CC BY
34ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННОГО МЕХАНИЗИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА НА ПОДЗЕМНЫХ УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ
УЗБЕКИСТАНА Исмаилов А.С.1, Ризакулов М.С.2, Баратов В.Н.3, Буронов Я.А.4
1Исмаилов Анвар Суннатуллаевич - доцент;
2Ризакулов Маъруф Собир угли - магистрант;
3Баратов Васлиддин Нусрат угли - магистрант;
4Буронов Яшин Анвар угли - магистрант, кафедра геотехнологии угольных пластовых месторождений, Ташкентский государственный технический университет, г. Ташкент, Республика Узбекистан
Аннотация: в статье анализируется применение механизированной добычи угля в шахте Узбекистана, ее преимущества и недостатки, составные части механизированного комплекса, краткие сведения о производственных процессах добычи в очистном забое, Шаргунском угольном месторождении Узбекистана, данные о месторождении, годовая производительность шахты с механизированным комплексом на Шаргунском угольном месторождении.
Ключевые слова: комплексная механизация, годовая добыча, лава, система разработки.
«Узбекуголь» - ведущая компания по добыче и продаже угля в Республике Узбекистан. В состав компании входят угольные месторождения Байсуна, Шаргуньское месторождение каменного угля и Ангренское месторождение бурого угля. Угольное месторождение Ангрен, расположенное в Ахангаронском районе Ташкентской области, является крупнейшим угольным месторождением в стране. Это месторождение в основном используется для добычи бурого угля, но и в то же время ведется добыча и других попутных полезных ископаемых. В двух других месторождений (Байсунское и Шарьгунское) ведется добыча каменного угля.
Уголь является важным энергетическим сырьём в Узбекистане. 95% добываемого угля используется в энергетике, что требует масштабного промышленного освоения и последующего увеличения его добычи. В связи с этим в отрасли много внимания уделяется модернизации разработки полезного ископаемого подземным способом, путем автоматизации и комплексной механизации добычных процессов, так как это тема многократно оставалось вне внимания и горные предприятия по добыче угля сильно отстают от мировых своих аналогов.
Использование современных технологий на угольных шахтах, прежде всего, увеличивает производительность и производственную мощность шахты, в то же время повышая безопасность его разработки. На угольных шахтах целесообразно использовать механизированные комплексы в очистных забоях.
Использование добычного комплекса при разработке угольных пластов обеспечивает высокую производительность. Но как у всего есть преимущества и недостатки, так и у механизированных комплексов есть преимущества и недостатки. Ниже перечислены преимущества и недостатки механизированной добычи угля:
Основные недостатки механизированной добычи угля:
- использования механизированного комплекса в сложных горно-геологических условиях, особенно при изменении гипсометрии пласта и угля падения;
- высокая стоимость механизированного комплекса;
- большие первоначальные капитальные затраты;
- сложность и время, необходимое для подготовки угольного пласта к выемке;
- время, затрачиваемое на монтаж и демонтаж механизированного комплекса;
- сроки и стоимость технического обслуживания и ремонта оборудования.
Основные преимущества механизированной добычи угля:
- высокая производительность горно-добычных работ;
- высокий уровень безопасности труда;
- низкие потери при добыче угля;
- возможность отработки угольного пласта по всей мощности;
- минимальное участие горнорабочих в самом процессе добычи.
На угольной шахте Шаргунь до настоящего времени использовались разные способы и системы разработки полезного ископаемого. В настоящее время в угольных шахтах Узбекистана наиболее распространен буровзрывной способ отбойки угля, с креплением очистного забоя деревянной крепью. Максимальная годовая производительность шахты Шаргунь составляет около 200 000 т/год.
Разрабатываемый шахтой Шаргунь пласт «М» имеет некондиционную мощность и его строение в основном сложное. Обычно в нём имеются 1-4 прослойки аргиллита или углистого аргиллита, которые разделяют пласт на 2-5 угольных пачек. Изредка в качестве прослоя в ласте отмечается песчаник линзовидной формы мощностью 0,1-0,2 м и протяженностью 5-10 м.
