Iyul-sentabr

использованием МДПКК

Номер процесса	Название процесса	Краткое обозначение процесса
1	Разработка первого наклонного съездного уступа со спуском на нижний горизонт	^РСУ(1)
2	Разработка левого фланга основного нижнего уступа	^РоУ(1Л)
3	Передвижка на разворот и обратное передвижение комплекса по левому флангу нижнего уступа	^ПP ^+ПОУ(1Л)
4	Разработка второго наклонного съездного уступа	^РСУ(2)
5	Передвижка на разворот и обратное передвижение комплекса по правому флангу нижнего уступа	^ПР^+ПОУ(1П)
6	Передвижка комплекса по первому наклонному съездному уступу на верхний горизонт	^ПСУ(1)
7	Передвижка комплекса на исходную позицию на верхнем уступе	^ПИП
8	Разработка первой заходкой верхнего уступа	^РоУ(2)
9	Разработка второй заходкой верхнего уступа	^РоУ(2’)
10	Передвижка комплекса по повороту на первую исходную позицию	^П’ИП
11	Передвижка забойного конвейера	^ПЗК

Согласно табл. 1, объединяя соотвествующие процессы, определяем полный цикл МДПКК в следующем виде [19,29]:

^{1 ЦИКЛ = [Р}CУ(1)^+РCУ(2)^{] + [Р}ОУ(1Л)^+РОУ(2)^+РОУ(2’)^{] + [П}Р^+ПОУ(1Л) ^{+ П}Р^+
+ПОУ(1П) ^{+ П}CУ(1) ^+ПИП^{+ П’}ИП^{+ П}ЗК^{] =2Р}CУ ^{+ Р}ОУ(1Л)^{+ 2Р}ОУ(2)^+2ПР^+ПОУ(1)<sup>+
+ П</sup>CУ(1) ^{+ 2П}ИП ^{+ П}ЗК ⁽¹⁾
Время одного цикла отработки двух уступов с применением МДПКК составит:
^ТЦИКЛ ^{= 2Т}Р.СУ ^{+ Т}Р.ОУ(1Л) ^{+ 2Т}Р.ОУ(2) ^{+ 2Т}П.Р ^{+ Т}П.ОУ(1) ^{+ Т}П.СУ ^{+ 2Т}П.ИП ^{+ +Т}П.ЗК ^{, ч}
(2)
При расчете эксплуатационной производительности и времени работы комплекса по технологической схеме разработки горных пород с торцевым расположением МДПКК и наличии мобильного межуступного-перегружателя с последовательной отработкой на двух горизонтах необходимо учитывать все простои экскаватора.
Произведем расчет времени отработки съездного уступа и определим среднюю эксплуатационную производительность комплекса МДПКК в условиях Ангренского угольного разреза.
Существующие технологические параметры забоя разреза Ангренский и исходные данные сведены в табл. 2.

Таблица 2

Существующие технологические параметры забоя

Название технологических параметров	Обозна- чение	Ед. Изм.	Кол-во
Высота уступа	Ну	м	15
Угол откоса уступа	α	град.	70
Ширина заходки экскаватора	ВЗ	м	22,5-25
Расстояние от нижней бровки уступа до линии транспортной полосы дробилки	^с1	м	1,2-4,05
Ширина установки межуступного перегружателя	^Ву.м.п	м	20-90
Ширина от оси конвейера до верхней бровки нижнего уступа	^Вк.у.	м	10
Ширина рабочей площадки	^Вр.п	м	60-130
Угол поворота экскаватора на выгрузке	β	градус	60-180
Тип грунта: песчаники и галечники в глинистом цементе
Плотность	γ	т/м^3	1,9-2,3
Коэффициент разрыхления	kР		1,1-1,4

При отработке съездного уступа с применением МДПКК допускается до 5% уклона, который имеет вид, представленный на рис. 3.

