Post on 30-Nov-2015
POLITECHNIKA ŚLĄSKA W GLIWICACHWYDZIAŁ GÓRNICTWA I GEOLOGII
PROJEKT Z PRZEDMIOTUMASZYNY I SYSTEMY MECHANIZACYJE
Temat: Projekt układu mechanizacyjnego wyrobiska ścianowego eksploatowanego z zawałem stropu.
AUTOR:RAFAŁ HADAM
TOBHP sem. IV Gr. 1 s. 2
GLIWICE, ROK AKADEMICKI: 2011/2012Dane do projektu:
1
Głębokość eksploatacji G = 900 mMiąższość pokładu (wysokość ściany) h = 1,8 mDługość ściany D = 230 mUpad pokładu (nachylenie podłużne ściany) α = 15˚Wskaźnik zwięzłości węgla w pokładzie f = 1,3Wytrzymałość laboratoryjna na ściskanie skał stropu bezpośredniego RCLB = 54 MPa Wytrzymałość laboratoryjna na ściskanie skał stropu zasadniczego RCLZ = 34 MPaWytrzymałość laboratoryjna na ściskanie skał spągowych RSL = 45 MPaWysokość warstwy stropu bezpośredniego hB = 1,7*hKategoria zagrożenia metanowego kM = IGęstość węgla ρw = 1,1 t/m3
1. Ogólna charakterystyka węgla w pokładzie oraz skał otaczających wyrobisko ścianowe
Na podstawie wskaźnika zwięzłości węgla w pokładzie f= 1, 3 możemy odczytać z tabeli charakterystyki rodzaj węgla mianowicie w badanym pokładzie znajduje się węgiel mało i średnio zwięzły. Jego wytrzymałość laboratoryjna na ściskanie węgla w pokładzie (RCW) to 25.0 do 35.0MPa (średnio 30,0MPa). Jest to węgiel średnio urabialny.
Na podstawie wytrzymałości laboratoryjnej na ściskanie skał stropu bezpośredniego (RCLB – 54MPa), uzyskujemy z tabeli dane: skały stropu to łupki piaszczyste (mułowce) lub piaskowce średnio uławicone. Ich zwięzłość f = 2.1 do 3.0, rodzaj stropu: C
Na podstawie wytrzymałości laboratoryjnej na ściskanie skał stropu zasadniczego (RCLZ – 34MPa), otrzymujemy z tabeli iż skały stropu łupki ilaste, średnio uławicone. Ich zwięzłość f = 1.3 do 2.0, rodzaj stropu: B.
Na podstawie wytrzymałości laboratoryjnej na ściskanie skał spągowych (RSL–45MPa) określamy rodzaj skały spągu: to łupki piaszczyste (mułowce) lub piaskowce, średnio uławicone. Ich zwięzłość f =2.1 do 3.0, klasa spągu IV, rodzaj spągu to bardzo zwięzły.
2. Dobór maszyny urabiającej i technologii pracy
Obliczamy średnicę organu urabiającego:
D=23∙ h=2
3∙1,8=1,2[m ]
Maszyna urabiająca:Kombajn ścianowy KGS-410/2BP Ze względu na wysokość ściany (1,8 m) oraz I kategorii zagrożenia metanowego, jako technologię pracy kombajnu przyjmuje się urabianie jednostronne.Ze względu na większy skok przesuwu obudowy 850 mm należy zamówić u producenta kombajn z większym zabiorem.
2
3
4
5
Obliczamy czas pracy kombajnu ścianowego:
T c1=(l−lk )( 1V z
+1V p
)+T p
Gdzie:l – długość ścianylk – długość kombajnu ścianowegoVz – prędkość posuwu kombajnu poruszającego się po upadzie – 5 m/minVp – prędkość posuwu kombajnu poruszającego się po wzniosie – 12 m/minTp – czas operacji przygotowawczo – zakończeniowych – ok. 30 min
T c1=(230−10,546 )(15+ 1
12 )+30=92,17[min]
Efektywny czas pracy kombajnu:
T e=X ∙T k
Gdzie:X – współczynnik czasu dyspozycyjnego ok. 0,7Tk – czas pracy kombajnu na dobę – 18 godzin
T e=0,7 ∙1080=756 [min]
Ilość cykli na dobę:
id=T e
T c
= 75692,17
8
Postęp dobowy ściany:
V=id ∙ z
Gdzie:z – szerokość zabioru organów urabiających kombajnu
V=8∙0,85=6,8[ mmin
]
