Разработка конструктивной схемы крепления со статическим исполнительным органом

                         Исследование Технологического процесса

                       очистных забоев оборудованных  крепью                 

                       КАМ – 1с с применением теории массового

                       Обслуживания

 

                      § 1. Исследования технологического процесса.

Рабочий цикл в очистном забое, оборудованном  крепью КАМ – 1с состоит из следующих  основных операций;

- снятие  стружки угля комбайном  в  нижнем забое;

- передвижение  секций и груди забоя;

- установление  исполнительных органов под пачку;

- разрушение  пачки с выпуском отбитого  угля на забойный конвейер;

- установление  органов под крепь в исходное  положение.

После снятия слоя угля верхней пачки толщиной равной величине захвата комбайна забой подготавливается к следующему циклу.

Особенностью  работы активной крепи КАМ – 1с  является то, что технологический  цикл очистного забоя, оборудованного это крепью, состоит из двух производственных процессов взаимосвязанных  во времени  и пространстве;

- процесс  выемки угля комбайном;

- процесс  выемки угля исполнительными  органами.

Взаимосвязь во времени обуславливается тем, что процесс выемки  угля комбайном  предшествует погашению угольной пачки, следующий цикл выемки угля комбайном  может быть начат после окончания  выемки угольной пачки.

Взаимосвязь в пространстве заключается в  том, что расстояние между нижним забоем, где работает комбайн, и верхним, где производится разрушение пачки исполнительными органами, определяется конструкцией крепи.

Внедрение механизированных комплексов с крепью КАМ – 1с сопровождается необходимостью совершенствования технологии и  организации очистных работ, характеризующих  возрастанием совмещения во времени  отдельных рабочих процессов  и операций в лаве, что является одним из факторов способствующих повышению  интенсификации горного производства. Важнейшей задачей при этом, помимо совмещение процессов по выемке угля комбайном и исполнительными органами, так как от этого существенно зависит длительность технологического цикла в лаве.

Продолжительность технологического цикла в лаве, оборудованной  механизированным комплексом  КАМ  – 1с, определяется временем, в течение  которого выполняются рабочие процессы и операции, необходимые для выемки угля по всей длине лавы, как в  нижнем, так и в верхнем забоях на ширину захвата комбайном.

Длительность  процесса выемки угля комбайном в лаве зависит от скорости подачи комбайна, горногеологических условий, принятой организации работ и других факторов влияющих на работу очистного комбайна.

    Время выемки пачки исполнительными органами  также непосредственно зависит от многих факторов и может изменяться в широком диапазоне в зависимости от количества одновременно работающих органов, что определяется принятой технологией работы.

Проведем  анализ времени выемки пачки исполнительными  органами.

При последовательной работе исполнительных органов, т.е. при  такой технологии, когда последующий  орган начинает работать после окончания  работы предыдущего органа, длительность процесса выемки пачки органами равна:

                                     ( IV – I)

где: - количество исполнительных органов (секций) в лаве;

                    - время работы одного органа, мин.

Учитывая, что в лаве   и мин , в этом случае очевидно , что ( IV – 2)

Когда работают одновременно несколько органов (скорость выдвижения органов постоянно  время равно:

                                      ( IV – 3)

где : количество одновременно работающих органов.

 При возможно условие

                                                                                ( IV – 4)

где: количество исполнительных органов, при котором справедливо это условие.

 При дальнейшем  увеличении (

                                                                                         ( IV – 5)

когда , тогда                                                          ( IV – 6)

т.е. горазда меньше

   В общем случае зависит от производительности маслостанции . Из анализа вышесказанного следует , что возможны два условия:

1. , когда                                                        ( IV – 7)

2.  , когда                                                       ( IV – 8)

Общая длительность технологического цикла также зависит от принятой технологии работ в лаве.  При последовательном выполнении технологических процессов по выемке угля в нижнем и верхнем

 мин                            ( IV – 9)

в этом случае для уменьшения необходимо сокращать увеличивать), т.е. будет наименьшим при соблюдении условия ( IV – 6), тогда , при , когда      ( IV – 10)   

   При  этом необходимо учитывать , что с увеличением увеличивается потребная производительность маслостанции (при    потребуется значительное увеличение   ). Уменьшение времени технологического цикла, т.е. времени необходимого для отработки одной полосы позволяет увеличить число таких «полос», снимаемых с массива угля (в верхнем и нижнем забоях) за рабочие сутки, и, следовательно, резко поднять нагрузку на очистной забой.

    При совмещении процессов по выемке угля в нижнем и верхнем забоях время цикла равно:

 мин,                                  ( IV – 11)

где – коэффициент, учитывающий совмещение процессов ( Для уменьшения необходимо сократить  и обеспечить хорошее совмещение процессов, т.е. уменьшить . при соблюдении условия ( IV – 2) величина

          т.е.                                                                ( IV – 12)

при соблюдении условия ( IV – 4) и при полном совмещении процесс по выемке угля в нижнем и верхнем забоях когда = 0

                                                            ( IV – 13)

следовательно , , мин .                                        ( IV – 14)

Это справедливо  также при соблюдении условий  ( IV – 5) и ( IV – 13).

