Челябинский угольный бассейн.

Курсовой проект

по теме: Обоснование, выбор и расчет параметров машин и оборудования механизированного комплекса для условий Челябинского угольного бассейна

Выполнил: студент IV курса

группы ГМ-11

Томский Иннокентий Гаевич

Проверил: к.т.н. Апросимова Е.П.

Якутск 2015 г

Содержание:

№	Наименование раздела	стр.
	Введение
	Задание
	Таблица исходных данных
	Челябинский угольный бассейн. Физические свойства угля
	Выбор очистного комбайна
	Расчет технических параметров комбайна
6.1.	Расчетная скорость подачи комбайна
6.2.	Расчет расхода мощности на подачу
6.3.	Расчет мощности на погрузку
6.4.	Расчет мощности на выемку
	Расчет производительности комбайна
	Выбор механизированного комплекса
	Организация работ в лаве и планограмма работ
	Список использованной литературы
	Графическая часть

Введение

По полученным данным необходимо подобрать очистной комбайн и механизированный комплекс, который будет полностью соответствовать для ведения данных видов работ. Для правильного подбора техники необходимо знать технические характеристики, характеристики угля, и все исходные данные.

Таблица исходных данных

№	Наименование	Данные
	Длина очистного забоя, м.
	Мощность пласта, м.	1, 7
	Угол падения пласта, град.
	Газообильность, м³/т	10/18
	Сопротивление угля резанию, кН
	Плотность угля	1, 4
	Коэффициент крепости	3, 5
	Хрупкий уголь марок	К, Т
	Легко обрушающиеся непосредственно кровли	2, 4

Челябинский угольный бассейн.

Физические свойства угля.

Область распространения залежей угля протягивается с северо-востока на юго-запад на 170 км от реки Течи на севере до реки Уй на юг. Наибольшей ширины (14 км) достигает в районе реки Миасс. На юге ширина угленосной структуры не превышает 1 км. Общая площадь бассейна около 1300 км2. Западная граница его проходит к востоку от Челябинска. Крупные центры угледобычи это города Копейск и Коркино. Впервые уголь к северо-востоку от Челябинска, на правом берегу Миасса, обнаружил в 1832 горный инженер И. И. Редикорцев. Промышленная эксплуатация угля началась в 1907 году. На берегу озера Тугайкуль лесопромышленником И. Ашаниным была заложена первая шахта, названная Екатерининой. В 20–30-е годы XX столетия были проведены поисковые геолого-разведочные работы, в результате которых установлены границы бассейна, выявлены основные угольные пласты: подсчитанные запасы угля на 1 января 1935 составили 1, 8 млрд. тонн. Бассейн разделен на геолого-промышленные районы (с севера на юг): Сугоякский, Козыревский, Копейский, Камышинский, Коркинский, Еманжелинский, Кичигинский. Угленосные породы заполняют узкую тектоническую впадину в древнем палеозойском фундаменте. Вся угленосная толща имеет триас-юрский возраст (170–230 млн. лет). В основании ее залегают вулканогенно-осадочные породы т. н. туринской серии, выше лежат угленосные осадки челябинской серии, представляющие собой ритмично перемежающиеся слои, сложенные аргиллитами, алевролитами, песчаниками, конгломератами, пластами угля. Все перечисленные – отложения древних рек, болот, озер. Суммарная мощность угленосных пород около 4000 м. В разрезе толщи насчитывается более 30 промышленных пластов угля. Детальное изучение разреза, его литологии, позволило выделить 4 цикла угленакопления, т. н. свит. Снизу вверх выделяются свиты: калачевская, козыревская, коркинская и сугоякская. Самая продуктивная часть челябинской серии – коркинская свита мощностью до 1250 м. Наиболее мощные угольные пласты (несколько десятков метров) приурочены к нижней части продуктивной толщи. Уникальная угольная залежь – пласт Коркинский мощностью до 200 м – в значительной степени выработана. Центры угленакопления разделены между собой участками с пониженной угленосностью. По мере удаления от центра мощные залежи угля расщепляются. Как правило, пласты угля и вмещающие их осадочные породы усложнены тектоническими трещинами, разломами. Гидрогеологические условия добычи угля несложные. Наиболее водообильны древние породы – известняки, песчаники палеозоя. Сами угленосные породы гораздо менее водообильны, приток подземных вод в шахты, угольные разрезы на глубине до 400 м достигает 50–100 м3/ч, редко 190–230 м3/ч. С глубиной повышаются прочность и плотность пород, уменьшаются их пористость и влажность. В шахтах бассейна выделяется метан. Большинство углей бассейна – бурые, небольшая часть – каменные. Челябинская уголь идет на топливо для тепловых электростанций (Южно-Уральская, Троицкая ГРЭС) и коммунальных служб, на производство генераторного газа для металлургии.