3. Dobór obudowy zmechanizowanej.
Mając na uwadze wysokość ściany, jej podłużne nachylenie oraz zabiór kombajnu dobrano obudowę TAGOR-12/31-POz.
6
7
8
Obliczanie wytrzymałości skał stropowych na ściskanie:
RC=hb ∙ RCLB+(3h−hb) ∙RCLZ
3h
Gdzie:hb – wysokość warstwy stropu bezpośredniegoRCLB – wytrzymałość laboratoryjna na ściskanie skał stropu bezpośredniegoRCLZ – wytrzymałość laboratoryjna na ściskanie skal stropu zasadniczego
RC=3,06 ∙54+(5,4−3,06)∙34
5,4=45,3[MPa]
Obliczanie rozpiętości naturalnej stropu:
LR=Rc
2,5∙ hs+6,5 ∙ ks0,5
Gdzie:hs – zredukowana wysokość wyrobiska ścianowegoks – współczynnik ściśliwości rumowiska skalnego – 0,85
hS=h ∙ k s=1,8 ∙0,85=1,53
LR=45,3
2,5∙1,53+6,5 ∙0,850,5=4,6[m ]
Obliczenie średniej podporności obudowy zmechanizowanej dla 3 kolejnych sekcji:
P z=i ∙ nk ∙nw ∙ Pn
3b∙[ (1−n0)(d02−d01)
1
( 0,0035ncz
+0,008) ∙ z śr
+1,25+2 ∙nm∙ n0]
Gdzie:i – ilość podpór hydraulicznych w obudowienk – współczynnik redukcyjny występujący w przypadku odchylenia stojakanw – współczynnik przenoszenia podporności obudowy na strop wyrobiskaPn – podpornosć nominalna stojaka obudowyb – podziałka obudowy zmechanizowanej no – stosunek podporności wstępnej do nominalnejncz – wskaźnik pracy obudowynm – zawilgocenie skał - 1zśr – średnia wartość zaciskania wyrobiska do2 – do1 = z
9
nk=cosβ=cos31°=0,857
nw=1−0,4 e−7e−0,5lw
=1−0,4e−7e−0,5 ∙4,25
=0,83
lw – rozpiętość obudowanego stropu
lw=l s+∆s+z=3047+350+850=4,25[m ]
n0=Pw
Pn
=0,7581,5
=0,52 [MN ]
Pw – podporność wstępna pojedynczego stojaka w zestawiePn – podporność nominalna pojedynczego stojaka w zestawie
ncz=nFd ∙ N z
RCS
=1 ∙1,731,5
=0,05
nFd – bezwymiarowy współczynnik nierównomierności nacisku obudowy - 1Nz – nacisk jednostkowy obudowy na spąg Rcs – wytrzymałość skał spągowych na jednoosiowe ściskanie
RCS=RSL∙ aS=45 ∙0,70=31,5[MPa]
RSL – wytrzymałość laboratoryjna na ściskanie skal spągowych as – współczynnik modyfikacji skał spągowych
aS=aw 1 ∙ as2 ∙ nD=1 ∙1∙0,70=0,70
aw1 – współczynnik podebrania przez eksploatację – 1as2 – współczynnik osłabienia spągu – 1nD – współczynnik wpływu długości ściany
nD=1
0,02 ∙ D+0,5+0,5= 1
0,02 ∙230+0,5+0,5=0,70
Z śr=Z g
2=124
2=62[mmm ]
Zg=20 (k s ∙ Rc)0,5=20(0,85 ∙45,3)0,5=124[ mm
m]
P z=2∙0,857 ∙0,83 ∙1,5
4,5∙[ (1−0,52 ) (0,85 )
1
