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