По критерию «Производительности комбайнового комплекса»

Расчётная работа

по дисциплине «Проектирование рудников»

Тема «Определение оптимальной длины камеры»

Выполнил: студенты группы Гд-11в

Ильиных А.В.

Шестаков А.С.

Шабакин А.В.

Проверил: к.т.н. Кошев Г.Я.

Березники, 2015

Определение оптимальной длины камеры

Эта задача решается по двум критериям оптимальности:

По критерию «Производительности комбайнового комплекса»

Исходные данные по пласту АБ:

· γ=2,07 т/м³

· длина зарубки L₃=20 м

· длительность зарубки Т₃=1,2 смены

· условная скорость отгона комбайна V₀=120 м/см

· длительность отгона комплекса Т₀=L_к/V₀, смен

· техническая производительность комбайна 5 т/мин.

· поправочный коэффициент на угол наклона выработки К_у=1,07

· поправочный коэффициент на использование площади рабочего органа комбайна принимаем К_s по верхнему ходу К_s=1

· производительность комбайна при работе Q_в=Q_к · К_а · К_s=5,35 т/мин.

· грузоподъемность самоходного вагона g=12,5 тонн

· поправочный коэффициент на угол наклона выработки К_g=1,01

· грузоподъёмность самоходного вагона с учётом поправочного коэффициента gа=12,6 тонн

· сменный коэффициент использования комплекса β=0,48

· скорость движения самоходного вагона V=88/140 м/мин.

· поправочный коэффициент на угол наклона выработки К_V=1,22; скорость самоходного вагона с учётом К_V: V_a1=1,22·88=107,4 м/мин.; V_a2=1,22·140=170,8 м/мин.

· длительность разгрузки самоходного вагона в рудоспускную скважину t_р.в.=1 мин.

· длительность разгрузки бункер-перегружателя в самоходный вагон t_р.п.=1 мин.

· длительность манёвров и пауз при разгрузке самоходного вагона и его загрузке t_р.м=0,3 мин.

· наполнение бункер-перегружателя без передёргивания донного конвейера g_к=6,63 т.

· потери отбитой руды П₀=0,52 т/м

· маневровая скорость комбайна «Урал» 20 А V_ман.=120 м/час

Для расчётов принимаем несколько конкретных значений длины камеры, в пределах до 300 метров:

l_к1=105 м, l_к2=145 м, l_к3=175 м, l_к4=205 м, l_к5=225 м, l_к6=295 м.

Q_кк= т/см,

где: Z_к – добыча из камеры

Z_к=(S×γ-П₀) × lк т,

Z_к1 = (15,3·2,07 - 0,52)·105=3271 т , Z_к2= 4517т, Z_к3= 5452 т, Z_к4= 6386т , Z_к5=7009 т, Z_к6= 9190 т

Т_к – полное время отработки камеры

Т_к=Т_з+Т_от+Т_пер+Т_о;

где: Т_от – время отработки соответственно первого, второго и третьего участков камер Т_от=Т₁+Т₂+Т₃, см.

Т_з – время зарубки комбайна на камеру, см.

Т_пер – время перегона комбайна к месту зарубки на новую камеру, см.

Т_о – время отгона комбайна после отработки камеры, см.

1) Определяем критические расстояния доставки с учётом однослойной выемки пласта АБ:

а) L¹_кр= м

б) L¹¹_кр= м

2) Определяем длины участков І, ІІ, ІІІ с учётом однослойной выемки пласта:

L_р=L_в+L_сб+L_к -L_с/в;

где: L_р – расстояние доставки руды самоходным вагоном от устья камеры до места разгрузки,

L_в - ширина выемочного штрека, L_в = 5,1 м;

L_сб – длина сбойки между штреками, L_сб= 11,3 м;

L_к – расстояние от сбойки до скважины, L_к= 2,9 м;

L_с/в – длина самоходного вагона 5ВС-15М, L_с/в= 8,3 м;

L_р=5,1+11,3+2,9-8,3=11 метров.

Расчёт при длине камеры 105 метров:

L₁=L¹_кр-L_p=57-11=46 м;

L₁₁=L ¹¹_кр-L_p=90-11=79 м;

L₁₁₁=L_k-L₃+L_p-L¹¹_kp=105-20+11-90=6 м;

Т₁= ;

Т₂= мин.

Т₃=

= 50,27мин.

Т_пер= см.

Т_от= см.

T₀= см.

