ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА жм. А. А. Скочнасжого

ДОНЕЦКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УГОЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

---

Г1 роект

ИНСТРУКЦИЯ ПО УВЕЛИЧЕНИЮ ВЫХОДА КРУПНОКУСКОВОГО УГЛЯ И СНИЖЕНИЮ ВЫХОДА УГОЛЬНОЙ МЕЛОЧИ НА ШАХТАХ ДОНЕЦКОГО БАССЕЙНА

Мос с в а

1863

Г1 р о е к т

ИНСТРУКЦИЯ ПО УВЕЛИЧЕНИЮ ВЫХОДА КРУПНОКУСКОВОГО УГЛЯ и СНИЖЕНИЮ ВЫХОДА УГОЛЬНОЙ МЕЛОЧИ НА ШАХТАХ ДОНЕЦКОГО БАССЕЙНА

М о с к в в

1 вез

Учитывая, однако, стремление уменьшить удельную работу трения нормально затупленных ревцов об уголь, целесообразно принимать это отношение максимально допустимым¹ Для хрупких трещиноватых углей, дающих большой боковой развал борозды при резании, его следует в среднем принимать равным 2-2,5, а при резании вязких и малотрещиноватых углей, дающих малый боковой развал борозды резания, - I,5-2,0.

4.    Сечение среза 5 в процессе установившегося режима резания почти никогда не бывает постоянным. При работе фрезерующих исполнительных органов толщина или ширина среза изменяется от нуля до максимума, а в буровых машинах в процессе изменения скорости подачи изменяется толщина среза. Среднее значение сечения среза может быть определено по формуле

'VW'^1о1    >^ои21 <^1з>

где Q_T - производительность машины (по вырезанному углю) за чистое время работы, м³/ч;

L - суммарный путь резания всеми резцами за то же время, м.

Приведенная зависимость справедлива для любого вида исполнительного органа.

5.    Скорость резания v_p и число резцов, одновременно участвующих в резании п_рр , связаны с технической производительностью исполнительного органа Q_r зависимостью

пленяя к значительному увеличение суммарных сил резания и подачи исполнительного органа на забой. Пая минее количество резцов при работе в неоптимальном режиме ухудшает процесс разрушения угля, вызывает его излишнее дробление, а также увеличивает запыленность воздуха в забое.

б. Для уменьшения неравномерности нагрузки в приводе и на исполнительном органе число резцов, одновременно участвующих в резании п_рр , следует принимать равным или большое 6-8 и в крайнем случае не менее 5.

Число резцов, находящихся в контакте с забоем, в любой момент должно быть примерно одинаковым, во избежание неравномерности нагру8кж на исполнительном органе.

7« Окончательный выбор целесообразной скорости резаяия ■ числа резцов, одновременно участвующих в резании, следует производить по результатам нескольких вариантов расчета всех параметров исполнительного органа в реальных границах скоростей резания.

8.    Последовательность резания, при которой идет отделение угля с поверхности забоя, должна обеспечивать обнажение новых поверхностей для работы последующих, сзади идущих резцов. Это обеспечивается шахматными (сотовыми) схемами и схемами с пересекающимися траекториями.

9.    У фрезерующих исполнительных органов с боновой подачей целесообразно применять неравномерную расстановку резцов по яирине захвата. Линии резания, расположенные бжиже к обнаженной поверхности забоя, следует располагать на большем расстоянии друг от друга, чем на остальной час-тл исполнительного органа. Наоборот, в крайних линиях резания для уменьшения нагрузки на отдельные резцы допускается установка большего числа резцов, чем в остальных.

