5 Установление нагрузки на очистной забой

Расчет максимально возможной добычи угля в лаве А_л(т/сут) производится, по двум факторам:

- по производительности выемочного механизма ;

- по газовому фактору .

Расчетная суточная добыча в лаве не должна быть меньше величины нормативной добычи для заданных горнотехнических условий. Величина нормативной суточной нагрузки на очистные забои

А₀– норматив нагрузки на очистной забой, т/сут

m₁,m₂– соответствующие ближайшее меньшее и большее табличные значения вынимаемой мощности пласта, м (m₁=1,4м,m₂=1,6м )

А₁, А₂– табличные значения нормативных нагрузок,, т/сут (А₂=1260 т/сут – для 3МКД90 при устойчивой кровле)

а- поправка к нормативу нагрузки при изменении длины очистного забоя на 1м, т/сут (а=4,0 т/сут при устойчивой кровле для 3МКД90)

–разность длин очистного забоя (принятой и нормативной),

=200-170=30м

n_см– число смен по добыче угля, смены (n_см=2)

Т_см– продолжительность смены, мин (Т_см=360мин)

–плотность горной массы в массиве – 1,36 т/м³

–коэффициент, учитывающий горно-геологические условия,

–поправочный коэффициент, вводимый при использовании 2 комбайнов ()

–поправочный коэффициент, зависящий от срока эксплуатации комплекса (

Определяется нагрузка на очистной забой, рассчитанная по возможности выемочного механизма РКУ13

q_п– производительность комбайна, рассчитанная по скорости подачи

q_п=m

q_п=1,512,7 т/мин

k_пс — коэффициент снижения производительности комбайна из-за недостаточного резерва приемной способности участковой конвейерной линии. Определяется с помощью графика зависимости k_пс от коэффициента резерва приемной способности участковой конвейерной линии

q_пс – приемная способность участковой конвейерной линии

Q_д – производительность средств доставки, т/ч( 400т/ч для СПЦ162-12)

–насыпная плотность горной массы, т/м³ (0,9 т/м³)

–приемная способность участковой конвейерной линии, м³/мин

Ограничение осталось, но нагрузка повысилась.

Среднюю производительность комбайна при устойчивой и средней устойчивости кровлях определим по

Qм — пропускная способность сборных конвейерных линий по маршруту углепотока данного очистного забоя, м/мин. В данной работе процессы подземных горных работ рассматриваются и проектируются только в пределах выемочного участка. Поэтому расчет Qм не производится.

–пропускная способность участковой конвейерной линии

Для комплексно-механизированных очистных забоев скорость крепления определяется по формуле

- скорость крепления при последовательной схеме передвижки секций крепи и устойчивых боковых пород, м/мин;(

- коэффициент, учитывающий схему передвижки крепи. (

- коэффициент снижения скорости крепления с увеличением угла падения пласта α

При работе комплексов по простиранию пласта

k_уп=1-0,013(α-9⁰) при 9⁰<α<35⁰

k_уп=1-0,013(14⁰-9⁰)=0.935

–коэффициент снижения скорости крепления при неустойчивых породах

k_п – коэффициент снижения скорости крепления при недостаточной несущей способности почвы

k_п=0.5(1+)

- величина, зависимая от удельного давления опорной поверхности крепи на почву и несущей способности почвы σ_вд=30МПа ,

k_п=0.5(1+)=1

k_кр - коэффициент снижения скорости крепления в зависимости от площади кровли, подлежащей затяжке (при устойчивых и средней устойчивости породах кровли принимаем равным 1)

- коэффициент, учитывающий снижение скорости крепления в связи с необходимостью крепления обнаженной кровли из-за вывалов угля из верхних пачек пласта вследствие интенсивного отжима.

q_кр – производительность комбайна, рассчитанная по скорости крепления

µ_п.кр. - коэффициент готовности очистного забоя по процессу крепления за комбайном; учитывает перерывы в работе комбайна из-за отставания крепи на расстояние большее, чем максимально допустимое по устойчивости обнажения незакрепленной непосредственной кровли. Определяется только для средней устойчивости и неустойчивых кровель.

