Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Липкович С.М. Проектирование технологических процессов очистной выемки угля

.pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
11.15 Mб
Скачать

С М П И П К О В И Ч , Н .Н П Е БЕ Д Е В . С .И .М И РО Ш Н И КО В

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПЮЦЕССОВ

ОЧИСТНОЙ ВЫЕМКИ УГЛЯ

С. М. ЛИПКОВИЧ, Н. Н. ЛЕБЕДЕВ, С. И. МИРОШНИКОВ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССОВ ОЧИСТНОЙ ВЫЕМКИ УГЛЯ

**

'

. Л?

t

L<

i

»I MWH0

I *

l*V »

V-*

I

 

«<**_ - . *# г •

 

 

* *-

*J

ИЗДАТЕЛЬСТВО «НЕДРА>

Москва 1974

УДК 622.232.06.001.2+622.807

Липкович С. М., Лебедев Н. Н., Мирошников С. И. Проектирование технологических процессов очистной выемки угля. М„ «Недра», 1974, 224 с.

В книге рассмотрены вопросы математического мо­ делирования процессов выемки угля, организации ра­ бот в очистном забое, надежности работы выемочного оборудования. Описаны вероятностные методы расче­ тов. применяемые при проектировании технологических процессов выемки. Приведена методика оптимизации ре­ монтно-профилактических работ и резерва запасных частей. Большое внимание уделено оценке надежности выемочного оборудования и оптимизации выемки угля.

Книга рассчитана на инженерно-технических работ­ ников бассейнов, комбинатов и шахт, проектных и научно-исследовательских организаций угольной про­ мышленности, преподавателей и студентов горных вузов.

Таблиц 66, иллюстраций 84, список . литературы — 91 назв.

Ч,П .,»» ОГО ЗАЛА

Л 0373—622 343—74

© Издательство НЕДРА 1974

043(01) — 74

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

За последние годы в угольной промышленности СССР про­ изошло существенное изменение технологии добычи угля. Вместо широкозахватных значительное применение получили узкозахват­ ные комбайны, вместо индивидуальной крепи и разборных конвей­ еров, переносимых вручную, на шахтах внедряется гидрофинированная крепь и механизированная передвижка безразборных кон­ вейеров. Это резко изменило технологию добычи, организацию работ, интенсивность выемки и нагрузку на забой. Изменились методы проектирования процессов выемки. Если раньше можно было при проектировании процессов математически описывать их как протекающие равномерно, то в настоящее время приходится учитывать целый ряд процессов, являющихся вероятностными, и при их расчете применять теорию вероятности *и надежности.

Математическое описание технологических процессов очистной выемки угля (математическое моделирование) стало сложней, но оно более правильно отражает процессы и позволяет более точно подсчитывать нагрузку на очистной забой и выявить пути совер­ шенствования процессов выемки.

Разработке вопросов математического моделирования процес­ сов выемки угля и организации работ в очистном забое посвя­ щены книги и статьи профессоров А. В. Докукина, В. ЕЕ Хорина,

А.В. Топчиева, А. С. Бурчакова, Б. М. Воробьева, А. С. Астахова,

А.М. Курносова,'Е. 3. Позина, Я. И. Альшица, А. И. Верона, С. М. Липковича, Б. К. Куклина и других, которые не полностью

охватывают математическое описание процессов. В настоящей работе сделана попытка обобщить опубликованный материал и дать представление о методах проектирования производственных процессов на современном уровне с использованием математиче­ ского аппарата теории вероятности, надежности и очередей.

Совместно с авторами написаны: § 1—3 гл. IV — Л. К. Кржеминским, § 4—8 гл. VII — В. Н. Болобаном, гл. IX — F . И. Кири­ ченко, В .’И. Кутовым, О. Л. Колосовым, § 1 гл. X — Ф. И. Евдо­ кимовым, § 2 — Ф. И. Евдокимовым.