10.    При выборе параметров режущих инструментов:

а) угол реэания прм толщмне среза более 2-3 см следует принимать равным 40-60°, а резцы прм этом целесообразно изготовлять из высококачественной стали с наплавкой площадок износа твердосплавными материалами;

б)    ил р ж на режуще! кромкж дойна пржнжматься равной О,2-0,3 толщины среза, но не менее 6-8 ми дня резцов, армированных твердыми сплавами, и не менее 10-15 мм для резцов, наплавленных твердыми сплавами;

в)    задний угол резцов должен быть 10-12°, а за пределами рабочей поверхности по задней грани - 15°. Принятие меньинх углов свивано с быстрым нарастанием силы резания в процессе затупления резцов, что крайне невыгодно. На участке 2 мм от режущей кромки резца передний и задний углы резания должны быть равны 0°. Это значительно повшает стойкость режущей кромки и предупреждает интенсивное выкраии-вание в начальный период работы острым резцом;

г)    боковые углы резания должны быть не менее 7-10°. Принятие меньиих углов связано с быстрым нарастанием боновых нагрузок на регец в процессе затупления. За пределами рабочих боковых площадок державка резца должна быть уже жирины резца в зоне боковых рабочих площадок;

д)    вылет ,>ззца над резцедержателем должен при любых обстоятельствах быть таким, чтобы удаление продуктов разрушения могло происходить без дополнительного дроблении. Вылет резца над корпусом исполнительного органа или ревце-держательньш устройством должен быть всегда не менее 1,8 -2,5 максимально/ толщины среза;

е)    резцы в резцедержательном устройстве должны устанавливаться так, чтобы равнодействующая всех сил проходила при работе среди :8атупленным резцом вдоль его оси. При резании с большими толщинами среза для резцов о наплавной этот угод должен составлять 30-50° относительно направления резания, для армированных резцов - 55-60°;

ж)    центральны;: угол развала боковых граней резца не должен быть более 60° при выпуклой передней грани.

II. При работе барабанных, дисковых и буровых исполнительных органов возможна заитыбовжа. Ввиду недостатка экспериментальных данных рекомендуется при проектировании руководствоваться следующим:

а)    сечение пространства между забоем и выступающими частями исполнительного органа с резцедержательными устройствами должно превышать в 2,5-3,5 раза сечение потока добываемого угля при максимальной производительности машины;

б)    конструкция исполнительного органа должна предотвращать возможность повторного затягивания отделенного от массива угля в зону работы режущего инструмента;

в)    предпочтение должно отдаваться испольнительным органам, эффективно транспортирующим уголь в сторону выработанного пространства или забойного конвейера без применения специальных погрузочных устройств.

П. МЕРОПРИЯТИЯ ПО УМЕНЬШЕНИЮ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ УГЛЯ ДОБЫЧНЫМИ МАШИНАМИ, НАХОДЯЩИМИСЯ В ЭКСПЛУАТАЦИИ

§ I. Исходные положения

Для выбора параметров оптимальных режимов работы угледобывающих мамин необходимо знать показатель сопротивляемости угля резанию (А, кг/см) и степень отжима угля, определяемые при помощи специальной аппаратуры типа ДКС или СДМ. Возможно также определение параметров по зависимости потребляемой мощности от скорости подачи при принятых на вахте режимах работы.

Располагая характеристикой мамины и указанными выше данными, возможно произвести расчет оптимальных параметров по методике ИГД им. А.А.Скочинского, изложенной в трудах института [9]. Однако в большинстве случаев работникам производства не известны показатели раэруиаемости угля (А, кг/см), необходимые для расчета рациональных параметров резания, и потому предлагается приближенный метод выбора эффективных параметров режимов работы цепных исполнительных органов комбайнов и врубовых мамин.

§ 2. Метод выбора эффективных режимов работы выемочных машин с цепным исполнительным органом

1.    Путем хронометражных наблюдений устанавливается максимальная устойчивая скорость подачи у , с которой мамина может работать при полной загрузке двигателя не менее 10-15 мин. Величина этой скорости больше средней скорости подачи гг , исчисленной по чистому времени работы.

2.    Количество угля Q , вырезаемое исполнительным органом в единицу времени, определяется:

<3-60 Ш_щу_Птвх , м³/час.    (15)

3.    Фактическая толщина среза ( k , см) определяется по фактической скорости резания ( у_р , м/сек), среднему расстоянию ( С>, м) между зубками в одной линии резания в скорости подачи ( V_m м/мин):

П "юХ,

к - 1,67    Щ** ,см.    (16)

Р

4.    Фактическое среднее расстояние между зубками в одной линии резания 1_<р определяется:

,_{м>    (17)}

^п Р

где п_яул- число кулаков в режущей цепи, шт.; t_и - шаг цепи м; т_лр - число линий резания; п_р - полное число зубков в цепи.

