книги из ГПНТБ / Дубынин, Н. Г. Совершенствование технологии выемки тонких наклонных жил

женными лопатками и началом их раскрытия. При этом образуется фигура перемещения — клин,объем которого может быть выражен

где h — высота клина (толщина слоя руды), м; в — расстояние между концами лопаток, м; С — длина направляющего бруса (без направляющей головки), м.

Из рис. 23 видно, что

где Zji— длина лопатки, м; — угол раскрытия лопаток, град. Подставив в выражение (20) значения в и С из формул (21)

и (22), получим

После преобразования выражение (23) примет вид

Таким образом, объем клина (при закрытых лопатках) можно представить в виде

Вторая фазч (б) заполнения полости скребка (см. рис. 23) характеризуется значительным раскрытием лопаток: угол рас­ крытия составляет 90—100°. Куски руды, находящиеся в полости скребка, образуют плотный массив, поэтому передвигаются все одновременно, без заметных передвижений относительно друг дру­ га. Из рис. 23 видно, что при этом образуется фигура перемеще­ ния — дисковый сектор, объем которого может быть выражен фор­ мулой

60

Рис. 24. Призма волочения - фигура, образуемая при движении

Третья фаза (в) является фазой полного раскрытия лопаток (см. рис. 23) и окончательного формирования фигуры перемеще­ ния. Наблюдениями установлено, что во всех случаях четко выде­ ляется ядро, имеющее в плане фигуру сектора с радиусом, не­ сколько большим длины лопатки (см. рис. 23). Куски руды, находящиѳся в зоне сектора, почти неподвижны, на что указывает ненарушенный слой порошка глины в период движения скребка. По периферийной части сектора хорошо заметно подвижное состо­ яние кусков и их активное замещение другими кусками, что видно по следу, отмеченному белым порошком глины. Установлено, что

общая площадь подвижки руды значительно превышает площадь ядра уплотнения.

Как видно из рис. 24, фигура перемещения представлена приз­ мой волочения. С некоторым приближением площадь этой фигуры можно определить, суммируя площади треугольника и полу­ круга. Основание треугольника по величине равно диаметру полу­

круга. В то же время эта величина равна расстоянию между кон­ цами лопаток (в).

Следовательно, площадь фигуры перемещения

(28)

где Fv площадь треугольника, м2; Fn— площадь полукруга, м2.

61

Так как d= в, в—2Z„sin-^ то площадь призмы волочения со­ ставит

F= ІЗІ*"Х^ - 'г 0,4 ^2/д sin -у-)= ■/jI ^ ■- 1 - 0,4• All sin2 -|-м 2. (31)

Объем призмы волочения, или объем руды, перемещаемый скребком, при высоте слоя руды h выразится:

по формуле (33) можно производить расчеты объема руды, пере­

мещаемого скребком.

Необходимо было также установить время полного рас рытия лопаток, т. е. формирование призмы волочения. Для того что ы точно зафиксировать его, на упоре обтекаемой головки (см. рис. 22)

62

с помощью мастики закреплялись несколько оружейных капсю­ лей. При полном раскрытии прилив лопатки ударяет по упору обтекаемой головки и взрывает капсюли. G помощью этого ме­ тода удалось установить время, необходимое на образование

призмы волочения:

Среднее время на раскрытие лопаток составило 1,7 с, средний путь — 2 м. Таким образом, минимальное расстояние между скреб­ ками при их полном раскрытии и образовании призмы волочения

составляет 2 м.

Промышленные испытания всей установки

Опытная установка была оснащена 10 скребками и ее испол­ нительный орган имел вид, показанный на рис. 25. В качестве привода была использована лебедка 30-ЛС-20. В каждом опыте расстояние между скребками при­ нималось как отношение

увеличивая их от 2 до 10; соответ­ ственно расстояние между скреб­ ками при длине лавы 50 м соста­ вило: 25; 16,5; 12,5; 10; 8,3; 7,1; 6,2; 5,6 и 5 м.

