Исходные данные для разработки технического задания

УДК 622.272

© Н.И. Абрамкин, С.В. Сергеев, 2013

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

Представлены назначения и область применения, основание для разработки, технические требования и экономические показатели гидромониторных комбайнов. Рассмотрены примеры выполнения гидромониторного комбайна. Сформулированы основные технологические требования к гидромониторному комбайну.

Ключевые слова: Гидромонитор, гидравлическое разрушение, агрегат, угольный пласт.

1. Назначения и область применения.

Гидромониторный агрегат АГ предназначен для очистных работ и проведения подготовительных - выработок на пластах с углами падения 5-35° мощностью выше 1,7 м. Одновременно с выемкой угля агрегат инициирует выгрузку угля из заводки, производит приготовление пульпы путем дробления негабаритов и классификации угля по максимальной крупности и погрузку в транспортную систему.

2. Основание для разработки.

"Цель - задание на комплекс поисковых исследований с целью создания гидромониторного агрегата для выемки и пульпоприго-товления на рабочее давление 16 МПа и расход воды 350-400 м3/ч, обеспечивающего производительность до 130-180 т/ч. на средних и до 100-130 т/ч на крепких углях". Утверждено 31 марта 1977 года директором ВНИИГидроугля.

"Исходное задание на агрегат гидромониторный для выемки и пульпоприготовления угля". Утверждено 12 декабря 1977 года директором ВНИИГидроугля.

"Технические предложения и технико-экономическое обоснование создания агрегата для выемки и пульпоприготовления". Утверждены 24 февраля 1978 года директором ВНИИГидроугля.

3. Технические требования.

Гидромониторный агрегат должен располагаться на гусеничной тележке серийного комбайна с электроприводом. Тележка

должна иметь габаритный размер по ширине - не более 1400 мм и иметь возможность подъема над почвой выработки на высоту 200 - 350 мм с возможностью осуществления инициирующего движения гусениц, или иметь увеличенный клиренс для свободного прохода под ней пульпы.

Примечание: на стадии разработки ТЗ предлагается оценить возможность использования для рассматриваемого агрегата тележки с роторно-винтовым двигателем. При этом сравнение следует выполнить с сохранением всех требований, предъявленных к АГ на гусеничной ходу.

Гидромонитор должен быть разработан на базе серийного и при этом высота агрегата в транспортном положении не должна превышать высоту принятого за базу серийного комбайна, используемого на гидрошахтах для нарезки выемочных печей. В период проведения гидроотбойки гидромонитор должен находиться впереди ходовой тележки, а именно, в таком положении, чтобы обеспечивать подтекание пульпы к механизму дробления негабаритов В транспортном положении агрегата а также во время нарезки печей гидромонитор не должен ограничивать перемещение соответствующих органов агрегата и его маневренность. Гидромонитор должен обеспечивать возможность ведения очистных работ по двухсторонней схеме выемки без передислокации агрегата и без отключения подачи высоконапорной воды на агрегат. Углы качания ствола гидромонитора в горизонтальной плоскости должны составить ±90°, а в вертикальной ±70°, при этом ручной труд по изменению сектора углов качания ствола в обеих плоскостях должен быть исключен.

Агрегат должен быть снабжен инициирующим выгрузку угля из заходки органом, в частности, механическим, в виде рукояти проходческого комбайна избирательного действия с отбойной резцовой коронкой. Во время гидроотбойки рукоять должна иметь возможность автоматического покачивания в горизонтальной плоскости в заданном секторе углов качания при расположении резцов коронки над почвой выработки на высоте заданного классификационного просвета. Отбойной коронкой может осуществляться частичное дробление негабаритов.

Гидромониторный агрегат, оснащенный рукоятью с отбойной коронкой, должен быть использован для проведения выемочных печей и оконтуривания первичной заходки механическим способом.