А

По полученным данным определяется величина (т“)ф_акт

5.    Оптимальный режим работы, обеспечивающий улучшение сортности добываемого угля, определяется следующими показателями:

числом зубков, устанавливаемых в цепи врубовой машины или комбайна:

Я. * 2 ~п_ур+(8 *12)    (18)

и соответственно 14

оптимальным расстоянием между зубками в одной линии резания:

/ - _ . “    2t7_v‘(8*I2)    *    ’

Значения приведенной площади потока итыба ( Г_ф , м²) определяются по формуле

^{А 1г1)}

Значение критической скорости подачи ( лг_{п кр} ), после которой наступает замтыбовка исполнительного органа, определяется экспериментально по точке перегиба графика зависимости расходуемой мощности на валу двигателя от скорости подачи.

В случае отсутствия экспериментальных данных уореднен-ные значения Г_ф могут бить приняты по данным, приведенным в табл. I.

6.    Удельная анергия процесса резания угля при работе врубовых махин и комбайнов с цепным исполнительным органом снижается при увеличении толщины среза до ее оптимального значения h_Qnm , соответствующего режиму, предшествующему началу аамтыбовки. Дальнейшее ¹ увеличение толщины среза, связанное с возникновением заятыбовки, вызывает увеличение удельной энергии резания. Связь между приращением толщины среза (в долях от h^ ) и изменением удельных энергозатрат (в долях от H_Wg/m ) приведена в табл. 2 .

7.    При постоянной мощности двигателя с увеличением толщины среза от k до h_enm соответственно снизится удельная энергия резания в раз. Производительность малины и

Таблица I

Тип Условия удаления эа-рубного штыба Приведенная площадь потока итыба Гф , м^ от ДО в среднем Прямые бары врубовых кашиц КЫП, С .почвы без расотыбовки 0,0010 0,0019 0,0013 дмг С ручной расвгтыбовкой 0,0017 0,0023 0,0020 С механическим расштыбовщиком 0,0025 0,0033 0,0027 БРЦ С механическим расштыбовн щиком 0,0037 С рамы конвейера 0,0049 0,0060 0,0055 Кольцевые бары комбайнов "Дон басс" С механическим расштыбовщиком 0,0033 0,0048 0,0040

Таблица 2

** опт \ 0,2 0.3 ол 0.5 0,6 0,7 0,8 0,9 1.0 От - 1.9 1.7 1.4 1.3 1,15 и 1,03 - До - 43 3.1 2.3 2.3 1,85 1.35 1,15 - В среднем 40 2,78 2.13 1.75 1,49 1,32 1,18 1,07 1,0

Значения Л для случая работы в режиме заштыбовки щк ^1) в таблице не приведены.    1    <nv

соответствующая ей скорость подачи возрастут также примерно в К_э раз. Таким образом:

Qanm    ,    “³/^ЧаС'

^V»onmк/иин

8. Для выбранного режима целесообразная скорость резания определится по выражению

(25)

9.    Так как комбайны и врубовые машины выпускаются обычно на одну или две скорости резания, которые, как правило, не будут совпадать с v_ponm% следует заказать необходимые сменные шестерни для редуктора режущей части.

10.    При выборе схемы сборки режущей цепи необходимо руководствоваться следующим:

а)    число зубков (число кулаков, оснащаемых зубками) принять в соответствии с п. 5 настоящего раздела;

б)    остальные кулаки подлежат замене кулаками крайней внешней линии (для врубовых машин - нижней) с зачеканенны-ми отверстиями под зубки или специальными кулаками - скребками, выпускаемыми заводами изготовителями машины;

в)    при разрежении режущих цепей необходимо руководствоваться следующим правилом:

в крайней внешней линии резания контурных баров или соответственно в крайней нижней линии резания прямых баров должно быть установлено не менее 6-10 вубков$

в крайней внутренней (крайней верхней) линии резания, а также в той линии резания, где зубки устанавливаются в вершине елочки, следует устанавливать не менее 4 зубков;

в остальных линиях резания достаточно устанавливать по 2 зубка;