Угли переходные от бурых к каменным с содержанием золы 17—25%, серы — 1%. Геол. запасы составляют 1, 6 млрд. т. Местами пласты подходят близко к поверхности, и добыча ведётся открытым способом (Коркино). Ч. у. б. имеет важное значение как крупная топливная база пром. пр-тип Челябинской и др. областей.

По данным курсового проекта в данном месторождении угли марок К и Т, данные обозначения означают: К – коксовые, Т – тощие.

Таблица №1

Выбор очистного комбайна

По данным моего курсового проекта Челябинского угольного бассейна, я выбрал очистной комбайн КШ-3М. Так как этот очистной комбайн наиболее подходит по своей технической характеристике. Техническая характеристика приведена на таблице 2.

Очистной комбайн КШ-3М предназначен для механизации выемки угля на пологих и наклонных пластах мощностью 1, 8 – 3, 3 м с углом падения до 35^опо простиранию и до 10^о по падению и восстанию при сопротивлению угля резанию до 300 Н/мм.

При углах падения пласта 9⁰и выше комбайн применяется с предохранительной лебедкой 3ЛП.

Выемка угля комбайном может производится как по челноковой, так и по односторонней схеме с самозарубкой без ниш в комплекте с соответствующим оборудованием обеспечивающим выход подающей части комбайна на штрек.

Добыча угля будет происходить по челноковой схеме с применением предохранительной лебедкой 3ЛП, так как по данным курсового проекта угол падения составляет α =18°, а комбайн КШ-3М при углах падения пласта 9° и выше комбайн применяется с предохранительной лебедкой 3ЛП.

Рис.1. Очистной комбайн КШ-3М

Таблица 2

Расчет мощности на погрузку

Скорость вращения шнеков, с^-1

опережающего:

отстающего:

Подача за один оборот, м/об:

Усилие сопротивление погрузке, кН:

где С и D – Для шнекового исполнительного органа при работе комбайна без погрузочного щита, С = 0, Д₂ = 10000 Н/м.

Мощность, расходуемая на погрузку угля, кВт:

опережающим шнеком:

отстающим шнеком:

Суммарная мощность, расходуемая на погрузку, кВт:

Расчет мощности на выемку

Суммарная мощность, затрачиваемая на выемку угля, кВт:

Сравнивая суммарную мощность привода затрачиваемую на выемку угля с установленной на комбайне КШ-3М с максимальной мощностью одного электродвигателя равной 145 кВт видим, что комбайн КШ-3М с данной технической характеристикой подходит под выемку угля Челябинского угольного бассейна.

Механизированная крепь М138

Крепь М138 оградительно – поддерживающая, щитовая, агрегатированная состоит из однотипных линейных секций и концевых секций с якорными гидродомкратами. Перекрытие секции имеет управляемую двумя гидропатронами консоль для поддержания кровли в призабойном пространстве, а также боковой выдвижной борт, управляемый гидродомкратами. Последнее позволяет не только перекрыть меж секционные зазоры, но и направлять секцию в плоскости пласта в нужную сторону во время передвижения. Поддерживающее перекрытие секции опирается на разрезное основание через четыре гидростойки двойной гидравлической раздвижности, связано с основанием оградительной частью с помощью двух траверс. Это обеспечивает поперечную и продольную устойчивость секции (неизменяемость ее формы) и разгружает стойки от поперечных сил.