Мощность глинистых и углисто-глинистых прослоев пласта изменчива от 0,4 до 0,89 м. Как правило, невыдержанные по площади и выклиниваются на небольших удалениях.
Мощностью угольного пласта изменяется в широких пределах и колеблется от 0,20 до 11,38 м при среднем значении 4,55 м.
Полезная мощность угольных пачек изменяется от 0,20 м до 7,20 м, в среднем составляет 4,07 м.
Имеется ложная кровля, приуроченная к толще аргелитов незначительной мощности, изменяющейся в пределах 10-25 см, обрушающихся вместе с выемкой угля. Аргиллиты углистые, тонкочешуйчатые, глинистый материал с тончайшими углисто-глинистыми прослоями.
В настоящее время шахтное поле Шаргуньского месторождения разбито на два участка «Центральный» (Восточное и Западное крыло) и участок «Руган-Рихта».
В настоящее ведутся работы по внедрению в шахте механизированного комплекса, состоящий из:
• выемочной узкозахватного комбайна с двухшнековым исполнительным органом;
• забойного изгибающегося скребкового конвейера с рейкой для передвижения комбайна и кабелеукладчиком;
• завального изгибающегося скребкового конвейера;
• гидрофицированных лавных механизированных крепей с перекрытием в задней части для потолочного выпуска угля;
• крепи сопряжения лавы с откаточным штреком;
• подлавных перегружателей скребковый с дробилкой;
• индивидуальных гидравлических стойек с верхняками;
• гидро- и электрооборудование, оборудование связи и автоматики;
• различное вспомогательное оборудование (лебедки, системы приготовления и подачи эмульсии, орошения и др.).
Вышеуказанное оборудование монтируется в лаве для выполнения и взаимной увязке во времени и пространстве комплекса инженерно-технических и организационных решений по рациональному и безопасному ведению горных работ в пределах разрабатываемой части пласта в шахтном поле с указанием всех средств осуществления технологического процесса добычи угля.
Работа комплекса по выемке угля планируется осуществлять следующим образом:
Производится реверсирование ведущей звездочки на подающей части комбайна для движения вниз лавы к конвейерному штреку. При этом передний по ходу движения комбайна шнек находится в верхнем положении, а задний - в нижнем положении. Осуществляется выемка полосы угля в лаве шириной 0,63 м до конвейерного штрека. Отбитый уголь транспортируется забойным скребковым конвейером на подлавный скребковый перегружатель с дробилкой с перегрузкой на ленточный телескопический конвейер и далее системой ленточных конвейеров на поверхность.
По мере перемещения комбайна вниз вдоль забоя (по раме конвейера) передвигают секции крепи, которые при опущенных перекрытиях, подхватывают обнаженные участки кровли, и вновь распираются.
При достижении комбайна откаточного штрека включается обратный ход, и комбайн вхолостую перегоняют вверх по лаве к месту самозарубки. После перегона комбайна до места его самозарубки, забойный конвейер, секции крепи и комбайн снова находятся в исходном положении. Крепь сопряжения со скребковым перегружателем на конвейерном штреке также передвигаются вперед перед зарубкой комбайна в угольный пласт. Заканчивается цикл работы. Следующий цикл повторяется. Количество циклов в смену 3 (снимаются три угольные полосы, и забой подвигается на 1,8 м).
Гидросистема комплекса обеспечивает при работающей насосной станции эмульсиола распор секций, их передвижку с принудительным опусканием перекрытий, местное выдвижение участка става конвейера, фронтальное выдвижение става конвейера, защиту секций от перегрузок, опускание задней части крепи для потолочного выпуска угля, регулирование высоты крепи и режущих органов комбайна по мощности пласта угля.