   Однако, необходимо  учитывать, что при  соблюдении условия ( IV – 4) трудно обеспечить , т.к. очень трудно совместить два процесса, имеющих одинаковую длительность, следовательно, необходимо соблюдение условия ( IV – 5). При этом значительное уменьшение нерационально, так как это связано со значительным увеличением производительности маслостанции, а нагрузка на забой не увеличивается, так как       в этом случае не уменьшается. Следовательно,   необходимо обеспечить наименьшую величину    , при которой справедливо условие ( IV – 14), т.е. когда .

    Из  анализа следует, что при малой  величине  справедливо условие ( IV – 12), т.е. общее время технологического цикла увеличивается за счет работы исполнительных органов, однако, значительное увеличение нецелесообразно, так как это приводит к значительному увеличению производительности маслостанции, а длительность технологического цикла при этом не уменьшается. Следовательно, необходимо определить оптимальную величину удовлетворяющую условию ( IV – 14)  при наименьшим

   В  реальных условиях величина  зависит от скорости подачи комбайна, которая под влиянием естественных факторов (горногеологических и организационных)  нестабильно и изменяется в широких пределах. Если при совмещении процессов поставить условие, чтобы исполнительные органы работали синхронно с комбайном, т.е. копировали его работу по скорости, то это приведет к значительному колебанию величины , а производительность маслостанции потребуется выбирать наибольшей величины. Практически достаточно  такое количество одновременно работающих органов, которое обеспечивает выемку угольной пачки за , т.е. значительно меньше то величины  , которая потребуется при максимальной скорости подачи комбайна.

   В  связи с этим большое значение  приобретает определение оптимальной  величины , при которой, с одной стороны, обеспечивалась бы наименьшая потребная производительность маслостанции, а с другой стороны, устранялись бы простои комбайна в ожидании окончания технологического процесса исполнительных органов.

 

§ 2. Установление необходимого количества исполнительных органов, обеспечивающих максимальную нагрузку на забой.

 

Общая длительность технологического цикла в забое  с крепью КАМ-Iс зависит от производительности комбайна и исполнительных органов, а также от принятой организации работ. Определим потребную производительность исполнительных органов (количества одновременно работающих исполнительных органов при постоянной производительности каждого из них) для обеспечения безостановочной работы очистного комбайна из-за того, что исполнительные органы не успевают разрушать угольную пачку. Установим влияние организации работ в лаве на длительность технологического цикла, состоящего из процессов выемки угля комбайном и исполнительными органами.

При взаимной увязки этих процессов во времени  возможны следующие варианты организации  работ в лаве:

      - последовательная работа, т.е. исполнительные органы начинают выемку угля по всей длине лавы после комбайнового цикла;

      - одновременная  работа  очистного комбайна и исполнительных органов.

В каждом из рассмотренных вариантов организации  работ возможна: а) одиночная работа исполнительных органов; б) групповая  работа исполнительных органов.

При последовательной организации работ в лаве длительность технологического цикла определяется по формуле (IV-9)

, мин

где           – длительность технологического цикла в забое

оборудованном крепью КАМ-Ic, мин;

                 – длительность  технологического процесса выемки угля

комбайном, мин;

                             – длительность  технологического процесса выемки угля

исполнительными органами, мин.

После преобразования формулы  (IV-9) подучим:

 

= (I + C), мин                                                              (IV-15)

 

 где                           (IV-16)

 

Из формулы  (IV-15) видно, что для сокращения времени технологического цикла необходимо уменьшить величину С, а это возможно обеспечить за сет сокращения времени технологического процесса выемки угля исполнительными органами .

При одиночной  работе исполнительных органов по формуле  (IV-1)

 

                                            ( IV – I)

 

где           – количество исполнительных органов в лаве;

                 - время работы одного исполнительного органа  (шахтным

исследованиями  установлено = 7-10 мин).

 

При групповой работе исполнительных органов по формуле (IV-3)

, мин

 

где           – количество одновременно работающих исполнительных

органов.

 

     Из формулы  (IV-3) видно, что время технологического процесса выемки угля исполнительными органами будет наименьшим при условии = , т.е. когда в лаве работают одновременно их все исполнительные органы. В этом случае:

, мин                                             (IV-17)

 

 Однако, условие  = выполнить невозможно, так как для этого потребуется значительное увеличение мощности маслостанции, а также из-за того, что забойный конвейер не обеспечит по производительности транспортирование отбитого угля. Следовательно при последовательной организации работ в лаве всегда  и С 0, т.е.

 

                                                (IV-18) 

При одновременной  работе очистного комбайна и исполнительных органов, т.е. при совмещении процессов  выемки угля комбайном и исполнительными  органами

                           (IV-19)

где           – коэффициент совмещения процессов выемки угля.

       Величина  - это время работы исполнительных органов в течение процесса выемки угля комбайном. Из формулы (IV-19) видно, что наименьшая величина времени технологического цикла

                                                    (IV-20) 

    достигается  при условии

                                                (IV-21) 

   Подставляем значения формулы  (IV-3)  в (IV-21)  определим необходимое количество одновременно работающих органов для обеспечения условия (IV-20)

 

                                         (IV -22)

      учитывая, что 

  , мин                                         (IV -23)

 

 где:           – длина лава, м; 

 

 – средняя  скорость подачи комбайна в  процессе выемки 

                                 угля с учетом всевозможных простоев.

 

а                                                                  (IV -24)

где:           – ширина секции, м 

 

                                                        (IV -25)