Т_к1=1,2+3,57+0,02+0,87 = 5,66 см.

Q_кк1=Z_k1/Т_к1=3271/5,66 = 577,9 т/см.

Аналогично производим расчёт для камеры длиной 145 метров:

L₁= 0; L₁₁= 79 м; L₁₁₁=145-20+11-90= 46 м; Т₁=216; Т₂= 557,6 мин; Т₃= 411мин;

Т_от= см.

Т₀= см.

Т_к2=1,2+5.14+0,02+1,2=7.56 см.

Q_кк2= т/см.

Расчёт при длине камеры 175 метров:

Т₁=0; Т₂= 557,6 мин.;L₁= 0; L₁₁=79 м; L₁₁₁=175-20+11-90= 76 м.

Т₃= мин.

Т_от=5,79 см; Т₀=175/115=1,52 см; Т_к3=1,2+5,79+0,02+1,52=8.53см

Q_кк3= т/см.

Расчёт при длине камеры 205 метров:

Т₁= 0; Т₂=557,6 мин; L₁= 0; L₁₁=79 м; L₁₁₁= 205-20+11-90 = 106 м; Т₃=1040,4 мин;

Т_от= см.

Т_о=205/115=1,78 см; Т_к4=1,2+6.94+0,02+1,78 = 9,94 см

Q_кк4= т/см.

Расчёт при длине камеры 225 метров:

Т₁=0; Т₂=557,6 мин; L₁=0; L₁₁=79 м; L₁₁₁=225-20+11-90=126м; Т₃=1274,01 мин;

Т_от= см.

Т_о=225/115=1.96 см; Т_к5=1,2+7.95+0,02+1.96=11.17 см

Q_кк5= т/см.

Расчёт при длине камеры 295 метров:

Т₁=0; Т₂=557,6 мин; L₁=0; L₁₁=79 м; L₁₁₁=295-20+11-90=196 м; Т₃=2180 мин;

Т_от= см.

Т_о=295/115=2.56 см; Т_к6=1,2+11.88+0,02+2,6=15.66 см

Q_кк6= т/см.

Рис. 1 График зависимости производительности комбайнового

комплекса от длины камеры на пласте АБ

Дополнительные исходные данные для расчёта по пласту Кр-II:

· поправочный коэффициент на использование площади рабочего органа комбайна по нижнему ходу К_s= ;

· производительность комбайна при работе по нижнему ходу:

Q=5×1,07×0,92= 4,92 т/мин

· длина горловины камеры, l_к= 30 метров

· средняя площадь сечения горловины: S_{гр ср}= м²;

Расчёт ведём при тех же длинах камеры: l_к1= 105 м, l_к2=145 м, l_к3= 175 м, l_к4= 205 м, l_к5= 225 м, l_к6= 295 м.

Добыча из камеры Z_к:

Z_к1=(25×2,07-0,52)×(105-20)+(20,15×2,07-0,52)×20=5178.4;

Z_к2=7227.5 т; Z_к3=8764.5 т; Z_к4=10301.4 т; Z_к5=11326 т; Z_к6=11912т.

L^1в_кр= м.

L^1н_кр= м.

L^11в_кр= м.

L^11н_кр= м.

Расчёт при длине камеры 105 метров:

L^в₁=0; L^н₁=0

L^в₁₁=L^11в_кр-L_р=79 м;

L^н₁₁=L^11н_кр-L_р=96,6 м.

L^в₁₁₁=L_к-L₃+L_р-L^11в_кр=105-20+11-90=6 м.

L^н₁₁₁=L_к-L₃+L_р-L^11н_кр=0 м.

Находим время отработки участков камеры:

Т^в₁=0; Т^н₁=0

R^в_ср= ;

Т^в₂= мин.

R^н_ср= ;

Т^н₂= мин.

Т^в₃= мин.

Т^н₃= мин.

Т₀=100/115=0,87

Т_от= см.

Т_к1=Т^н₃+Т^в₃+Т_от+Т^н_о+Т^в_о+Т_пер=1,2+0,6+4,5+0,87+0,87+0,02=8,06 см.

Q_кк1= т/см.

Расчёт при длине камеры 145 метров:

L^в₁₁=79 м; L^н₁₁=96,6 м;

L^в₁₁₁=145-20+11-90=46 м;

L^н₁₁₁=145-20+11-107,6=28.4 м.

Т^в₂= мин; Т^н₂=477,4 мин.

