5. Специальная часть Введение

В разделе специальной части дипломного проекта мной рассмотрен вопрос – «Совершенствование конструкции очистного комбайна». Современные очистные комбайны обладают высокой энерговооруженностью и производительностью (до 20 т/мин). С учетом физико-механических свойств угля (хрупкость, кливаж, прочность, трещиноватость, отжим), возможны опережающие выволы впереди комбайна с образованием крупных кусков - негабаритов. При падении этих негабаритов происходит их частичное разрушение и попадание продуктов разрушения в виде крупных кусков на конвейер впереди комбайна, на почву с забойной части конвейера и на рейку, по которой осуществляется подача очистного комбайна. Также происходит просыпь угля в подкрепное пространство, что не безопасно. Для поиска путей решения проблемы был проведен патентный поиск. Одним из вариантов решения вышеописанной проблемы является использование дробилки на комбайне. Для того, чтобы снизить возможные потери производительности предлагается установить дробилку на комбайн.

Также в разделе специальной части будет рассмотрено два вопроса – подробный монтаж дробилки на комбайн и влияние дробилки на устойчивость комбайна. На устойчивость комбайна окажет влияние увеличенные габариты и масса комбайна, что в свою очередь приводит к следующему: большая величина опрокидывающего момента, возникают дополнительные окружные и радиальные усилия, появляются отрицательные реакции в опорах, что ведет к неустойчивости комбайна.

5.1 Физико-механические свойства угля пласта 67

Прежде всего, надо начать с физико-механических свойств угля отрабатываемого пласта, чтобы понять для чего решили установить дробилку на комбайн.

В границах шахтного поля располагаются четыре пласта имеющих балансовые запасы: 69, 68, 67 и 66 (66-65) [1]. Выше обозначенных пластов находится пласт 73-72, все запасы которого подсчитаны как забалансовые и пласты 71, 70, 69, запасы которых отрабатываются разрезом «Заречный». Верхние пласты 73-72, 71, 70 и 69 предназначаются для отработки открытом способом, а ниже – 68, 67 и 66 (66-65) – для подземной разработки. В настоящее время на шахте отрабатывается пласт 67, свойства которого и следует рассмотреть. Остальные пласты рассмотрены в «Горной части» дипломного проекта.

Пласт 67 полого падения, относительно выдержанный. Угол падения 5^о-23^о. Мощность пласта 4,2-5,9 м, при среднем значении мощности 4,85 м. Строение пласта сложное. Породные прослои (1-3 шт.) представлены алевролитом, суммарной мощностью 0,1 м.

В составе угля преобладает полублестящие разности с тонкими линзочками полуматовых разностей. Матовый уголь составляет 1,9 %. Структура угля полосчатая, неяснополосчатая, штриховая.

Уголь хрупкий , слабой и средней механической прочности. Коэффициент крепости по шкале проф. Протодъяконова f= 0,7. Плотность уля 1,30-1,31 т/ м³.

Уголь пласта весьма склонен к самовозгоранию, угольная пыль взрывоопасна, преобладает торцовый кливаж. Пласт не опасен по внезапным выбросам, с глубины 200 м угрожаемый по горным ударам.

Расстояние до выше лежащего пласта 68 составляет 33 м.

Непосредственная кровля пласта представлена алевролитом мелкозернистым, трещиноватым, от весьма неустойчивого до неустойчивого, f= 2-4, мощность 4,0-8,0 м.

Основная кровля пласта – песчаник трещиноватый, разной зернистости, от средней обрушаемости до легкообрушающегося.

«Ложная» кровля мощность 0,07-1,5 м имеет распространение в виде отдельных изолированных площадей на различных участках залегания пласта.

Непосредственная почва пласта – алевролит мелкозернистый, мощность 4-10 м, f=3. На контакте с пластом в почве залегает пачка углистого аргиллита, слабого (f =1,5), мощностью 0,4 м.

Угли всех пластов характеризуются близкими по значению величинами состава микрокомпонентов (однородным петрографическим составом).

Содержание групп микрокомпонентов по среднем значениям колеблется в пределах (от – до,%):

- витринит -63,1-74,6

- семиветринит -ед.-2,5

- фюзенит -16,8-24,5

- лейптинит -2,2-3,8

- глинистые вещества -1,5-7,4

- сульфиды железа -0,0-1,2

- кварц -0,0-0,4

- карбонаты -0,0-0,4

Отражательная способность витринита в масляной иммерсии (R^о) (показатель степени метаморфизма углей) изменяется по средним значениям 0,62 до 0,69%. В соответствии с ГОСТом угли шахтного поля относятся к I стадии метоморфизма класса 10.

Угли пластов (68, 67, 66 (66-65)) в соответствии с классификацией по генетическим и технологическим параметрам относятся к марки Д (длиннопламенный), подгруппы ДВ (длиннопламенный витринитовый).

Зольность пластов по средним значениям изменяется от 6,2 % до 8,2 % для чистого угля и от 9,5 % до 14,4 % с учетом 100%-го засорения внутрипластовым породными прослоями.

Выход летучих веществ в углях пластов колеблется от 35,8% до 36,8% и характерен как для верхних, так и для нижних пластов статиграфического разреза.

Низшая теплота сгорания углей изменяется от 26,3 до 27,2 МДж/кг.

Содержание серы и фосфора в углях невелико и составляет: серы от 0,29 до 0,33%, фосфора от 0,034 до 0,039.

Как видно из физико-механических свойств угля он хрупкий, преобладает торцовый кливаж, структура угля полосчатая, уголь пласта очень мощный и при снятии стружки возможны выволы больших размеров, так называемые негабариты. При падении этих «чемоданов», происходит дробление и просыпание угля впереди забойного конвейера и на рейку, по которой осуществляется подача очистного комбайна. Также происходит просыпь угля в подкрепное пространство, что не безопасно. Это приводит к тому, что:

1) Необходимо выполнять зачистку секций крепи, так как если их не зачищать, то они не подвигаются на полную величину (ширину) захвата.

2) Негабариты заклинивают ход комбайна.

3) Просыпь заклинивает подвигание лавного конвейера, что опять же приводит к недоиспользованию всей ширины захвата.

Всё это приводит к дополнительным простоям и к неполному использованию величины захвата, а как следует из формулы по определению производительности комбайна (5.1) – это напрямую приводит к снижению эксплуатационной производительности комбайна. Уменьшается ширина захвата и коэффициент эксплуатационной производительности, учитывающего время простоев по эксплуатационным, организационным и техническим причинам (отсутствие порожняка, электроэнергии, рабочего инструмента, остановка оборудования транспортного комплекса и т.д.).

Q_э = 60 m_ср B V_п  k_тех k_э , (5.1)

где m_ср – средняя мощность пласта, м;

B – ширина захвата комбайна, м;

V_п – скорость подачи комбайна, м/мин;

 - плотность угля, т/м³;

k_тех – коэффициент технической производительности;

k_э – коэффициент эксплуатационной производительности.