книги / Проектирование рудников

На рудниках ВКМКС применяется несколько типов комбайновых комплексов в следующем составе:

•комбайн «ПКС-8М» + бункер-перегружатель БП-15 + самоходный вагон 5ВС-15М;

•комбайн «Урал-61А» + бункер-перегружатель БП-15 + самоходный вагон 5ВС-15М;

•комбайн «Урал-10КС» («Урал-10КСА», «Урал-10А») + бун- кер-перегружатель БП-15 + самоходный вагон 5ВС-15М;

•комбайн «Урал-20КС» («Урал-20КСА», «Урал-20А») + бун- кер-перегружатель БП-15 + самоходный вагон 5ВС-15М;

•комбайн «Урал-20Р» + бункер-перегружатель БПС-25 + самоходный вагон ВС-30.

В зависимости от мощности пласта и устойчивости пород кровли очистные камеры формируются одним или несколькими ходами комбайна с наложением по вертикали и горизонтали (рис. 6).

Рис. 6. Форма поперечного сечения очистных камер, проводимых комбайном ПКС-8М: а – одноходовая выработка; б – многоходовая выработка, с наложением ходов по горизонтали; в – многоходовая выработка с наложением ходов по вертикали: г – многоходовая выработка с междуходовым целиком

2.2. Порядок выполнения работы

Студенту выдается типовое задание с заданными конкретными горно-геологическими и горнотехническими условиями отработки запасов сильвинитовых пластов на рудниках Верхнекамского месторождения калийных солей (пример типового задания рассмотрен

впараграфе 2.4):

•панельно-блоковый способ подготовки,

•отрабатываемый пласт,

32

•мощность пласта,

•угол падения пласта,

•тип и состав применяемого комбайнового комплекса: комбайн + бункер-перегружатель + самоходный вагон,

•конструкция очистной камеры,

•межосевое расстояние очистных камер,

•параметры подготовительных выработок: количество, ширина, высота, расположение в пласте,

•условия разгрузки руды самоходным вагоном

Необходимо методом сравнения вариантов по критерию «производительность комбайнового комплекса» определить оптимальную длину очистной камеры.

Сущность метода сравнения вариантов в нашем случае заключается в следующем:

исходя из имеющегося опыта и технических характеристик применяемого оборудования, принимают несколько значений оптимизируемого параметра – длину очистной камеры в пределах 30–300 м;

по известной методике [2,3] для каждого принятого значения оптимизируемого параметра рассчитывают значения критерия оптимальности – среднесменную эксплуатационную производительность комбайнового комплекса;

строят график зависимости значений критерия оптимальности (среднесменная эксплуатационная производительность комбайнового комплекса) от значений оптимизируемого параметра (длина очистной камеры) и по графику находят оптимальное значение (рис. 7).

Рис 7. Зависимость сменной производительности комбайнового комплекса Qкк от длины камеры lк

33

Qэ Ak т / смену,

Tk

где Аk – объем добываемой руды из камеры, т; Тk – полное время отработки камеры, смен.

Объем добываемой из камеры руды:

где nх – число ходов по ширине камеры, ограниченных междуходовыми и/или междукамерными целиками; Sx – площадь поперечного сечения одного хода по ширине камеры, ограниченного междуходовыми и/или междукамерными целиками, с учетом всех слоев, отрабатываемых по высоте камеры, м2 (при отработке хода без наложения ходов комбайна Sx равняется площади исполнительного органа комбайна, при работе с наложением ходов комбайна Sx определяется графически); y – объемный вес руды в массиве, т/м3; ах – ширина одного хода по ширине камеры, ограниченного междуходовыми и/или междукамерными целиками, м; аио – ширина исполнительного органа комбайна, м; П0 – потери отбитой руды на почве камеры на ширине исполнительного органа комбайна, отнесенные к 1 м длины камеры, т/м. При отработке камеры комбайновым комплексом:

•с комбайном ПКС-8М П0 = 0,47 т/м;

•с комбайном «Урал-10КС» («Урал-10КСА», «Урал-10А»)

П0 = 0,31 т/м;

•с комбайном «Урал-20КС» («Урал-20КСА», «Урал-20А»)

П0 = 0,52 т/м;

•с комбайном «Урал 20Р» П0 = 0,40 т/м;