Т^в₃= мин.

Т^н₃= мин.

Т_от= см.

Т₀=145/115=1.3 см.

Т_к2=1,3+1,3+7,3+1,2+0,6+0,02=11,72 см.

Q_кк2=

Расчёт при длине камеры 175 метров:

L^в₁₁=79 м; L^н₁₁=96,6 м.

L^в₁₁₁=175-20+11-90=76 м;

L^н₁₁₁=175-20+11-107,6=58.4 м.

Т^в₂=573 мин; Т^н₂=477,4 мин.

Т^в₃= мин.

Т^н₃=323,3 мин; Т₀=1,48 мин.

Т_от= см.

Т_к3=1,48+1,48+8,7+0,02+1,2+0,6=13,48 см.

Q_кк3= т/см.

Расчёт при длине камеры 205 метров:

L^в₁₁=79 м; L^н₁₁=96,6 м.

L^в₁₁₁=106 м; L^н₁₁₁=88.4 м.

Т^в₂=573 мин; Т^н₂=477,4 мин; Т^в₃=985,1 мин; Т^н₃=524,1 мин.

Т_от= см.

Т₀=205/115=1.8 см.

Т_к4=1,8+1,8+1,2+0,6+10,8+0,02=16.22 см.

Q_кк4= т/см.

Расчёт при длине камеры 225 метров:

L^в₁₁=79 м; L^н₁₁=96,6 м;

L^в₁₁₁=136 м; L^н₁₁₁=118,4 м;

Т^в₂=573 мин; Т^н₂=477,4 мин; Т^в₃=1334,6 мин; Т^н₃=743,54 мин

Т_от= см.

Т₀=225/115=2 см; Т_к5=2+2+13,4+1,2+0,6+0,02=19,22 см.

Q_кк5= т/см.

Расчёт при длине камеры 295 метров:

L^в₁₁=79 м; L^н₁₁=96,6 м;

L^в₁₁₁=206 м; L^н₁₁₁=188,4 м;

Т^в₂=573 мин; Т^н₂=477,4 мин; Т^в₃=2251,3 мин; Т^н₃=1319,2 мин.

Т_от= см.

Т₀=295/115=2,6 см; Т_к6=2,6+2,6+19,7+1,2+0,02=26,12 см.

Q_кк6= т/см.

Рис. 2 График зависимости производительности комбайнового

комплекса от длины камеры на пласте Кр-II

По критерию оптимальности «Производительность механизированного комбайнового комплекса» оптимальная длина камеры на обоих пластах АБ и Кр-II равняется 150 метрам.

2) По критерию объёма проводимых подготовительных выработок:

Решаем методом сравнения при тех же значениях длины камеры:

l_к1=105 м, l_к2=145 м, l_к3=175 м, l_к4=205 м, l_к5=225 м, l_к6=295 м.

L_пров= ;

где: L_пров – объём проводимых подготовительных выработок на 1000 тонн добытой руды

Рассматриваемый участок – блок, разделённый на восточную и западную часть.

Расчёт по пласту АБ:

Для подготовки пласта АБ необходимо провести:

- 26 рудоспускных скважин по 9 метров, общей длиной 234 метров, диаметром 1200 мм, S=1,13 м^2;

- 2 выемочных штрека, по одному штреку в каждой части блока, общей длиной 1356 метра, S = 30 м²;

- 4-а конвейерных штрека, проводимых по пласту Кр-III, (к промышленным запасам данные выработки не относятся, но включаются в объём проводимых подготовительных выработок), один длиной 668 метров, другой длиной 688 метров, общей - 2712 метров, S=15.3 м²,

- два заезда транспортных с блоковых выработок пласта КрIII на блоковые выработки пласта АБ длиной по 62,2 м каждый и 4-е вентиляционных уклона по 62,2м каждый, общей длиной 373,2метров, S=15,3 м²,

Технологические сбойки между блоковым конвейерным и транспортным штреками пласта Кр-III, 26-ть сбоек по 11,3 метров каждая общей длиной 293,8 метров, S= 15.3м².

∑( S_i×l_i)=264,42+40680+41493,6+5709,96+4495,14=92643,12 м³

Расчёт при длине камеры 105 метров:

Z_пр – промышленные запасы участка отработки (блока);

Z_пр=Z_про+Z_прп;

где: Z_про – промышленные запасы, извлекаемые из очистных камер;

Z_прп – промышленные запасы, извлекаемые из подготовительных выработок;

Z_про= (S_к×γ-П₀) ×l_к×n_к,

где: S_к – площадь сечения камеры, 15,3 м².

