнена во Всесоюзном научно-исследовательском и проектно-конструкторском угольном институте (КузНИУИ), на кафедре горных машин и комплексов Кузбасского политехнического института (КузПИ) и на шахтах производственного объединения "Шкузбассуголь". Результаты работы изложены в отчетах КузНИУИ и актах по внедрению способов повышения износостойкости секторов спиральных углеспусков на шахте "Распад-ская".
Значение работы. Для теории выявлены закономерности формирования грузопотока на спирали спуска желобчатой формы при рациональной ее геометрии, учитывающие свойства транспортируемого угля; установлено влияние влажности на аккумулирующую способность спирального спуска в трубной обечайке и возможность его работы в режиме аккумулирования; определено влияние параметров грузопотока угля на износ секторов спирали спуска, работающего в качестве сборной транспортной установки.
Для практики разработаны методы расчета спиральных спусков подобных конструкций с рациональной геометрией, развивающие существующие методики расчета; определены трудозатраты, связанные с ремонтом и обслуживанием спиральных спусков в трубной обечайке; созданы и получили практическую реализацию средства повышения износостойкости секторов спирали спуска; разработано оборудование, обеспечивающее механизацию и интенсификацию его ремонта и монтажа.
Результаты выполненных исследований использованы при разработке "Руководства по монтажу, ремонту и эксплуатации спиральных спусков в трубной обечайке", утвержденного ВПО "Кузбассуголь". Средства повышения износостойкости секторов спирали углеспусков внедрены на шахте "Распадская" ПО "Южкузбассуголь" с годовым экономическим эффектом 20 тыс.руб. в расчете на один спиральный спуск.
Основные положения и результаты докладывались и получили одобрение на областной научно-практической конференции "Механизация и автоматизация ручных и трудоемких операций в промышленности Кузбасса" (г. Кемерово, 1984 г.); на совещании в институте "Кузбассгипро-шахт" (г. Кемерово, 1984 г.); на заседании секции научно-технического Совета института "Сибгипрогормаш" (г. Новосибирск, 1984 г.); на заседании научного семинара ВостНИИ (г. Кемерово, 1984 г.); на техническом совещании ВПО "Кузбассуголь" (г. Кемерово, 1984 г.); на технических совещаниях шахты "Распадская" (г. Междуреченск, 1977, 1981, 1984 г.г.); на технических совещаниях ПО "Южкузбассуголь" (г. Новокузнецк, 1981, 1984 г.г.).
По результатам исследований опубликовано 8 печатных работ, из них 3 авторских свидетельства на изобретение.
Диссертационная работа состоит из введения, шести разделов, заключения и общих выводов, изложенных на 118 страницах машинописного текста, содержит 47 рисунков, 29 таблиц, список литературы из 6:4 наименований и б приложений.
Автор выражает глубокую благодарность канд.техн.наук СИ. Калинину, канд.техн.наук В.Н. Бахтину, сотрудникам Междуреченского отдела КузНИУИ, сотрудникам кафедры горных машин и комплексов КузПИ, инженерно-техническим работникам шахты "Распадская" и Междуреченских ЦЭММ за помощь, оказанную при выполнении работы.
Обзор опыта эксплуатации и области применения спиральных спусков
Наиболее распространенные типы спиральных спусков (рис.1.2) нужно различать в зависимости от их назначения и требуемых режимов работы. Спиральные спуски в вертикальных горных бункерах обеспечивают равномерную загрузку емкости с минимальными динамическими воздействиями на элементы их крепления (рис. 1.2, а, б). Спиральные спуски в трубной обечайке обеспечивают транспортировку угля вниз при больших перепадах высот с одним местом загрузки (рис. Г.2, в). Спиральные спуски в трубной обечайке, обеспечивающие транспортировку угля вниз при больших перепадах высот с загрузкой- с нескольких одновременно отрабатываемых пластов, работают в режиме сборной транспортной установки (рис. 1.2, г).
Применяемые горные бункеру большой- емкостью (1000-2000 м3) выполняются в виде вертикальной, выработки диаметром от 3,5 до 8,5 м и оснащаются внешними (рис. Г.2, а) или внутренними спиральными спусками (рис. 1.2, б). /2,3/. Применение внешних спиральных спусков вследствие непостояннЩ-плотности, гранулометрического состава и коэффициента трения между материалом спирали ж транспортируемым углем значительно затрудняет выбор формы же лоба спирали. При этом скорости движения угля по спирали в спусках большого диаметра значительно вше, чем в спиральных спусках малого диаметра, что приводит к более интенсивному их износу и. предъявляет повышенные требования к. износостойкости спирали /15,Г?/. Спиральные спуски, установленные в горных бункерах, всегда имеют загрузку с одной, отметки и не могут работать в режиме сборной: транспортної установки.
