Грузопоток из подготовительных забоев

В период эксплуатации шахты кроме выемки угля ведется проведение подготовительных выработок. С учетом принятой системы разработки для нормальной работы шахты принимаем два подготовительных забоя.

Среднее значение грузопотока за машинное время от подготовки забоя, оснащенного комбайном, определяется по формуле:

, т/мин (1.4)

где n – количество одновременно проходимых выработок, n =6

S – сечение выработки в проходке, S = 12,7м²;

L_н – среднесменный темп проходки, L_н = 2,5 м;

J_п – плотность горной массы в массиве, J_п =2,5 т/м³;

t_p – время работы комбайна по погрузке в течении смены, t_p =3 ч;

т/мин;

Т.к. откатка грузопотоков из подготовительных забоев по откаточному штреку происходит с помощью конвейера, то необходимо рассчитать среднесменный грузопоток:

т/см. (1.5)

 

Грузопотоки материалов, оборудования и людей

 

В процессе эксплуатации для обеспечения выемки угля к очистному забою доставляются материалы, оборудование, запасные части и др.

Основной грузопоток материалов и оборудования поступает к очистному забою по вентиляционному штреку. Среднесуточные перевозки материалов и оборудования колеблется в пределах 1- 2,5 в зависимости от технологии ведения очистных работ.

КОНВЕЙЕРНЫЙ ТРАНСПОРТ

Для транспорта по магистральной выработке – уклону применяется ленточный конвейер.

Для его расчета используются следующие данные таблицы 2.1.

 

Таблица 2.1. Исходные данные для расчета.

1.	Атмосфера	сухая
2.	Тип выработки	уклон
3.	Добыча за смену, т/см	Асм =370
4.	Длинна выработки, м	L =900
5.	Максимальный размер кускатранспортированного материала, мм	а'max = 350
6.	Угол установки конвейера	=9^°
7.	Насыпная плотность, т/м^3	=0,87

 

Расчет транспорта угля по уклону производим в следующем порядке:

2.1. По расчетному грузопотоку, углу наклона и типу выработки предварительно принимаем 2 конвейера 1ЛБ100 длиной по 1000 м с техническими характеристиками представленными в таблице 2.2.

Таблица 2.2. Технические характеристики конвейера 1ЛБ100.

1.	Приёмная способность, м^3/мин	11,2
2.	Производительность, т/ч	Q= 530
3.	Ширина ленты, мм	В= 1000
4.	Скорость движения ленты, м/с	Vл =1,6
5.	Суммарная мощность привода, кВт	Nн =100
6.	Тип ленты	2PTЛО-1500

 

2.2. Расчетный грузопоток:

 

Q_р = = т/ч (2.1)

где: k_н – коэффициент неравномерности потока, k_н = 1,23[3, c.35];

k_м – коэффициент машинного времени, k_м =0,8[3, с.51];

 

2.3. Определение ширины ленты по производительности:

 

В > 1,1( +0,05), м (2.2)

где: k_п – коэффициент производительности, k_п= 470[1, прил. 8];

V_л – скорость движения ленты, м/с; – насыпная плотность, т/м³;

k_β – коэффициент изменения производительности в зависимости от угла наклона конвейеров, k_β =0,84[1, прил. 9];

 

В= 1,1( +0,05)=0,51 м

 

2.4. Определение ширины ленты по кусковатости:

 

В≥ 2 а'_max +200 (2.3)

Где а'_max – максимальный размер куска транспортирован-ного материала, мм;

В =2×350+200=900мм

 

2.5. Определение сопротивления движения груженной ветви для двух конвейеров:

 

2 W_гр=((q+q_л+q') 'cos + (q+q_л) sin )GL (2.4)

где: q - погонная масса груза, кг/м;

 

q = Q_р /3,6 V_л =173/3,6×1,6=30,0 кг/м (2.5)

q_л - погонная масса ленты q_л =28 кг/м²[1, прил.12];

q' - погонная масса верхних роликовых опор, кг/м;

 