Определяется μ_п.кр. по графику зависимости его от коэффициента резерва скорости крепления и коэффициента резерва обнажения кровли за комбайном. В свою очередь

Коэффициент резерва обнажения кровли за комбайном

l=l_y – если отрабатываемый пласт не опасен по внезапным выбросам угля и газа

l_к - параметр, характеризующий изменчивость устойчивости кровли по длине лавы. Для Донбасса lк=30 м.

t_y – минимальное время устойчивости нижних слоев пород кровли, незакрепленной у забоя, мин (t_y=100мин)

k_у.в - коэффициент, учитывающий изменение устойчивости кровли в зависимости от угла встречи (угол между линией очистного забоя и направлением основной системы трещин пород)

k_у.в=c при 45⁰<β≤70⁰

k_у.в=1.4

µ_п.кр.=0,55 прии

Коэффициент готовности очистного забоя по группе последовательных перерывов μ₁ определяется по формуле

q — средняя производительность комбайна, т/мин;

T_техн — суммарные нормативные затраты времени на неперекрываемые технологические перерывы, приходящиеся на 1 цикл работы комбайна, мин.

t_всп – нормативные затраты времени на вспомогательные операции, мин/м

t_всп=0,05l_л

t_всп=0,05200=10 мин

t_обм – нормативные затраты времени на обмен партии вагонеток, мин/м (t_обм=0)

t_взр – нормативные затраты времени на заряжание и взрывание шпуров в нишах и проветривание лавы, мин (t_взр=0)

θ_зач – затраты времени на зачистку лавы при односторонней схеме работы комбайна, мин

θ_пор – затраты времени на выемку породного прослойка (при селективной выемке), мин (θ_пор=0)

θ_к.о– средняя продолжительность подготовки комбайна к выемке следующей полосы, мин (θ_к.о=26мин)

µ_к– коэффициент готовности комбайна

- среднеотраслевой коэффициент готовности комбайна=0,9 для РКУ13)

µ_кр– коэффициент готовности мехкрепи

- среднеотраслевой коэффициент готовности мехкрепи (

µ_ку- коэффициент готовности участковой конвейерной линии, начиная с лавного скребкового конвейера и включающей все конвейеры (ленточные и скребковые) на промштреках, просеках, печах, участковых транспортных выработках до первого сборного конвейера, на который углепоток поступает из нескольких очистных забоев.

n_лк– число ленточных конвейеров в участковой транспортной цепи (n_лк=1)

µ_m– коэффициент готовностиm-го ленточного конвейера, принимается равным 0,95

n_ск– число скребковых конвейеров в участковой транспортной линии (n_ск=2)

µ₁– коэффициент готовности 1-го скребкового конвейера (µ₁=0,94 для СПЦ162-12)

µ_оп– коэффициент готовности системы магистрального локомотивного транспорта (µ_оп=1)

µ_пп– коэффициент готовности погрузочного пункта при погрузке угля в вагонетки (µ_пп=1)

µ_пр– коэффициент готовности очистного забоя по процессу проветривания (µ_пр=0,93 для шахт 3 категории)

Коэффициент готовности очистного забоя по группе параллельных перерывов µ₁₁рассчитываем по формуле

0,88 – коэффициент, учитывающий время отдыха (12% времени смены)

Т_пз– суммарные нормативные затраты времени на выполнение подготовительно-заключительных операций, мин (17 мин/смену)

µ_с.э– коэффициент готовности системы электроснабжения (0,965)

µ_с.к, µ_с.с, µ_с.в– коэффициенты готовности сопряжений очистной выработки соответственно с транспортной( конвейерной), средней и вентиляционной выработками. Коэффициент готовности сопряжений очистной и примыкающих( транспортной, средней, вентиляционной) выработок

µ_э.с– коэффициент готовности эталонного сопряжения (0,98-для пород средней устойчивости)

k_i– коэффициент увеличения времени простоев очистного забоя при действииi-го технологического фактора, осложняющего поддержание сопряжения

