Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Состояние вопроса, задачи и методы исследований
1.1. Анализ факторов, влияющих на скорость крепления кровли 8
1.2. Существующие методики расчёта скорости крепления кровли 25
1.3. Выводы, задачи и методы исследовании 28
Глава 2. Аналитические исследования процесса крепления механизированной крепью 30
2.1. Формализация рабочих операций процесса крепления 30
2.2. Определение скорости крепления лавы 33
2.3. Определение времени распора секции крепи... 43
2.4. Определение времени передвижки секции крепи,. 47
2.5. Исследование параметров тагдро системы крепи... 58
2.5.1.Влияние подачи и давления насосных станций на скорость крепления 64
2.5.2.Исследование длительности силового распора секции крепи 70
2,5.3.Влияние диаметра и типа напорной и сливной магистралей на скорость креплешія лавы 73
2.5.4.Влияние величины активной нагрузки гидроцилиндра на время операции 74
2. 6. Выводы 78
Глава 3. Разработка рекомендаций по повышению скорости крепления лавы 81
3.1. Анализ распределения времени в цикле секции крепи и потерь давления 81
3.2. Определение затрат усилий на передвижку секции крепи 93
3.3. Изменение шдроцепи и корректировка размеров гидротдклицдра передвижения 95
3.4. Исследование оптимизированного варианта крепи и результаты сравнения скорости крепления кровли и производительности комплекса с базовым вариантом 99
3.5. Исследование влияния ширины захвата выемочной машины на скорость крепления кровли и производительность комплекса 104
3.6. Исследование влияния шага установки секции крепи на скорость крепления кровли 108
3.7. Выводы III
Глава 4. Экспериментальное исследование процесса крепления механизированной крепью и расчёт экономического эффекта от применения рекомендаций... 114
4.1. Шахтные хронометражные наблюдеїжя за работой очистного механизированного комплекса 114
4.2. Расчёт экономической эффективности 118
Заключение 125
Список использованной литературы 127
- Анализ факторов, влияющих на скорость крепления кровли
- Формализация рабочих операций процесса крепления
- Анализ распределения времени в цикле секции крепи и потерь давления
- Шахтные хронометражные наблюдеїжя за работой очистного механизированного комплекса
Анализ факторов, влияющих на скорость крепления кровли
Вопросам применения механизированных крепей на пластах с неустойчивой кровлей и исследования скорости крепления кровли посвящены работы докт.техн.наук Ф.П.Глушихина, Л.А.Зиглина, А.Н.Коршунова, С.Т.Кузнецова, А.А.Орлова, Ю.Ф.Пономаренко, В.Н.Хорина, канд.техн.наук А.А.Баландина, Н.Т.Богатырёва, В.Я. Каштановой, В.В.Старичнева, А.И.Тесленко, В.Б.Тимофеева и др. В работах этих исследователей [4,5,6,7,8,11,12,13,14,15,16,17, 18,19J отмечаются факторы, связанные с особенностями применения крепей на пластах с неустойчивой кровлей и влияющие на скорость крепления: тип крепи, схема передвижения секций крепи, параметры секции, гадросистемы и насосной станции, горно-геологические условия, рабочее сопротивление крепи, величина захвата комбайна, шаг установки секций крепи вдоль лавы, степень автоматизации управлением секции крепи и т.п.
Рассмотрим факторы, влияющие на скорость крепления кровли с учётом тенденций развития механизированных крепей.
Тип крепи. Всё большее распространение получают крепи огра -дительно-поддерживающего и поддерживающе. -оградительного типа или как принято их называть- щитовые крепи. Под термином "щитовая" механизированная крепь, с учетом сложившегося развития конструкций, следует понимать механизированную крепь, у которой верхнее перекрытие, состоящее из поддерживающей и оградительных частей, имеет силовую кинематическую связь с основанием, достаточную для удержания перекрытия как от смещений в направлении перпендикулярном к линии забоя при передвижке секций крепи с активным подпором, так и от смещений относительно основания в плоскости пласта [20J .
Оградительно-поддерживающие крепи, впервые созданные и освоенные в Советском Союзе (ОМК, ОЖТ, ОМКТМ, ОМ), наиболее эффективно работали в условиях слабых легко-юбрушающихся пород, а также при легкообрушающихся породах средней устойчивости на пологих пластах мощностью 1,8 - 3,0 м. Считалось, что по конструктивным особенностям они не могут быть созданы для пластов меньшей мощности f 21 J .
Принципиально новое развитие получили щитовые механизированные крепи в ФРГ. Используя имеющийся в СССР опыт создания и внедрения механизированных крепей щитового типа, западно-европейские фирмы за последние 10 лет начали усиленно внедрять механизиро ванные крепи щитового типа на пластах, начиная от тонких ( мощностью 0,8 м ) до мощных ( 6 м при выемке одним слоем).
В ФРГ щитовые крепи впервые применены в 1970 г. По состоянию на конец 1982 г.механизированной крепью было оборудовано 228 очистных забоев (в том числе 193 щитовой ): на эти забои приходилось соответственно 99 и 85% всей добычи угля [ 22 ] .
