ФИММ   ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

На сьогоднішній день основною сировинною та енергетичної базою всіх галузей господарства є гірничодобувна промисловість. Україна володіє значними запасами вугілля, що є основою її паливно-енергетичного комплексу. Загальні запаси, зосереджені переважно (96,0%) в Донецькому басейні, оцінюються в 110 млрд. тонн, промислові – 7,13 млрд. Аналіз розподілу промислових запасів вугілля за потужністю пластів і куту їх залягання, показує,що у вельми тонких (0,55–0,7 м) і тонких (0,7–1,2 м) пологих пластах знаходяться 83,2% промислових запасів вугілля [1].

 

За розрахунками фахівців, пласти потужністю менше 0,8 м будуть вироблені за 110 років. Тому в перспективі доведеться відпрацьовувати тонкі (менше 0,8 м) і вельми тонкі (від 0,4 м) пласти.

1. Актуальність теми

Всього в Донбасі налічується 669 шахтопластів з вельми тонкими пластами, з яких 243 пологі, 57 похилі, 369 крутопохилі і круті. У межах шахтних полів потужність пластів істотно не змінюється: коливання, як правило, не досягають 0,2 м. У дуже тонких пластах залягають вугілля високої якості. Так, на пластах потужністю менше 0,8 м їх середньозважена зольність знаходиться в межах 13%, в той час як зольність видобуваються в даний час вугілля в 2–3 рази вище.

Відмова від експлуатації малопотужних родовищ буде у все більшій мірі негативно позначатися на техніко-економічних показниках роботи шахт і соціальній обстановці в регіоні. Тому створення технологічних схем виїмки вельми тонких пластів для шахт Донбасу залишається на найближчі роки актуальним завданням.

2. Мета і задачі дослідження та заплановані результати

Метою цієї роботи є обгрунтування структури і параметрів очисної машини для інтенсивної виїмки тонких пластів 0,5–0,8 м.

Основні завдання дослідження:

  1. Провести аналіз існуючих засобів механізації в тонких пластах;
  2. Сформулювати основні вимоги до структури очисної машини для інтенсивної виїмки тонких пластів;

3. Аналіз засобів механізації для виїмки тонких пластів

В даний час в якості засобів механізації в тонких пластах застосовуються узкозахватний комбайни за типом КА200, К103М і струги (рис.1).

Способи машинної виїмки тонких пластів

Рисунок 1 – Способи машинної виїмки тонких пластів

Комбайн очисний КА200 має виконавчий орган у вигляді вертикальних барабанів і призначений для виїмки вугілля в очисних вибоях, порухатися по простяганню пластів потужністю 0,8–1,25 м з кутом падіння до 35°. Корпус комбайна перебуває з завальної боку конвеєра, що в поєднанні з конструкцією виконавчого органу забезпечує фронтальну самозарубку в будь-якому місці лави. Комбайн працює на пластах з нестійкою покрівлею. Має винесену систему подачі. Управління винесеною системою подачі здійснюється з пульта управління комбайна [5].

Комбайн К103М працює в правому і лівому вибоях без перемонтажа, за челноковою схемою, без попередньої підготовки ніш з самозарубкой (косими зірками). Комбайн оснащений винесеною системою подачі ВСП, двома шнековимі виконавчими органами по краях корпусу. Привід виконавчих органів розташований в уступі вибою між шнеками в цілісному корпусі. Над рештаками забойного конвеєра розташовуються портал і опорна система комбайна [5, 10].

У CPCP, в невеликому обсязі, в особливо складних умовах: при виїмці вугілля вельми тонких пластів і слабких вміщуючих породах, де неможливо застосовувати механізовані кріплення, застосовувалася широкозахватна виїмка вугілля. В якості виїмкових машин для широкозахватної виїмки використовують широкозахватні комбайни типу "Кіровець" (з виконавчим органом у вигляді кільцевого бару) і КЦТГ (з корончатого виконавчим органом). Величина захоплення цих комбайнів 1–1,8 м. Велика ширина привибійного простору викликає необхідність стійкового кріплення і застосування розбірного привибійного конвеєра. При широкозахватної виїмці видобуток машини розташовується на грунті; ця технологія відрізняється високою трудомісткістю і тому широких перспектив до застосування не має. При цьому в якості доставочної машини застосовується розбірний конвеєр. Широкозахватних виїмку відрізняє велика трудомісткість робіт з кріплення привибійного простору, демонтажу, перенесенні і монтажу розбірного забійного конвеєра.

