Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Горные машины

Диссертационная работа:

Вдовиченко Владимир Павлович. Разработка метода определения основных параметров исполнительных органов проходческих комбайнов роторного типа для массивов с зональным проявлением выбросов породы : ил РГБ ОД 61:85-5/1774

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ б

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА,ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 13

1.1. Краткие сведения о средствах проведения подготовительных выработок в массивах с зональным проявлением выбросов породы и газа 13

1.2. Современные направления интенсификации процесса разрушения крепких, в том числе выбросоопасных пород 22

1.3. Анализ основных закономерностей процесса разрушения горных пород механическими инструментами 33

1.4. Задачи исследований 40

ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИИ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА ПРОХОДЧЕСКОГО КОМБАЙНА СПЛОШНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ГОРНЫХ МАССИВОВ С ЗОНАЛЬНЫМ ПРОЯВЛЕНИЕМ ВЫБРОСОВ ПОРОДЫ И ГАЗА 44

2.1. Основные положения методики оптического моделирования напряженного состояния пород призабой ной зоны 44

2.2. Результаты оптического моделирования напряженного состояния пород призабойной зоны 52

2.3. Исследование устойчивости пород призабойной зоны выработки 61

2.4. Обоснование рациональной формы исполнительного органа комбайна 80

2.5. Выводы 85

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ НАПРЯЖЕННЫХ ГОРНЫХ ПОРОД ДИСКОВЫМИ ШАРОШКАМИ 86

3.1. Методика проведения лабораторных исследований, стенды и аппаратура 86

3.2. Исследование показателей сопротивляемости напряженных горных пород механическому разрушению 93

3.3. Зависимость сопротивляемости горных пород разрушению от степени их напряженности и нарушений сплошности 98

3.4. Влияние напряженного состояния на показатели эффективности разрушения горных пород дисковыми шарошками 107

3.5. Определение силовых параметров процесса разрушения напряженных горных пород 115

3.6. Выводы 123

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ НАПРЯЖЕННЫХ ГОРНЫХ ПОРОД ПРОХОДЧЕСКИМИ КОМБАЙНАМИ РОТОРНОГО ТИПА 125

4.1. Методика шахтных исследований 125

4.2. Распределение показателей контактной прочности напряженных горных пород по площади забоя выработки 128

4.3. Влияние показателей сопротивляемости напряженных пород на силовые параметры исполнительного

органа комбайна 132

4.4. Выводы 136

5. ОСНОВНЫЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА И РЕКОМЕВДАЦИИ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ ПРОХОДЧЕСКИХ КОМБАЙНОВ 138

5.1. Методика расчета 138

5.1.1. Выбор геометрии исполнительного органа 138

5.1.2. Определение сопротивляемости напряженных горных пород разрушению 139

5.1.3. Определение рациональной скорости проведения выработок 141

5.1.4. Расчет силовых и энергетических параметров 1

5.2. Расчет основных параметров исполнительного органа комбайна КРТ 148

5.3. Рекомендации по совершенствованию исполнительного органа комбайна, предназначенного для проведения выработок в массивах с зональным проявлением выбросов породы 157

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 161

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 165

ПРИЛОЖЕНИЯ 180

П.І. Акт использования результатов НИР по комбайну "Ясиноватец-2" Ясиноватским машиностроительным заводом 181

П.2. Акт приемки НИР по комбайну КРТ 182

П.З. Протокол рассмотрения НИР по разработке технического задания на комбайн КРТ 184

П.4. Выписка из протокола приемочных испытаний опытного образца комбайна КРТ 186

П.5. Акт использования результатов НИР "Научно-техническое обоснование параметров исполнительного органа проходческого комбайна КРТ для напряженных пород с зональным проявлением выбросоопасности" 190

П.6. Выписка из протокола № 6-83 заседания научно технического совета института Донгипроуглемаш по рассмотрению технического задания на комбайн КРТ 191

П.7. Техническое задание на проходческий комплекс КРТ 194

П.8. Расчёт экономического эффекта от создания и внедрения проходческого комплекса КРТ 200

П.9. Акт использования результатов НИР и внедрения в производство оптимальных режимов разрушения пород комбайном КРТ на шахте им. ХХУ сьезда КПСС п/о "Макеевуголь" 205

П.10. Расчёт экономического эффекта от внедрения оптимальных режимов разрушения пород комбайном КРТ 2  

Введение к работе:

"Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1981 - 1985 годы и на период до 1990 года" планируется к 1990 году довести добычу угля до I млрд. тонн в год / I /. Решающим условием выполнения этой важнейшей народнохозяйственной задачи является переход к массовому применению высокоэффективных машин и технологических процессов, обеспечивающих комплексную механизацию и автоматизацию производства, безопасность условий труда.

В постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР "О мерах по ускорению технического перевооружения шахт Министерства угольной промышленности СССР" отмечается, что одним из сдерживающих факторов дальнейшего развития добычи угля подземным способом является отсутствие серийно выпускаемых комбайнов роторного типа для проведения подготовительных горных выработок / 2 /. Дальнейший рост добычи угля подземным способом связан с переходом горных работ на глубокие горизонты действующих и строительством новых глубоких шахт. Так, в настоящее время на 119 шахтах страны глубина разработки достигла 700 м, на 66 шахтах Донбасса она превышает 800 м, а на 18 - 1000 м. Производится разведка ряда шахтных полей с нижней отметкой рабочих горизонтов 1800 - 2000 м / 47,83 /.

Накопленный опыт строительства и эксплуатации шахт свидетельствует о том, что выработки, расположенные в слабых породах,деформируются и требуют больших затрат на их поддержание еще в период строительства. Например, расходы на содержание и ремонт выработок шахт Донецкой и Ворошиловградской областей составляют около 75 млн. рублей в год. Вследствие этого горные выработки проводятся по породам выше средней крепости и крепким. Однако, начиная с глубины 700 м, при проведении в крепких породах полевых, капитальных и подготовительных выработок стали появляться внезапные выбросы породы и газа. Выбросы инициируются буровзрывными работами, при ко 7 торых в выработанное пространство из кровли, боков и почвы выработки выносятся значительные объемы породы и газа. Интенсивность выбросов изменяется от I до 6230 т / 13,47,89 /. Это явление приводит к нарушению вентиляционного режима шахты, повреждениям и поломке крепей, проходческих машин и механизмов. В результате этого в 2 - 3 раза снижаются темпы проведения выработок и ухудшается безопасность ведения горных работ. Выбросы породы и газа приводят к значительным задержкам сроков сдачи в эксплуатацию новых шахт и горизонтов и увеличению стоимости сооружаемых объектов.

Анализ работ, в которых рассматриваются причины возникновения выбросов породы и газа в подготовительных выработках, показал, что выбросы приурочены к определенным типам крепких пород, их проявление имеет зональный характер и обусловлено напряженным состоянием горного массива, его физико-механическими свойствами и действием газа / 49,78,80,85,89 /. По данным ИГД им.А.А.Скочинского, протяженность выбросоопасных зон составляет 37 % от общей длины проходимых выработок / 132 /.

Выбросы породы и газа зарегистрированы при разработке Донецкого, Кузнецкого, Карагандинского, Воркутинского, Верхнекамского, Старобинского и других месторождений полезных ископаемых /89,131/. Аналогичные явления наблюдаются при ведении горных работ и в ряде зарубежных стран: ГДР, Чехословакии, Польше, Болгарии, Франции, Англии, ФРГ, США / 5,14,22,33,37,38,69,88,89,130 /.

Как показывает опыт, наиболее приемлемым способом, позволяющим предотвращать выбросы породы и газа, является использование проходческих комбайнов / 49,93,96,99 /. Однако в настоящее время нет серийно выпускаемых комбайнов с исполнительными органами,способными обеспечить безопасность ведения горных работ в выбросоопасных зонах и эффективно разрушать крепкие горные породы. Создание их сдерживается отсутствием научно обоснованных методов расчета, которые позволяли бы при заданных условиях проходки определять рациональную форму исполнительного органа, тип породоразрушающего инструмента, рассчитать рациональные режимы разрушения, а также необходимые силовые и энергетические параметры приводов.