Lк – длина камеры (расстояние от выемочного штрека до вентиляционного), м;

lн – расстояние по нормали от выемочного штрека до конца горловины или стартовой выработки, м;

nх гс – число ходов по ширине горловины или стартовой выработки, ограниченных междуходовыми и/или междукамерными целиками (при зарубке на камеру перпендикулярно оси выемочного

35

штрека nх гс = nх, при зарубке под углом к выемочному штреку с разворотом комбайна nх гс = 1);

Sх гс ср – средняя площадь поперечного сечения одного хода горловины или стартовой выработки, ограниченного междуходовыми и/или междукамерными целиками, м2;

ах гс ср – средняя ширина одного хода горловины или стартовой выработки, ограниченного междуходовыми и/или междукамерными целиками, м;

Lгс ср – длина горловины или стартовой выработки по средней оси, м.

Средняя площадь поперечного сечения одного хода горловины или стартовой выработки, ограниченного междуходовыми и/или междукамерными целиками, при зарубке перпендикулярно оси выемочного штрека:

где Sн – площадь поперечного сечения одного хода горловины или стартовой выработки, ограниченного междуходовыми и/или междукамерными целиками, на начало зарубки (т.е. на сопряжении с выемочным штреком), м2.

Средняя площадь поперечного сечения одного хода горловины или стартовой выработки, ограниченного междуходовыми и/или междукамерными целиками, при зарубке под углом к выемочному штреку:

где Sк – полная площадь поперечного сечения камеры (включая площадь междуходовых целиков), м2:

Sк Sx ak ax ·hk м2,

где ак – полная ширина камеры (включая ширину междуходовых целиков), м; hк – высота камеры, м.

Средняя ширина одного хода горловины или стартовой выработки, ограниченного междуходовыми и/или междукамерными целиками, при зарубке перпендикулярно оси выемочного штрека: ах гс ср = ах м.

36

Средняя ширина одного хода горловины или стартовой выработки, ограниченного междуходовыми и/или междукамерными целиками, при зарубке под углом к выемочному штреку:

Расстояние по нормали lн от выемочного штрека до конца горловины при зарубке перпендикулярно выемочному штреку и отработке камеры в один слой по высоте lн = 0; при отработке камеры в несколько слоев по высоте определяется выражением:

lн max hкp·ctg кp ; hпч·ctg пч м,

где hкр – расстояние от кровли горловины на начало зарубки (на сопряжении с выемочным штреком) до кровли камеры (кровли верхнего слоя камеры), м; hпч – расстояние от почвы горловины на начало зарубки (на сопряжении с выемочным штреком) до почвы камеры (почвы нижнего слоя камеры), м; акр – угол наклона кровли горловины к горизонту, град (принимается в пределах 6–10º); апч – угол наклона почвы горловины к горизонту, град (принимается в пределах 6–10º).

Расстояние по нормали lн от выемочного штрека до конца горловины или стартовой выработки при зарубке под углом к выемочному штреку определяется графически, но при отработке камеры с наложением слоев по высоте должно быть не менее определенного по приведенному выше выражению.

Полное время отработки камеры:

Tк Tзi Tотi Toi Tпер смен,

где Тзi – продолжительность зарубки на i-й ход камеры, смен; Тотi – продолжительность отработки i-го хода камеры, смен; Тоi – продолжительность отгона комбайна после отработки i-го хода, смен; Тпер – продолжительность перегона комбайна на новую камеру, смен.

Продолжительность зарубки Тзi комбайна на i-й ход в камере при отработке камеры комбайновым комплексом с бункеромперегружателем составляет:

•«ПКС-8М» – Тзi = 0,9–1,8 смен;

37

•«Урал-10КС» («Урал-10КСА», «Урал-10А») и «Урал-20КС» («Урал-20КСА», «Урал-20А») – Тзi = 1,2–2,0 смен;

•«Урал-20Р» – Тзi = 1,3–1,7 смен.

При этом минимальное значение Тзi надо принимать при зарубке комбайна перпендикулярно к оси выемочного штрека.