Так само на сьогоднішній день, в лавах довжиною від 150 до 250м на пластах з виймальної потужністю 0,4–2м і кутом падіння до 25 градусів при опірності вугілля різанню до 300 кН/м, знаходять застосування стругові установки СН75, СО75, УСВ, УСТ2М. Стругова установка працює в комплексі з механізованими або індивідуальними кріпленнями. Стругова виїмка дає кращу сортність вугілля, нижче питомі енерговитрати і меншу пилоутворення, більш безпечні умови для відпрацювання пластів, небезпечних по газу і пилу і особливо за раптовими викидами вугілля і газу. Можливість ефективної виїмки вельми тонких пластів потужністю 0,4–0,7 м, простіше схема організації робіт по довжині лави, менш складні засоби комплексної механізації та автоматизації виробничих процесів в очисному вибої.

Разом з тим, комбайнова технологія виїмки має в свою чергу певні переваги. Вітчизняний і зарубіжний досвід експлуатації та проектування очисних комбайнів показує, що шнекові виконавчі органи мають ряд принципових переваг порівняно з іншими їх типами.

У теж час шнекові комбайни, що працюють в умовах тонких пологих пластів, мають істотним органічним недоліком - асиметрією потенціалів систем руйнування і вивантаження, що полягає в перевищенні в багатьох випадках потенціалу продуктивності з руйнування вугілля над потенціалом продуктивності за його розвантаженні. Продуктивність комбайнів в цих умовах, навіть при досягнутому сьогодні відносно невисокому рівні їх енергоозброєності, значно обмежується через недостатню навантажувальної здатності шнекових виконавчих органів, а фактична швидкість подачі не перевищує, як правило, 1–3 м/хв. Крім того, в цьому випадку в робочій зоні шнекових виконавчих органів має місце інтенсивна циркуляція вугілля, яка обумовлює додаткове подрібнення зруйнованого вугілля і зниження його сортності, а також додаткове пилоутворення і погіршення екології робочого простору. Причому, власне підвищення потужності приводу виконавчих органів без прийняття інших заходів не дозволяє відчутно підвищити їх навантажувальну здатність [9].

Це зумовлює високу собівартість видобутку вугілля, зниження якої може бути досягнуто на основі інтенсифікації його виїмки до 5-ти й хворіє тисяч тонн на добу, що обумовлює необхідність збільшення темпів проходки виробок до 20 і більше метрів на добу за рахунок підвищення технічного рівня прохідницьких комбайнів. Аналіз відомих в літературі підходів до вирішення цієї проблеми дозволив сформулювати висновок про те, що традиційні методи та шляхи підвищення навантажувальної здатності шнекових виконавчих органів очисних комбайнів практично вичерпали себе і не можуть бути ефективною основою для досягнення потрібного сьогодні рівня інтенсифікації вуглевидобутку.

Діаграмма станів автомата Мура

Рисунок 2 – Залежність продуктивності комбайна від витрат часу на допоміжні операції
(анімація: 10 кадрів, 5 циклів повторення, 90 кілобайт)

Так, з наведеного аналізу, були виділені основні проблеми та недоліки цих засобів механізації. Струги: хороша перспектива виїмки тонких пластів, однак вимагає постійної потужності пласта, погано регулюється по гипсометрии. Узкозахватний комбайни: oсновним недоліком шнекових узкозахватних комбайнів є низька навантажувальна здатність, що не дає досягти необхідних обсягів з видобутку вугілля, виключає його інтенсивну виїмку.

Виходячи з цього були сформульовані наступні основні вимоги до комбайна для інтенсивної виїмки тонких пластів:

  1. Підвищена навантажувальна здатність виконавчого органу і простота конструкції його приводу;
  2. Мала довжина комбайна забезпечує скорочення часу на виконання допоміжних операцій.

Саме ці вимоги забезпечують можливість підвищення часу чистої роботи комбайна з виїмки вугілля в лаві.

4. Предложенная схема комбайна для интенсивной выемки тонких пластов

При аналізі були розглянуті комбайни різних типів. Був проведений аналіз існуючих механізації тонких пластів. Були сформульовані основні вимоги до структури очисного комбайна для інтенсивної виїмки тонких пластів. При аналізі були розглянуті комбайни різних типів. Виходячи з цих вимог була розроблена нижче наведена структура очисного комбайна (рис.3) для інтенсивної виїмки тонких пластів.

Структура очисного комбайна з корончатого виконавчим органом для інтенсивної виїмки пластів потужністю 0,5-0,8 м.

Рисунок 3 – Структура очисного комбайна з корончатого виконавчим органом для інтенсивної виїмки пластів потужністю 0,5–0,8 м.