Целью работы является разработка метода определения основных параметров исполнительного органа проходческого комбайна роторного типа,обеспечивающего безопасное и эффективное проведение выработок в массивах с зональным проявлением выбросов породы и газа.

Идея работы заключается в использовании эффекта снижения сопротивляемости горных пород механическому разрушению при увеличении их напряженного состояния и степени нарушений сплошности для выбора рациональных параметров и режимов работы исполнительных органов проходческих комбайнов роторного типа.

Научные положения, разработанные лично диссертантом, и новизна выполненных исследований формулируются следующим образом:

впервые разработаны зависимости основных геометрических параметров роторного исполнительного органа комбинированной формы, состоящей из конической и торовой частей, от физико-технических характеристик разрушаемых пород и напряженного состояния горного массива;

установлено впервые, что распределение показателей контактной прочности пород по поверхности забоя комбинированной формы имеет четыре зоны их повышенных значений, а характер этого распределения определяется геометрией забоя и полем напряжений, действующим в массиве;

впервые получена зависимость сопротивляемости горных пород разрушению дисковыми шарошками от напряженного состояния и степени нарушений сплошности призабойной части массива, что позволяет повысить надежность выбора силовых и энергетических параметров породоразрушающих инструментов и исполнительных органов •комбайнов;

установлено, что рациональные значения режимных параметров процесса разрушения пород зависят от напряженного состояния и степени нарушений сплошности призабойной части массива.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций. Научные положения, выводы и рекомендации установлены в результате аналитических исследований с использованием теории упругости, механики горных пород, статистической теории прочности; физического моделирования изучаемых процессов с применением математической статистики и планирования экспериментов; проведения исследований в шахтных условиях. Кроме того, использовался метод обобщения систематизации и анализа литературных и экспериментальных данных.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, изложенных в работе, подтверждается результатами выполненных автором экспериментальных и теоретических исследований, сопоставлением их с данными других авторов, использованием апробированных методов исследований, сравнением результатов аналитического изучения с данными лабораторных и шахтных экспериментов, объем которых достаточен для того, чтобы с вероятностью 0,9 отклонение результатов не превышало 15 %.

Научное значение работы состоит в следующем:

получены зависимости для определения рациональных значений основных геометрических параметров роторных исполнительных органов комбинированной формы, состоящих из периферийной конической и центральной торовой частей; установлена зависимость сопротивляемости горных пород механическому разрушению от их напряженного состояния и степени нарушений сплошности; установлен характер распределения показателей контактной прочности пород по поверхности "забоя комбинированной формы, образуемого в напряженном горном мае-сиве, получены корреляционные зависимости силовых параметров процесса разрушения горных пород дисковыми шарошками исполнительного органа проходческого комбайна от степени напряженности нарушений сплошности призабойной зоны массива.

Практическое значение работы:

разработан метод определения геометрических, силовых и энергетических параметров исполнительного органа комбайна, предназначенного для проведения выработок в горных массивах с зональным проявлением выбросов породы и газа; разработаны рекомендации по выбору рациональных режимов разрушения горных пород дисковым шарошечным инструментом, а также по эффективному использованию напряженного состояния массива, имеющего нарушения сплошности, при разрушении его роторными исполнительными органами проходческих комбайнов.

Реализация выводов и рекомендаций работы. На основании результатов проведенных исследований выполнено "Научно-техническое обоснование параметров исполнительного органа проходческого комбайна типа КРТ для напряженных горных пород с зональным проявлением выбросоопасности". Эти материалы приняты институтом Донгипроугле-маш и использованы при разработке технического задания (ТЗ) на проходческий комплекс КРТ, предназначенный для проведения выработок протяженностью более 800 м, арочной формы, сечением в проходке не менее 16,5 УГ по породным забоям крепостью f = 6-Ю, в том числе по выбросоопасным. Серийное производство проходческого комплекса планируется начать в 1985 году на Копейском машзаводе им. С.М.Кирова.

Годовой экономический эффект от использования одного проходческого комплекса КРТ в массивах с зональным проявлением выбросов породы и газа составит 568,9 тыс.руб.

Результаты работы могут быть использованы научно-исследовательскими и проектно-конструкторскими организациями, а также предприятиями, которые занимаются созданием проходческих комбайнов.