При больших перепадах высот для перепуска угля используются спиральные, спуски: в трубной, обечайке (рис. Г.2, в), которые имеют диаметр от 0,5 до 1,5 м. Особенно необходимы спиральные спуски для одновременного перепуска угля с нескольких отрабатываемых горизонтов. При этом они могут работать в режиме сборной транспортной установки. Такие конструкции спиральных спусков размещаются внутри гезенков или вертикальных стволов и не требуют проходки отдельных горных выработок. Относительно малые скорости движения угля:, армировка спирали и трубной обечайки обеспечивают необходимую их долговечность /6/. имея достаточно малые размеры, спиральные спуски в трубной обечайке могут резервироваться, обеспечивая.необходимую надежность работы транспортной системы. Отсутствие больших динамических нагрузок на элементы спуска, относительно малая трудоемкость монтажа и надежность работы спиральных спусков обеспечивают в 2 раза более экономичную их эксплуатацию по сравнению со ступенчатыми спусками /18/.
Спиральные спуски с одним местом загрузки, в основном применяются для транспортирования/с одного откаточного горизонта на другой. При этом спиральный, спуск может быть использован в качестве аккумулирующей, емкости на всю его высоту.
В отечественной практике имеется определенный,опыт эксплуатации спиральных спусков, устанавливаемых в горных бункерах, и спусков в трубной обечайке, установленных в вертикальных выработках. На шахте им. 50-летия Октября ПО "Еуковуголь" /12/ для загрузки, горного бункера большой, емкости применялся металлический., спиральный, спуск диаметром 1,2 м. Спиральный, спуск располагался в центре бункера, длительное, время работали металлические спиральные спуски на шахте "Карагайлинская" ПО !!Кисе левскуголь (рис. 1.3). Данная конструкция, имела линейную в селении спираль, помещенную внутри трубной обечайки диаметром 1,2 м. Весь став спирального спуска набран из секций. Общая высота установки составляла 115 м, что позволяло использовать часть спуска, расположенную между нижним пластом и его разгрузочным желобом, в качестве аккумулирующей емкости и транспортной установки одновременно .
Впервые наиболее широкое применение нашли спиральные спуски на шахте "Распадская" ПО "Южкузбассуголь", которые разработаны Сибгипрошахтом. Применение, спиральных спусков вызвано необходимостью производить перепуск угля с нескольких одновременно работающих пластов блока-участка шахтного поля в горные бункера полевого штрека. Конструкция спирального спуска ДІ400 выполнена с рациональными геометрическими параметрами, состоит из желобчатой спирали диаметром 1,4 м, помещенной внутри, трубной, обечайки ж закрепленной к ней с помощью винтовых соединений. /19/. Спираль спуска собрана из штампованных секторов, материал которых - марганцовистая сталь. Места загрузки дополнительно армируются стальными листами, защищающими трубную обечайку от износа.Стальными листами армируются, и загрузочные желоба, примыкающие к трубной обечайке спуска.
Методика проведения исследовании в лабораторных и шахтных условиях
Для определения угла внешнего трения смеси по стали применяли трибометр самотечного действия (рис. 2.3), состоящий из основания I, металлического листа 2 на плите S, которая поднимается с помощью канатика 4 воротом 5. На поверхность стального листа, закрепленного на плите, устанавливали короб 6, засыпав в него исследуемую порцию угольной смеси. Короб изготовлялся из медной фольги, что практичаски исключает влияние веса его на измеряемый: угол внешнего трения. Измерение утла внешнего трения движения производили горным компасом (ПС-2) 7 в таком положении плиты, при котором после некоторого начального импульса короб со смесью продолжает равномерное движение под уклон.