Системой разработки планируется разрабатывать мощный пласт с делением его на неравные слои. Первый слой отрабатывается согласно вышеприведенной схеме на мощность соответствующей технической характеристики лавного комбайна. Остальную часть пласта вынимать путем выпуска потолочины, через специальные люки в кровле механизированной крепи. Потолочный выпуск угля из кровли осуществляется с завальной стороны крепи сверху вниз на скребковый завальный конвейер при остановленном очистном комбайне. Одновременно опускают перекрытия задней части двух секций крепи. Обрушенный уголь завальным скребковым конвейером транспортируется вниз лавы на скребковый перегружатель. Количество выпускаемого угля определяется визуально. При полном выпуске и наличии выхода породы открывают перекрытия следующих двух секций крепи. Завальный скребковый конвейер для ограничения приема пустой породы передвигают под опущенные перекрытия на участке не менее 15 м (10 секций крепи) для обеспечения изгиба в его горизонтальной плоскости не более 30. Последовательно операцию по выпуску угля из потолочины производят до конца лавы. В случае отсутствия обрушения угля производят бурение шпуров ручными сверлами через специально предусмотренные окна в секциях крепи для сотрясательного взрывания и принудительного выпуска угля и управления кровлей полным обрушением.
По окончании выпуска угля из потолочины по всей длине лавы секции крепи передвигаются к забою последовательно сверху вниз с одновременным поднятием задних перекрытий в исходное положение.
Вспомогательные операции по обслуживанию механизированного комплекса производятся в ремонтно-подготовительную смену:
- профилактический осмотр и ремонтные работы по подготовке очистного комплекса к добыче угля в следующие сутки;
- передвижка энергопоезда на конвейерном штреке (или вентиляционном штреке по решению заказчика) с переносом коммуникаций: силовых и контрольных кабелей, высоконапорных рукавов эмульсиола и орошения;
11
- укорачивание телескопического ленточного конвейера снятием линейных секций, запасовка конвейерной ленты на телескопе;
- снятие и перенос временной крепи (гидростоек с верхняками) на конвейерном и вентиляционном штреках.
Усиление крепления конвейерного и вентиляционного штреков по мере подвигания лавы
Конвейерный и вентиляционный штреков длиной по 20м, которые расположены впереди лавы, из-за управления кровлей полным обрушением, требуют усиления крепления для обеспечения безопасности рабочих и оборудований
Для крепления в конвейерном и вентиляционном штреке применяются металлокрепи, анкеры и металлические сетки, расстояние между металлокрепями составляет 1000 мм; Для усиления крепления у лавы применяются металлические шарнирные верхняки и индивидуальные гидростойки, расстояние между собой 1000 мм, металлический шарнирный верхняк подводится под индивидуальную гидравлическую стойку.
По мере продвижения очистного забоя, демонтируются металлокрепь, которая и находится вблизи забоя; Часть металлических шарнирных верхняков и индивидуальных гидростоек, расположенных вблизи забоя, перемещаются в переднюю сторону штреков с усиленным креплением, для обеспечения усиления крепления на длину 20 м.
Максимальная годовая производственная мощность угольной шахты Шаргунь, как было упомянуто составляла около 200 000 тонн. Использование механизированного комплекса на этой угольной шахте позволяет увеличить годовую производственную мощность до 800-900 тысяч тонн. Механизированные комплексы будут работать одновременно двух лавах.
В первой смене происходит отбойка забоя с помощью комбайна в двух циклах. Во второй отбойка с комбайном происходит с помощью одного цикла, далее производиться отбойка кровли угольного пласта с помощью обрушения кровли с использованием гидравлической крепи. Третья смена для ремонтно технических работ.
Если учитывать, что горнодобывающий комбайн выполняет добычу в 3 цикла в день, соответственно забой перемещается 3 • 0,63 = 1,89 метра в день.
