§ 12. Производительность очистных комбайнов

Выемочная машина (узкозахватный комбайн, струг), являясь основной машиной современного комплексно-механизированного очистного забоя, определяет нагрузку на забой, производитель­ность труда и другие технико-экономические показатели работы.

Производительность очистных комбайнов определяется в об­щем случае количеством полезного ископаемого (угля, сланца и т. п.), добываемого в единицу времени. Различают теоретическую, техническую и эксплуатационную производительность очистного комбайна.

Первый вариант. Теоретическая производительность Фтеор (т/мин) определяется количеством угля, добытого комбай­ном за единицу времени при непрерывной производительной его работе,

Q_Teop = mBv_ay (17.1)

или

Q_Teop = 60mBv_ny, (17.2)

где т — средняя мощность пласта подлине забоя, м; В— ширина вахвата исполнительного органа, м; v_n — максимально возмож­ная в конкретных условиях скорость подачи комбайна, м/мин; <у — плотность угля, т/м³.

Возможная скорость перемещения комбайна v_n (м/мин) при выемке угля в конкретных условиях забоя

ν_п =

где N_уст — устойчивая мощность электродвигателя комбайна, кВт; H_w — удельные энергозатраты на выемку угля, кВт-ч/т.

Для электродвигателей с наружным обдувом типа ЭДК.0 можно принимать N_yCT = 0,7-т-0,9ЛГ_ч; для электродвигателей с водяным охлаждением типа ЭКВ N_vcr = 0,9-И, Ш_длит, где N₄ и М_ДШ1Т — соответственно часовая и длительная мощность элек­тродвигателя.

Удельные энергозатраты зависят от сопротивляемости угля резанию и конструкции исполнительных органов комбайна.

Зависимость удельных энергозатрат Н_и, выемки угля комбай­нами со шнековыми исполнительными органами от сопротивляе­мости угля резанию Л_дк0 для вязких углей показана на рис. 17.18 [12]. Для хрупких углей эти значения удельных энергозатрат

177

п римерно на 20—25% ниже. Опре­деленная по формуле (17.3) ско­рость перемещения при выемке не должна превышать технически воз­можную, т. е. для комбайнов с ме­ханизмом перемещения 1Г405 5— 6 м/мин. Из формулы (17.2) видно, что теоретическая производитель­ность комбайна определяется усло­виями его работы (т, у), режим­ными (v_a) и конструктивными (В) параметрами, по теоретической

производительности комбайна вы­бирается оборудование всей тех­нологической цепи от забоя до главной транспортной магистрали.

Из формулы (17.2) видно, что-для сохранения заданной произ­водительности комбайна при уменьшении мощности пласта необ­ходимо увеличивать скорость перемещения и ширину захвата. Обычно ширина захвата для тонких пластов принимается 0,8 испы-тываются комбайны с производительностью 10—15 т/мин.

Техническая производительность а Q_Tex (т/ч) это среднечасовая (или среднесменная) производительность зсовре­менных узкозахватных комбайнов составляет 2—8 т/мин, производительность комбайна пол­ный цикл выемки угля с учетом затрат времени на выполнение присущих машине вспомогательных операций и на устранение отказов, связанных с конструкцией комбайна и технологической схемой его работы. Всегда Q_Tex < Q_Te0p

<Э_тех = 60Q_TeopЈ_Tex, (17.4)

где £_тех < 1 — коэффициент технически возможной непрерыв­ности работы комбайна в конкретных условиях эксплуатации,

Т

"тех⁼⁼ f i f > {.*'•")

где Т — время производительной работы комбайна по выемке угля, мин/цикл

¹ * v_n '

где L —ддймалавы, м; /„ — длина ниш, м (при безиишевой выемке угля /_н = 0).

За время полного цикла работы комбайна общие затраты времени на вспомогательные операции, не совмещенные с его работой, составят

^в. о — ?"м. о + ^н. о + ^в. р + Ту. н> _(17.6)

178

значение вспомогательных операций принято следующее: где Т_м о — затраты времени в течение цикла на несовмещенные маневровые операции (холостая проработка машины, перегон машины в исходное положение и т. п.); это время может прини­маться по данным хронометражных наблюдений применительно к конкретному типу комбайна и технологической схеме его работы.

Например, при односторонней схеме выемки Т_м.₀ = — (у_м —

маневровая скорость перемещения комбайна), при челноковой схеме работы Т_{ьи 0} = 0; Т„. ₀ — затраты времени на концевые операции, можно принимать в пределах 15—30 мин.

При работе узкозахватного комбайна по челноковой схеме концевые операции состоят из подготовки машины к выемке угля в обратном направлении: механизированная перестановка погрузочного устройства; реверсирование исполнительного ор­гана; передвижка концевой головки конвейера, комбайна и крепи к забою и т. п.; Т_я._р —затраты времени на замену изношенных резцов при известном их удельном расходе,

7\_р = myLBzt₃._p, (17.7)

где L —длина очистного забоя, м; г — удельный расход резцов, шт/т; t₃_ p — время на замену одного резца, мин.

Удельный расход резцов зависит от их стойкости, от кре­пости и абразивности угля. Для наиболее распространенных резцов, армированных твердым сплавом, их расход составляет: при работе на мягких углях (/ = 0,74-1,0) z = 0,005-^-0,01 шт/т; углях средней крепости (/ = 1,0ч-1,5) z = 0,01-7-0,10 шт/т; креп­ких и весьма крепких (f = 2,0 и более) г = 0,14-0,25 шт/т. Время замены одного резца при быстросъемном креплении в резцедер­жателях составляет около 0,5 мин, при стопорном креплении— 2—3 мин. В среднем время на замену резцов на цикл составляет Т_3-р = Ю-г-15 мин; Ту,,, (мин) — затраты времени на устранение отказов (неполадок и неисправностей) в работе комбайна зависят от его надежности, которая характеризуется коэффициентом го­товности k_c,

** ⁼ г + Г_т.,,' (¹⁷-⁸>

^гД^е Ту. н — время устранения неисправностей в работе комбайна, мин.