Г л а в а I

ИСХОДНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

§ 1. Технологические схемы и процессы выемки

Для различных горно-геологических условий отрабатываемых пластов можно выделить следующие основные виды технологии

выемки:

 

узкозахватными комбайнами с механизированной крепью

(рис. 1,

2, 3);

узкозахватными комбайнами с индивидуальной крепью (рис. 4); струговыми установками с индивидуальной гидравлической

крепью (рис. 3).

Незначительно распространены шнеко-буровая и гидравличе­ ская технология выемки. Наиболее перспективной является техно­ логия выемки узкозахватпыми комбайнами и стругами с механи­ зированными и индивидуальными крепями, которыми в 1975 г. должно быть добыто более 85% угля. Поэтому приводятся тех­ нологические схемы очистных работ для пологих тонких, средней мощности и мощных пластов (см. рис. 4) [1, 2].

Условия применения указанных схем выемки приведены в табл. 1.1.

Прежде всего следует ориентироваться на применение ком­ плексов с механизированными (крепями. При этом необходимо учитывать:

изменение длины лавы в пределах выемочного участка, свя­ занное с гипсометрией пласта, не должно превышать dz 10 м;

в пределах выемочного участка не должно быть непереходимых геологических нарушений;

не рекомендуется применение комплекса в лавах с притоками агрессивных вод, превышающими 10 м3/ч, и при наличии сильно дующих почв.

Важнейшим условием эффективного применения технологиче­ ских схем является выбор их в полном соответствии с горно­ геологическими условиями конкретного выемочного поля.

Требуется обязательное соблюдение оптимальных параметров выемочного поля: длины его по простиранию и ддины лавы. Во всех случаях значения этих параметров должны быть не менее приведенных в табл. 2.1, 3.1 [1, 2, 3, 4, 5].

При выборе технологических схем выемки прежде Есего необ­

4

ходимо выполнить расчеты их эффективности в соответствии с § 2 гл. X настоящей работы.

Технология выемки в очистном забое складывается из от­ дельных, зачастую взаимосвязанных процессов. Так, для лавы, оборудованной узкозахватным комбайном 2К-52 и индивидуальной

дкум пгкн

окум нс лгкн

и

 

НСП-2 КЛЧ50А

 

 

 

'VW*

 

 

 

36

Рис.

1. Технологические схемы

очистных работ:

и — комплексом МКМ-97;

6 — комплексом

«Донбасс»;

в — узкозахватными комбайнами (МК»

 

1К-101) с

индивидуальной крепью

крепью, характерны следующие основные процессы: выемка угля комбайном; оформление забоя; крепление очистного пространства лавы; передвижка конвейера; подготовка комбайна к выемке но­ вой полоски угля; управление кровлей; выемка угля из верхней ниши; выемка угля из нижней ниши. Существуют процессы и вне лавы, но они тесно связаны с ее работой: устройство сопряжения лавы с вентиляционным и откаточным штреками. Как показывает опыт работы шахт,, процесс ремонта оборудования лавы можно

5

технологи­Номер схемыческой

 

Мощность мпласта,

паденияУгол ­грапласта, дус*

Сопротивле­ ­еругляние кгс/смзанию,

Условия

 

 

 

 

 

 

Наименование технологической

 

 

 

Нопосредс'твенная

 

схемы выемки

 

 

 

 

 

 

 

 

кровля

1

Технология

очистных

работ

0

1 со

3—15

До 250 Устойчивая и сред-

 

комплексом МКМ-97

 

 

 

 

 

ней устойчивости

2

Технология

очистных

работ

0,7—1,1

3—16

»

То

же

3

комплексом «Донбасс»

работ

1,1—1,9

3—15

До 300

»

Технология

очистных

4

комплексом КМ-87

работ

1,2—1,8

(3-15)

До 250 Неустойчивая, сред-

Технология

очистных

3—15

5

комплексом ІМК**

работ

(1,5—2,2) (3-10)

До 250

ней устойчивости

Технология

очистных

1,85—2,45

0 - 3

То

ж е

 

комплексом ІОМКТ**

 

(2,2—3,0)

 

 

 

 

6

Технология

очистных

работ

2,5—3,5

3

До 300

От неустойчивой

 

комплексом типа ОМКТМ

 

 

(3-12)

 

до устойчивой

7

Технология

очистных

работ

2,3—3,2

3—12

До 300

От неустойчивой

 

комплексом КМ-81

 

 

 

(3-12)

 

до устойчивой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г !

