CC BY
81
------------------------------------------------ © В.В. Агафонов, А.В. Тихонов,
2010
УДК 622..273
В.В. Агафонов, А.В. Тихонов
ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗАПАСОВ ИЗ УГОЛЬНЫХ ЦЕЛИКОВ
Приведены результаты экономико-математического моделирования, на базе которых произведен выбор оптимальных вариантов очистного оборудования для извлечения запасов из угольных целиков.
Ключевые слова: оптимальность, угольные целики, модель.
Неделя горняка
етодика выбора технологических схем и технических средств выемки целиков предусматривает следующий порядок выполнения работ.
1. Анализ горно-геологических и горно-технических условий угольного целика, подлежащего выемке (глубина залегания, мощность и угол падения пласта, состав толщи горных пород, физико-механические свойства пород, их нарушенность, линейные размеры, целика, запасы угля и др.).
2. Обеспечение условий подготовки целика к выемке. Целики, расположенные у горных выработок, часто оказываются не подготовленными к выемке, так как выработки, оставшиеся от старых работ прорезывающие или частично оконтуривающие данный целик, оказываются погашенными. Поэтому для отработки целика возникает необходимость проведения новых нарезных печей, служащих для монтажа лавы, ее проветривания и, в отдельных случаях, транспортирования угля. Наличие последнего зависит от выбранного направления движения очистного забоя - по падению (восстанию) или простиранию пласта.
3. Конструирование технически возможных вариантов технологических схем отработки целиков.
4. На основании инженерного анализа выбор наиболее перспективных технологических схем и технических средств обработки целиков.
5. Выбор для каждого конкретного варианта технологической схемы технически возможных элементов выемки целика: средства механизации очистного забоя; сопряжение лавы с выработками, прилегающими к очистному забою; управление кровлей выработанного пространства; дополнительное проведение подготовительной выработки и ее крепление; направление движения очистного забоя относительно элементов залегания пласта; переход старых сбоек, печей, транспорт по выработкам.
6. Расчет нагрузки на забой при обработке целика.
7. Разработка экономико-математической модели для определения общих затрат на извлечение 1 т запасов угля в целике по каждому выбранному варианту технологической схемы.
8. Выбор критерия оценки эффективности технологических схем выемки целиков.
9. Разработка экономико-математической модели для выбора наиболее экономичных технологических схем выемки целиков.
10. На основании анализа результатов реализации экономико-математической модели выбор наиболее эффективных технологических схем и технических средств выемки целиков.
11. Расчет экономической эффективности выемки целика (разность между предельно допустимыми для народного хозяйства затратами на получение данного вида полезного ископаемого и общими затратами на извлечение 1 т запасов угля в целике).
Целевая функция экономикоматематической модели с использованием очистных комбайнов с механизированной и индивидуальной крепями учитывает следующие виды затрат:
• общие затраты, отнесенные к 1 т выемки запасов угля в целике, руб/т;
• затраты на проведение дополнительной выработки, руб/т;
• затраты на монтажно-демонтажные работы, руб/т;
• затраты на транспортирование угля по выемочным выработкам (целик будем считать выемочным полем), руб/т;
• затраты на проведение разрезных печей, руб/т;
• затраты на ведение очистных работ, руб/т;
• затраты на переход лавой горной выработки (сбойки), руб/т.
Реализация экономико-математических моделей аналогичного типа для бурошнековой выемки и выемки
горнопроходческим комбайнами показала, что перспективным направлением создания технологии отработ
ки целиков является использование мобильной и экономичной технологии выемки, к которой можно отнести бурошнековую технологию выемки и выемку горно-проход-ческими комбайнами. При отработке больших объемов запасов угля в целиках необходимо использовать комбайны с механизированной или индивидуальной крепью, которые в настоящее время являются наиболее перспективными средствами выемки.
В результате реализации экономико-математических моделей различных групп средств механизации выемки угля из целиков определены оптимальные варианты проходческо-добычного оборудования, которое с учетом основных технико-экономических показателей и оптимальных параметров извлекаемых целиков приведены в табл. 1, 2, 3.
Если при применении механизированных комплексов следует ориентироваться на столбовую систему разработки, то при применении проходческих комбайнов - на камерную и камерно-столбовую.
При камерно-столбовой системе разработки угольные целики оконту-риваются подготовительными выработками. При прямом ходе комбайна проходят камеры шириной 3-4 м, при обратном - отдельными заходками погашаются междукамерные столбы, ширина которых составляет 6-8 м. Между заходками оставляются подза-вальные целики (шириной 0,5-1,0 м), которые служат для поддержания пород непосредственной кровли в период выемки заходок. Крепление камер
осуществляется рамной или анкерной крепями. Заходки не крепятся.