Допустимый угол наклона съездного уступа, равен соотношению 1:20. При 5% уклоне это угол будет равен 2,86°.
Определим длину съездного уступа на отрезке АВ при высоте уступа 15 м:
АВ=ВС/sin2,86⁰=300,6 м.

Рис. 3. Схема съездного уступа с разделением на 75 подблоки длиной, каждую равной одной передвижке экскаватора

^{С учетом передвижки экскаватора с одной стоянки на следующую при L}передвижка^{=4 м} количество подблоков составит 300,6 м / 4 м=75. Значит экскаватор, работая на съездном уступе передвигается 75 раз (рис. 3).
В начальной части блока экскаватор не сможет загрузить дробильную установку в связи с не наполнением его ковша. В связи с этим по условиям эффективной эксплуатации экскаватора определяем минимальную высоту копания.
По условиям полного заполнения ковша при известной толщине снимаемой стружки определим длину дуги черпания:

^𝑙д.ч
= ^{𝑉к 𝐾Н} м, (3)
^Вк^С𝑚𝑎𝑥^𝐾Р

где В_к – ширина ковша экскаватора,м; ^Сструж ^{– толщина снимаемой стружки, м.}

Толщина снимаемой стружки определяется расчетами, учитывая усилие копания экскаватора и удельное сопротивление копанию породы [30]:

^Смах
= ^Рк , м, (4)
𝑘_𝐹В_к

где Р_к– усилие на зубьях ковша экскаватора, Н;
К_𝐹 – удельное сопротивление копанию породы, Н/м².
Усилие на зубьях ковша экскаватора для конкретных условий забоя определяется по формуле [31]:



к
_{Р =} N_п∙l_п+G_к+п∙l_к+G_р∙l_{р, Н, (5)}
l_п


где 𝑁_п – сопротивление пород копанию, Н;
𝐺_к+п – вес ковша с породой, Н;
𝐺_р– вес рукояти, Н;
𝑙_п, 𝑙_к, 𝑙_р – соответственно, длина рукояти от напорного вала до контакта забоя, до центра тяжести ковша и до центра тяжести рукояти, м.
Сопротивление породы копанию определяется по формуле [32]:

𝑁_п
где Н_в – высота напорного вала, м;
= ^{𝑘𝐹∙Е} , Н, (6)
Н_в∙𝑘_𝑝

𝑘_𝑝 – коэффициент разрыхления породы, 𝑘_𝑝 = 1,2 − 1,3.
В схеме забоя, приведенному на рис. 3, видно, что экскаватор до подблока 6 работает с горизонтальным черпанием на уровне стояния. В этом случае объем породы, время отработки подблоков 0-6 и коэффициент наполнения ковша экскаватора определяется согласно табл. 3[33-35].

Таблица 3 Определение технологических параметров отработки съездных уступов

Параметры	Формулы расчета	1- подбло к	2- подбло к	3- подбло к	4- подбло к	5- подбло к	6- подбл ок
Объем породы одного черпания, м^3	^ΔVn^=(2n–1)∙ΔV1	1,5	4,5	7,5	10,5	13,5	16,5
Время отработки подблока, с	^Δtn^=(Ш/B)∙tц	180	180	180	180	180	180
Коэффициент наполнения ковша	^kи^=(ΔVn^/Vк^)	0,09	0,27	0,45	0,64	0,82	1,00

^{n – очередь разделения экскаваторного подблока; ΔV}1 ^{– объем породы первого подблока,} _м3
Согласно данным, приведенным в табл. 6 установим зависимость коэффициента наполнения ковша экскаватора от вынимаемого объема подблока (рис. 4).
Из рис. 4 видно, что экскаватор до подблока 6 работает с горизонтальным черпанием на уровне стояния и минимальными коэффициентами наполнения ковша.
Время отработки подблоков 0-6 с учетом передвижки комплекса составит:

t = 6 ∙ t
_∙ В_{З +} L_{0−6 ∙ t}
, ч. (7)