В шахтных, условиях исследование режимов работы спирального спуска при возможных пределах вариации свойств угля и транспортируемых грузопотоков провести невозможно. Нет возможности провести с достаточной точностью исследование аккумулирующей- способности спиральных спусков при существующей на шахте "Распадская" технологической: схеме транспорта. Проведение измерений, в шахтных условиях параметров грузопотока угля, движущегося по спуску, возможно только при открытой, его спирали, что недопустимо по требованиям правил безопасности и эксплуатации. В данных условиях возможно наиболее экономично и с большей достоверностью проводить исследование режимов работы спирального спуска с помощью физического моделирования без изменения свойств среды /28,30,31,32,33,34/. Оценка доминирующих факторов и выбор критериев подобия позволяет опреде лить масштабы моделирования (Приложение I).
Предварительные визуальные наблюдения за движением потока угля по спирали спускаьпоказывают, что на расстоянии 3-5 м ниже места загрузки он движется в желобе спирали. Свободный, объем спирального спуска в трубной обечайке составляет 1,52 м3 на один метр его высоты. Для обеспечения достаточной, точности измерения аккумулирующей способности спирального спуска необходимо иметь свободный объем не менее 5 м3. Учитывая возможность оборудования на исследуемом участке спирального спуска двух мест загрузки,рационально проводить исследования в спиральном спуске высотой не менее 20 м его натуральной величины. Учитывая изложенные требования и определенный масштаб моделирования (Приложение I) принятый 1:10, изготовлена модель спирального спуска высотой равной 2 м (рис. 2.4).
Загрузочные устройства и спираль спуска, по которым движется уголь, выполнены из стали с чистотой поверхности,равной материалу спирали и загрузочных желобов спирального спуска ДІ400, взятого за натуру. Спираль модели спуска помещалась внутрь трубы из органического стекла. Также из органического стекла выполнены верхние части загрузочных устройств, что позволяет наблюдать процессы, происходящие при работе модели спирального спуска в режимах транспортирования и аккумулирования. В загрузочные желоба уголь подавался через воронки, установленные в их верхней части. Загрузку модели спуска осуществляли с помощью питателя (рис. 2.5) с регулируемой производительностью разгрузки. Питатель состоит из желоба I, подвижного скребка 2, электрического двигателя 3, винтового редуктора 4 с системой обводного блока 5. Регулировка производительности питателя осуществлялась изменением высоты скребка 2 и положения верхней: крышки желоба 6, обеспечивая производительность, в пересчете к натуре 4,7; 9,8; 13,7 м3/мин.
Измерение объема угля, заполняющего модель спирального спуска при проведении исследований аккумулирующей его способности, производилась с помощью мерного короба. Высота, ширина и длина занимаемого углем объема измерялась металлической миллиметровой линейкой.
Измерение геометрических параметров сечения угля на спирали спуска производилось методом фотограмметрии /34/. Был изготовлен осветитель (рис. 2.6), установленный над спиралью модели спуска, состоящей (рис. 2.7) из фотовспышки (фил-47) I и щелевой насадки 2. Щелевая насадка давала световой след 3 на спирали модели спуска, проходящей в его радиальной плоскости. Фотографирование световых следов по порожней спирали 4 и движущемуся потоку угля 5 производилось фотокамерой 6. Фотокамера "Зенит-Е" устанавливалась под углом т к плоскости светового потока осветителя, что обеспечивало возможность измерения сечения угля на желобчатой форме спирали. Затем отснятое изображение световых следов проектировалось на плоский экран под углом Т , воссоздавая форму и размеры сечения угля на спирали в натуральную величину. Ошибка фотограмметрии не превышала 2%. Измерение геометрических параметров сечения угля на спирали проводилось при вариации его физико-механических свойств и величины поступающего в спуск грузопотока, обеспечивающего максимальное заполнение сечения желоба спирали.
Оценка ожидаемых параметров грузопотоков угля, транспортируемых спиральными спусками
Как видно из схемы транспорта (рис. 3.1),в блоках 13и $ 5 выше загрузочных желобов с пласта образованы горные бункера емкостью 180 м3, из которых и производится загрузка спиральных спусков. Транспортируемый уголь с блока В 4 и с нижних пластов в блоке В 3 и В 5 поступает в спиральные спуски непосредственно через загрузочные устройства. Наличие двух спиральных спусков в блочном стволе позволяет транспортировать уголь на наименее загруженный, спуск, в зависимости от грузопотоков, поступающих с пластов. Используя параметры, приведенные на схеме транспорта и величины формируемых грузопотоков с пластов шахты, определены характеристики грузопотоков, транспортируемых на отдельных участках спиральных спусков в каждом блоке шахты (табл. 3.2). Характерными условиями является работа на спуск двух пластов, что определило выбор места исследований износа его спирали.