Количество рабочих дней в году - 305 дней. Годовое расстояние движения комплекса составляет 305 • 1,89 = 576 м.
Годовая производительность комплекса рассчитывается следующим образом:
Q=L•^h•гc
Здесь:
Q - годовая производительность комплекса;
L - годовое расстояние движения комплекса 576 м;
1 - длина забоя 100 м; - мощность выработанного угольного пласта 7,2 м;
г - плотность угля 1,35 т / м3;
с - коэффициент выемки с помощью 0,85.
Q=L•1•h•r•c = 576 • 100 • 7 • 1,35 • 0,85 = 462672 т/год
В шахте будут действовать два комплекса, это означает, что среднегодовая производственная мощность шахты составит около 925 000 тонн.
Очевидно, что использование механизированных комплексов на угольных шахтах позволит значительно ускорить добычу полезных ископаемых. Увеличится качество и количество угля. Обеспечивается безопасность рабочих. Такие высокие технологии еще не применялись в Узбекистане. Высокий уровень добычи угля может быть достигнут и сейчас постепенно достигается в сотрудничестве с другими странами и предприятиями с мировым именем .
Конечно, для достижения таких результатов потребуется время, и мы не должны забывать, что такого рода опыт впервые набираем после нашей независимости. Эти проекты, в свою очередь, откроют путь для других будущих проектов, включая запуск новых угольных шахт. Энергетическая стабильность также может быть увеличена за счет механизированной добычи угля. Из приведенных выше расчетов ожидается, что использование механизированного комплекса на угольной шахте Шаргунь увеличит годовую добычу в 4,5 раза. Поскольку качественный уголь будет поставляться по всей стране, производственный процесс на литейных заводах, каучуковых заводах, ТЭС и других типах промышленных предприятий начнет показывать высокую производительность. Использование механизированного комплекса в подземных угольных шахтах обеспечивает не только высокую производительность и экономическую стабильность, но и безопасность рабочих.
Использование механизированного комплекса на угольной шахтах страны создаст безопасные и высокопроизводительные условия разработки угольного пласта в сложных горно-геологических условиях Узбекистана.
Список литературы
1. Процессы очистных работ на пластах угольных шахт: учебник /П84 В.В. Харченко, Н.П. Овчинников, В.И. Сулаев, А.А. Гайдай, В.В. Русских; М-во освгги i науки Украши, Нац. прн. ун-т. Д.: НГУ, 2014. 170 с.
2. Гетопанов В.Н., Гудилин Н.С., Чугреев Л.И. Горные и транспортные машины и комплексы. Учебник для вузов. М.: Недра, 1991.
СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ ПЛОСКИХ МЕХАТРОННЫХ
УСТРОЙСТВ
1 2 3
Ахмеджанов Ю.А. , Максудова Н.А. , Шаков В.М.
1Ахмеджанов Юсуф Аббасович - старший преподаватель; 2Максудова Насима Адгамовна - старший преподаватель, кафедра сопротивления материалов и деталей машин; 3Шаков Вячеслав Михайлович - старший преподаватель, кафедра теоретической механики и ТММ, механический факультет, Ташкентский государственный технический университет, г. Ташкент, Республика Узбекистан
Аннотация: в статье рассматривается метод структурного анализа мехатронных устройств. Предложенная методика структурного анализа механизмов мехатронных устройств даёт возможность определять её подвижность, число избыточных связей и лишних подвижностей каждого замкнутого контура механизма и его общую структурную избыточность, а также указывает способы их устранения, что приводит к ликвидации заклинивания в кинематических парах, снижению износа в них, увеличению долговечности, надёжности и точности работы механизма.
Ключевые слова: степень подвижности, подвижность, избыточные связи, структурная избыточность.
Структурный анализ механизма - исследование свойств механизма по заданной его структурной схеме. Его проводят по структурным формулам, по которым определяют число степеней подвижности механизма и его подвижность, а также