( 0,00350,05
+0,008)∙62+1,25
+2 ∙1∙0,52]=0,62
10
Obliczenie wytrzymałości pokładu węgla:
RZ=aw ∙Rw
Rw – laboratoryjna wytrzymałość węgla na ściskanie w pokładzie
aw=k v ∙ nD ∙aw 1 ∙ aw 2=2,44 ∙0,70 ∙1∙1=1,708
kv – współczynnik wpływu, postępu dobowego
k v=1
1,8V
+0,8+0,5= 1
1,86,8
+0,8+0,5=2,44
RZ=1,708 ∙30=51,24 [MPa]
Obliczenie ciśnienia górotworu:
q=0,02 ∙ nG ∙ a∙G ∙ cosα
Gdzie:nG – współczynnik nasilenia ciśnienia górotworu ≈ 1,4a – współczynnik modyfikacji ciśnienia górotworu ≈ 1,5G – głębokość eksploatacjiα – nachylenie podłużne ściany
q=0,02 ∙1,4 ∙1,5 ∙900 ∙0,96=36,29 [ MPa ]
Obliczenie odległości od czoła ściany do punktu przegięcia krzywej osiadania:
d z=1
0,025∙ q ∙ nz0,5
R z
+0,0215
−32
Gdzie:nz – współczynnik nasilenia ruchu górotworu ≈ 1,2
d z=1
0,025∙36,29 ∙1,20,5
51,24+0,0215
−32=−7,55[m ]
Obliczenie statycznego ciśnienia działającego na obudowę zmechanizowaną:
Q z=nQ ∙ nu ∙ hs(1,45 ∙ls−1)
0,2∙ RC+7,5
Gdzie:nu – współczynnik nachylenia podłużnego wyrobiska ścianowego - 1
11
nQ – współczynnik redukcyjny zależny od sposobu kierowania stropem
nQ=0,5+0,5e−4,5e−3(1−
dZ
L s)
Ls – rozpiętość wyrobiska ścianowego – Ls = LR
nQ=0,5+0,5e−4,5e−3(1−−7,55
4,6 )=1
Q z=1∙1∙1,53(1,45 ∙4,6−1)
0,2∙45,3+7,5=0,52
MNm
Obliczenie obciążenia statycznego działającego na osłonę odzawałową:
Qd=0,02 ∙h ∙(Ld−Ls)
Ld – odległość od końca ściany do końca osłony odzawałowej = 6,85 [m]
Qd=0,02 ∙1,8 ∙ (6 ,85−4,6 )=0 ,081MNm
Obliczenie obciążenia statycznego działającego na obudowę:
Q=Q z ∙ lslw
=0,52∙3,474,25
=0,42MNm
Obliczenie wartości bezwymiarowej nośności stropu:
g= 1
k s0,5∙ h ∙ ap
(0,37 ∙Pz ∙ Lw
Q ∙Ls
+0,25) ∙Rc0,5
+0,3
ap – współczynnik uwzględniający nierównomierność – 1
g= 1
0,850,5 ∙1,8∙1
(0,37 ∙0,62∙ 4,250,42∙4,6
+0,25) ∙45,30,5
+0,3
=1,59
12
4. Dobór przenośnika zgrzebłowego oraz środków odstawy oddziałowej
Przenośnik ścianowy produkcji NFUG NOWOMAG – PSZ-750
Dane techniczne:
Typ przenośnika Nowomag PSZ-750Moc napędów maksymalna kW 3 x 65/200; 2 x 85/250Moc silników elektrycznych- jednobiegowych, kW- dwubiegowych, kW
90; 132; 160; 200; 25055/160; 65/200; 85/250
Prędkość łańcucha m/s 0,89; 0,92; 1,13; 1,17; 1,31Wielkość łańcucha zgrzebłowego
2 x 26 x 92; 2 x 30 x 108
Wydajność przenośnika (szczytowa) t/h
1000
Długość przenośnika m Do 315
13