, кг/м (2.6)

m'- массы вращающихся частей верхних роликоопор, m'= 25 кг [2, табл.7.11, с.97]; - расстояние между роликоопорами груженой ветви, =1,2м[2, табл.7.12, с.97];

кг/м;

- сопротивление движения ленты =0,025; - угол установки конвейера; G - ускорение свободного падения G =9,81 м/c²;

L - длина транспортирования L =900м;

 

W_гр = ½((30,0+28+20,8)×0,025×0,98-(30,0+28) ×0,16) × ×9,81×900 =-79340 Н

 

2.6. Определение сопротивления движения на порожней ветви для двух конвейеров:

 

2 W_пор=((q_л+q'') 'cos + q_л sin )GL (2.7)

Где q'' - погонная масса нижних роликовых опор, кг/м;

, кг/м (2.8)

m''- массы вращающихся частей нижних роликоопор, m'' =21,5 кг[2, табл.7.11, с.97]; - расстояние между роликоопорами порожней ветви, =2,4 м[2, табл.7.12, с.97];

кг/м;

 

W_пор =½((28+9.0)×0,025×0,98+28×0,16) ×9,81×900=

=23778 Н

 

2.7. Определение суммарного сопротивления движения для каждого конвейера:

 

W_о=k(W_гр + W_пор), Н (2.9)

 

где k – коэффициент, учитывающий местные сопротивления,

k =1,08[3, табл. 2.23, с.173];

 

W_о =1,08(-79340 +23778)=-60006 Н

 

2. 8. Определение минимального натяжения ленты на груженной ветви для каждого конвейера по условию допустимого провеса

 

S_грmin =5(q + q_л) × G × l^'_р, H (2.10)

S_грmin =5×(30,0+28) ×9,81×1,2=3414 Н

 

2.9. Определение минимального натяжения ленты в точке сбегания с приводного барабана по условию отсутствия пробуксовки для генераторного режима:

 

S_сбmin = k_т× | W_о | ×C, H (2.11)

где k_т – коэффициент запаса сил сцепления, k_т= 1,4[3, c.174];

C – расчетный коэффициент:

C= е^μ /(е^μ - 1 ) (2.12)

μ – коэффициент сцепления ленты с приводным барабаном, μ= 0,4; – угол обхвата ленты приводного барабана, =6,98 рад; С=1,07[2, c.245, табл.14.24]

S_сбmin = 1,4 × 60006 × 1,07 =89888 Н

 

2.10. Определение потребной мощности транспортной установки для генераторного режима каждого конвейера

 

N=k_м×|W_о|×V_л× / 1000, кВт (2.13)

 

где k_м – коэффициент резерва мощности двигателя,

k_м =1,2[3, c.176]; =0,85 – коэффициент полезного действия механизма привода;

 

N= 1,2×60006×1,6×0,85/1000=97 кВт.

 

2.11. Проверка мощности холостого хода для генераторного режима каждого конвейера:

 

2 W_грх=((q_л+q') 'cos + q_л sin )GL, Н (2.14)

 

W_грх = ½((28+20,8)×0,025×0,98-28×0,16)×9,81×900 =

=-14498 Н

 

Тяговое усилие конвейера при холостом ходе:

 

W_о.х= k (W_гр.х+W_пор), Н (2.15)

W_о.х =1,08(-14498+23778)=9280 Н

 

Мощность при холостом ходе:

N_х=k_м×W_о.х×V_л/ 1000 × , кВт (2.16)

N_х= 1,2×9280×1,6/1000×0,85=49 кВт

 

 

2.12. Допустимое натяжение конвейерной ленты:

 

S_доп=S_пр×i×В× 100 /m, Н (2.17)

Где S_пр - разрывное усилие одного метра ширины конвейерной ленты, S_пр= 14700 Н/cм[1, прил.12]; i - количество прокладок, i= 1 ;В - ширина ленты, м; m - запас прочности ленты, m =7[1, прил.17];

S_доп= 14700×1×1,0×100/7=210000 Н

 

2.13. Натяжение в характерных точках:

 

S₁= S_сбmin= 89888 Н

S₂=S₃= S_сбmin +W_пор =89888+23778=113666 Н

S₄= S_сбmin+ W_о =89888-60006 =29882 Н

 

По полученным результатам строим диаграмму натяжения тягового органа конвейера рис. 2.1.

