Выбор ключевых параметров оборудования для горнодобывающего комплекса — это комплексный процесс, основанный на технологическом согласовании отдельных машин. Это согласование включает в себя соответствие по размерам рабочих зон, производительности и другим взаимосвязанным характеристикам, что обеспечивает слаженную работу всей системы.
Согласование оборудования для разных типов месторождений
В выемочных комплексах, предназначенных для разработки пластовых месторождений, особое внимание уделяется согласованию производительности трех основных элементов: выемочной машины, погрузочного органа и конвейера. Критически важно, чтобы производительность конвейера превышала максимально возможную производительность выемочной машины, особенно при работе в пластах с минимальной прочностью породы. Это предотвращает образование заторов и простои.
При формировании комплексов для добычи руд ключевыми становятся иные параметры: расчетная производительность участка или камеры, геометрические характеристики шпуров и скважин (диаметр, глубина), условия погрузки и транспортировки, кусковатость руды и другие специфические факторы. Технологическое согласование в этом случае направлено на обеспечение оптимальной продолжительности рабочего цикла, которая определяется при построении детальных циклограмм организации горных работ.
Факторы, влияющие на выбор средств механизации
Выбор оборудования для комплекса в значительной степени определяется горно-геологическими условиями. К ним относятся угол падения пласта, характер его залегания, наличие геологических нарушений, а также такие опасные факторы, как риск внезапных выбросов угля и газа. Не менее важны природные факторы: высокая крепость угля, наличие твердых включений, свойства кровли и почвы, обводненность забоя.
Эффективность применения механизированных комплексов также зависит от ряда горнотехнических факторов:
- Рациональная и стабильная длина очистного забоя на протяжении всего отрабатываемого столба.
- Достаточная протяженность столба для отработки без перемонтажа оборудования.
- Наличие эффективных систем дегазации, проветривания, пылеподавления и водоотлива.
- Высокая пропускная способность транспортных линий, обслуживающих забой, которая должна быть не ниже теоретической производительности выемочной машины.
Порядок и принципы выбора оборудования
Процесс выбора начинается с анализа факторов, влияющих на подбор механизированной крепи, которая является основным несущим элементом комплекса. Без правильного выбора крепи, соответствующей горно-геологическим условиям, невозможна эффективная работа всего комплекса.
Параллельно выбирается способ обработки забоя и тип исполнительного органа выемочной машины. Правильно подобранный орган должен обеспечивать заданную производительность в определенном диапазоне сопротивляемости угля резанию, эффективно отделять уголь от массива, удалять его из зоны разрушения и производить погрузку на конвейер.
Исходя из оптимальных параметров исполнительного органа, мощности и угла падения пласта, а также типоразмера крепи, подбирается узкозахватный комбайн или струг. Например, при сопротивляемости угля резанию до 180 Н/мм на пластах мощностью до 1,5 м часто целесообразно применение струговой выемки.
Типоразмеры забойных конвейеров (длина, мощность) выбираются в соответствии с длиной лавы, производительностью выемочной машины и мощностью пласта. Длина конвейера должна соответствовать длине механизированной крепи с учетом заходов на сопрягающие выработки.
Критерии выбора основных компонентов
Механизированная крепь
Выбор типа крепи в первую очередь требует соответствия ее номинального рабочего сопротивления нагрузочным свойствам основной кровли. Устойчивость непосредственной кровли накладывает ограничения на конструкцию: при неустойчивой кровле предпочтение отдается щитовым секциям с высокими коэффициентами затяжки. С увеличением угла падения пласта требования к устойчивости и управляемости крепи ужесточаются, поэтому выбор должен строго соответствовать техническим характеристикам с учетом возможных изменений угла падения.
Выемочная машина
Задача сводится к анализу соответствия параметров доступных узкозахватных комбайнов или стругов конкретным условиям пласта. Иногда может возникнуть ситуация, когда машина, поставляемая в комплекте с выбранной крепью, не обеспечивает необходимой производительности из-за, например, высокой сопротивляемости угля резанию. В таком случае может потребоваться пересмотр первоначального выбора крепи в пользу варианта, который лучше сочетается с оптимальной выемочной машиной.
Выбор ширины захвата комбайна в зависимости от мощности пласта основывается на установленных рекомендациях:
Удельные энергозатраты, рассчитываемые по отраслевым стандартам, зависят от сопротивляемости угля резанию. Для шнековых органов они обычно находятся в диапазоне 0,3...1,2 кВт·ч/т.
Забойный конвейер
Производительность конвейера должна быть не ниже теоретической производительности комбайна. Важно учитывать, что скорость загрузки конвейера (относительная скорость) зависит от направления движения комбайна относительно движения тягового органа конвейера.
Увязка параметров и особенности агрегатов
Теоретическая производительность выемочной машины служит основным критерием для согласования параметров всех функциональных машин комплекса. Необходима проверка крепи по фактору проветривания, а ход домкратов передвижки конвейера должен соответствовать или быть кратным ширине захвата выемочной машины.
Очистные агрегаты отличаются от комплексов более высокой степенью конструктивной интеграции всех модулей, что обуславливает более жесткие внутренние связи. Согласование их параметров на этапе проектирования является обязательным условием не только высокой производительности, но и вообще нормального функционирования.
Для агрегатов фронтального типа характерна тесная взаимосвязь процессов отбойки и транспортирования угля. На схемах показаны агрегаты с кольцевыми исполнительными органами и конвейером-доставщиком, где загрузка происходит равномерно по всей длине забоя.
Для эффективной работы таких агрегатов необходимо строгое соблюдение условий взаимодействия модулей отбойки и доставки, которые описываются соответствующими соотношениями параметров.
