5.2.Расчет параметров гидравлической выемки и выбор типов гидромонитора

В зависимости от операций составляющих единый процесс выемки совокупного времени, необходимого для их выполнения, принято различать производительность гидромонитора: по выемке П_в; производительность по забою (заходке) П_з; эксплуатационную производительность П_эксп.

П_в – количество угля вынутого в процессе гидроотбойки, отнесённое к сумарному времени затраченному только на операцию отбойки угля и смыва его из забоя. При оптимальном режиме П_в = П_теор гидромонитора.

П_з – количество угля вынутого в процессе гидроотбойки угля и отнесённое к суммарному времени на выполнение всех операций: зарубки, отбойки, смыву угля, дробления негабаритов угля в заходке и на сопряжении её со штреком, перепуска угля, и осмотров забоя в течение всего времени выемки в заходке.

П_эксп – количество угля добытое в процессе гидравлической выемки и отнесённое ко времени, затраченному на все операции, выполняемые при гидроотбойке включая время на вынужденные остановки (простои) и непроизводственные сбросы воды П_уч. = П_эксп гидромонитора.

К_г – коэффициент использования гидромонитора, это отношение П_з/П_в.

(1)

Производительность гидромонитора по забою П_з которая в основном используется в расчётах показателей работы очистного забоя, определяется из выражения:

П_з = Q    K_m × К_l × К_г (2)

При известном (принятом) d_н на очистных работах (d_н = 24, 25, 28, 30, 32)

, м³/с, (3)

где Р – рабочее давление в Па;

 – плотность технической воды 10³, кг/м³;

d_Н – диаметр насадка, м;

 – коэффициент расхода для коноидальных насадков 0,97; для других 0,95.

Необходимое рабочее давление Р в канале ствола гидромонитора при гидроотбойке угля должно быть:

, (4)

где R_y – условный предел прочности угля, МПа.

Для определения значения Ry можно исользовать и коэффициент крепости угля проф. М.М. Протодъяконова:

или , МПа; (5)

или , МПа.

Принимаем значение P = 12 МПа и гидромонитор типа 12ГД.

, м³/с.

Теоретическая консистенция, т.е. отношения массы твёрдого (отбитого) к массе из расходованной воды, взятых за один и тот же промежуток времени.

, (6)

где Р_к – критическое давление, Р_к = 3R_y = 32,25 = 6,75 МПа;

Теоретически производительность гидромонитора, т.е. П_теор определяется, как:

П_теор = Q   , (7)

П_теор = 288  0,33 = 95, т/ч.

Коэффициент учитывающий влияние мощности пласта:

Коэффициент учитывающий относительные размеры заходки:

, (8)

где l – наибольшая диагональ контура заходки, м;

l_р – рабочая длина струи; значение l_р всегда должно быть больше или равно величине l, м.

Наибольшая диагональ заходки:

м, (9)

где х – ширина заходки (размер вдоль выемочной выработки), м;

у – длина заходки принимается равной ширине вынимаемого столба, м.

м.

, (10)

где К_ф – коэффициент формы потока, зависит от проточной части ствола и составляет для гидромониторов типа ГМДЦ = 2,5, 12ГД, 12ГП = 2,8 для 16ГД и 16ГО = 3,0.

Е – коэффициент турбулентной структуры струи;

, (11)

где D_ств. – диаметр проточной части ствола гидромонитора; гля гидромониторов типа ГМДЦ D_ств. = 0,11 м., а для 12ГД и ГП – D_ств. = 0,1м

v – коэффициент кинематической вязкости равный 10^-6 м³/с;

Коэффициент учитывающий горно-геологический факторы

, (12)

где  - угол падения, град;

П_з = 0,1060,33  1,66 × 1,07 ×0,76=0,047 т/с = 170 т/ч.

Эксплуатационная производительность по участку

П_э = П_з  К_н , (13)

где К_н – коэффициент, учитывающий неравномерность подачи воды в заходку, К_н = 0,86  0,7;

П_э = 1700,86 = 146 т/ч.

Повышение производительности гидроотбойки возможно за счёт повышения давления и расхода подаваемой воды. Но при повышении производительности гидроотбойки возрастает доля вспомогательной операции (осмотр забоя, перепуски угля, разбивка негабаритов, переключения мониторов) выполняемых во время подачи воды в забой и коэффициент использования воды будет падать. Чтобы коэффициент использования воды был не ниже 0,8 (оптимального значения) время на перечисленные операции не должно превышать 0,2 – 0,4 мин/т.