XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

В наше время создания новых технологии или совершенствования уже, имеющихся стало ведущей проблемой повышения эффективности добычи полезного ископаемого в угледобывающей отрасли. Они должны учитывать соблюдение основных требований, например: высокие технико-экономические показатели, отсутствие нарушений целостности земной поверхности, извлечение полезного ископаемого в сложно-залегающих условиях.

Технология длинных лав широко применяется не только в нашей стране и за рубежом, но недостатки - по итогам исследований для них растет себестоимость добычи за счёт монтажа и демонтажа большого количества очистного оборудования (на 1 п.м. лавы 15-20 т.), за счет ухудшающихся условии разработки твердых минералов. Для решение этой проблемы предлагается применить при длине очистных забоев до 20-30 м коротко забойную выемку полезных ископаемых. Но она требует повышения мощности привода проходческо-очистных комбайнов, транспорта и снижения энергоемкости процессов разрушения.

Определяющей проблемой в этих условиях является осуществление поворота грузопотока конвейерами так как позволяет задействовать более совершенные схемы с обходом нарушенных зон или может применятся для сокращения нарезных работ.

В преимущество коротко забойных технологий можно отнести то, что эффективную добычу можно наладить и при малых запасах, ведь первоначальные капитальные вложения у коротко забойных технологий отличается меньшем числом чем для лавных, поскольку доставлять комплекс 200 м лавы с тяжелым комбайном и оборудованием нерационально. Сейчас запасы, залегающие в сложных, трудно извлекаемых участках месторождений твердых полезных ископаемых (уголь, калийные соли, ценные руды) составляют не менее 30% от общих, а за балансовые запасы, например, угля составляют более 50%.

Маневрирование камерами при встрече геологического нарушения легче чем длинными лавами, время выстоя кровли в зоне поворота меньше чем в лавах и это не приводить к существенному вывалообразованию. Недостаток таких систем - отсутствие поворотных конвейеров, способных изменить направление транспортирования на угол до 90 градусов. При этом понадобится механизированная крепь длиной до 20 м. Анализ решений с поворотными конвейерами и с крепью показывает их высокую эффективность в современных условиях и в тоже время необходимость совершенствования их технико-технологических решений.

Предложения по камерной выемке, особенно эффективны в том случае, если имеется конвейер с универсальной системой поворота транспортного потока, в любой зоне става конвейера на 90 градусов, при этом как показывает опыт испытаний КПС1 в КарТУ и ТОО КарГорМаш-М. это уже осуществимо с возможностью выстраивания става по схеме «змея» В качестве крепи можно использовать секции типа ОКП 70 - оградительно-поддерживающего типа, предназначенной для механизации очистных работ на пологих пластах мощностью от 1,6 до 4 м. Для таких разработок и в целом для камерных систем и частично для лавной выемки предложен угловой скребковый конвейер по инновационному патенту РК № 27024, заявка № 2012/0726.1, дата подачи заявки 20.06.2012.

Исследование нагруженности крепи для очистных выработок - важная задача для оптимизации её параметров и безопасности работ. Проектирование механизированной крепи выполнено на основе программного пакета типа Adams, рисунок 1. Сначала строим перекрытие под углом 45˚ через команду Bodies-Solids-Link, у которого Length=400 cm,Width=40 cm, Depth=100cm. Не забываем ставит галочки рядом цифрами. Создаем основание по команде Bodies-Solids-Link, у которого Length=250cm, Width=30cm, Depth=100cm. Конец перекрытие где начинается козырёк и конец основания находятся на одной вертикальной линий это для того чтобы наша крепь не клевал вперёд. Далее строим траверсы с небольшим наклоном соединяя вручную перекрытие с основанием через команду Bodies-Solids-Link, у которого Length=100cm Width=25cm, Depth=100cm. После построения строим портал по прямой для соединение верхнего траверса с основанием, строим через команду Bodies-Solids-Link,у которого Length=50cm,Width=25cm,Depth=100cm. Дальше строим нашу верхнею траверс через команду Bodies-Solids-Link, у которого Length=100cm,Width=25cm,Depth=100cm. Затем строим для нашей крепи козырёк. Козырёк отличается от козырька глиника тем, что имеет 2 части забойная и завальная, а между ними шарнир. Строим ее через команду Bodies-Solids-Link, у которого Length=120 cm, Width=25cm, Depth=100cm. При нужде передвижение нашего козырька мы используем команду Edit-Move при нажатие выходит окошка Precision Move нажимаем Laod для сбрасывание дальше Translate внизу x нажимая передвигаем козырёк вправо на 3 шага. Соединяем петлевым шарниром козырёк и ограждение командой Connectors Joints-Revolute Joint. Не забываем выбрать 2 Bodies-1 Location, курсором отмечаем Part 2 это перекрытие и Part7 это козырёк после этого находим их центр и нажимаем туда. Дальше ставим такие же шарниры для соединение между собой ограждение с траверсами командой Connectors-Joints-Revolute Joint.Не забываем выбрать 2 Bodies-1 Location, курсором отмечаем Part 2 это ограждение и Part6 это верхний траверс после этого находим их центр и нажимаем туда. Потом ставим такие же шарниры для соединение между собой верхний с порталом командой Connectors- Joints- Revolute Joint. Не забываем выбрать 2 Bodies- 1 Location, курсором отмечаем Part6 это верхний траверс и Part5 это портал после этого находим их центр и нажимаем туда. Ещё раз все команды упомянутые (9) сверху для соединение между собой перекрытие это Part2 с траверсом нижним это Part4. Ещё раз все команды упомянутые (9) сверху для соединение между собой траверсом нижним это Part4 с основанием Part3. Теперь нам нужно жестко то есть замком соединит между собой портал с основанием для этого нужно командой Connectors-Joints-Fixed Joint.Не забываем выбрать 2 Bodies- 1 Location, курсиром отмечаем Part3 это основание и Part5 это портал после этого находим их центр и нажимаем туда. Чтобы наша крепь стояла мы должны закрепит жестко замком между собой грунт и основание для этого нужно командой Connectors-Joints-Fixed Joint. Не забываем выбрать 2 Bodies- 1 Location, курсором отмечаем Ground это грунт и Part3 это основание после этого находим центр основание и нажимаем туда. После наших действие мы можем проверить нашу крепь при помощи Simulation- Simulation Control на рисунке 3.4 окно там End Ti

me-5.0, Steps – 5000, снизунужновыбрать Interactive. Окно имея интуитивно понятный интерфейс позволяет управлять временем просмотра всех этапов

Рисунок 1 Проектирование крепи: 1, 2 – траверсы, 3-основание, 4 – боковой домкрат передвижения, 5 – гидростойка, 6 – перекрытие, 7-действие гидропатрона.

движения. Затем строим гидрастойку, для этого нам нужен цилиндр, через команду Bodies-Solids-Cylinder, у которого Lenth=130cm, Radius= 20 cm. Не забываем выбрать New Part. Ставим его с небольшим смещением назад. Продолжаем строит гидростойку следующая на очереди шток, для этого используем команду Bodies-Solids-Cylinder, у которого Lenth=130cm, Radius= 15

cm. Не забываем выбрать New Part. Начинаем чертит с центра перекрытие до конца цилиндра. Теперь перейдем к шарнирам, сначала используем петлевой шарнир. Соединяем перекрытие Part4 с штоком Part10 с помощью команды Connectors-Joints-Revolute Joint. Не забывая курсором их отмечать, соединяем их в центре. Теперь перейдем к шарнирам, сначала используем шаровой шарнир. Соединяем между собой основания Part3 с цилиндром Part9 с помощью команды Connectors-Join- Spherical Joint. Не забывая курсором их отмечать, соединяем их в центре. Соединяем шток Part10 с цилиндром Part9 с помощью команды Connectors-Joints-Create a Cylindrical Joint. Если высота секции при нормальном виде составляет 4 м., то вовремя макс. опушенного 2,5 м. Рассмотрим 2 вида нагрузки на крепь, рисунок 2:

1.Максимальная деформация крепи за счет давление кровли

2.При работе клапана гидростойки.

Данные можно использовать для корректировки модели по натурным замерам ускорения в точке шарнира 2 в шахтных условиях в момент просадки секции крепи

В этом случае с учетом изменения направления силы от гидростойки на перекрытие и основание попытаемся использовать меню пакета для установки

Рисунок 2. Нагрузки и ускорение при смещении перекрытия. Реакция по оси У в шарнире 2 траверсы (верхней) в позиции 2 на рисунке 1.

силы на две точки принадлежащие конструкции. Меню Two bodies (два тела) позволяет установить направление силы вычисляется по двум точкам тел, между которыми действует сила. Таким образом мы сможем вычислять нагрузки крепи при её просадке под действием горного давления. Для использования меню следует войти во вкладку Forces-Applied forces, сразу же у нас появляется окно Modify Forse рисунок 4.3 там вставляем нужные нам параметры, например Function=18 млн. Подводим курсор к середине гидростойки и наводим вышедшую стрелку нужную нам сторону то есть верх. Теперь создадим горное давление. Не забываем изменит меню Space Fixed что значить, постоянное по направлению. Для использования меню следует войти во вкладку Forces-Applied forces, сразу же у нас появляется окно Modify Forse рисунок 4.3 там вставляем нужные нам параметры, например, Function=18млн способом курсором обозначив пересечение между козырьком и основанием наводим вышедшую стрелку вниз, то есть это горное давление Function=900000. Главное условие адекватности нашей модели это чтобы скорость смешение секций, по шахтным данным, была равна на скорость смешение точки соединение козырька и перекрытие. Вкладку Simulation Control используем для уже подготовленного движения деталей, узлов и целой машины и это лучше делать в рабочем диапазоне выделенного для нашей машины при использовании не забываем нажать на Interactive. Нам нужно вывести графики, нам для этого нужно узнать номерки нужных нам шарниров Джоинт 3 верхняя траверса нижний шарнир Джоин 5 нижний шарнир нижний траверса после Simulation – на окне вышедший нажимаем значок графика. Теперь нажимаем Sourse-objects дальше Fiber-counstaint потом Object-Joint 3 ускорение выбираем по оси х и у далее Add Curves, для точки Джоин 5 нижний шарнир нижний траверса построим на силу график по оси у и х. Графики внешне похожи, но они лежать на разных области для 5 шарнира в положительном, а 3 шарниры в отрицательном, траверсы четырёхзвенника всегда нагруженный силами разными по знаку, например, если верхняя сжата, то нижняя растянута или же наоборот.

Задача нашего проектирование кроме того, что козырек должен двигаться параллельно забою, нам надо добиться чтобы у нас было нагрузки как можно меньше. В данном случае 1 на 10-6 степени по плюсу, а по минусу такое же значение. Дальше мы можем построит секцию крепи для этого выделит все объекты нашей крепи и нажать Edit-Copy вышедший на том же месте копированную крепь нужно отодвинуть с командой Move и повторит, раздвинув на 2 м. Как видим из рисунков и опыта применения крепи ОКП70 в Караганде будут обеспечены условия для вентиляции забоя и свободного перемещения людей и созданы условия для применения промышленных роботов на базе крепи в забоях.