µ_с.б– коэффициент готовности очистного забоя по фактору отказа на сборных транспортных линиях, µ_к.б– коэффициент готовности очистного забоя по фактору переполнения капитального бункера. Расчет этих величин при выполнении работ может не производиться

– для транспортного штрека (БВР, подрывка, отсутствие мех.крепи на концевом участке лавы, отсутствие мех.крепи сопряжения, ниша)

– для вентиляционного штрека (БВР, подрывка, повторное использование, отсутствие мех.крепи на концевом участке лавы, отсутствие мех.крепи сопряжения, ниша

k_м– сменный коэффициент машинного времени комбайна по выемки угля (k_м=0,26 прии)

Среднесменную нагрузку на очистной забой при однокомбайновой выемке в лаве и непосредственной кровле не ниже средней устойчивости вне зависимости от организации крепления за комбайном определим как минимальную из возможных

А_см=Т_смmin{qk_м ;mγrk_rµ_крV_кр}

А_см=360min{6,480,26 ; 1,51,360,6310,945,6}=360min{1,68; 4,77}=604,8 т/смену

Среднесуточная нагрузка на очистной забой рассчитывается по горной массе

А_сут=А_смn_смk_г.н

k_г.н– коэффициент уменьшения нагрузки при работе очистного забоя в сложных горно-геологических условиях (k_г.н=0,85)

А_сут=604,820,85=1028,16 т/сут

Нагрузка на очистной забой по возможности выемочного механизма не ограничивает нормативную. Это означает, что были правильно выбраны средства механизации выемки.

Определяется максимально допустимая нагрузка на очистной забой по газовому фактору

q_р— используемое при расчете значение относительной метанообильности

q_p=q_оч=

q'_пл— относительное метановыделение из разрабатываемого пласта в пределах очистного забоя, определяется по формуле:

q_пл— относительное метановыделение из разрабатываемого пласта 5м³/т.

q_тр— относительное метановыделение из отбитого угля при его транспортировании по участковой выработке, q_тр = (0,1–0,15)q_пл.=0,5 м³/т.

м³/т

k_в.п— коэффициент, учитывающий метановыделение из выработанного пространство в призабойное пространство лавы, для схем с направлением исходящей струи воздуха из лавы на выработанное пространство и с охраной участковой вентиляционной выработки кострами, бутокострами, бутовой полосой с окнами (каналами) или сплошной бутовой полосой шириной до пяти метров k_в.п принимается равным 0.

k — коэффициент, учитывающий возможность поступления метана из отбитого угля на участковой транспортной выработке в лаву (при полном или частичном обособленном разбавлении вредностей по источникам выделения k = 0).

k_д.пл— коэффициент дегазации пласта, принимается в пределах 0,2–0,4

q_в.п— относительное метановыделение из смежных пластов и пропластков, вмещающих пород в выработанное пространство 10 м³/т

q_p=q_оч=м³/т

Q_р— расход воздуха (м³/мин), который проходит по выработкам и который можно использовать для разбавления метана до допустимой концентрации.

Q_p=60V_maxF_очk_о.з

V_max— максимально допустимая по ПБ средняя скорость движения воздуха в призабойном пространстве, 4 м/с

F_оч— минимальная площадь (м²) поперечного сечения призабойного пространства лавы в свету.

F_minи F_mах— соответственно минимальная и максимальная площадь поперечного сечения лавы в свету, м²;F_min=2,7м², F_mах=4,0м²

и — соответственно минимальная и максимальная мощность пласта, вынимаемая комплексом, м.=1,34м,=2,0м

м²

k_о.з—коэффициент, учитывающий движение части воздуха по выработанному пространству, примыкающему к призабойному (1,25 – для пород непосредственной кровли песчаный сланец)

Q_p=60·3,6·3·1,25=810 м³/мин

т/сут

Для окончательного установления величины нагрузки на очистной забой А_лпроизводится проверка соответствия меньшей из полученных величин:

А_л=min(3351,8; 1028,16)=1028,16 т/сут