Комбайн складається з:
  1. Коронки, виконавчий орган комбайна;
  2. Ріжучий ланцюг;
  3. Напрямні ріжучого ланцюга;
  4. Зірка, натягуємо ланцюг;
  5. Шестерня z1 = 28;
  6. Шестерня z2 = 12;
  7. Корпус комбайна;
  8. Колесо z6 = 14;
  9. Електродвигуни 1 і 2;
  10. Шестерня z4 = 37;
  11. Шестерня z3 = 13
  12. Підшипники;
  13. Зубчаста муфта;

Цей агрегат був розроблений на базі широкозахватного комбайна 2КЦТГ, він має корончатий виконавчий орган 1, симетрично розташований по торцях машини, які забезпечують самозарубку комбайна і вантажать відпрацьовану породу на рештаки ріжучої конвеєрної ланцюга 2, яка вантажить відбиту породу вже на скребковий конвеєр, так само ця ланцюг надає форму виробці. Ланцюг має натяжний пристрій, що складається з двох полузвезд 4 і гідродамкарта. Комбайн має 3х ступінчастий редуктор з передавальним числом u = 24,6.

Забій обробляється трьома коронками (рис. 4) на загальну суму захоплення 800мм і на потужність пласта 500мм, яку можна збільшувати шляхом зміни розміром коронки.

Схема руйнування масиву корончатим виконавчим органом

Рисунок 4 – Схема руйнування масиву корончатим виконавчим органом

Комбайн має винесену систему подачі що зменшує його габарити і металоємність, що дозволяє працювати в малих габаритах вибою. Машина забезпечує безнішевую інтенсивну виїмку вугілля на тонких і дуже тонких пластах потужністю 0,5–0,8 м.

Висновки

За підсумками проведеної роботи можна зробити наступні висновки. На території України та інших країн СНД великі запаси вугілля знаходяться в тонких пластах, і рентабельних механізованих комплексів для їх розробки на даний момент не існує, комбайни з шнековим і барабанним виконавчим органами не можуть забезпечувати необхідне завантаження і відповідно продуктивність. За цим, створення комбайна для інтенсивної виїмки таких пластів є актуальним. Запропонована структура має всі передумови для подальшого використання і вдосконалення. Комбайн забезпечує інтенсивну виїмку пластів потужністю 0,5–0,8 м, за рахунок малого часу на допоміжні операції.

Перелік посилань

  1. Горные машины для подземной добычи угля / П.А. Горбатов, Г.В. Петрушкин, Н.М. Лысенко, С.В. Павленко, В.В. Косарев. – Донецк: ДонНТУ, 2006. – 669с
  2. Проектирование и конструирование горных машин и комплексов: Учебник для вузов / Малеев Г. В.; Гуляев В. Г.; Бойко Н.Г. — М.: Недра, 1989.
  3. Принципы мехатроники при проектировании горных машин / Н.И. Стадник, А.В. Сергеев, А.В. Мезников, В.П. Кондрахин // Материалы международной конференции «Форум горняков – 2007». –Днепропетровск: НГУ, 2007. –с. 7-17.
  4. Горбатов П. А. Выемочные комбайны нового поколения как энергетические системы мехатронного класса [Монография] / П. А. Горбатов, В. В. Косарев, Н. М. Лысенко; Под общ. ред. П. А. Горбатова. - Донецк: «Ноулидж», 2010. - с. 176.
  5. Горные машины и оборудование - В 2-х т. Т.1 / [П.А. Горбатов, Г.В. Петрушкин, Н.М. Лысенко] - Донецк: РИА ДонНТУ, 2003. - 295 с.
  6. Оборудование очистных забоев / Кондрахин В.П., Стадник М.И., Петрушкин Г.В., Лысенко Н.М.- Донецк, ДонНТУ, 2008г.
  7. Методические указания «Выбор средств механизации очистных работ и определения рационального режима работы выемочного комбайна», Кондрахин В.П., Петрушкин Г.В., Лысенко Н.М.-Донецк:ДонНТУ, 2003г
  8. Научные основы многокритериального синтеза горных машин как пространственных многомассовых динамических систем переменной структуры: дис... д-ра техн. наук: 05.05.06 / Семенченко Анатолий Кириллович ; Донецкий гос. технический ун-т. - Донецк, 1997. - 323 с.
  9. Исполнительный орган угольного комбайна: А.с. 1484936 СССР, МКИ E 21 C 25/10 / Н.Г. Бойко, В.Г. Шевцов, А.В. Болтян, В.Г. Нечепаев и др. (СССР).- № 4140379/23-03; Заявлено 28.11.86; Опубл. 07.06.89, Бюл. №21. – 3 с
  10. Разработка способов и средств, оптимизирующих работу комбайна К-103: Отчет о НИР (промежуточн.) / Донецк. политехн. ин-т.; № ГР 81048852; Инв. № 02850013021. – Донецк., 1984. -106с
  11. Семенченко А.К. Основы оптимального проектирования добычных машин как пространственных многомассовых динамических систем переменной структуры // Сб. трудов. – Международный симпозиум “Горная техника на пороге ХХI века”, 17-19 октября 1995 г. – М.: МГГУ, 1996. – С. 208-211.