Поскольку рабочий цикл со­ вершался не быстрее 6,5 с, этого времени было достаточно для по­ дачи под загрузку очередной ва­ гонетки, не останавливая тяговой

лебедки. За работой установки наблюдали в течение всего пери­ Риг. 25. Общий вид исполнитель­

ного органа МСДѴ.

ода загрузки состава вагонеток (емкость вагонетки 1 м:)). При этом учитывалось число рабочих

циклов на загрузку вагонетки, усилие рабочего и холостого хода, общее время загрузки вагонетки, расход электроэнергии. Усилия натяжения каната рабочего и холостого хода фиксировали дина­ мометром ДС-3.

63

Результаты замеров сведены в табл. 25, по данным которой построены графики зависимости производительности и удельного расхода энергии от расстояния между скребками и числа скрео-

ков (рис. 26, 27)

•84

Из табл. 25 и рис. 26 видно, что производительность установки

скребками выражается гиперболической кривой (рис. 26) и мо­

Опытами установлено, что на загрузку одной вагонетки необ­ ходимо сделать в среднем 5,5 цикла. При этом объем руды, достав­ ляемый одним скребком, составит

Таким образом, результаты промышленных испытаний хо­ рошо согласуются с данными по замеру фигуры перемещения (при одном работающем скребке), а также с данными, определя­ ющими объем руды, перемещаемый одним скребком.

Из табл. 25 и рис. 27 также видно, что минимальный удель­ ный расход энергии (0,18 кВт-ч/т) получен при семи навешенных скребках. Производительность установки при этом была доста­ точно высокой (98 т/ч).

Следовательно, при расстоянии доставки, равном 50 м, при

семи навешенных скребках достигается наиболее экономичный режим работы установки.

Опыты подтвердили, что при доставке руды с небольшим чи­ слом скребков (до четырех) отбитая руда начинает самопроиз­ вольно перемещаться под действием силы тяжести вдоль забоя, образуя в нижней его части заторы. Ликвидация их требует зат­

рат рабочей силы, времени и средств и значительно снижает про­ изводительность МСДУ.

При работе установки с числом скребков более четырех (рас­ стояние между скребками не более 10-12 м) самопроизвольное перемещение руды исключалось: скатывающиеся куски руды, имея скорость движения большую, чем у скребков, тормозятся

последними, что обеспечивает равномерную подачу руды по всей длине забоя.

Мероприятия по повышению производительности МСДУ

При испытании МСДУ оказалось, что характер развала руды оказывает большое влияние на производительность установки. Несмотря на то, что при отбойке руды обеспечивался кучный ее развал, часть руды взрывом разбрасывалась по призабойной пло­ щади. При работе МСДУ это приводило к увеличению объема вспомогательных работ (зачистка периферийной части развала, перестановка головного блочка). Чтобы уменьшить разброс руды, решили применять заградительные щиты. Были изготовлены три конструкции заградительных щитов: сетчатые (из металлических сеток и стержней); деревянные (из досок толщиной 40 мм); дере­ вянные с обшивкой металлическим листом.

Опыты по сокращению разлета руды с применением этих кон­ струкций заградительных щитов были проведены в блоке 1-107. Для сопоставления результатов на одном участке забоя щиты не устанавливались. Опробование щитов показало, что наиболее ра­ ботоспособной оказалась конструкция дощатого щита с обшивкой металлическим листом.

После взрывов зарядов шпуров было установлено, что щиты удовлетворительно воспринимают нагрузку и больших повреящений не получают. Объемы распределения отбитой руды с поста­ новкой щитов и без них показаны в табл. 26. Без установки щитов 36% отбиваемой руды забрасывается на вторую и третью полосы. С постановкой щитов разброс руды сокращается до 12 % и 88% ру­ ды сосредоточивается на призабойной полосе. Это сокращает чис­ ло вспомогательных операций, за счет чего (подтверждено опытами) производительность доставки повышается на 15—20%. Следо­ вательно, установка заградительных щитов рациональна.

Таким образом, испытаниями многоскребковой доставочной установки в производственных условиях доказано следующее:

1.Установка вполне работоспособна.