г)    большое количество зубков всегда приводит к ухудшению сортности угля и может быть допущено л;щь при чрезмерном увеличении удельного расхода зубков, вызываемом наличием в угле твердых включений или крепких прослойков;

д)    распределение зубков по длине цепи должно быть равномерным и обеспечивать примерно одинаковое количество зубков, одновременно контактирующих с забоем при любом угле поворота ведущей звезды;

е)    для уменьшения степени износа режущих целей и направляющих бара желательно комплектовать схему сборки цепи таким образом, чтобы кулаки для зубков с положительным углом наклона стояли рядом с кулаками, имеющими отрицательный угол наклона. Такая установка кулаков парами обеспечивает частичную разгрузку от боковых нагрузок, вызывающих дополнительный износ.

II. Ожидаемый выход угля класса 0-6 км при работе в выбранном оптимальном режиме может быть определен, исходя из данных ситовых анализов при обычном режиме работы по форму—

где ^ш-б₀г»гГ ^ож*Даемый выход угля класса 0-6 мм при работе в оптимальном режиме, %; ur._f - выход угля класса 0-6 мм, по данным ситового анализа,при обычном режиме работы малины, %; к_п - коэффициент первмвмельченин (см. раздел 1,§1);

к_э - коэффициент, характеризующий снижение удельной энергии резания в оптимальном режиме по сравнению с обычным (см. табл. 2).

12. Для уменьшения выхода угля класса 0-6 мм при работе комбайнов с цепными исполнительными органами на иахтах, добывающих энергетические угли, особое внимание должно

ж) Уравнение (24) справедливо при - 15%, что практически охватывает все случал работы угледобывающих малин.

Оыть уделено снятия отбойной штанги с дисками, уменьшению диаметра и числа дисков на отбойной штанге, изменению схемы набора резцов в режущей цепи для уменьшения их общего числа и увеличения толщины среза (см. § 2, п. 10) и работе на максимально возможных скоростях подачи.

При вводе комбайна в эксплуатацию на антрацитовых пластах следует прежде всего установить, необходимо ли на комбайне отбойное устройство. Если пачка антрацита, подрубленная кольцевым баром, будет разрушаться под действием силы тяжести, кливахистости пласта и воздействия скребков грузчика, применение отбойного устройства нецелесообразно.

В ряде случаев лучшему разрушению подрубленной баром пачки угля способствует отодвигание грузчика от исполнительного органа.

Если пачка угля, подрубленная кольцевым баром, не разрушается, вначале рекомендуется попробовать поставить одну отбойную итангу без дисков; если при этом также не достигается достаточно эффективного разрушения пачки угля, то следует установить на штангу один или два диска, желательно диаметром 560 мм.

На антрацитовых пластах машинисту комбайна рекомендуется всегда вести комбайн на предельной скорости подачи. Лучшая сортность угля получается при чередовании работы комбайна на больной скорости подачи с кратковременными его остановками для работ по креплению, чем при непрерывной работе комбайна с уменьшенной скоростью подачи.

13. Пример выбора оптимального режима работы комбайна ^иДонбасс-I" с двигатежем ЭДК4-1С.

Условия работы а) Параметры комбата:

Ширина захвата ^ iazS = 1,6 м. Высота бара н = 1,0 м. Ckodoctb резания Vo =2,14 м/сек. Количество линий резания = 8.

Схема сборки — неразреженная "елочка".

Настоящая инструкция разработана на ос »овении решендя от 29 октября 1962 г. секши*. рудничного транспорта научного совета по проблемш горного дела Государственного комитета См ССОР яо координации научно-исследовательских работ.

Ь рьзр&ботхе инструкции принималл участие со-трудккки лаборатории поверхностного комплекса нгхт (докт.техн. наук А.Г.Фролов, инк. Г.З.Звекиго*л.д-скал - ^аадеди Ш и 1У) i лаборатории ьехеничей их опоссбог разрушения горних пород (кавд!даты технических наук Х.й.Берон и Е.З.Позиы - раздели I и П) Чпстгтута горного дела мм. А.А.Сжочнвсьогс, а также сотрудник* отдела руднжчяого трансгорта Дон:^;ГИ (кандидаты технических наук А.А.Крахма; ев и В.А.Ле* оиов - глава В).