Для узкозахватных комбайнов типов 2К52М, 1К.01 k_r = = 0,8ч-0,9. Зная k_r, определяем

Подставляя найденные значения и произведя преобразования в формуле (17.5), получаем

1 + _z v_a

179

Определив таким образом k_Tex находим по формуле (17.4) техническую производительность комбайна Q_Tex.

Эксплуатационная (сменная) производительность комбайна <2_Э (т/смену) определяется с учетом всех затрат времени как на вы­полнение вспомогательных операций, так и на устранение орга­низационных и технических неполадок в конкретных условиях очистного забоя, не связанных непосредственно с работой ком­байна (обмен вагонеток на погрузочном пункте, ожидание порож­няка, отсутствие электроэнергии, задержка из-за отставания крепления, устранение валов породы и т. п.).

Все эти затраты времени учитываются коэффициентом непре­рывности работы комбайна при его эксплуатации, называемом также коэффициентом машинного времени k_M.

Эксплуатационная производительность Q₀ (т/смену) комбайна

Q_d = /C_M.60Q_ieopr_cM = *_M-60mBo_I1Y7^,_CM, (17.10)

где Т_см — продолжительность смены, ч; Q,_reop—теоретическая про­изводительность машины, соответствующая окончательно выбран­ным параметрам ее работы, т/ч 1см. (17.2)1.

Коэффициент машинного времени k_M обычно на 8—10 % ниже коэффициента k_Tex. Он может быть определен также из выра­жения

^ku= l , 7Уо+7У.о4 Г₃.р + Г_а.₀ „ ' ^(17Л1)

— + 1 "^п

где Т_{дм 0} — время устранения эксплуатационных неполадок (прос­тоев), не связанных непосредственно с работой комбайна; ориен­тировочно Т_{ь% 0} = 25-^30 мин.

Нагрузка на очистной забой Q_n (т/сут) принимается равной суточной эксплуатационной производительности комбайна

Q_u = 60*_MQ_TeopT_CMft_CM, (17.12)

где п_см — число рабочих смен за сутки.

При правильном выборе и увязке параметров оборудования, входящих в очистной комплекс, теоретическая производитель­ность комплекса фактически равна производительности основной машины комплекса — очистного комбайна. Оборудование, вхо­дящее в очистной комплекс, должно обеспечивать работу очист­ного комбайна с теоретической произродительностью Q_Teop.

Поэтому определенная расчетным путем максимально возмож­ная производительность комбайна (теоретическая) должна быть проверена по газовому фактору (допустимой по условиям прове­тривания с учетом газоносности разрабатываемого пласта), по ско­рости крепления вслед за выемкой и производительности забой­ного конвейера. Скорость крепления вслед за выемкой у_1ф (м/мин) должна удовлетворять следующим условиям:

kv_KV^v_a, (17.13)

где k — коэффициент, учитывающий горно-геологические условия очистного забоя: k = 0,9 при благоприятных условиях (устой-

J80

чивая кровля), k = 0,8н-0,6 — в средних условиях, k = 0,4-=--f-0,2 — в неблагоприятных условиях; и_кр = -~, м/мин; /_кр —

'ь'Р

шаг передвижки секции крепи по длине лавы (ширина секции), м; t_KP — норматив времени на передвижку одной секции, мин. Практически в современных очистных комплексах с механи­зированными крепями скорости крепления составляют [9].

Тип крепи М87 МК97 «Донбасс» МК ОКП

Скорость крепления, м/мин 5,5 4,8 4,6 4,0 2,1

Для обеспечения устойчивой работы комбайна желательно принимать скорость крепления на 20 % выше рабочей скорости перемещения комбайна. Для повышения скорости крепления могут быть применены следующие способы: передвижка секций вслед за выемкой через одну с тем, чтобы следом другой рабочий передвигал к забою непередвинутые секции; автоматизированное или дистанционное групповое управление передвижкой секций крепи (например, комплекс КМ87ДГА), что позволяет доводить скорость крепления до 6—8 м/мин.

Теоретическая производительность забойного конвейера должна быть принята на 20—30 % выше, чем у комбайна.

Второй вариант. Производительность очистного комбайна Q_Teop (т/ч) можно определить, если известны удельная энергоем­кость H_w (кВт-ч/т) процесса разрушения угля и мощность при­вода N_v (кВт), расходуемая на резание; воспользуемся для этого следующей зависимостью:

О _ ^Nv4

Ч!теор — ? > '^Зср

где т) — к. п. д. привода исполнительного органа.

При резании с открытой поверхности забоя в установившемся режиме работы машины удельная энергоемкость

H_w = 0,272- 10-^е4^>

где 0,272-10~⁶ — переводной коэффициент, кВтч/Н-м; Z_cp — сумма средних значений усилий резания на резцах, Я; 5_ср — площадь поперечного сечения стружки на всех резцах, м².

Энергоемкость процесса разрушения угля определяет произ­водительность машины, поэтому на практике всегда следует стремиться к тому, чтобы она была минимальной.

Методику расчета сил резания, подачи и мощности очистного комбайна смотри в предыдущем издании учебника (27, с 171).