Рис. 2.1. Диаграмма натяжения ленты конвейера 1ЛБ100.

 

Вывод: В результате расчетов установлено, что использование двух конвейеров 1ЛБ100 по 1000 м каждый удовлетворяет всем требованиям для заданных условий.

КАНАТНАЯ ОТКАТКА

Как вспомогательный вид транспорта по вспомогатель-ному ходку для перевозки людей используем канатную откатку.

3.1. Определение числа вагонеток (платформ) в составе из условия прочности сцепки определяем по формуле:

 

Z ≤ , шт. (3.1)

где: Р_сц – допустимое усилие на сцепке, P_сц =60000 Н; M_п – средняя масса одного пассажира, М_п =90 кг; n_п – число посадочных мест в одной вагонетке, n_п =15 шт.; m_o – масса порожней вагонетки ВЛ-50/15, m_o =2260 кг; – угол наклона выработки, =9^°;

ω – коэффициент сопротивления движению вагонетки, ω= 0,016;

Z≤ =9,6;

 

Принимаем допустимое число Z=5 вагонеток.

 

3.2. Расчет каната для подъемной установки:

 

m'_к = , кг/м (3.2)

где: k_z – предел прочности проволок каната на разрыв, k_z = 16×10⁸ Н/м²; n_o – запас прочности каната в соответствии с требованиями ПБ при транспорте людей, n_o =9; γ_o – приведенная плотность каната, γ_o =9·10³ кг/м³; ω'_к – коэффициент сопротивления движению каната, при наличии путевых роликов, ω'_к = 0,25; L_к – полная длина каната, м;

L_к=L+l_доп+l_x, м (3.3)

L – длина откатки, L =900 м; l_доп – длина заезда, l_доп= 60 м;

l_x – длина канатного ходка, l_x= 40 м; L_к= 900+60+40=1000 м

m'_к = = 5,66 кг/м

По ГОСТ ' у 2688-80 принимаем канат диаметром d_к =39,5 мм, который имеет погонную массу m_к= 5,740 кг/м.

 

3.3. Проверка массы состава на самокатное движение:

 

Так как угол наклона рельсовых путей значительный

( =9^°), то данную проверку можно не выполнять. Движение состава вниз под действием собственного веса будет обеспечиваться весом порожнего состава.

 

3.4. Определение параметров подъемной машины и ее выбор.

Определение параметров подъемной машины сводится к расчету геометрических размеров ёё барабана. Отношение между диаметрами барабана и каната должны быть следующи-ми:

D_б≥ 60 d_к,

 

Ширина навивной поверхности барабана подъемной машины:

B_б = (3.5)

Где:

l_рд – резервная длина каната, l_рд =35м; n_c =3 – число слоев навивки; n_м =3 – число витков трения для футерованного барабана;

n_д =2,5–число дополнительных витков для трехслойной навивки; ε =3мм – зазор между смежными витками.

 

B_б = 1245 мм

 

Максимальное статическое натяжение каната при подъеме составит:

=5×(90×15+2260)(0,016×0,98+0,16)×9,81+5,74×1000(0,25×0,98+0,16) ×9,81=314172 Н (3.6)

 

Принимаем однобарабанные с безредукторным приводом подъемную машину 1-6×3,4Д [6] которая соответствует всем условиям, технические характеристики представлены в таблице 2.1.

 

Таблице 2.1. Технические характеристики машины 1-6×3,4Д.