Таблица №4

Техническая характеристика крепи М138

Рабочее сопротивление крепи, кН:
На 1 м² поддерживаемой площади кровли	900-940
На 1 м по длине лавы	4000-4170
Рабочее сопротивление стойки/ секции, кН	1500/6000
Рабочее сопротивление на конце передней консоли перекрытия, кН/м
Усилие подпора кровли при передвижке секции, кН/м²	1, 5
Коэффициент начального распора	0, 7
Коэффициент затяжки кровли	0, 92
Расчетная скорость крепления кровли, м²/мин
Максимальный ход выдвижения бокового борта секции, мм
Шаг передвижки секции, м	0, 8
Шаг установки секции, м	1, 5
Усилие передвижки секции, кН
Усилия передвижки конвейера, кН
Рабочая жидкость	Водомасляная эмульсия
Максимальное давление рабочей жидкости, МПа:
В напорной магистрали
В поршневой полости стойки 1/2 ступени	40/76
Управление секцией крепи	Ручное и автоматическое
Габаритные размеры секции, мм:
Длина с козырьком
Ширина
Высота:
Минимальная	900, 1000, 1100
Максимальная	1720, 1010, 2320
Масса секции, кг	9680, 9850, 10060

Насосная станция СНТ32

Предназначена для нагнетания рабочей жидкости в гидросистему очистных агрегатов и механизированных крепей в шахтах любой категории по газу и пыли. Места установки станций — откаточные, вентиляционные штреки и просеки с углом наклона не более 10°. Станция может устанавливаться непосредственно на почву или на колесную платформу.

Станция универсальна, может применяться с любыми механизированными комплексами, обеспечена контролирующими устройствами и блокировками для защиты от работы в ненормальных условиях.

Станция состоит из следующих основных узлов (рис. 1.44): установки насосной 1, высоконапорного рукава 2, рукава 3, установки подпиточной 4 и бака 5 для рабочей жидкости.

Рис. 3. Станция насосная СНТ32

Выпускается на напряжение 660, 1000 и 1140 В.

Техническая характеристика станции СНТ32

Таблица 6.

Рабочая жидкость	Водомасляная эмульсия
Подача, л/мин
Максимальное рабочее давление, МПа
Диапазон постройки давлений, МПа:
верхний предел, не более
нижний предел, не менее
Давление срабатывания предохранительного клапана, МПа, не более
Перепад от верхнего предела давления, %	20±5
Давление на входе в высоконапорный насос, МПа, не менее	0, 3
Вместимость гидробака, дм3
Электродвигатели:
высоконапорного насоса:
Тип	АИУМ225М4
мощность, кВт
частота вращения, мин^-1
напряжение силового электрооборудования, В	660/1140
подпиточной установки
Тип	АИУМ112М2
мощность, кВт
частота вращения, мин^-1
напряжение силового электрооборудования, В	660/1140
Очистка рабочей жидкости	Механическая и гидравлическая
Габаритные размеры, мм:
насосной установки:
длина х ширина х высота	2000х1060х920
подпиточной установки:
длина х ширина	3200х1060
Высота
Масса (без рабочей и смазочной жидкости), кг:
Станции
комплекта поставки
Средний ресурс до первого капитального ремонта, ч	≥ 7000
Коэффициент полезного действия, не менее	0, 90

В насосной станции СНТ32 применен высоконапорный насос, плунжеры которого механически на связаны с приводным механизмом. В сочетании с управляющим работой станции клапаном дискретного действия, установленным на входе в силовой насос, обеспечивается разгрузка насоса путем перекрытия линии подпитки. При разгрузке (которая составляет 60-70 % общего времени работы станции) происходит полная остановка плунжеров и клапанов гидроблока насоса, уменьшается их износ, повышается срок службы. Взаимодействие с рабочей жидкостью низкого давления повышает надежность клапана, управляющего работой станции.

Переналадка станции на различные режимы работы осуществляется за короткое время.

Организация работ в лаве

и планограмма работ в течение рабочей смены

По полученным значениям времени цикла и его составляющих разрабатываются график организации и планограмма работ в течение рабочей смены.