Механизм дробления негабаритов, должен быть выполнен в виде одновалковой зубчатой дробилки с горизонтальной осью вращения, которая должна быть расположена впереди ходовой тележки, но сзади шарнира горизонтального, качания гидромонитора. Осевая длина дробилки не должна превышать габарит агрегата по ширине в транспортном положении последнего, но при ведении гидроотбойки должна быть предусмотрена возможность расширения фронта дробления, например, за счет осевой раз-движности дробилки. Для повышения эффективности дробление негабаритов следует предусмотреть возможность отклонения дробилки в горизонтальной плоскости в обе сторона от оси ходовой тележки. Недробимый уголь подлежащий перепуску в гидротранспортную систему, должен иметь крупность - 200 - 250 мм. Для классификации угля по заданной крупности и снижения энергозатрат при дроблении резцы дробилки должны устанавливаться над почвой выработки с просветом 200-250 мм. Крупность негабаритов угля, подлежащие дроблению, должна быть в пределах 400-500 мм. Выход негабаритов указанной крупности ожидается для пластов с углом падения 5-35° не выше 40 %. При попадании под дробилку недробимых предметов (порода, дерево и др.) дробилка должна иметь возможность автоматического подъема или реверсирования для пропуска под собой или отбрасывания этих предметов.

Примечание: 1) На стадии разработки ТЗ предлагается оценить возможность использования в качестве механизма дробления роторно-винтовых двигателей, если последние будут признаны пригодными для передвижения агрегата. При этом сравнение следует выполнить с сохранением всех требований, предъявленные к АГ с валковой зубчатой дробилкой.

2) Достижению благоприятной компоновки агрегата, содержащего гидромонитор, рукоять проходческого комбайна, валковую дробилку и гусеничную тележку, может способствовать закреплению дробилки по рис. 1 на рукояти снизу с использованием на цели дробления энергии двигателя отбойной коронки.

3) Увеличение диаметра дробилки до 600-700 мм, а так же упрощение компоновки агрегата возможно за счет использования в приводе дробилки и коронки объемных гидродвигателей, для которых рабочее жидкостью является техническая вода, подводимая в забой для гидроотбойки. На рис. 2 коронка и дробилка имеют собственные гидродвигатели, дробилка имеет диаметр 600 мм, т.е. обеспечивает дробление негабаритов крупностью порядка 450 мм (с учетом классификационного просвета под ней) и может работать в зоне по углу разворота независимо от положение рукояти. На рис. 3 дробилка по рис. 1 закреплена на рукояти и приводится от гидродвигателя коронки через дополнительную зубчатую передачу; на рис. 3. показан подвариант показанный на рис. 2 но с закреплением дробилки - двигателем на рукояти. При наличии опытных данных, подтверждающих работоспособность указанных объемных гидродвигателей в реальных условиях гидрошахт, следует предусмотреть возможность их использования в агрегате АГ.

Для инициирования движения пульпы под агрегатом на дне его ходовой тележки должны быть предусмотрены дополнительные насадки.

Система управления агрегатом должна иметь три подсистемы:

- местное ручное управление переводом гидромонитора из транспортного положения в рабочее, подъемом агрегата на аутригерах, раскреплением агрегата в выработке, раздвижкой дробилки, качанием рукояти в обеих плоскостях, включением привода коронки, перемещением комбайна в выработке; эти операции выполняются при отсутствии высокого давления воды на агрегате;

- электрогидравлическое дистанционное управление качанием ствола гидромонитора в двух плоскостях, качанием рукояти в горизонтальной плоскости, включением гусениц-инициаторов;

- программное управление качением ствола гидромонитора в двух плоскостях.

В качестве варианта реализации указанных технических требований в таблице даны конкретные показатели назначения. Пример выполнения гидромониторного агрегата приведен на рис. 4 и 5.

Рис. 1. Дробилка валковая зубчатая

Рис. 2. Исполнение агрегата с водяными двигателями и закреплением дробилки на ходовой тележке

МШ1ПЕШ1 Ш Лиии*

Рис. 3. Исполнение агрегата с водяным двигателем отбойной коронки и закреплением дробилки на стреле

Показатели назначения

Наименование основных параметров и размеров Но рма

С электроприводом С гидроприводом

Ходовая часть

Тип гусеничная тележка

Высота подъема тележки, дробилки, коронки, мм 200

Гидромонитор

Давление воды, МПа до 16

Расход воды, м^с до 0.11

Диаметр сменных насадков, мм 22,25,28

Углы поворота ствола:

в горизонтальной плоскости ± 90°

в вертикальной плоскости + 70°, -45°

доворот в горизонтальной плоскости в транспортном положении 160°

Смещения оси качания в горизонтальной плоскости от продольной оси агрегата, мм ± 400

