2.5 Розрахунок кріплення

Величина гірничого тиску на 1 м виробки:

Q = 2а · b · γ_к · l_р ·k_с = 2·2,9·0,61·24,8·0,8·2 = 140,1 кН

де а - половина ширини (прольоту) виробки в проходці;

γ_к – питомий тиск порід покрівлі,

l_р – відстань між рамами;

b – висота склепіння обвалення, м:

= =0,61м

де h – висота виробки в проходженні;

φ – кут природного відкосу порід, 80⁰32^/_;

β – кут нахилу стойки, град;

f_к – коефіцієнт міцності порід покрівлі;

Визначимо максимальний згинаючий момент верхняка:

М_мах = Q · а = ·140,1·2,9 = 127 кНм

Визначимо момент опору верхняка:

W =

де / 32/ - припустиме навантаження на згинання профілю верхняка. Для

СВП-270 МПа.

Враховуючи результати обчислень проектом кінцево приймається менший стандартний крок установки кріплення L_ц = 0,8 м, що відповідає рекомендаціям ДонВУГІ, а також практиці експлуатації кріплення на шахті.

2.6 Розрахунок продуктивності комбайна

Експлуатаційна продуктивність залежить від втрат часу, викликаних перервами в роботі і залежних від конструкції комбайна, а вище чинники, а також від додаткових простоїв по організаційно-технічним причинам, не залежним від конструкції комбайна. Експлуатаційна продуктивність визначає можливість комбайна по проведенню виробки та визначається по формулі:

де Q_т - технічна продуктивність комбайна 1,8 та 0,6 м³/хв по вугіллю та

породі відповідно.

k_екс – коефіцієнт використання комбайну, який залежить від перерв на

зведення кріплення, дрібні ремонти і може тривати 0,15 ÷ 0,35;

Виробка проводиться по неоднорідним породам, тому необхідно визначити площі вугільного і породного вибоїв за формулами, відповідно.

де m - потужність пласта вугілля, 1,15 м;

В_пр - ширина виробки в проходці по верхняку, м;

β - кут нахилу пласта в перерізі виробки, градус;

S_пр - площа поперечного перерізу виробки в проходці, м².

Коефіцієнт підривки (присічки) порід визначимо за формулою:

Якщо виробка проводиться комбайном по змішаному вибою, то необхідно замінити технічну продуктивність на середньовзвішену теоретичну продуктивність комбайна по формулі:

де S_пр – площа перетину виробки в проходці з урахуванням канавки, м²;

S_вуг – площа вугільного вибою, м²;

S_п – площа порідного вибою, м².

2.7 Визначення темпів проведення

Планова швидкість проведення:

Визначимо число рам, встановлених за зміну:

n_p = V_пл /l_p = 3,6 / 0,8 = 4,5 рам, приймаємо 4 рами.

де l_p - відстань між рамами, м

тоді фактичне просування вибою за зміну визначається по формулі:

l_см = n_p · l_p = 4· 0,8 = 3,2 м/зміну.

Темпи проведення виробки за місяць:

=(3,2 · 3+0,8) · 30 = 312 м/міс

де n_см – число робочих змін за добу, 3;

l _рем – посування вибою в ремонтну зміну, м.

n_дн – число робочих днів у місяці, 30.

2.8 Провітрювання виробки, вибір ВМП

Розрахунок витрат повітря, необхідного для провітрювання тупикових виробок, проведених за допомогою прохідницьких комбайнів робимо по виділенню метану:

173,7 м³/хв;

де Q_вп – витрата повітря, яке необхідно подавати в при вибійний простір

тупикової виробки, м³/хв;

l_вп – газовиділення на привибійному просторі, м³/хв;

С, С₀ – допустима концентрація метану в витікаючому з виробки

струмені та біля ВМП, %.

Розрахунок витрати повітря по кількості людей проводиться по формулі:

Q_вп = 6 ∙ n_чол = 6 ∙ 10 = 60 м³/хв

де n_чол - найбільша кількість людей, що одночасно працюють в

привибійному просторі тупикової виробки, чол.

Витрата повітря по мінімальній швидкості у виробках розраховується по формулі:

Q _вп = 60 · 0,25 · 16,4 = 154,5 м³/хв;

де V_min – мінімально допустима згідно ПБ швидкість повітря в тупикової

виробки, м/с.

Витрата повітря по мінімальній швидкості у привибійному просторі тупикової виробки залежно від температури визначається по формулі

де V_з.min – мінімально допустима згідно ПБ швидкість повітря в

привибійному просторі виробки залежно від температури, м/с.