Диаметр барабана, Dб, мм
Ширина барабана, Bб, мм
Количество слоев навивки на барабан, nслоев
Статическое натяжение ,Pст, кН
Скорость подъем, V, м/с
Масса, т

 

3.5.Расчет мощности и выбор двигателя подъемной машины:

Натяжение при перемещении одноконцевым канатом груженого состава вверх по уклону:

=

=5×(90×15+2260)(0,16+0,016×0,98)×9,81+5,74×500(0,16+0,25×0,98) ×9,81=59262 Н (3.7)

Натяжение при перемещении одноконцевым канатом состава вниз:

=

=5×(90×15+2260)(0,16-0,016×0,98) ×9,81+5,74×500(0,16-0,25×0,98) ×9,81=23162 Н (3.8)

 

Средняя скорость движения состава:

v_ср= 0,9 ×v_пр= 0,9 × 3=2,7 м/с (3.9)

v_пр – конструктивная скорость для принятой подъемной машины, но не более разрешенной по ПБ, v_пр =3,0 м/с;

Средняя мощность двигателя при спуске:

= =136 кВт (3.10)

Средняя мощность двигателя при подъеме:

= =74 кВт (3.11)

 

Допустимая эквивалентная мощность двигателя по нагреву:

 

, кВт (3.12)

где: a_e – коэффициент, учитывающий дополнительный нагрев двигателя в период маневров, a_e = 1,18[1, c.20]; τ – относительная продолжительность движения.

(3.13)

T_дв – продолжительность движения, с

T_дв=2L/v_ср (3.14)

T_дв= 2×900/2,7=667 c

 

Т_ц – продолжительность цикла при перевозке пассажиров, с;

Т_ц=2L/v_ср+T_пп (3.15)

T_пп – продолжительность пауз на пасадочных площадках, с;

T_пп = , с (3.16)

k_н – коэффициент, учитывающий тип посадочной площадки при односторонних посадочных площадках, k_н= 1,25[2, c.141];

t_п, t_в – время соответственно на выход и посадку людей на одно сидение, t_п =25 с, t_в =20 с[2, c.141]; t_с – время подачу сигнала, t_с= 5 c[2, c.141]; t_доп – время для каждого вагона, t_доп= 5 с[2, c.141];

T_пп = =210 c

Т_ц= 1481+210=877 c

 

кВт

Принимаем электродвигатель МА36-71/6Ф номинальной мощностью N_уст =250 кВт, =93,0%.

Установочная мощность двигателя должна быть:

N_уст≥k_мN_e, кВт (3.17)

где k_м – коэффициент запаса мощности, k_м =1,1[1, c.21];

N_уст≥ 1,1×113=124 кВт

Проверка двигателя на перегруз определяется через коэффициент перегрузки двигателя:

≤(1,6÷1,8) (3.18)

где N_max - максимальная мощность, кВт

N_max = v_ср /(1000 ), кВт (3.19)

N_max = 314172×2,7 /(1000×0,93)=912 кВт

3.6

Условие выполняется, следовательно, окончательно принимаем электродвигатель МА36-71/6Ф мощностью 250 кВт

ЛОКОМОТИВНЫЙ ТРАНПОРТ

По данным условиям принимаем электровоз типа

2АМ8Д, со следующими техническими характеристиками, представленными в таблице 3.1.

 

Таблица 3.1. Технические характеристики 2АМ8Д.

Сцепной вес, кН
Колея, мм
Часовой режим	сила тяги, кН	23,0
сила тока, А
скорость, км/ч(м/с)	7,2(2)
Длительный режим	сила тяги, кН	6,5
сила тока, А
скорость, км/ч(м/с)	12,0(3,3)
Количество тяговых двигателей электровоза, шт.
Тип двигателя	ДПТР-12

 

К данному электровозу принимаем вагонетки ВГ-3,3, со следующими характеристиками, представленными в таблица 3.2.

Таблица 3.2. Технические характеристики вагонеток ВГ-3,3.

Вместимость, м^3	3,3
Грузоподъемность, максимальная, т	6,0
Колея, мм
Длина, мм
Ширина, мм
Высота, мм
Жесткая база, мм
Коэффициент тары	0,40
Вес порожней вагонетки, кН	12,8

 

Определение расчетных параметров откатки:

- откаточная производительность с лавы в смену:

А_ш = 674 т/см;

- средневзвешенная длина откатки:

L_ш =1000 м;

-максимально допустимый вес порожнего состава по условию сцепления колес с рельсами при трогании на максимальном подъеме:

, кН (4.1)

 