График организации и планограмма работ в очистном забое, оснащенном комплексом КМ138. Сменное звено (10-11 человек) состоит из машиниста комбайна, семи горнорабочих и двух-трех электрослесарей.

1. Зарубка комбайна.

Зарубка производится от конвейерного штрека. Зарубку выполняет машинист комбайна. Всего на зарубку комбайна затрачивается 3 мин. Передвижку привода конвейерного и рештачного става конвейера длиной 6 м производит горнорабочий 8, работающий на крепи сопряжения.

2. Выемка угля комбайном на основном участке лавы.

Управление комбайном осуществляет машинист 1, регулирующий режим работы комбайна. Горнорабочий 2 следит за своевременностью выдвижки секций крепи, работой крепеукладчика, системы орошения и состоянием кровли.

3. Передвижка секций крепи.

Передвижку крепи производит машинисты крепи (горнорабочие 3, 4) вслед за проходом комбайна в соответствие с паспортом крепления. Поддерживающий козырек через блок управления принудительно опускается на 2-5 см. При выдвижке секций на полшага передвижки горнорабочий переводит рукоятку блока управления на раздвижку стойки, продолжая перемещение секции. Зазор между козырьком крепи и грудью забоя выдерживается в 15 см. После окончания передвижки секции крепи рукоятка управления домкратом передвижки ставится в нейтральное положение.

Если работа комбайна совместно с перемещением крепи попадает под смену рабочих то работа прекращается на любом участке пути. А следующая смена начинает продолжать работу через некоторое время.

На передвижку одной секции крепи затрачивается 35 с. Таким образом при работе двух машинистов крепи и одновременной передвижке двух секций и шага их установки 1, 1 м максимально допустимая скорость подачи комбайна по скорости крепления составит:

В процессе передвижки секций крепи горнорабочий 5 производит зачистку оснований секций крепи.

4. Передвижка конвейера.

Перед передвижкой конвейера горнорабочий 5 проверяет земник и при его наличии - разрушает. Передвижка конвейера ведется волной с отставанием от комбайна на 13-15 см. Схему включения домкратов на передвижку устанавливают в зависимости от сопротивления перемещению конвейерного става.

Операции по передвижке осуществляют горнорабочие 3 и 4 (машинисты крепи) по отдельным участкам конвейера. Горнорабочий 3 на первом участке конвейерного става производит переключение рукоятки гидрораспределителя в положение " Передвижка", а горнорабочий 4 в это время на участке (12-13 секций) ставит рукоятки гидрораспределителя в положение " слив". После этого горнорабочий 3 с ближнего лавного блока включает насосную группу - происходит передвижка конвейера на первом участке. Горнорабочий 4 следит за ходом передвижки и при необходимости регулирует прямолинейность става путем дополнительного включения или отключения домкратов.

После передвижки става на первом участке горнорабочий 3 ставит рукоятки гидрораспределителей на первом участке в нейтральное положение и переходит на 2-й участок. Горнорабочий 4 в это время ставит рукоятки гидрораспределителей на третьем участке в положение " слив". Цикл повторяется.

5. Работа на концевых участках лавы

Передвижку крепи сопряжения типа Т64 в вентиляционном штреке осуществляет горнорабочий 8, а в конвейерном штреке горнорабочие 6 и 7. Горнорабочий 7 во время зарубки комбайна и во время выемки угля также осуществляет расштыбовку конвейера под приводной станцией.

Список использованной литературы

№	Наименование
1.	Махно Д.Е., Страбыкин Н.Н., Кисурин В.Н. Горные машины и комплексы: Краткий курс лекции. – Иркутск: ИрГТУ, 1996.
2.	Справочник машин и оборудования для шахт и рудников. М.: МГГУ 2002.
3.	Справочник физических свойств горных пород (кадастр).- М.: Недра, 1975.
4.	Яцких В.Г., Розенберг Б.А., Имас А.Д. Горные машины. М.: 1959.
5.	Гетопанов В.Н., Гудилин И.С., Чуглеев Л.И. Горные и транспортные машины и комплексы. М.: Недра, 1991.
6.	Зайков В.И., Берлявский Г.П. Эксплуатация горных машин и оборудования. М.: МГГУ, 2000.