Выдвижение гидромонитора вперед от транспортного положения, мм 700

Механизм дробления

Тип дробилки валковая зубчатая

Диаметр дробилки по зубкам, мм 500 600

Длина дробилки, мм

в транспортном положении 1400

в рабочем положении 1950

Частота вращения, об/мин. 180

Максимальный диаметр отбойной коронки по зубкам, мм 764

Длина коронки, мм 420

Частота вращения коронки, об/мин 120

Мощность двигателя дробилки и коронки, кВт 55 150 60

Расход воды, м3/с — 0.018 0.0075

Габаритные размеры, мм

длина 6000 5670 - 5400

ширина 4400

высота 1520

Масса, кг 15000 14000

(N11» чЫт « шиии Гихмнп!» I ТИНЫИПЯМ Ш11Ш1

Рис. 5. Гидромониторный агрегат

Наработка на отказ агрегата должна быть не менее 18 часов при коэффициенте готовности 0,8 - 0,9.

Гидромониторный агрегат должен иметь коэффициент применяемости не ниже 60 %

Гидромониторный агрегат должен отвечать требованиям "Правил безопасности в угольных и сланцевых шахтах", "Правил технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт", "Нормативов по технике безопасности на основные виды забойных машин", "Гигиенических требовании к горным машинам и механизмам для угольных шахт". Гидромониторщик должен находиться у пульта управления за шитом. Уровень звукового давления и уровень звука на рабочем месте не должны превышать допустимых.

Гидромониторный агрегат должен обладать патентной чистотой в отношении США, Англии, ФРГ, Японии, Франции.

Гидромониторный агрегат должен эксплуатироваться на пластах пологого и наклонного падения с углами падения 5-35°, мощностью пласта более 2 м, углем крепостью до Яу = 3 МПа. При этом должны соблюдаться ПБ, ПТЭ и другие правила, нормы и инструкции до ПБ и промсанатарии.

Гидромониторный агрегат должен относиться к высшей категории качества.

4. Экономические показатели.

Расчетный экономический годовой эффект агрегата по сравнению с серийной техникой (самоходным гидромонитором 12111-2) составляет 238000 рублей. Лимитная цена - 130470 рублей. Срок окупаемости - 0,074 года.

По сравнению с гидромонитором 16ГП, планируемым к проектированию, экономический годовой эффект - 69000 рублей, лимитная цена 80970 рубля, срок окупаемости - 0,41 года.

ЛИТЕРАТУРА

1. Адамович О.Е.,Жамилов Р.Н. Гидромониторный агрегат. Авт. свид. № 665085.

2. Рощин В.Д., Пахтусов Г.А., Пахтусов Ю.Г., Чижов П.А. Промышленные испытания комбайна "Урал-38". - Горные машины и автоматика, № 6, 1973.

3. Оборудование для обогащения угля. Справочное пособие. Под общей редакцией Б.Ф.Братченко. М., Недра, 1979.

4. Углеобогатительное оборудование. Каталог-справочник. М.1970.

5. Технология очистных работ на пологих и наклонных пластах гидрошахт (рекомендации). ВНИИгидроуголь. Новокузнецк. 1982.

6. Германская Г.В., Титов В.М. О возможности использования лазерного дальномера для обеспечения обратной связи между грудью забоя и гидромонитором. - Труды ВНИИгидроугля. Вып.44. 1979.

7. Адамович О.Е., Жамилов Р.Н., Форышев П.И. "К вопросу издания механизма дробления негабаритов при гидравлической выемке угля. - Гидромеханизация и гидротранспорт на угольных шахтах. Научные труды. Вып.44. ВНИИГидроуголь. 1979.

8. Киселев А.В., Хазов В.М., Плетнев О.Н., Сальников В.Р., Гефт Ю.Б. Результаты исследовательских эксплуатационных испытаний высоконапорной гидроотбойки струями давлением до 14 МПа в условиях пластов крутого падения. - Гидравлическая добыча угля. Вып. 39. Труды ВНИИГидроугля, 1977.

9. Гефт Ю.Б., Сорокин А.С. Определение коэффициента использования гидромонитора. - Теория и опыт гидравлической отбойки угля. Сборник № 6. Труды ВНИИГидроугля. 1969.

10. Временная инструкция расчета производительности гидромониторной выемки угля в очистных забоях для действующих и проектируемых гидрошахт и гидроучастков Кузбасса.- Новокузнецк, 1983,-38с.