0−6
ц _BK
^Lпередв
передв

t_передв - время одного передвижки комплекса, мин.
Средняя производительность комплекса при отработки подблоков 0-6:

^𝑄ср(0−6)
= ^{60∙𝑉0−6} , м³/ч. (8)
^𝑡0−6

Начиная с подблока 6 коэффициент наполнения ковша будет равным 1, при этом высота забоя составит 1,2 м и будет выше толщины стружки. В связи с этим экскаватор не

сможет черпать горизонтальными слоями и начнет черпание по радиусу рукояти с допустимой толшиной стружки.
В данном случае необходимо определить фактическую производительность экскаватора с учетом условий забоя. Эффективная работа экскаватора определяется путем установления высоты черпания. Поэтому эффективная высота черпания экскаватора определяется из условия наполнения его ковша при разработке съездного уступа.
𝐾_н

Рис. 4. Зависимость коэффициента наполнения ковша экскаватора от вынимаемого объема подблока

Коэффициент наполнения ковша при установленной тольщине стружки определяется по формуле:
_{𝐾 =} ^Вк^С𝑚𝑎𝑥 ^𝑙д.ч ₌ ^{Вк𝑆чер} _{, (9)}

Н
где 𝑙_д.ч – дуга черпания, м;
𝑉_к
𝑉_к

𝑆_чер – площадь сечения одного черпания при известной толщине стружки, м².


Вывод. При различной высоте забоя определим коэффициент наполнения ковша экскаватора согласно схеме, приведенной на рис. 5. Из схемы видно, что с увеличением высоты забоя возрастает длина дуги черпания и, соответственно, объем породы на одно черпание.
Для более точного расчета забоя воспользуемся математической моделью определения площади сегмента черпания экскаватора с установлением толщины стружки (рис. 5).

Рис. 5. Схема определения площади сегмента черпания экскаватора при разработке съездного уступа с установлением толщины стружки

Для вычисления площади ОАВС построим прямоугольную координатную систему. Ось Ох проведем через отрезок ОА, а ось Оу – в точке О перпендикулярно к оси Ох. Тогда искомая область ОАВС ограничивается линиями.


𝑥² + ⁽𝑦 − 8,5⁾² = 8,5², 𝑥² + ⁽𝑦 − 8,5⁾² = 9,5², 𝑦 = 0 𝑦 = 𝑎 или
𝑥 = √8,5² − ⁽𝑦 − 8,5⁾², 𝑥 = √9,5² − ⁽𝑦 − 8,5⁾², 0 ≤ 𝑦 ≤ 𝑎. (10)

Тогда искомая площадь вычисляется с помощью двойным интегралом:

𝛥ℎ

√𝑅₂−(𝑦−𝑅₁)²

𝑎
^√𝑅₂²−(𝑦−𝑅₁)²

𝑆 = ∬
𝑑𝑥𝑑𝑦 = ∫ [ ∫ 𝑑𝑥] 𝑑𝑦 = ∫ [𝑥^| ] 𝑑𝑦 =

0
𝑂𝐴𝐵𝐶


⁰ √𝑅₁−(𝑦−𝑅₁)^2
√𝑅₁²−(𝑦−𝑅₁)²

𝛥ℎ
= ∫ (^√𝑅₂² − ⁽𝑦 − 𝑅₁⁾² − ^√𝑅₁² − ⁽𝑦 − 𝑅₁⁾²) 𝑑𝑦 = |
𝑡 = 𝑦 − 𝑅₁, 𝑑𝑡 = 𝑑𝑦
^{𝑦 = 0, 𝑡 = −𝑅1} | =