 

8

Технология

очистных

работ

0,9—2,0

3—16 До 180

Не ниже средней

 

стругом УСБ

 

 

 

 

 

 

устойчивости

9

Технология

очистных

работ

1,0—1,7

3—15

До 300

От неустойчивой

 

комбайнами 2К-52, БК-52***

(1,3—2,0) (З-Ю )

До 300

до устойчивой

10

Технология

очистных

работ

 

3—3,5 ■

3—12

То

же

 

комбайнами КШ-1 кг, 1К-58

(2,3—3,2)

 

 

 

 

11

Технология

очистных

работ

1,5—2,4

3—16

До 300

От неустойчивой

 

комбайном «Урал 2м»

 

 

 

 

 

до устойчивой

12

Технология очистных работ ком-

0,7—1,3

3—15

До 250

То

же

 

байнами МК, 1К-101

 

(0,7—1,5)

(3-10)

 

 

 

 

* В скобках указаны пределы применения технологической схемы выемки при

отработке

 

* * Д ля комплекса ІШ К ,

ІІОМКТ, ОК.П.

 

 

 

 

 

*** При работе комбайна 2К -52 в лавах по восстанию.

 

 

 

разделить

на два — ремонт в

момент работы забоя и проведение

плановых

ремонтно-профилактических работ.

 

комплексами,

 

Для лав,

оборудованных

 

механизированными

характерно большинство перечисленных процессов, за исключением управления кровлей и крепления призабойного пространства лавы,

которые заменены передвижкой секции крепи.

' 1

На рис. 5 приведена схема анализа процессов в очистном забое. Очевидно, время цикла выемки будет зависеть от длитель­ ности технологических процессов в лаве и вне ее. Большое зна­ чение имеет совместимость всех процессов по выемке угля.

Т а б л и ц а І.І

применения

Пылегазовый режим

Способуп ­ равления кровлей

Схемаподго­ товки

Непосредст­ веннаяпочва

 

 

 

Система разработки

Не ниже

Пласт опа-

Полное об-

средней кре­

сен по пы­

рушение

пости

ли и газу

То же

То же

То же

»

»

»

От слабой

»

»

до крепкой

Пласт не

 

Слабая,

*

средней кре­

опасен

 

пости

по пыли

Полное об­

От слабой

Пласт опасен

до крепкой

по пыли

рушение

От слабой

и газу

Полное об­

Пласт опасен

до крепкой

по газу

рушение

 

и пыли

 

Не ниже

То же

»

средней кре­

 

 

пости

»

»

От слабой

до крепкой

 

»

То же

*

 

 

Не ниже

»

»

средней кре­

 

 

пости

»

 

От слабой

*

до крепкой

 

 

 

лавами по восстанию (падению).

Панельная,

Длинные столбы по прости-

этажная

ранию

 

 

 

 

То же

 

То

же

 

 

»

Длинные столбы по прости­

Панельная,

ранию,

падению

 

 

Длинные столбы по прости­

этажная

ранию,

восстанию

 

 

Панельная

Длинные столбы

 

 

Этажная

Длинные столбы по прости­

 

ранию,

падению

 

 

Этажная

Длинные

столбы

по

про­

 

стиранию и

падению

для

 

выемки

пласта

средней

 

мощности и мощного по ме­

Панельная,

тоду «слойпласт»

 

 

Длинные столбы по прости­

этажная

ранию

 

 

 

 

То же

Длинные столбы по прости­

 

ранию и восстанию

 

 

»Длинные столбы по прости­ ранию

»Длинные столбы по прости­ ранию

Панельная,

Длинные столбы по прости­

этажная

ранию, восстанию

По этому признаку технология выемки угля в забое подраз­ деляется на поточную, поточно-цикличную и цикличную [6]. По­ точная-—это непрерывный процесс выемки, передвижки конвейера и управления кровлей.

Поточно-цикличная технология отличается от поточной необхо­ димостью перерывов для концевых операций с выемочной машиной и перемещением крайних частей конвейера.

Установлено, что отдельные факторы по-разному влияют на скорость выполнения процессов и операций технологического цикла

6

7

в лаве. Тем самым они определяют уровень нагрузки и основные технико-экономические показатели работы очистного участка.

Известно, что наиболее сложными с точки зрения их матема­ тического описания являются процессы очистной выемки полезного

Рис. 2. Технологические схемы очистных работ комплексами:

а к м - 8 7 ; б — 1МК; в — 10МКТМ

ископаемого. Работа в очистном забое происходит в условиях постоянного контакта с природой, воздействия ее на выемочные машины и механизмы. Забои непрерывно перемещаются, что обус­ ловливает частое изменение окружающих горно-геологических условий. Поэтому именно в очистном забое особенно сильно про-

8

Т а б л и ц а 2.1

Экономически целесообразная длина лавы, м

Технология выемки

Схема подготовки и система-разработки

Длинные столбы по простиранию:

без подсвежения исходящей струи

воздуха ...........................................

с подсвежением исходящей струи

воздуха ...............................................

Комбинированная с выемкой по прости­

ранию .......................................................

Сплошная......................................................

 

 

 

Длинные столбы по восстанию:

струи

без подсвежения

исходящей

воздуха

..............................................

исходящей

струи

с подсвежением

воздуха ...............................................

 

 

 

Комбинированная:

 

 

спаренные

лавы по восстанию . . .

лава-этаж

с отработкой на полевые

ш треки...............................................

 

 

 

Сплошная.......................................................

 

 

 

Узкозахватные ком­

 

 

байны с механизиро­

Узкозах­

 

ванной крепью

■Струговые

ватные

М -87,

ом к т ,

комбайны

установки

с индиви­

с индиви­

«Донбасс»,

ОКП,

дуальной

дуальной

М К-97,

МК, М-81

крепью

крепью

М-101

и др.

 

 

и др.

 

 

 

ГІанельная

подготовка

 

160—200

150—180

150—250

240—300

180—220

 

210—270

260—300

160—200

190—220

220—280

170—240

180—230

200—280

 

З т а ж н а я

юдготовкэ

 

180—200

 

160—180

180—200

180—220

 

160—180

180—200

160—180

.

160—180

180—200

 

180—220

180—220

220—250

170—240

170—220

210—250

Т а б л И ц а, 3.1

 

 

Рекомендуемая длина крыла

 

 

панели, м

Система разработки

 

Технология выемки

 

Узкозахватные

Узкозахватные

 

 

комбайны

 

 

комбайны с

и струговые

 

 

механизиро­

установки

 

 

ванной крепью

с индивиду­

 

 

 

альной крепью

Длинные столбы по простиранию:

 

 

 

■1 без подсвежения исходящей струи воздуха . . .

800—1200

700—1000

с подсвежением исходящей струи воздуха . . . .

1000—1500

1000—1300

Длинные столбы по восстанию........................... ..

800—1500

650-900

Комбинированная с выемкой по простиранию . . . .

800—1060 '

800—1000

Сплошная : V . . . .

............................

700—900

' Ѳ50—900 ‘

9

является та неопределенность, которая усложняет математическое описание и делает невозможным построение детерминированной модели работы лавы. Ввиду чрезвычайной сложности и особой

Рис. 3. Технологические схемы очистных работ:

а — комплексом ОМК.Т; б — комплексом КМ-81; в — струговой установкой УСБ

важности математического описания работы очистного участка из­ ложение основ Проектирования процессов выемки целесообразно начать с математического аппарата.

§ 2. Математический аппарат, используемый при проектировании технологических процессов очистной' выемки

Проектирование любого процесса производства базируется на тщательном изучении отдельных операций. При обследований оно предусматривает:

ІО

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