Основные положения работы докладывались и получили одобрение на Ш Всесоюзной научно-технической конференции "Термомеханические методы разрушения горных пород" (г.Днепропетровск, ИГТМ АН УССР, 1976 г.), в СКВ ЯМЗ (г.Ясиноватая, Донецкой обл., Машза-вод, 1979 г.), на Всесоюзном семинаре "Физические свойства пород в массиве" (г.Новосибирск, ИГД СО АН СССР, 1980 г.), на УП и УШ Всесоюзных научных конференциях ВУЗов СССР с участием НИИ "Комплексные исследования физических свойств горных пород и процессов" (г.Москва, МГИ, 1981, 1984 гг.), на Ш Всесоюзной научно-технической конференции "Разрушение горных пород при бурении скважин" 5г.Уфа, 1982 г.), в ИГД им. А.А.Скочинского (г.Люберцы, Московской обл., I98I-I983 гг.), в отделе буровых и нарезных машин Дон гипроуглемаша (г.Донецк, I98I-I983 гг.), на объединенном семинаре ИГТМ АН УССР по специальности "Горные машины" (г.Днепропетровск, 1984 г.).

По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, получено одно авторское свидетельство на изобретение. 

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, изложенных на 129 страницах машинописного текста и содержит 7 таблиц, 39 рисунков, список использованных источников из 145 наименований и 10 приложений.

Работа выполнена в отделе процессов выемки и погрузки горных пород ИГТМ АН УССР.

Проведенные по теме диссертации исследования соответствуют научной тематике ИГТМ АН УССР "Разработать способы и создать средства для механизированного безвзрывного проведения выработок по крепким, в том числе выбросоопасным породам, со скоростью до 200 м в месяц" (выполняется по Постановлению СМ УССР № 520 от 12 ноября 1976 г. и Постановлению Президиума АН УССР № 437 от 29 ноября 1974 г.) и "Исследование процессов взаимодействия породо-разрушающих инструментов и рабочих органов проходческих комбайнов с горными породами, в том числе выбросоопасными, и разработать научные основы их расчета" (выполняется по Постановлению Президиума АН УССР № 510 от 12 ноября 1980 г.), а также теме института Донгипроуглемаш "Создать и внедрить комплекс КРГ для проведения выработок арочной формы сечением 16,5 иг по породам крепостью j - 6-Ю, в том числе выбросоопасным" (выполняется по Постановлениям Коллегии Минуглепрома СССР № 6 от 18.02.1982 г. и № 9 от 10.02.1983 г.), в которой ИГТМ АН УССР является соисполнителем. 

Подобные работы
Старовойтов Вячеслав Савельевич
Определение рациональных параметров и режимов разрушения калийных солей шнековыми исполнительными органами очистных комбайнов : На примере ПО "Беларуськалий"
Поляков Алексей Вячеславович
Разработка метода расчета эффективности процесса резания горных пород струями воды сверхвысокого давления и обоснование параметров устройства для их получения применительно к проходческим комбайнам
Поляков Андрей Вячеславович
Обоснование рациональных параметров импульсных струй воды высокого давления и разработка метода расчета эффективности процесса резания ими горных пород
Рязанцев Сергей Николаевич
Исследование и выбор параметров шнековых исполнительных органов очистных комбайнов для конкретных условий эксплуатации
Кузиев Дильшад Алишерович
Обоснование и выбор параметров гидроимпульсного привода шнеко-фрезерного рабочего органа карьерного комбайна
Путятин Алексей Николаевич
Оценка долговечности металлоконструкций шагающих экскаваторов при разработке взорванных пород на угольных разрезах Кузбасса
Сажин Павел Васильевич
Обоснование параметров и разработка средств направленного гидроразрыва горных пород
Набиуллин Рустем Шафкатович
Анализ и разработка конструктивной схемы оборудования для вторичного дробления горных пород
Шеин Юрий Георгиевич
Разработка теоретических основ динамического взаимодействия механизированной крепи с породами кровли
Соловьев Анатолий Ильич
Обоснование параметров и разработка устройств удаления шлама при бурении нисходящих скважин малого диаметра в трещиноватых породах

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net