На выставке "Уголь - 83" экспонировалось 32 натурных образца механизированных крепей. Большая их часть, в том числе и крепи для тонких пластов, поддершвающе-оградительного и оградительно-поддерживающего типа [23] . Таким образом основныгл направлением является создание щитовых крепей.
Формализация рабочих операций процесса крепления
Эффективность эксплуатации комплексов очистного оборудования в заданных горно-геологических и горно-технических условиях определяется производительностью, которая зависит от длительности выемочного цикла. Для определения производительности комплекса, И, следовательно, длительности рабочих операций подсистем очистного комплекса требуется выполнение значительного объема вычислении, причём объём возрастает при анализе различных вариантов ( несколько технологических схем работы комплекса, разные очистные комбайны, различные конструктивные параметры комплекса оборудования) .
Учитывая, что в начале процесса проектирования, мы имеем дело с абстрактными системами, на первый план выдвигаются задачи разработки массивов формализованных структур подсистем, образующих системы. Кроме того, количественный анализ структур систем может быть выполнен ЭВМ только при наличии формализованного массива операций функционального процесса для данного класса систем. Выявление формализованных признатав структур систем является необходимым для разработки математического обеспечения и логических операций в алгоритмах расчёта и анализа в задачах автоматизации процесса вычисления.
Формализованная запись рабочих операций подсистем очистного оборудования комплексов и структур выемочных циклов даёт возможное1] однозначно построить вычислительны! процесс, обеспечивает необходимые условия для алгоритмизации и последующей автоматизации вычислительного процесса.
Выделим в качестве функциональных подсистем: выемочную машину, доставочную машину и крепь.
Данный подход был предложен на кафедре ШиК МЕИ применительно к выемочным машинам и позволяет относительно просто идентифицировать операции.
При разработке формализованных записей операций, выполняемых подсистемами, под операциями понимается ряд последовательных действий, объединенных в непрерывную совокупность, связанных с несовмещенными затратами времени на управление в операции и переме-. щениями в пространстве. /"34,35/.
При выборе операции с целью анализа системы непременным условием является выделение взаимоувязанной во времени последовательности действий, структура времени, выполнение которой не включает затрат времени на операции других функциональных подсистем.
Анализ распределения времени в цикле секции крепи и потерь давления
В соответствии со статистическими данными и расчётам еСяІС9 t0= Ъс ,іоп "5с, Время передвижки секции крепи и распора определяются расчетным путём. Время корректировки положения секции крепи и вспомогательных операций принято равным нулю, чтобы устранить влияние на скорость крепления лавы случайных величин, не отражающих технические параметры крепи.
Рассмотрим распределение времени на отдельные операции в общей структуре цикла передвижки секции крепи. В таблице 3.1. представлено распределение времени операций в структуре цикла крепи при изменении подачи насосных станций.
Анализ структуры цикла секции крепи показал, следующее распределение затрат времени: передвижка секции крепи - 50$, распор - 15,2$, разгрузка, переход оператора, управление гидрораспределителем - по 11,6$. Повышение подачи насосных станций приводит к относительному увеличению затрат времени на передвижку секции крепи, так как длительность других операции уменьшается более интенсивно., чем время передвижки. Следовательно, операгия передвижка секции крепи требует тщательного анализа и поиска предложений по уменьшению времени выполнения этой операции.
Шахтные хронометражные наблюдеїжя за работой очистного механизированного комплекса
Приёмочные испытания механизированного комплекса 4.0КП70Б проводились в условиях пласта ШЗ в лаве 33-12 шахты "Новокузнецкая" объединения "Юккузбассуголь". Пласт 33 в контуре лавы имеет нормальную мощность 1,75 м, строение сложное. Нижняя часть пласта /0,6-0,8м / имеет повышенную зольность /до Ъ0%/ из-за линзообразных невыдержанных по горизонту и в разрезе прослойков углистого аршлита. Уголь пласта крепостью С,9 - 1,5 с сопро -тивляемостью резанию 180-200 кН/м. Уголь склонен к самовозгоранию, угольная пыль взрывоопасна. По выбросам и ударам пласт не опасен. Максимальная глубина отработки 100 м.
Гипсометрия пласта слабоволнистая. Угол падения пласта вдоль лавы 2-7 и вдоль столба 4-13. Лава 33-12 полностью подработана пластом 32 /мощность междупластья - 85м/, а также пластами 30 и 29а. Приток воды в лаву 5-7 м3/ч.
Наблюдается ложная кровля мощностью до 0,3 м, состоящая из увлажненного трещиноватого аршлита. Непосредственная кровля слабой устойчивости с сопротивлением на одноосное сжатие 20-25 Ш1а мощностью до 7 м. Выше залегает алевролит мощностью до 70 м. Непосредственная почва пласта - алевролит с сопротивлением на вдавливание 4МПа, ниже 0,5-0,7м от .контакта с углем прослоек углистого аршлита мощностью до 0,15 м.
Организация работ и технологии добычи угля в лаве приняты следующие. В добычную смену выходили машинист комбайна и его помощник, машинист крепи и его помощник, 4-5 горнорабочих. Выемка угля осуществлялась по одностороннем схеме. В исходном положении комбайн был зарублен на новую выемочную полосу, конвейер передвинут к забою по всей лаве. Передвижка секций крепи производилась вслед за проходом комбайна, с отставанием не более 5 м.