В период исследования износа спирали в восточном спуске блока & 4 на него _отрабатывали два пласта, с пласта 6-6а уголь транспортировался фактически на западный спуск блока В 4. Отработка пласта 7-7а велась комплексом KM-I3Q с комбайном КШ-ЗМ, а пласта 9 - комплексом МКМ с комбайном Щ при мощностях пласта соответственно равных 3,52 и 1,62 м. Максимальные, минутные грузопотоки, поступающие из лав пласта 9 и. 7-7а, рассчитывали,принимая во внимание, данные геологической службы шахты о равенстве на этих пластах сопротивляемости угля резанию. Расчет максимальных минутных грузопотоков (Q w.max.) вели по формуле, полученной из уравнения прогноза сменных грузопотоков /45/. После преобразования уравнение имеет вид где d,c - постоянные коэффициенты, соответственно равные 0,065 и 0,012 при m = 3,0 м, 0,076 и 0,0084 при п\ = 1,8-2 м; m - вынимаемая мощность, м; Ь - ширина захвата, м; Y - плотность угля в массиве, т/м3; Рч« - установленная мощность привода комбайна, кВт; А - минимальная сопротивляемость угля резанию, А = 80 даН/см2. Результаты исследования грузопотоков угля, поступающих в исследуемый спуск на отдельные его участки, приведены в таблице 3.3.
Для характеристики гранулометрического состава транспортируемого угля принята величина его среднего куска /26/. Статистические наблюдения за величиной среднего куска транспортируемого угля проведены по лавам с выходом породы не более 10$, что охватывает 92% отрабатываемых лав.
Объем измерении, рассчитан по формуле (2.1), который при определении величин среднего куска транспортируемого угля составляет не менее 15 проб угля. При оценке величины влажности транспортируемого угля замеры проводились ежесуточно, охватывая период cOI.09.7a по 18.10.79 , что обеспечило более полный, учет технологических условий.
Параметры распределения влажности и. величины среднего куска транспортируемого угля приведены в таблице 3.4, на рис. 3.2 показаны плотности распределения исследуемых величин. Анализ распределений, используя критерий Пирсона, при уровне значимости 0,05, не дает оснований отвергать гипотезу об их распределении по нормальному закону.
Транспортируемый.уголь, поступающий.из лав, где его отбойка ведется угольными комбайнами, включает большое количество мелких фракций, которые во многом определяют его свойства /46/. Определено процентное содержание фракций.класса 0-13мм, параметры распределения которого для отрабатываемых пластов приведены на рис. 3.3. Объем наблюдений составлял не менее II проб транспортируемого угля. Анализ распределения, используя критерий Пирсона при уровне значимости 0,05, не дает оснований отвергать гипотезу об их нормальном распределении.
.Исследование влияния факторов влажности и величины среднего куска транспортируемого угля на его свойства проводились в лабораторных условиях на подобных угольных смесях. Исследование величин среднего куска и процентного содержания фракции 0-13 мм позволили подготовить угольные смеси,близкие по своим параметрам к транспортируемым углям. При атом выдерживались требования обязательного присутствия в угольных смесях фракций: класса 0-13мм не менее 35$. Наибольшая величина среднего куска угольной смеси должна быть не менее. 28,9 мм. Наименьшая величина среднего куска смеси должна быть не менее 4 мм. На основании приведенных требований., используя транспортируемый уголь шахты "Распадекая", подготовлены угольные смеси, характеристика которых приведена в таблице 3.5.
Наличие породы в угольных смесях допускалось только в фракциях 0-13 мм, на основе которых готовились смеси. Количество породы в угольных смесях не превышало Ъ%.
Исследование влияния на угол естественного откоса, угол внешнего трения угля по стали и насыпную плотность транспортируемого угля величины среднего куска и влажности угля производились при вариациях его влажности от 3 до Ш%. Количество измерений., при каждом опыте рассчитано по формуле 02.1).
Влияние влажности и ширины, потока угля на параметры углового объема
Основными параметрами, характеризующими геометрические размеры потока угля по спирали, являются: огибающие потока в радиальном ее сечении. Координаты огибающих потока сверху; и снизу получены фотограмметрией на модели спирального спуска при различном ее заполнении и влажности угля. Верхняя огибающая в принятой системе координат достаточно точно может быть описана гиперболой вида: где. а и о - коэффициенты гиперболы.