В основу инструкции положены рекемевдации пс снижение измельчения угля, разработанное разлит ы-мм организациями в результате проведено их исслего-ванвй. Соблюдение всех рекомендуемых мероприятий позволит снизить выход мелкого угдя(кла:са 0—6 мм) до 25-ЗОЯ, что даст ззоноыию только на ан-рацито-ьых вахтах Управкекого Донбасса около Ъ ) млн. руб. ь гол.

Настоящая инструкции является ьрьлоаениеы к "Правилам технической эксплуатации угольнку вахт'* и ^Нормам технологического проектироваши угольна вахт, карьеров ■ обогатительных фабрик".

I. МЕРОПРИЯТИЯ ПО УМЕНЬШЕНИЮ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ УГЛЯ

ВНОВЬ проектируемой и модернизируемыми

ДОБЫЧНЫМИ МАШИНАМИ

§ I. Основные положения

1.    Для уменьшения измельчения угля добычными машинами оценка совершенства юс исполнительных органов должна производиться по средней величине условного сечения среза, приходящегося на один резец.

Истинное сечение среза предопределяет нагрузки и мощность на исполнительном органе и определяется как частное от деления объема угля, вырезаемого резцами в единицу времени, на суммарный путь резания всеми резцами за то хе время.

Условное сечение с рева характеризует степень измельчения угля и определяется как частное от деления объема всего добытого угля (с учетом мехщелевых и надцелевых пачек) на суммарный путь резания всеми резцами.

2.    При резании выход угольной мелочи гиперболически снижается с увеличением средних значений сечения среза. Интенсивность снижения выхода класса 0-6 мм постепенно убывает и при сечениях среза более 15-25 см^ становится незначительной.

3.    Выход угольной мелочи зависит от соотношения параметров среза, он минимален при рациональном отношении ширины среза ty. к толщине А , равном 1,5-3.

4.    Выход угольной мелочи (класс 0-6 мм) гиперболически

возрастает с увеличением удельной энергия резания угля, одновременно снижается выход класса +25 мм.

5.    Для увеличения производительности малин и уменьшения выхода мелких классов угля следует выбирать режимы резания, при которых удельные затраты энергии на работу исполнительного органа минимальны.

6. Вероятный процентный выход класса 0-6 мм при добывании энергетических углей Донецкого бассейна может быть определен по зависныостн, устаноыенной в ИГД им. А.А.Ско-чж нс ко го [Ч]:

* 45

4,05

угля К_п составляют для: комбайнов, разрушающих уголь с поверхности забоя ~ 1,25 узкозахватных комбайнов с кольцевым баром    ~    1,4

■и ро ко захватных комбайнов с кольпевым баром    ~    1,5

рехудхх цепей:

прямых баров    ~1,25

кольцевых баров    -1,55

Яри работе цепных баров в режиме заятыбовки значение К_п до*е бить увеличено на 11-18%.

2. Во избежалив зажтыбовки цепного бара рекомендуется принимать толщину среза

^к°- °^1М щфщ    ⁽⁵⁾

В частности, для кольцевых исполнительных органов, оснащенных режущими цепями комбайна "Донбасс",

^опт 2,^ _у см ,    (За)

для прямых баров, оснащенных режущими цепями врубовой малины КИП млн ГНС¹, соответственно,

А,»* «о    ,    СМ.    (36)

Пра работе цепными исполнительными органами иирину среза следует принимать

t_t*b*{ZA_tK)k_v,    (4)

где - ияряна режущей кромки резца, см.

3. Скорость резания следует принимать равной или несколько бодьже оптимальной (низе которой наступает эаяты-бовка режущей цепи)

, м/зек, (5)

где £?_г - техническая производительность исполнительного органа (но вырезанному углю), м^а/час.