2.Производительность МСДУ достигает 150 т/ч, что характери­

зует ее как высокопроизводительный механизм по доставке руды

вусловиях узкого очистного забоя.

3.Энергетические затраты по доставке руды небольшие и со­

ставляют 0,18—0,22 кВт-ч/т.

Т а б л и ц а 26

Данные но распределению отбитой руды при установке щитов и без них

66

§ 5. МЕТОДИКА РАСЧЕТА РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ МСДУ

Результаты исследований МСДУ в условиях производства поз­ волили разработать методику расчета ее основных рациональных параметров: расстояния между скребками; количества скребков в исполнительном органе; производительности; тяговых усилий и потребной мощности тяговой лебедки, диаметра каната и цепной стали.

Расстояние между скребками. Принцип работы установки состоит в повторении циклов, каждый из которых включает сле­ дующие операции: перемещение порожних скребков вверх по забою, внедрение скребков в руду и ее перемещение (вниз) на указанное расстояние. При этом продолжительность выполнения цикла составляет

рX

где I — расстояние между скребками (ход скребка), м; и — средние скорости рабочего и холостого хода, м/сДр — время ревер­ сирования хода, с.

Как видно из формулы (37), с уменьшением расстояния между скребками время цикла также будет сокращаться. Следовательно,

Очевидно, наиболее рационально такое расстояние между скреб­ ками, при котором происходит максимальное количество циклов в час, т. е. наиболее высокая производительность установки. Необ­ ходимо также при этом обеспечить бесперебойную работу уста­ новки в период загрузки состава вагонеток.

Работа установки будет беспрерывной, если время выполне­ ния цикла равно или несколько превышает время, необходимое Для подачи очередной вагонетки под погрузку, т. е. при соблюде­ нии условия

Таким образом, рациональное расстояние между скребками 5 м.

Количество скребков в исполнительном органе. Преобразуя формулу (34), можно записать:

Следовательно, в любом случае рациональное число скребков исполнительного органа установки может быть определено как

отношение длины доставки к рациональному расстоянию между скребками.

Производительность МСДУ. В общем виде производитель­ ность МСДУ можно записать так:

В процессе работы МСДУ неизбежны перерывы из-за от­ сутствия порожняка и перестановки блочков. Поэтому необ­ ходимо ввести поправку на использование установки во вре­ мени (ки). После замены объема руды ее весом формула примет окончательный вид:

где у —объемный вес руды.

68

Для установления достоверности предложенной формулы (45) произведем поверочный расчет применительно к условиям опыт­ ных работ ки =1,0; г>р =1,17 м/с; h = 0,3 м; Іл = 0,41 м; у=2,2т/м3;

Ф =160°, откуда

см. табл. 25) результатов видно, что они вполне удовлетворительно совпадают. Ошибка в расчете составляет около 9% против натур­ ных замеров. Коэффициент корреляции 12%, что позволяет фор­ мулу (45) применять в инженерных расчетах.

Тяговые усилия и потребная мощность привода лебедки. На величину тягового усилия рабочего и холостого хода большое влияние оказывает угол наклона почвы забоя. В этой связи тяго­ вое усилие можно определить, исходя из следующих соображе­ ний.

При рабочем ходе установки возникают два вида сопротив­ лений : 1) сопротивления перемещения (сдвига) скребков и достав­ ляемой ими руды, направленные параллельно наклонной плоскос­ ти; 2) сопротивления перемещения (усилия на наклонную плос­ кость скребков и доставляемой ими руды), направленные нор­ мально наклонной плоскости забоя.

При холостом ходе установки возникает также два вида со­ противлений: 1) сопротивление перемещения (сдвига) порожних скребков, направленное параллельно наклонной плоскости; 2) со­ противление перемещения порожних скребков, направленное нор­ мально наклонной плоскости.

Математически эти сопротивления можно записать следующим

Сопротивления, направленные нормально наклонной плоско­ сти, слагаются из сопротивлений скребков при трении их о почву

69