В таблице 4.2 приведены экспериментальные точки и коэффициенты гиперболы верхней огибающей потока для каждого опыта. Величина наблюдаемого критерия Фишера значительно превышает его табличные величины, что указывает на полную адекватность принятой зависимости экспериментальным точкам.
При дальнейших исследованиях геометрических параметров потока угля на спирали полученные коэффициенты верхней огибающей рассматриваем как экспериментальные данные каждого опыта, характеризующие сечение потока угля на спирали.
Часть потока спирали, ограниченная двумя радиальными плоскостями Срис. 4.3, а), образует угловой объем, исследуемые параметры которого изображены на рис. 4.3, б.
Определение геометрических параметров углового объема и положения, потока на спирали спуска для каждого опыта производились по методике, изложенной, в приложении 2.
Результаты измерений параметров экспериментальных угловых объемов для каждого опыта приведены в таблице 4.3.
На графике (рис. 4.4) показаны поля корреляции экспериментальных величин и уравнения регрессионных зависимостей углового объема и его радиуса центра массы от ширины транспортируемого по спирали потока, которые имеют вид: Полученные уравнения регрессии адекватны корреляционному полю экспериментальных точек, хорошо согласуются по критерию ішера с доверительно! вероятностью 0,95.
Анализ влияния влажности ж ширины потока угля на величину углового объема, координаты,, его центра массы показывает, что с возрастанием заполнения спирали величина углового объема возрастает, увеличивается объем движущегося по спирали потока угля. При этом центр массы углового объема с ростом его ширины смещается к. оси спирального; спуска. Величина ординаты центра массы углового объема с увеличением ширины потока уменьшается, а значит и. увеличение высоты углового объема является ее следствием. Увеличение высоты углового объема ж его центра массы тем больше, чем меньше влажность транспортируемого угля. Изменение величины и положения потока угля на спирали, приводит к изменению ширины порожних участков спирали,не контактирующих с потоком. Результаты замеров ширины порожних участков спирали на внутреннем и. наружном ее радиусе, величины грузопотока угля, транспортируемого по спиральному спуску, и его влажность приведены в таблице 4.4. На графике Срис. 4.6) показано поле корреляции и изолинии корреляционного уравнения ширины порожнего участка спирали на внутреннем ее радиусе в зависимости от величины грузопотока и влажности угля, которое имеет вид;
Результаты экспериментальных исследовании влияния величины грузопотока ж влажности угля на ширину порожних участков спирали на внутреннем и наружном ее радиусах ционное уравнение ширины порожнего участка спирали на наружном ее радиусе в зависимости от величины грузопотока и влажности угля, имеющее вид: 1И - 0,117 - 0, йіг-Ом + 0,026 W, м, (4.9)
Полученные уравнения множественной корреляции адекватны полю экспериментальных точек и хорошо согласуются по критерию Фишера с доверительной, вероятностью 0,95. полученных зависимостей показывает, что с увеличением грузопотока угля, пропускаемого по спуску, ширина порожних участков спирали на ее радиусах уменьшается. влажности угля при равных грузопотоках ведет к. росту ширины порожнего участка спирали на наружном ее радиусе при одновременном уменьшении ширины порожнего участка спирали на внутреннем ее радиусе. Грузопоток с ростом влажности смещается к оси спирального спуска, переходя на более крутонаклонные участки спирали.
Спиральный, спуск в трубної, обечайке имеет внутри свободные объем, который: используется в качестве аккумулирующей емкости. Влияние присутствия спирали спуска, помещенной, внутри трубной обечайки, на степень заполнения свободного объема проводилось на модели при изменении влажности угля от 5,2 до 12,4$.
Результаты исследования степени заполнения свободного объема спирального спуска приведены в таблице 4.5. Влияние влажности { W, /J аккумулируемого угля на коэффициент заполнения свободного объема спирального спуска —(К / выражается уравнением регрессии К5 = J о,озб W ило)
На графике (рис. 4.8.) изображено поле корреляции и линия регрессии зависимости коэффициента заполнения от влажности угля. Анализ полученной-зависимости показывает, что с доверительной" вероятностью 0,95 полученное уравнение адекватно корреляционному полю экспериментальных; значений, на что указывает критерий. Фишера.