γ – объёмный вес породы, 2,07 т/м³.

П₀ - потери отбитой руды, 0,52 т/м.

l_к – длина камеры;

n_к – число камер;

В обеих частях блока при длине камеры 105 м находится:

230 камер по 105 м;

Z_про=752297 т

Z_про1=752297 тонны извлекается из очистных камер.

Z_прп=∑ [(S_i×γ-П₀) ×l_i]; S_i=15.3 м²; γ= 2,07 т/м³; П₀= 0,52 т/м;

К промышленным запасам также относятся запасы, извлекаемые из подготовительных выработок: выемочных и вентиляционных штреков.

Z_прп1=(15,3×2,07-0,52)×3379+(1,13×2,07-0,52)×234+(30×2,07-0,52)×1356 =189187,37 т.

Z_пр1= Z_про1+ Z_прп1=941484.37 т.

L_пров= м³/1000т

Расчёт при длине камеры 145 метров:

Z_прп2=189187,37 т.

В обеих частях блока при длине камеры 145 метров находятся:

230 камер по 145 метров.

Z_про2=1038885.9 т;

Z_пр2= Z_прп2+ Z_про2=1228073.3

L_пров = м³/1000т

Расчёт при длине камеры 175 метров:

∑( S_i×l_i)= 92643,12 м³

Z_прп3=18918,37 т

В обеих частях блока при длине камеры 175 метров находится:

230 камер по 175 метров.

Z_про3=1218004,1 т; Z_пр3= Z_про3+ Z_прп3=1418683,8 т

L_пров= м³/1000т

Расчёт при длине камеры 205 метров:

∑( S_i×l_i)= 92643,12 м³

Z_прп4=18918,37 т

В обеих частях блока при длине камеры 205 метров находится:

230 камеры по 205 метров;

Z_про4=1432946 т;

Z_пр4= Z_про4 + Z_прп4=1622133,3 т

L_пров= м³/1000т

Расчёт при длине камеры 225 метров:

∑( S_i×l_i)= 92643,12 м³

Z_прп5=189187,37 т

В обеих частях блока при длине камеры 225 метров находится:

225 камер по 230 метров.

Z_про5=1647887,9 т; Z_пр5= Z_про5+ Z_прп5=1837075,2 т

L_пров= м³/1000т

Расчёт при длине камеры 295 метров:

∑( S_i×l_i)= 92643,12 м³

Z_прп6=189187,37 т

В обеих частях блока при длине камеры 300 метров находятся:

230 камер по 395 метров.

Z_про6=2149419 т; Z_пр6= Z_про6+ Z_прп6=2338606,3

L_пров= м³/1000т

Рис. 3 График зависимости объёма проводимых подготовительных

выработок от длины камеры на пласте АБ

Оптимальная длина камеры по пласту АБ составляет 300 метров.

Расчёт по пласту Кр-II:

Для подготовки пласта Кр-II необходимо провести:

- 26-ть рудоспускных скважин по 8 метров, общей длиной 208 метров, диаметром 1200 мм, S=1,13 м², S_i×l_i=235,04 м³;

- 2- выемочных штрека, по 1 штреку в каждой части блока, общей длиной 1356 метра, S=30 м², S_i×l_i=40680 м³;

- 2-а конвейерных штрека, проводимых по пласту Кр-III, один длиной 668 метров, другой длиной 688 метров, общей длиной 1356 метров, S=15.3 м², S_i×l_i=1356м³;

-технологические сбойки между блоковым конвейерным и транспортным штреками пласта Кр-III 26- ть сбоек по 11,3 метров каждая, общей длиной 293,8 метров, S=15,3 м²,

S_iL_i=4495,1 м²

3-и транспортных уклона с панельного транспортного штрека пласта КрII под углом 6⁰ длиной по 76,5 метров каждый, общей длиной 229,5 метров ; S=15,3 м² ;

S_iL_i=3511.35м²;

Расчёт при длине камеры 105 метров:

S_i×l_i= S_к× (l_к.р-l_гр) ×n_к.р+S_гр× l_гр×n_гр, м³

где: S_к.р – площадь сечения разрезной камеры, 25м²

l_к.р – длина разрезной камеры, м

n_к.р – число разрезных камер

S_гр – площадь сечения горловины камеры, 20,15м²

l_гр – длина горловины, 20 м

n_гр – число горловин

∑( S_i×l_i)=235,04+40680+4495,1+3511,35=95723,8 м³

Z_прп1=(S_п.в×γ-П₀)×l_п.в+∑(S_к.р× γ-П₀)×( l_к.р-l_гр)× n_к.р+( S_гр× γ-П₀)× l_гр × n_гр , т

где: S_п.в – площадь сечения подготовительных выработок (выемочные штреки со сбойками, вентиляционные штреки), 15,3 м²

l_п.в – длина подготовительных выработок с сечением S_п.в=15,3 м²,

l_п.в=293,8+208+2712+2712+393,8+229,5= 6549,1 м

S_к.р – площадь сечения разрезной камеры, 25 м²

S_гр – площадь сечения горловины камеры, 20,15 м²

l_к.р – длина разрезной камеры, м

l_гр – длина горловины, 20 м

n_к.р – число разрезных камер

n_гр – число горловин

К промышленным запасам относятся запасы, извлекаемые из выемочных штреков (включая сбойки).

Z_прп1=(15,3×2,07-0,52)×6341,1+(20,15×2,07-0,52)×208=197909,97 т

В обеих частях блока при длине камеры 105 метров находится:

230 камер по 105 метров.

Z_про1=1132108,3 т; Z_пр1= Z_про1+ Z_прп1=1330018,3 т

L_пров=

Расчёт при длине камеры 145 метров:

∑( S_i×l_i)=95723,8м³

Z_прп2=197909,97 т

230 камер по 145 метров,

Z_про2=1721253,3 т; Z_пр2= Z_прп2+ Z_про2=2154821,3 т

L_пров=

Расчёт при длине камеры 175 метров:

∑( S_i×l_i)=95723,8 м³

Z_прп3=197909,97 т

В обеих частях блока при длине камеры 175 метров находится:

Z_про=(S_к×γ-П₀)×( l_к-l_гр)× n_к+( S_гр× γ-П₀)×l_гр× n_гр , т

230 камеры по 175 метров,

Z_про3=1956911,3 т; Z_пр3= Z_про3+ Z_прп3=2154821,3 т

L_пров=

Расчёт при длине камеры 205 метров:

∑( S_i×l_i)=95723,8 м³

Z_прп4=197909,97 т

В обеих частях блока при длине камеры 200 метров находится:

Z_про= (S_к× γ-П₀) × (l_к-l_гр) × n_к + ( S_гр× γ-П₀) × l_гр× n_гр , т

230 камеры по 205 метров

Z_про4=2310398,3 т; Z_пр4= Z_про4+ Z_прп4=2508308,3 т

L_пров=

Расчёт при длине камеры 225 метров:

∑( S_i×l_i)=95723,8 м³

Z_прп5=197909,97 т

В обеих частях блока при длине камеры 225 метров находится:

Z_про= (S_к× γ-П₀) × (l_к-l_гр) × n_к+ (S_гр× γ-П₀) ×l_гр× n_гр , т

230 камер по 225 метров, S=15.3м²

Z_про5=2663885,3 т; Z_пр5= Z_про5+ Z_прп5=2861795,3 т,

L_пров=

Расчёт при длине камеры 295 метров:

∑( S_i×l_i)=95723,8 м³

Z_прп6=197909,97 т

В обеих частях блока при длине камеры 300 метров находится:

Z_про= (S_к× γ-П₀) × (l_к-l_гр) × n_к+ (S_гр× γ-П₀) ×l_гр× n_гр , т

230 камер по 295 метров,

Z_про6=3488688,3 т; Z_пр6= Z_про6+ Z_прп6=3686598,3 т

L_пров=

Рис. 4 График зависимости объёма проводимых подготовительных

выработок от длины камеры на пласте Кр-II

Оптимальная длина камеры на пласте Кр-II составляет 295 метров.

Для окончательного определения оптимальной длины камеры используем методику, предложенную в Московском горном институте под руководством профессора А.С. Бурчакова. В основу методики положены результаты расчёта производительности комбайнового комплекса и объёма проводимых подготовительных выработок.

g_кк.i= ; V_пров.i= ;

Для каждого значения длины камеры рассчитываем среднеквадратичное отклонение:

х_i= ;

Таблица 12

Среднеквадратичное отклонение на пластах АБ и Кр-II оказалось наименьшим при длине камеры 295 метров.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: