Ворошило вградскнй филиал института экономики промышленности АН УССР

Комбинат "Свердловантрадит*' МУП УССР

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ НОРМАТИВНОЙ НАГРУЗКИ НА ОЧИСТНОЙ ЗАБОЙ

Ворошиловград-1874

ВОРОШИЛОВГРАДОКИЙ ФИЛИАЛ ШСПИУТА ЭКОНОМИКИ ПРОМЫШЛЕННОСТИ АН УССР КОМШНАТ "СВЕРДЛОВАНТРАЩТ" МУП УССР

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ НОРМАТИВНОЙ НАГРУЗКИ НА ОЧИСТНОЙ ЗАБОЙ

Ворошиловгрсд - 1974

В связи с этим следует отметить,что так как современная выемочная техника отличается низкой надежностью и конструкции исполнения,то этот недостаток почти в такой же мере может быть перенесен и на технику будущего.

В настоящее время поиски совершенства техники ведутся в основном за счет изменения параметров в сочетании скорость подачи в зависимости от скорости резания, площади прикосновения и степени непрерывности;, или скорости резания от площади прикосновения и степени непрерывности; или площади прикосновения от степени непрерывности.В настоящее время в указанных направлениях достигнуты некоторые успехи, т.е. в результате поисков рациональных сочетаний получены струг, угольная пила, узкозахватный комбайн, всевозможные комплексы и т.д.

Следовательно, существенный уровень развития горной техника характеризуется переходом от простой механизации процессов добычи угля к комплексной на базе применения узкозвхватных выемочных комбайнов и механизированных комплексов с гидродмци -рованными крепями в очистных забоях,а также конвейеризации подземного транспорта.

Дальнейшее совершенствование существующего оборудования и создания принципиально новых выемочных и транспортных машин позволит перейти к завершению этапа развития горношахтной техники,т.е. к полной механизации и автоматизации всех процессов угледобычи в шахте.

Развитие транспортной техники определяют в основном те же направления,которые характерны и для выемочной: степень прерывности углепотока и скорость движения машины.Третьим параметром.

определяющим производительность транспортной техники является е е груз оп одъемн ость.

2«Рекомендации по определению нормативной „нагрузки на выемочную технику на основе ее совершенствования

Техническое перевооружение звеньев углепотока должно сопровождаться ростом его интенсивности на основе совершенства техники и повышения ее производительности.Применительно к конкретным условиям производства не всякое усовершенствование машин ведет к увеличению их производственных мощностей.Экономическая эффективность применения тех иль иных средств механизации определяется в основном величиной нагрузки на очистной забой.Поэтому достоверность установления этого показателя для сравниваемых типов оборудования и уровня его изменения является одним из важных условий при принятии объективных решений*

Определению производительности выемочных машин и комплексов в условиях эксплуатации и на стадии проектирования посвящено большое количество работ. Наибольшее распространение получил расчетный метод определения производительности выемочных машин,основанный на определении технически обоснованного баланса времени выполнения цикла работ и длительности перерывов и простоев по различным причинам.

Для определения возможной величины нагрузки на лаву в этих работах используются зависимости вида:

А^Щ~^-1_л-пг-г-у-С_п-п._ц ,

1ц    ^u

где Afl -суточная нагрузка на лаву,т.

%_м -продолжительность смены,мин;

П_Сп-количество смен работы в сутки;

Ln -длина лавы,м;

ГП -вынимаемая мощность пласта,м;

Z -полезная ширина захвата выемочной машины,м;

^ -объемный вес угля, т/м³;

С_п-коэффициент,учитывающий потери угля в лаве,С=0,97

Яу-количество полос угля,снимаемых при выполнении технологического цикла;

Тц -продолжительности технологического цикла работ в лаве.тн.

Расчет продолжительности технологического цикла в очистных забоях наклонных пластов производится по формуле

где Tj.cn. -затраты времени на вспомогательные операции при съеме одной полосы угля,мин;

К/ -коэффициент,учитывающий непредвиденные перерывы при подготовке средств выемки к добыче угля и осуществлении вспомогательных операций при съеме полосы угля;

L_n -машинная длина лавы,м;

Vf) -рабочая скорость подачи комбайна, м/мин;

К| -коэффициент,учитывающий непредвиденные перерывы в работе лавы,вызываемые вынужденными остановками средств выемки,доставки п транспортировки;

7л -продолжительность перерывов в работе выемочной машины(из расчета на одну полосу),вызываемых

проведением буровзрывных работ в нише,просека печи,бутовом штреке, пропуском угля из верхней ниши (на наклонных пластах) и работами по управлению кровлей,мин;

Гп. 5.0.-норматив времени на подготовительно-заключительные операции в смену,мин;

Т/1.н. -норматив времени на личные надобности,10 мин.на смену.

Для определения нормативной нагрузки на лаву принят единый метод расчета с охватом одинаковых параметров,Поэтому нами предлагается определять нормативную нагрузку для всех видов выемочной техники по формуле:

, ⁼ (Т—TfLi.O.)' Л7^1/'2-&н Gfl I TfCyT ,    (3)

где К_н -коэффициент,учитывающий прерывность углепотока из лавы.Он представляет собой отношение суммарного времени работы

выемочной техники ( 2 Гр ) к длительности цикла (Тц) и слпедз--

ляется по формуле:

К„=^_и.    (4)

где: Ксв - коэффициент структуры времени,который определяется кэк^ отношение времени перерывов по различным причинам (Т пер) к времени работы выемочной⁰ техники,т.е.

~5Тпер, • 2 Гр

Следовательно.фектическая производительность выемочной техники зависит как от сокращения длительности цикла в очистном забое,так и от уменьшения затрат времени на перемещение угля от лавы до погрузки в железнодорокные вагоны.

14

Согласно теории развития производительности машины,которая широко раскрыта в предыдущем разделе данной работы,производительность выемочной техники обуславливается тремя пара -метрами:скоростью (подачи Vn и резания Vp ), площадью прикосновения ревущего органа к пласту угля и степенью непрерывности углепотока из лавы () т.е. величина углепотока есть функция от указанных параметров _-i и таком сочетании,эти параметры нельзя увязать в функциональную зависимость для определения производительности выемочных машин.

Следует отметить,что в зависимости 3 не находят отражения такие параметры как площадь прикосновения режущего органа к предмету труда (угольному пласту) и скорости резания.

Учитывая это, нами проведено исследование по определению величины интенсивности углепотока с применением математической статистики, в частности, метода множественной корреляции, с учетом трех указанных направлений развития техники, в очистном забое.Рассмотрим зависимость между параметрами на примере работы шахт комбината "Свердловантрацит", лавы которых оснащены и врубовыми машинами, широкозахватными и узкозахватными комбайнами и комплексами.Скорость резания и скорость подачи взяты технически обоснованные (средние), площадь прикосновения режущего органа к пласту угля расчетная,исходя чз длины и высоты бара. Коэффициент, характеризующий степень прерывности потока угля, расчитывался по нормативным затратам времени на выполне-1 чб основных и вспомогательных процессов, составляющих цикл в очистном забое,интенсивность углепотока определялась по

формуле 3 для мощности пласта 0,8+1,б м(табл.1)

Рассматривая развитие техники для очистной выемки по трем группам, каждая из которых находится з тесной связи, следует,что происходит увеличение скорости подачи и резания, площади прикосновения режущего органа к пласту угля и степень непрерывнос^ти углепотока значительно возрастает.Скорость подачи врубовой машины увеличилась с 0,20 до 1,40м/мин, по широкозахватным комбайнам - с 0,2 до 2,6 м/мин, узкозахзатные комбайны имеют скорость подачи свыше 3,5м/мин.Скорость рэзе-ния почти не изменилась. Площадь прикосновения режущего органа к пласту угля по группам резко изменилась.Если на I этапе она составляла 10+ 15% от общей вынимаемой площади пласта,то в Ш группе -около 75%.Непрерывность углепотока из лавы возросла с II до 74%. Наряду с этим и производительность труда рабочего очистного забоя возросла более чем в 6,5 раз.

Исходными материалами для получения математической модели послужили донные о работе ьыемочной техники 48 лэвсшахт комбината "Сзердлсвантрацит".

Зеличина производительности любых технических средств, составляющих единую технологическую цепочку процесса добычи угля, характеризуется средней интенсивностью грузопотока (йср) з единицу времени основной (То) и вспомогательной работы (?в) которая определяется по формуле:

Г)

Этапы развития техники

Типы

выемочных машин

I    Врубовые машины (КПМ-2,ГТК-35,

ВНМИТ,Урал-33)

П    Широкозахватные комбайны (Киро

вец, ЛГД, Донбасс, КЦТГ)

Ш    Узкозахватные комбайны (K-IOI,

ыК-67, Б^-101,2К-6 2,ТЕМП,

КОМСОМОЛЕЦ)

Таблица I

! скорость !подачи

!м/мин

СЧО

резания.,/ .iiiocHUiieHi м/оок (УрЛк п^аст^г

! IIлощадй при-] к.оэффициент ¹к ося ов ен ия 1пр ерывн ости

0,20+1,40

0,20+2,60

1,5+5,0

1,9+2,12

1,98+2,8

1,83+4,5

0,2+0,25

0,5+0,63

0,8+0,95

0,11+0,28

0,29+0,4

0,5+0,74

где Q -количество перемещаемого груза,т.

Известно,что с увеличением скорости подачи и резания, площади прикосновения к предмету труда и степени прерывности возрастает средняя интенсивность углепотока.Задача состоит в том,чтобы установить закономерности влияния аглх параметров на среднюю величину интенсивности углепотока из лавы.

3 производственных условиях нс всегда модно установить степень влияния того или иного фактора на величину интенсивное ти углепотока с применением математической статистики.Среди многочисленных приемов, которыми пользуется мате^атичеекзя статистика, одним из самых эффективных в данной случае оакже является корреляционный, который и был использован в работе. Была установлена теснота «вязи между переменными, т.е< средней интенсивностью углепотока,с одной стороны и скоростями подачи и резания; площадью прикосновения к предмету тр^да и степенью непрерывности^ другой (табл.2)

При всех линейных формах, кроме связи со скоростью резания,получена сильная связь,т.е, свыше 0,3* Высокие значения коэффициентов корреляции для зависимостей между средней интен сквностью углепотока (Мер) и факторами, влияющими на нее / Vn »Vp> Sn, К_н /* говорят об i.x закономерности и обоснованности.Качественную и количественную оценку совместному влиянию факторов позволит дать применение множественной корреляции.

Ucp=2,8S8V^rn+i,863yp+^/»,2-5S_r.>i.OOS^_H--S.322?.

После определенных решений уравнение множественной корреляции имеет вид:

(б)

Параметры

Средлил серость подави яыемэчной техника, м/мин U ^    ^¥ п

Г'родяяя скорость резани;; ,и/сек (У р)

|1яощ&ь.ь i рккосновсния режуцего органа к пласту у Z (S_n)

Лоэ^ыдеепт непрерывности ( Кн )

Таблица 2

Уравнение ! Коэффициент корреляции

In	=0,74	V, .+1,33	0,36
ip	=0,275	Vp -1,74	0,183
is	=0,555	Sn+2,025	0,93
*-к	=7,9	K«-0,92	0,69

С общим коэффициентом корреляции .    =0.88

Высокое значение детерминации Д=0,77 свидетельствует том,что учтена основная масса показателей, влияющих на интенсивность углепотока,а выбранные факторы объективно отражают их взаимосвязь.Достовроность проделанных вычислений подтверждается тем,что по абсолютной величине коэффициент множественной корреляции превышает значение коэффициентов паркой корреляции.Применение полученного уравнения позволяет установить абсолютное отклонение величины интенсивности урлепотока г рв зультате изменения составляющих эе параметров.

Анализируя полученное уравнение,видим, что увеличен!»? скорости подачи на 0,3м/мин обеспечивает рост производительности забойной техники ;-:а 0,85 т/мин; увеличение площади прикосновения на 0,14м^ способствует увеличению интенсивности углепотока на 0,60т/мин., а рост коэффициента непрерывности на 0,1 позволяет увеличить интенсивность углепотока на 0,8т/ми На анализируемых шахтах, как    результаты    крон    омет

равных обследований, проведенных нормативно-исследовательскими станциями,темпы роста фактической интенсивности углепотока при внедрении новых, узкозахватных комбайнов и комплекеоь.снк-каются в основном за счет относительного уменьшения скорость подачи и коэффициента непрерывности углепотока из лазы.Если, например,средняя технически обоснованная скорость составляет 2,3м/мин.,а непрерывность углепотока 0,62, то фактическая и/, величина значительно нике и колеблется в следующих пределах: п=0,8+1,0м/мин _} 1£н=0,18+ 0,32 а величина углепотока на 36-68% ниже.

Методические рекомендации разработаны на основание обощения развития, параметров, характеризующих производительность выемочной техники и могут быть использованы работниками шахт при определении рациональной нагрузки на лаву.

Методические рекомендации составили инженеры Абраямов В.В« и Иванов В.И. под научным руководством кандидата экономических наук Кузнецова В.П,

Снижение скорости произошло за счет отставания во времени и пространстве выполнения смежных с выемкой угля рабочих процессов технологического цикла,а также из-за наличия простоев ю различным причинам.Уменьшение показателя пропорциональности,^, коэффициента непрерывности на шахтах происходит из-за наличия “узких мест” в пропускных способностях прилегающих эвенъеБ.

Полученное уравнение (б) предлагается принимать за основу при установлении рациональной (нормативной) нагрузки на лаву.

Формула для определения суточной нормативной нагрузки не лаву будет иметь следующий вид:

( ? )

* 0.3-C.J_; С ■/ т

где ^ -время общей работы,уетановленное рекимом,мин,

... ‘ -время подготовительно-заключительных операций, которое в каждой "смене предлагается принимать <^0*30 мин.

Лрп определен;?.; средней интенсивности углепотбка из лавы параметры . р(м/сек), - м(м²), Кн предлагается принимать расчетные на основании организационно-технических и технологических условий ;;э лаве, исходя из установленных нормативов и технических параметров.Более сложно установить скорость подачи у ,    )    выемочной техники.Во всех формулах,которые

предлагает ряд авторов и многие из которых применяются в трзктической рзботе, приходится сталкиваться с вопросом,какую

I.Предпосылки развития производственной косности выемочной техники

Учет нормативов производственных мощностей действующих вахт и оборудования по звеньям процесса добычи угля представляет важную задачу,а соответствующее использование имеющихся производственных мощностей имеет решающее значение при повышении эффективности производства.Рост добычи угля отдельных шахт при имею -щихся мощностях позволяет уменьшить необходимые капитальные вложения для создания новых мощностей и снизить трудовые,материальные и финансовые расходы данных предприятий.

Производственная мощность-это высшая способность какой -нибудь производственной единицы давать добычу угля,устойчив о достигаемую при максимально достигнутой и экономически обоснованной нагрузки на технические средства,в условиях применения прогрессивной технологии и научной организации производства к труда.

Производственная мощность шахты даже теоретически не является величиной постоянной,она всегда зависит от степени механизации, уровня технологии и организации производства и спреде -ляется по производственным мощностям отдельных звеньев процесса угледобычи.

Следует зыделять три этапа совершенствования горной техники и развития ее производительной силы.

Первый этап (1919-19?Огг) характеризуются механизацией процесса зарубки угля з очистных забоях с помощью врубовых ые-шин и доставки угля качающимися конвейерами,а также замахал ручной и конной откатки на горизонтальных выработках электровозами.

К 1940 году механизация этих процессов в основном была завершена* Зарубка и отбойка угля была механизирована на 95,0%,доставка угля в очистных забоях-на 91,6%, откатка угля и породы по горизонтальным выработкам -на 73,3%, з том числе электровозами -на 64,5%.

Для этого этапа характерными показателями уровня развития

выемочной техники являются:

скорость подачи врубовой машины-от 0,43 до 1,75 м/мин; степень непрерывности углепотохо-от 0,11 до 0,28 ; отношение площади соприкосновения рецущего органа машины к пласту угля составляло 10-15%;

производительность врубозой машины 3-4 тыс.тонн в месяц. Развитие транспортных средств характеризуется следующими показателями:

скорость допевая электровозов 3,6* 6 км/час; сцепной вес электровоза 2-ь 6 тонн; среднемесячная производительность электровоза 5* 10 тыс.тонно-км.

Второй этап (1950-1965 гг) характеризуется внедрением широкозахватных комбайнов для механизации зарубки.отбойки и навалки угля;широкое распространение получили скребковые конвейеры,передвигаемые с предварительной разборкой; назло применение индиви -дуальное металлическое крепление,преимущественно стойками с нарастающим сопротивлением.

К I960 г.процесс навалки угля на пологих пластах был механизирован на 47,8%,в том числе комбайнами на 46,5%.Метеллическая крепь применялась в 65,8% лзе,з том числе гидростойки-з 10% лав.

Основные параметры уровня развитая выемочной техники ела -дующие:

скорость подачи комбайна 0,75*1,4м/мин; степень непрерывности углепотока - 0,29-0,4; площадь соприкосновения ревущего органа комбайна к угольному пласту 25+32%; производительность комбайна 10*15 тыс,тонн в месяц.

Транспортные средства имеют следующие показатели:

скорость движения электровоза 6,5* 8 км/час; сцепной вес электровоза 8,5-12 тонн; производительность 10-12 тыс. тонн о-к;,: б месяц ; уровень конвейеризации - 20%.

Третий этап начался с 1965 г. и характеризуется созданием новых высокопроизводительных схем и средств механизации и автоматизации процессов угледобцчи,предназначенных для резкого повышения нагрузки на очистные забои.Техника развивается с учетом следующих основных принципов: механизация всех смежных операций технологической цепи; механизация производственных процессов; концентрация горных работ;создание безопасных условий труда и т.д.

Наиболее полно эти принципы осуществляются при комплексной механизации производства, когда все работы механизированы, производительность механизмов по всем ззеньям процесса угледо -бычи увязана.

Новая технология выемки угля в очистных забоях основывается главным образом на применении узкозахватных комбайнов комплексов, струговых установок,гидрофицированных передвижных механизированных и индивидуальных металлических крепей,высокопроизводительных конвейеров,передвигающихся без разборки.

На этом этапе развития горной техники основные показатели следующие:

6

скорость подачи комбайна 1,5-5,0м/мин; степень непрерывности углепотока 0,5-0,74; площадь соприкосновения рекущего органа комбайна к пласту угля 52-74%

производительность комбайна 12-40 тыс,тонн в месяц; скорость двикения злектровозов 10-12 км/час; сцепной вес электровоза 10-25 тонн;

производительность электровоза 15-40 тыс.тонно-км в месяц; уровень механизации -0,2-0,55.

В настоящее время, в период интенсивного развития техники третьего этапа,на шахтах Донбасса 50$ угля добывается из лав, оснащенных высокопроизводительными узкозахватными комбайнами и механизированными комплексами. Уровень механизированной навалки угля доведен до 96$.

На основании обобщения и анализа этапов развития экономики Донбасса следует,что в основе совершенства технических средств взята их производительность.Она характеризуется следующими основными параметрами: скоростью перемещения транспортных и выемочных машин и воздействия выемочных машин на пласт угля (резания); поверхностней и объемной площадью прикосновения исполнительных органов к пласту угля; степенью прерывности работы технических средств. Последняя зависит от объективных и субъективных условий производства и является функцией сочетания элементов производства (предмета труда,средств труда,самого труда).При этом со средствами труда она связана так,что зависит от количества и качества горношахтного оборудования, а с предметом труда (углем в массиве) и с личным фактором (кадрами) она связана односторонне-зависит от их качественной характер ркотики.

7

Следовательно,увеличение интенсивности углепотока из лавы зависит от скорости подачи (перемещения)^скорости резания,пло-щади прикосновения режущего органа к пласту и степенью непрерывности основного времени работы.

Таким образом производительная сила выемочной техники характеризуется тремя параметрами и развивается по трем этапам. Это представлено на рисунке I.

Следует отмстить,что скорость подачи (перемещения) и скорость резания растут, но скорость подачи растет более быстрыми темпами.В три раза с лишним возросла площадь прикосновения режущего органа к пласту угля. Значительно^.е. более чем в два раза увеличилась непрерывность потока угля из лавы.Производительность труда рабочего очистного забоя увеличилась более чем в четыре раза. Представилась возможность комплексно механизировать и автоматизировать все процессы по выемке угля в лаве.

Безусловно,что каждый из периодов развития техники не может представляться каким-то идеально однородным и четко разграниченным во времени.В каждом из предыдущих периодов имеются зачатки нового и в каждом последующем, где преобладает новый уровень техники, остаются еще старые горные машины и соответствующий им уровень организации производства, которые постепенно сменяются новыми в зависимости от степени вмешательства человека и горнотехнических условий.

Развитие и совершенствование техники для очистного забоя одно из основных направлений технического прогресса квк на ближайшую, так и на дальнейшую перспективу.

Этапы

розА/гия

техники

&ад Выемочной техники

/ Скорость

2 Сопри еосыобемае режусцего опеома

■ с пластом угля

Степень непрерыоно* •cm и угле пот о па

подачи, л>/мин.

ш

резс/ния ^ м/сек.

(Vp)

£ /Л Jim ^мощыосгпб но (Он)

Площадь 'Огнош&ше

Расположение зарубнос! щели

Распо

JJQptCBHUt

Вруба

сопшкос

н'ОоёниЯ,

SnXMO-

сцадипо-

M*(Sn) пеоеинот

^J едения пласта, %

Структура drome *><6 ности цикле/

Производительность труда оабо-чего Очоа?- j *609!

&3ффи-

циент

уелргруА^И°^°_л- - -носгиуг ОУ'грЛ

Врубоёые

машины

W)

UZZZCZZl

IMS

работы j нин.

h-?"H

шзз,

Т/р

⁷^^w г (^пР°н

zzzzizm

I........* п

Щлатгль ыоегь!

sjifli'i

ПГ

Комбайны с и/иропо-зах&атним режущим •органом!

н ш

Машинное бремя раОоты, /Уин.

' Тм

Ёия|

Л-rum ель ноегь и_уипла_/ мин.

«н

no HI

Узказахбат-ные комбайны и ёыемщ ные очист->е комплексы

ВШ

-тр»?.

Л',-.-/Зь

ш

Рис Г

и ш

Май JuHHoe бремя работы, мин.

ГЦУО

6о/

Тп_____

> ЛИ 1.ИШ «м J ■-iM*wSaig53(

j    /Улитель нос 76

цок/?а, нон.

I— .........г р......~

УзкОЭСЭСоа':

ные юнбЫ ~

Ш

Кенплептк-

НО

Анализируя развитие техники по ее этапам следует отметить, что для шахт дальнейшей перспективы почти все возможности техники первых этапов исчерпаны.Скорости подачи и резания не могут быть значительно увеличены, так как находятся в прямой зависимости от мощности моторов,а значит и от габаритов технических средств и прочности материалов, из которых они изготовлены, В выемочных агрегатах скорость подачи предусматривается 24^,5м/мин а скорость резания 1,8-3,5м/сбк.Площадь соприкосновения режущего органа (бара) к пласту угля в настоящее время достигают свыше 90%,т.е. этот резерв повышения производительности выемочной техники также почти полностью использовании агрегатах, которые предусматриваются для лав шахты будущего, будет приме -няться режущий орган также с площадью соприкосновения свыше 90%, но с (фронтальным расположением. Степень прерывности потока угля из лавы предусматривается также кашленьшая т.е, в предотх 5-15%.

Полная непрерывность углепотока из лавы может быть достигнута при безлюдной выемке угля, т.е. при комплексной механизации всех технологических процессов по выемке угля,транспортировке его из лавы,а также механизации всех вспомогательных работ,не обходимых для полного завершения технологического цикла как в лаве,так и всей технологической цепочки процесса угледобычи.Следовательно,выемочная техника,которая закладывается в проекты шахты будущего,в принципе базируется на современных принципах ее развития, т.е. на основе совершенствования выемочных машин Ш-го этапа их развития.