Выбор типоразмера и выемочного оборудования в лаве

Краткая характеристика угольного пласта

Согласно заданию на курсовой проект необходимо спроектировать технологическую схему выемки тонкого угольного пласта для следующих горно-геологических условий:

1. Мощность пласта средняя – 1,2 м (m_min= 1,15 м, m_max=1,25 м).

2. Угол падения пласта _ср=18º, (_min=17º, _max=19º).

3. Сопротивляемость угля резанию составляет 195 кН/м.

4. Плотность угля в массиве – 1,44 т/м³.

5. Приток воды в очистной забой составляет 2 м³/час.

6. Категория пород кровли по обрушаемости А₂ – основная кровля представлена песчаным сланцем мощностью 8,0 м и крепостью по шкале проф. Протодьяконова f=5.

7. Категория пород непосредственной кровли по устойчивости В₁ – непосредственная кровля представлена глинистым сланцем мощностью 0,1 м и крепостью по шкале проф. Протодьяконова f=1, («ложная кровля». Выше залегает глинистый сланец мощностью 6,0 м и крепостью по шкале проф. Протодьяконова f=4.

8. Непосредственная почва представлена песчаным сланцем мощностью 6,0 м и крепостью по шкале проф. Протодьяконова f=5.

9. Относительное метановыделение: общее - 23 м³/т; из отрабатываемого пласта – 16 м³/т и из выработанного пространства – 7 м³/т.

10. Глубина ведения работ 500 м.

11. Пласт опасен по внезапным выбросам.

12. Пласт не опасен по взрывам угольной пыли.

13. Пласт не склонен к самовозгоранию.

Марка угля – коксующийся К.

Выбор типоразмера и выемочного оборудования в лаве

Для создания безопасных условий труда горнорабочих и обеспечения эффективной работы очистного забоя применяется комплексно-механизированная выемка тонкого пласта угля.

Так как в непосредственной кровле пласта залегает ложная кровля, представленная глинистым сланцем мощностью 0,1 м и прочностью f=1, то наиболее рациональным способом предотвращения вывалов кровли в лаве является присечка этого слоя кровли и средняя мощность пласта составит 1,3 м.

Таким образом при средней вынимаемой мощности пласта составит 1,3 м и марка «К», целесообразным является применение узкозахватного комбайна РКУ-10 в составе механизированного комплекса 2МКД-90.

Согласно рекомендаций [3] для для отработки угольного пласта принимается механизированныйкомпллекс нового технического уровня типа 2МКД90, узкозахватный комбайн РКУ-10 и скребковый конвейер СПЦ-163.

В конвейерном штреке применяется конвейер-перегружатель СП-202.

Выбор механизации очистных работ производится на основе сравнения заданных горногеологических условий (табл. 2.1) с параметрами механизиро-ванных комплексов, выпускаемых промышленностью.

Таблица 2.1. Область применения комплекса 2МКД-90

Параметры	Область применения комплекса 2МКД-90	Фактические условия
Мощность пласта,м	1,1-1,5	1,25-1,35; Средняя – 1,3
Угол залегания пласта, град	до 35	17-19
Категория основной кровли по обрушаемости	А_1,А₂	А₂
Устойчивость нижнего слоя непосредственной кровли	Б₂,Б₃,Б₄, Б₅	Б₃
Минимально необходимая величина сопротивления пород почвы на вдавлива-ние, Мпа		4,0
Система разработки	Столбовая, комбинированная	комбинированная
Сопротивление угля резанию, КН/м	До 300

Так как пласт угля выбросоопасный, то применяется технологическая схема с односторонней схемой выемки угля и холостым перегона комбайна для зачистки угля.

1.Оценка возможности применения комплекса по категории боковых пород (А₂, Б₁+ Б₃) – комплекс подходит, при условии совместной выемки угольного пласта.

2. Проверка выполнения требования по нагрузке на поддерживающую часть из условия

; (2.1)

, (2.2)

где Р^'₁– сопротивление поддерживающей части крепи, Р^'₁= 0,48 Мпа;

Р_пл – сопротивление посадочного ряда, Р_пл = 0,6 кН/м;

Р – минимально допустимая величина сопротивления соответственно категории пород и обрушаемости, Р = 0,25 Мпа;

Р_пос – минимально допустимая величина сопротивления посадочного ряда, для нашей категории пород 0,95 кН/м.

;

Условия соблюдаются.

3. Проверка на соответствие сопротивляемости почвы вдавливанию, где

должно выполнятся условие

; (2.3)

МПа.

4. Сопротивляемость угля резанию должна быть

; (2.4)

кН.

5. Для сравниваемых механизированных комплексов и входящего в их состав оборудования определяем минимально необходимую мощность пласта m_1min, м, при которой обеспечивается нормальное функционирование выемочной машины в зоне ее прохода под крепью по формуле

, (2.5)

где Нк – высота корпуса выемочной машины от почвы пласта, Нк = 800 мм для комбайна РКУ-10;

B₁ = 100 мм – толщина перекрытия секции крепи в зоне прохода выемочной машины под крепью;

t_k = 40 мм – величина подштыбовки завальной боковины конвейера;

t₁ = 0– высота породной подушки на перекрытии секции крепи в зоне прохода выемочной машины под крепью, мм;

h_у = 35 мм – величина свободного пространства для управления комбайном;

h_r = 55 мм – величина свободного пространства для прохода выемочной машины под крепью при изменении гипсометрии пласта;

h₃ = 50 – запас свободного пространства для прохода выемочной машины под крепью, мм;

R₁ = 1,825 м – расстояние от забоя до наиболее удаленной от него части корпуса комбайна или борта струговой установки. Тогда:

14. Для сравниваемых механизированных комплексов и входящего в их состав оборудования определяем минимально необходимую мощность пласта m_2min, м, при которой обеспечивается допустимая высота для прохода людей под механизированной крепью из выражения

. (2.6)

где: В_о = 108 мм, В₂ = 90 мм – соответственно толщина основания и верхнего перекрытия секции крепи, мм;

Н_л= 500 – минимальная высота прохода для людей под крепью, мм,

t₀, = 25 мм, t₂ = 30 мм – соответственно высота «штыбовой подушки» под основанием и «породной подушки» на верхнем перекрытии секции крепи, мм;

R₂ = 3,31 м – расстояние от забоя до середины прохода для людей.

Данные для расчетов по формуле (6.10) приведены в табл. 6.7 и 6.8. Результаты расчетов записываются в табл. 6.6.

15. Для сравниваемых механизированных комплексов и входящего в их состав оборудования определяем минимально необходимую мощность пласта m_3min, м, при которой обеспечивается работа механизированной крепи без исчерпания ее податливости в условиях максимального опускания пород кровли по формуле

, (2.7)

где H_min = 710 мм – минимальная высота крепи в сдвинутом положении;

h_p – запас гидравлической раздвижности для разгрузки крепи, мм; для пластов мощностью менее 1 м принимается 30 мм, для пластов большей мощности – 50 мм;

R₃ =3,81 м – расстояние от забоя до заднего ряда стоек крепи.

Для выбора комплекса должно выполнятся следующее условие

(2.8)

(2.9)

1,5 > 1,18;

0,71 < 0,902.

Таким образом, для заданных горно-геологических условий наиболее целесообразным является применение механизированных комплексов 2МКД-90 (рис. 2.1), в состав которого входят механизированная крепь 2КД-90, узкозахватный комбайн РКУ-10 и скребковый конвейер СПЦ-162-11 (рис.2.2).

Для обеспечения устойчивости пород кровли на сопряжении лавы с выемочными выработками (для исключения «топтания» непосредственной кровли секциями механизированной крепи при их режиме работы «снятие нагрузки-распор») на бровках лавы сооружаются ниши доиной по 2 м и шириной 4,8 м. Выемка угля в нишах производится отбойными молотками МО-3М (давление воздуха 0,3-0,5 МПа, расход воздуха 1,5 л/мин; масса молотка – 8,7 кг, длина – 0,86 м (без пики).

Крепление ниш производится металлическими стойками СУГ-10М с размерами по высоте: минимальный - 1000 мм; максимальный – 1400 мм; масса стойки 34 кг под деревянный брус (толщиной 0,98 м).