4. Число резцов, одновременно участвугщих в резании Прр , связано со скоростью резания v₀ и технической производительностью исполнительного органа и должно определяться по формуле

Qr

0,36 S_ep vfp

кулаки с неустановленными еуСкамк специальными скребками, 6

интенсифицирующими вьшос штыба из врубовой щели. При этом следует иметь в виду, что в любой линии резания цепного бара должно быть не менее 2 зубков; в нулевой и крайней внутренней для кольцевых и контурных баров или соответственно крайней верхней для прямых баров должно быть не менее ^ а во внешней линии резания или соответственно нижней не менее 6-10 зубков. Минимальное число резцов в режущей цепи должно быть равно или больше

П_р *2 т_лр + (8 ♦ 12),    (8)

где г\_р - число резцов во всей цепи после разрядки;

/77 - число линий резания.

Чжсло резцов, одновременно участвующих в резании, определяется выражением

где L_u - развернутая длина врубовой цепя, м.

Оптимальная толщина среза при работе разреженной цепью всегда должна быть равна или незначительно меньше

Г

I) *

В частности, при работе семилинейной цепью комбайна "Донбасс" и установке вместо холостых кулаков специальных скребков, способствующих выносу штыба из врубовой щели, можно допустить, что Г_ф останется неизменным, и тогда

= (0,75 ♦ 0,62) -к , где 0,73 относится к п_р = 22,

0,62 относился к п_р = 26.

Отношение определяется конструкцией исполнительного органа комбайна или врубовой малины. Для выпускаемых в настоящее время ко*5айнов с кольцевыми барами, оснащенных режущими цепями комбайна "Донбасс", довольно близкие к фактическим результаты дает сле’;уюцая эмпирическая формула:

-^-=---^-----.    (XI)

L 0,14 L_iax6 + 0,45

6. Изложенные закономерности справедливы для проектирования машин с автоматическим регулированием скорости резания.

Условия автоматизации, обеспечивающей наивысшую производительность и лучшую сортность угля:

Р* :onit- (^) ‘cond. Mn-ccrut,    (12)

где ^ - аффективная мощность двигателя, квт;

/V/ - момент сопротивления резанию на ведущей звезде режущей части, кгм; п - число оборотов ведущей звезды, об/мин.

Снижение выхода угольной мелочи при добыче может быть достигнуто путем сокращения удельной площади врубовых щелей исполнительных органов за счет уменьшения их развернутой длины L и высоты Н_щ .

Уменьшение развернутой длины не всегда возможно. Снижение же высоты врубовых щелей связано с применением более совершенных материалов и сохранением жесткости баров на должном уровне. Целесообразно провести специальные работы по созданию таких цепей и баров, в первую очередь для узко-захватных машин, где достаточная жесткость бара может быть обеспечена при несколько меньшей толщине.

6. При выборе геометрических параметров режущих инструментов необходимо руководствоваться следующими соображениями:

а)    при толщине среза менее 1-2 см угол резания следует принимать равным 75-85°, резцы армировать вставками иэ твердого сплаве. Пра работе по высокоабразивным углям, содержащим много твердых включений, угол резания может быть увеличен до 90-95°;

б)    ширина режущей кромки долина приниматься равной О,2-0,3 толщины среза, но не менее 6-8 мм;

в)    задний угод резцов должен составлять 10-12°, а эа пределами рабочей поверхности по задней грани - 15°. При меньших углах быстро нарастают силы резания в процессе затупления резцов.

На участке 1-2 мм от режущей кромки резца передня! я задний углы резания должны быть равны 0°. Это значительно повьшает стойкость режущей кромки и предупреждает интенсивное выкрашивание в начальный период работы острым резцом;

г)    боковые углы резания должны быть не менее 7-10°. При меньших углах быстро нарастают боковые нагрузки на резец в процессе затупления;

д)    вылет резца над резцедержателем должен быть таким, чтобы удаление продуктов резания могло происходить без дополнительного дробления. Вылет резца над корпусом исполнительного органа или резцедержательным устройством должен быть всегда не менее 1,8-2,5 максимальной толщины среза.

§ 3. Выбор рациональных параметров исполнительных органов, разрушающих уголь с поверхности забоя

1

^(м>

Для стругов и комбайнов, разрушающих уголь с поверхности забоя, скорость резания выбирается, исходя из конструктивных соображений.

При увеличении технической производительности исполнительного органа или уменьшении сечения среза приходится увеличивать скорость резания или число резцов, одновременно участвующих в резании. При работе в оптимальном режиме излишнее количество резцов может привести по мере их зату-