Таблица 1
Оптимальные варианты горнопроходческого оборудования для
извлечения запасов из Проходческо-добычное оборудование корпорации целиков DBT. Комплекс VM-E.
Минимальная высота резания, м 1,25
Максимальная высота резания, м 4,5
Минимальная длина забоя, м 4,5
Максимальная длина забоя, м 50
Наклон выработки по восстанию, град. 35
Наклон выработки по падению, град. 30
Максимальное сопротивление породы сжатию, МПа 60
Ширина режущей головки, м 3,1
Высота комбайна, м
Максимальная производительность, т/ч 400
Общая установленная мощность, кВт 233
Проходческо-добычное оборудование Альпино- Джой
корпорации Вестфалия
Наименование параметра и размера АМ-75 12СМ15 12СМ18
Техническая производительность при
предельной прочности породы, т/м 0,2 8-23 8-23
Номинальная мощность электродвигателя
исполнительного органа, кВт 200 280 280
Суммарная мощность двигателей, не более, кВт 342 524 429
Номинальные параметры питающей сети:
напряжение, В 1000 1140 1140
частота тока, А 50 50 50
Размах стрелы, не менее
по ширине, мм 7400 6505 3302
по высоте, мм 4500 3685 3683
Г абаритные размеры в транспортном
положении, не более
длина:
с поворотной секцией конвейера, мм 12200 10820 10820
без поворотной секции конвейера, мм 10200 7772
ширина, мм 2600 2794 2794
высота:
по исполнительному органу, мм 1630
по корпусу, мм 1450 1422 1422
Масса, т 50 50,8 54
Исполнительный орган, тип АКСИАЛ. БАРАБ. БАРАБ.
Тип резцов РС-38 РС-25 РС-30
Диаметр коронок по резцам, мм 1050 1120 915
Заглубление воронки ниже опорной
поверхности гусениц, мм 240 203 203
Таблица 2
Комплекс очистной для коротких лав 1КМКЛ 2КМКЛ
Тип крепи Поддерживающе - Поддерживающе -
Удельное сопротивление на 1м2 поддерживаемой оградительный оградительный
700 не менее 600
площади, кН/м2
Очистной комбайн (тип комбайна ККЛ) Одношнековый- Одношнековый-
малогабаритный малогабаритный
Ширина захвата исполнительного органа, мм 800 630-800
Диаметр шнека, мм 160-1800 160-1800
Скорость подачи комбайна, м/мин 0-6,5 0-6,5
Производительность, т/мин 3,5 3,5
Установленная мощность, кВт 210 210
Конвейер (забойный) А26 А26
Тип конвейера Скребковый лавно- Скребковый лавно-
штрековый угловой штрековый угловой
Длина лавной части, м штрековой части, м 20-50 36 20-50 36
Максимальная производительность, т/час 370 370
Мощность приводного блока, кВт 55/110 55/110
Механизированная крепь 1КМКЛ 1КМКЛ
Скорость крепления, м/мин 3-4 3-4
Длина забоя, м 20-50 20-50
Вынимаемая мощность пласта, м 1,9 + 3,3 1,3 - 2,2
Угол падения пласта, град до 18 до 35
Условия применения: Отработка пологих и наклонных пластов короткими лавами в сложных горногеологических условиях, на участках с ограниченными запасами и сложной конфигурации, выемка запасов в охранных целиках_______________________________________________________________________________________________
Таблица 3
Бурошнековый комплекс безлюдной выемки КБВ «Вектор»
Наименование параметра Ед. измерения Показатели
Мощность выбуриваемых пластов: м
I типоразмер 0,5-1,0
II типоразмер 1,0-1,5
Угол падения пласта град 0-15
Ширина выбуриваемой полосы м 1,9-2,6
Длина выемочной полосы м до 120
Техническая производительность: т/мин
при сопротивляемости угля резанию до 200, кН/м 2,5
при сопротивляемости угля резанию до 350 кН/м 1,5
Диаметр буровых коронок мм 650, 750
Количество буровых коронок шт 3
Скорость подачи шнекового бура: м/мин
рабочая (регулируемая) 0-2,4
маневровая (возврата) 4,3
Усилие подачи бура кН 500
Мощность электродвигателей привода шнековых буров кВт 2x110
___ Коротко об авторах _______________________________________________________________
Агафонов В.В. - кандидат технических наук, доцент,
Тихонов А.Н. - аспирант,
кафедра Подземной разработки пластовых месторождений Московский государственный горный университет, Moscow State Mining University, Russia, [email protected]
