4.2 Выбор типоразмера и расчет несущей способности механизированной крепи в очистном забое

м. Исходя из этого, для расчетов берем механизированную крепь 1ОКП70.

Поскольку мощность пласта изменяется как по длине очистного забоя, так и по длине выемочного поля, то маркшейдерская служба шахты устанавливает среднее значение мощности пласта и её отклонение от этого значения .

Максимальная мощность пласта составит:

, м

Минимальная мощность пласта:

, м

Величина опускания кровли , или сближение боковых пород, получается из выражения:

, мм

где – коэффициент, зависящий от состава и свойств пород: для легкообрушаемых пород кровли (1 класс), для среднеобрушаемых пород (2 класс), для труднообрушаемых пород (3 класс);

– расстояние от плоскости забоя до наблюдаемой точки (до передней или задней стойки), м.

, мм

Тогда типоразмер крепи по высоте передней и задней стоек определяется по формулам:

, м;

, м,

где – расстояние от плоскости забоя до оси передней стойки, м;

– расстояние от плоскости забоя до оси задней стойки, м.

, м;

где - расстояние от плоскости забоя до козырька перекрытия секции, м. ;

– ширина захвата комбайна, м;

- запас высоты на разгрузку секции, м. .

м;

, м;

, м.

У крепи 1ОКП70 конструктивные размеры м, а . Следовательно, условия и соблюдаются.

Крепь 1ОКП70 имеет следующие параметры:

- рабочие сопротивление стойки;

- расстояние от плоскости забоя до стойки крепи;

- шаг установки секций;

- угол наклона стойки на забой;

- расстояние от плоскости забоя до перекрытия;

- длина козырька секции;

- количество стоек в ряду.

Расчёт нагрузки на механизированную крепь будем считать по гипотезе блоков и призм сползания. Определим величину зависания пород непосредственной кровли:

где σ_п – предел сопротивляемости пород кровли изгибу, 5 МПа;

h_н – мощность пород непосредственной кровли, 4.2 м;

γ_ср – средняя плотность непосредственной кровли, 5 т/м³.

Представим площадь поперечного сечения блока пород кровли состоящей из двух площадей F₁ и F₂. Тогда воспользовавшись гипотезой получим:

где φ – угол наклона плоскости обрушения пород непосредственной кровли, 70°.

Исходя из схемы к определению нагрузки на механизированную крепь, по гипотезе блоков и призм сползания, найдём расстояние от плоскости забоя до центра тяжести:

Теперь можно посчитать нагрузку на крепь со стороны пород кровли:

Определим реакцию крепи:

По технической характеристике несущая способность секции составляет . , следовательно, крепь для заданных условий подходит.

4.3 Расчёт нагрузки на очистной забой, оборудованный узкозахватным комбайном с механизированной крепью

Скорость подачи комбайна 1ГШ 68 при сопротивляемости угля резанию 200 кН/м

Составляющая силы резания в направлении подачи комбайна

Скорость подачи комбайна по допустимому тяговому усилию

Скорость подачи комбайна

где – коэффициент увеличения скорости подачи комбайна при выемке хрупких и весьма хрупких углей.

Производительность комбайна

При применении механизированной крепи скорость крепления определяется по формуле

где - скорость крепления при последовательной схеме передвижки крепи и устойчивых боковых породах;

– коэффициент, учитывающий схему передвижки крепи. При последовательной схеме передвижки крепи К_сх = 1;

– коэффициент снижения скорости крепления с увеличением угла падения пласта. Т.к. , следовательно, .

– коэффициент снижения скорости крепления при неустойчивых породах кровли.

Коэффициент готовности очистного забоя по группе параллельных перерывов

где - затраты времени на выполнение подготовительно-заключительных операций, мин ( );

– коэффициенты готовности сопряжений очистной выработки соответственно с транспортной, средней и вентиляционной;

- коэффициент готовности очистного забоя по фактору «отказы на сборных транспортных линиях»;

- коэффициент готовности очистного забоя по фактору «переполнения капитального бункера»;

Коэффициент готовности сопряжений очистного забоя с прилегающими выработками

- с вентиляционной

где - коэффициент готовности эталонного сопряжения. Под эталонным принимается такое сопряжение, при поддержании которого отсутствует действие осложняющих технологических факторов. Для средне устойчивой кровли ;

- коэффициент увеличения времени простоев очистного забоя при действии l-го технологического фактора, осложняющего поддержание сопряжения.

- с транспортной

Суммарные затраты времени на неперекрываемые технологические перерывы

где – затраты времени на вспомогательные операции;

– затраты времени на обмен партии вагонеток;

– затраты времени на заряжание, взрывание шпуров в нишах и проветривание лавы;

– затраты времени на зачистку лавы;

– продолжительность подготовки комбайна к выемке следущей полосы;

– продолжительность ожидания окончания крепления лавы.

Коэффициент готовности очистного забоя по группе последовательных перерывов

где – суммарные затраты времени на неперекрываемые технологические перерывы, мин;

– коэффициент готовности комбайна ;

– коэффициент готовности механизированной крепи ;

– коэффициент готовности участковой конвейерной линии

;

– коэффициент готовности очистного забоя по фактору «переполнения участкового бункера» ;

- коэффициент готовности очистного забоя по фактору «отсутствие порожняка» ;

– коэффициент готовности погрузочного пункта ;

– коэффициент готовности очистного забоя по процессу проветривания ;

– коэффициент готовности процесса крепления за комбайном .

Сменный коэффициент машинного времени

где - соотношение коэффициентов и

Коэффициент готовности участковой конвейерной линии

Тогда

Сменная нагрузка на очистной забой

Суточная нагрузка на очистной забой

Сечение лавы, свободное для прохода воздуха

Допустимая нагрузка на очистной забой по газовому фактору

где – максимально допустимая по ПБ скорость движения воздуха в лаве ;

– допустимая по ПБ концентрация метана в исходящей из лавы струе воздуха ;

– коэффициент, учитывающий движение части воздуха по выработанному пространству ;

– относительная метанообильность лавы

– коэффициент, характеризующий естественную дегазацию источников выделения метана в период отсутствия добычных работ

.

Принимаем нагрузку на очистной забой равной 1524 т/сут.

Добыча угля, получаемая при выемке одного цикла

Количество циклов, выполняемых в сутки