При зарубке без бункера-перегружателя указанная выше продолжительность зарубки Тзi на i-й ход комбайна в камере должна умножаться на поправочный коэффициент:

k3 = lкб/lз

где lкб – длина комбайна, м:

•«ПКС-8М» – lкб = 9,2 м;

•«Урал-10КС» («Урал-10КСА», «Урал-10А») – lкб = 12,3 м;

•«Урал-20КС» («Урал-20КСА», «Урал-20А») – lкб = 11,5 м;

•«Урал20Р» – lкб = 12,0 м;

lз – длина зарубки при отработке камеры с бункер-перегру- жателем, м:

•«ПКС-8М» – lз = 15 м;

•«Урал-10КС» («Урал-10КСА», «Урал-10А»), «Урал-20КС»

(«Урал-20КСА», «Урал-20А») и «Урал-20Р» – lз = 20 м. Продолжительность отгона комбайна после отработки i-го хода

комбайна в камере:

где Vо – условная скорость отгона комбайна, м/смену:

•«ПКС-8М» – Vо = 200 м/смену;

•«Урал-10КС» («Урал-10КСА», «Урал-10А») – Vо = 140 м/смену;

•«Урал-20КС» («Урал-20КСА», «Урал-20А») – Vо = 115 м/смену;

•«Урал-20Р» – Vо = 200 м/смену.

Продолжительность перегона комбайна на новую камеру:

где М0 – межосевое расстояние, м; Тсм – продолжительность смены, ч; Vм – максимальная маневровая скорость движения комбайна, м/ч:

38

•«ПКС-8М» – Vм = 200 м/ч;

•«Урал-10КС» («Урал-10КСА», «Урал-10А») и «Урал-20КСА» –

Vм = 210 м/ч;

•«Урал-20А» и «Урал-20Р» – Vм = 180 м/ч.

При работе комбайна в комплексе с бункером-перегружателем время отработки i-го хода камеры

где Т1i – продолжительность отработки 1-го участка i-го хода камеры, мин (на этом участке комбайн работает непрерывно с постоянной производительностью, равной технической производительности комбайна); Т2i – продолжительность отработки 2-го участка i-го хода камеры, мин (на этом участке комбайн работает с остановками на загрузку самоходного вагона. Причем продолжительность остановок увеличивается по мере отработки участка, и, соответственно, падает производительность комбайна); Тэi – продолжительность отработки 3-го участка i-го хода камеры, мин (на этом участке комбайн простаивает как в ожидании самоходного вагона, так и при его загрузке. Причем простои комбайна в ожидании самоходного вагона увеличиваются по мере отработки участка, и, соответственно, снижается производительность комбайна); – сменный коэффициент использования комбайнового комплекса во времени: при отработке i-го хода всей площадью исполнительного органа комбайна:

•ПКС-8М = 0,48;

•«Урал-10КС» («Урал-10КСА», «Урал-10А») = 0,45;

•«Урал-20КС» («Урал-20КСА», «Урал-20А») и «Урал-20Р»

= 0,48;

при отработке i-го хода комбайна в камере частью площади исполнительного органа (работа с наложением) комбайна:

•ПКС-8М = 0,52;

•«Урал-10КС» («Урал-10КСА», «Урал-10А») = 0,47;

•«Урал-20КС» («Урал-20КСА», «Урал-20А») и «Урал-20Р»

= 0,50;

tсм – продолжительность смены, мин.

39

Закономерность изменения производительности комбайнового комплекса по длине хода показана на рис. 9.

Рис. 9. Изменение производительности комбайнового комплекса по длине хода (камеры): lв – длина вагона, м; lр – расстояние доставки от устья камеры до пункта

разгрузки, м; Lз – длина зарубки комбайна, м; L1, LII, LIII – длина I, II, III участков, соответственно, м; Lк – длина камеры, м; QI, QII, QIII – производительность

комбайнового комплекса на I, II, III участках, соответственно, т/см (т/сут.)

Длина (м) и продолжительность отработки 1-го участка i-го хода комбайна в камере (мин) определяются выражениями:

тическая длина доставки для 1 участка i-го хода комбайна в камере (расстояние от места разгрузки самоходного вагона до границы 1-го и 2-го участков), м; lраз – расстояние от устья камеры до места разгрузки самоходного вагона, м; lзар – фактическая длина зарубки, м: при зарубке с бункером-перегружателем lзар = Lз, при зарубке без бункера-перегружателя lзар = lкб; Sxi – площадь поперечного сечения i-го хода комбайна в камере, м2; ахi – ширина i-го хода комбайна в камере, м; Qкi – скорректированная производительность комбайна при отработке i-го хода комбайна в камере, т/мин.

40