0
𝛥ℎ−𝑅₁

𝛥ℎ−𝑅₁

𝑦 = 𝛥ℎ, 𝑡 = 𝛥ℎ − 𝑅₁
𝛥ℎ−𝑅₁

= ∫ [^√𝑅₂² − 𝑡² − ^√𝑅₁² − 𝑡²] 𝑑𝑡 = ∫ ^√𝑅₂² − 𝑡²𝑑𝑡 − ∫ ^√𝑅₁² − 𝑡²𝑑𝑡 =

−𝑅₁
−𝑅₁
𝛥ℎ
−𝑅₁

𝛥ℎ

= ¹ (𝑡^√𝑅



² − 𝑡² + 𝑅
² 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ^𝑡 )|



^{1 √ 2} − 𝑡² + 𝑅 ² 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ^𝑡 )| =

₂ 2 2
𝑅₂
− (𝑡
2
0
𝑅₁
1 _𝑅

1
0

1
= (⁽𝛥ℎ − 𝑅 ^)√��

² − (𝛥ℎ − 𝑅 )² + 𝑅 ² 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ^{𝛥ℎ − 𝑅1} + 𝑅 ^√𝑅

² − 𝑅 ² + 𝑅
² 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ^𝑅1)

₂ 1 2
−
1 2 _𝑅2
1 2 1 2
𝑅₂

− ¹ (⁽𝛥ℎ − 𝑅 ^)√𝑅 ² − (𝛥ℎ − 𝑅 )² + 𝑅 ² 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ^{𝛥ℎ − 𝑅1} + 𝑅 ^{2 𝜋}) =

₂ 1 1
1 1 _𝑅1 1 ₂

1
= (⁽𝛥ℎ − 𝑅 ^)√��

² − (𝛥ℎ − 𝑅 )² + 𝑅 ² 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ^{𝛥ℎ − 𝑅1} + 𝑅 ^√𝑅

² − 𝑅 ² + 𝑅
² 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ^𝑅1)

₂ 1 2
−
1 2 _𝑅2
1 2 1 2
𝑅₂

− ¹ (⁽𝛥ℎ − 𝑅 ^)√𝑅 ² − (𝛥ℎ − 𝑅 )² + 𝑅 ² 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ^{𝛥ℎ−𝑅1} + 𝑅 ^{2 𝜋}), (11)

₂ 1 1
1 1 _𝑅1 1 ₂

Задавая ряд величин 𝛥ℎ_у и С_𝒎𝒂𝒙 находим соответствующие им значения площади ^{ОАВС(𝑆чер) и, соответственно, вынимаемый объем породы (V}п^{) а также коэффициента наполнения ковша K}н. ^{По графику функции K}н^=f(Δhу^{), определяют конкретные величины} коэффициента наполнения ковша экскаватора рис. 6.

В табл. 4 приведены результаты расчетов определения коэффициента наполнения ковша экскаватора при разработке съездного уступа.
Из табл. 4 видно, что для полного наполнения ковша экскаватора при одном черпании необходимая высота забоя составит Δh=4 м. Это означает, что до подблока 20 экскаватор будет работать с меньшей производительностью. После 20-го подблока экскаватор начнет работать в обычном режиме.
Время отработки подблока (𝑛 − (𝑛 + 1)) определяется по выражению:

_𝑡 ^𝐿𝑛−(𝑛+1)
В_З
^𝐿𝑛−(𝑛+1)

𝑛−(𝑛+1) <sup>= (


𝐶</sup>стр
∙ 𝑡_ц) ∙
+
𝐵_𝐾


^𝐿передв
∙ 𝑡_передв, ч; (12)

Объем подблока (𝑛 − (𝑛 + 1)) определяется по выражению:
_𝑉 ^𝐿𝑛−(𝑛+1)^∙(𝛥ℎ(𝑛+1)^−𝛥ℎ𝑛⁾ ₃

𝑛−(𝑛+1) ^{= (} ₂
∙ 𝐵_З) + (𝐿_{𝑛−(𝑛+1)} ∙ 𝛥ℎ_𝑛 ∙ 𝐵_З), м ; (13)

Таблица 4 Результаты расчета определения коэффициента наполнения ковша