где – сцепной вес электровоза, кН; – коэффициент сцепления колес с рельсами, =0,18[1, прил. 4]; i_max – удельное сопротивление максимального уклона, Н/кН, i_max= 5 Н/кН; – пусковое ускорение, м/с², =0,04 м/с²[1, с.8]; – удельное пусковое сопротивление движению порожних вагонеток, Н/кН;

 

=1,5 =1,5×9=13,5 Н/кН (4.2)

 

– удельное сопротивление движению порожних вагонеток, = 9 Н/кН[1, прил. 5]

кН

 

Максимально допустимый вес груженого состава по условию трогания в минимальном уклоне:

, кН (4.3)

– удельное пусковое сопротивление движению груженых вагонеток, Н/кН;

=1,5 =1,5×7=10,5 Н/кН (4.4)

– удельное сопротивление движению груженых вагонеток, = 7 Н/кН[1, прил. 5] i_min – удельное сопротивление минимального уклона, Н/кН, i_min= 2 Н/кН[3, c.206];

кН

Максимально допустимый вес груженого состава по условию торможения на уклоне:

, кН (4.5)

P_т – тормозной вес локомотива, P_т= P_сц, кН; - тормозное ускорение, м/с²;

, =3,3 м/с (4.6)

где - тормозной путь состава, по ПБ ;

м/с²

=1989 кН

Из всех полученных значений допустимого веса принимаем минимальное =1098 кН.

Определение допустимого количества вагонеток в составе:

, ваг (4.7)

где – грузоподъемность вагонетки, G=58,86 кН; _о – мертвый вес вагонетки, _о=12,8 кН;

ваг

Принимаем Z=15 вагонам.

Уточнение веса груженого и порожнего составов.

, кН (4.8)

кН

кН (4.9)

кН

Определяем силы тяги в установившемся режиме приходящегося на один двигатель электровоза, при движении порожнего и груженого составов:

- для груженого состава:

, Н (4.10)

- для порожнего состава:

, Н (4.11)

где - удельное сопротивление среднего уклона, =3,5 Н/кН;

x - количество тяговых двигателей электровоза, x=4 шт. для спаренного 2АМ8Д.

Н

Н

Соответственно полученным значениям и находим характер тягового двигателя электровоза, скорости движения

- для груженого состава:

, км/ч (4.12)

км/ч

- для порожнего состава:

, км/ч (4.13)

км/ч

Продолжительность периода движения:

 

- для груженого состава:

, мин (4.14)

- для порожнего состава:

, мин. (4.15)

- полная продолжительность одного рейса Т_р – время рейса, мин;

 

T_р=Т_п+Т_гр+θ₁+θ₂+θ₃, мин (4.16)

 

где θ₁ – продолжительность нахождения электровоза в околоствольном дворе за цикл, θ₁= 15 мин[2, c.111]; θ₂ – продолжительность нахождения электровоза в пункте погрузки, θ₂= 10 мин[2, c.111]; θ₃ – продолжительность дополнительных остановок в метах пересечения транспортных магистралей, θ₃ = 5 мин[2, c.111];

 

T_р= 5,7+6,7+15+10+5=42,4 мин

 

Определение количества и производительности электровозов:

- число возможных рейсов электровозов в течении смены:

, рейс/смен; (4.17)

где Т_о – чистое время работы электровоза в смену, Т_о= 5,5 ч[3, c.208]

рейс/смен;

 

- потребное число рейсов для вывоза груза за смену:

 

, рейс/смен (4.18)

где k – коэфициент неравномерности работы откатки, k =1,25[3, c.208]

рейс/смен

- сумарное потребное число рейсов:

 

, рейс/смен (4.19)

где r_л – количество рейсов, необходимое для перевозки людей, r_л= 2 рейс/смен;

, рейс/смен;

Потребное количество робочих электровозов:

, эл. (4.20)

эл.

Принимаем N_раб = 2и N_рез = 0, где N_рез - количество резервных электровозов

Расщетная сменная производительность одного електровоза:

 

, т·км (4.21)

т·км

Возможная среднесменная производительность одного електровоза:

, т·км (4.22)

т·км

Коэффициент использования электровоза:

(4.23)

.