До подальшого розрахунку приймаємо більше із значень

173,7 м³/хв =2,9 м³/с

Витрата повітря для провітрювання всієї тупикової виробки по газовиділенню Q_п (м³/хв) при будь-яких способах її проведення визначається по формулі:

де I_п – виділення СН₄ в тупиковій виробці, м³/с

Розрахунок витрати повітря для провітрювання всієї виробки по кількості людей визначається по формулі:

м³/с

де n_чол – найбільша кількість людей, що одночасно працюють у

привибійному просторі тупикової виробки, чол.

До подальшого розрахунку приймаємо Q_п =2,9 м³/с.

Подача вентилятора визначається по формулі:

Q_в=Q_з.п ∙ K_ут.тр.=2,9 ∙ 1,34=3,9 м³/хв.

Аеродинамічний опір гнучкого трубопроводу визначається по формулі:

R_тр. =r_тр.(l_тр+20·d_тр ·n₂ )=0,0161∙ (600 + 20∙0,8 ∙1+60∙0,8 ∙0) = 9,9 кµ

де r_тр – питомий аеродинамічний опір гнучкого вентиляційного

трубопроводу без витоків повітря;

n₁; n₂ – число поворотів трубопроводів на 90° і на 45° відповідно.

Тиск вентилятора, що працює на гнучкий вентиляційний трубопровід (депресія трубопроводу), визначається по формулі:

h_в = 3,9² ∙ 9,9 ( + 0,41)² = 166,05 даПа

Остаточний вибір ВМП проводимо шляхом нанесення розрахункової режиму роботи на графік аеродинамічних характеристик вентилятора. Для провітрювання приймаємо такий вентилятор, характеристика якої проходить через точки розрахункового режиму роботи, або вище за неї.

Таблиця 2.7 – Розрахунок аеродинамічної характеристики

Qв м3/с	4	5	6	7
hв, даПА	115,2	180	259,2	352,8

Па

,м³/с

Рисунок 2.3- Характеристика вентилятора ВМЭВО-6А

Точки перетину характеристики визначили, що Q_вр =6,3 м/с h_вр =280 даПА

На підставі отриманих значень визначаємо витрати повітря у вибої, які мають бути менші за розрахункові.

робоча витрата повітря у вибою складе

Q_зпр = 1,69 - 0,69 ∙ Q_вр =1,69 - 0,69 ∙ 6,3 = 4,65 м³/с;

де h_вр - робочий тиск вентилятора, даПА;

Q_вр – робоча подача вентилятора, м³/с

Таблиця 2.8 - Характеристика вентилятора ВМЕВО-6

Найменування показників	Одиниці вимір.	значення
Діаметр робочого колеса	мм	630
Номінальна подача	м3/с	7
Номінальний повний тиск	даПа	250
Подача у робочій зоні: мінімальне максимальне	м3/с	3,0 9,5
Повний тиск у робочій зоні мінімальний максимальний	даПа	60 310
Максимальний повний КПД		0,77
Потужність приводу	кВт	25
Частота обертання	хв-1	2950
Габаритні розміри: довжина ширина висота	мм	975 750 1010
Маса вентилятора	кг	400

Проводимо перевірку втрати повітря в усті тупикової виробки по формулі:

де Q_п – витрата повітря для провітрювання всієї тупикової виробки, м³/с;

К_ут.тр. – коефіцієнт витоку повітря в трубопроводі.

Витрата повітря в місці установки ВМП повинна задовольняти наступним умовам:

Q_вс ≥ 1,43 ∙ Q_вр ∙ К_р = 1,43 ∙ 6,3·1,1=9,9 м³/с

де Q_вс - кількість повітря, що поступає до всмоктування вентилятора, м³/с;

К_р - коефіцієнт запасу, пов'язаний із ступінчастим регулювання продуктивності ВМП.

ВМП повинен встановлюватися у виробці зі свіжим струменем повітря на відстані не менше 10 м від вихідного струменю. Подача ВМП не повинна перевищувати 70% витрат повітря в виробці на місці його надходження.

Відстань від кінця вентиляційного трубопроводу до вибою виробки в газових шахтах не повинна перевищувати 8 м.

В кінці гнучкого трубопроводу повинна встановлюватися труба із жорсткого матеріалу довжиною не менше 2,0 м для забезпечення нормального перерізу вихідного отвору труби.

Датчик контролю швидкості (витрат) повітря встановлюється на відстані 10-15 м від вибою і повинен бути надійно захищеним від механічних пошкоджень.