Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...
НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ

Институт геотехнической механики

Кияшко Юрий Иванович

УДК [622.232.8: 622.333] (043.5)

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ высокопроизводительных технологий

очистной выемке угольных пластов

05.15. 02 - "Подземная разработка месторождений полезных ископаемых»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Днепропетровск 2001

Актуальность темы исследования.

Работа выполнена в Институте геотехнической механики Национальной Академии наук Украины (ИГТМ НАН Украины).

Научный консультант

Официальные оппоненты:

Ведущая организация Комплексный научно-исследовательский и проектно -

конструкторский институт по проблемам Центрально -

го района Донбасса (ДонНИИ) Министерства топлива

и энергетики Украины, лаборатория подготовки и

систем разработки, м. Горловка.

Защита состоится "23" ноября 2001 в 13 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д.08.188.01 при Институте геотехнической механики НАН Украины по адресу: 49005, г.. Днепропетровск, ул. Симферопольская, 2а

факс (0562) 46-24-26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГТМ НАН Украины по адресу: 49005, г.. Днепропетровск, ул. Симферопольская, 2а.

Автореферат разослан "" октября 2001

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук Перепелица В.Г..

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Гарантированное обеспечение народного хозяйства Украины углем - главная задача его добывающей отрасли. Однако, реалии заключаются в том, что добыча угля уменьшилась по сравнению с 1976 годом более чем в 3 раза, значительно - с 32 до 40-42% увеличилась зольность горной массы, выросла себестоимость ее добычи. Увеличились расходы "затраты на материалы", "потребление энергии и топлива", "послуга производственного характера "," другие расходы ". Изменилась структура штата из-за оттока высококвалифицированных горняков. Несмотря на то, что уровень добычи угля с пластов средней мощности повышается, удельные производственные затраты увеличились, а производительность работы при отработке маломощных пластов наоборот - уменьшилась. Совокупность указанных факторов свидетельствует о необходимости существенного повышения технического уровня отрасли, в том числе на базе новых технологий и техники для шахт.

Существенный вклад в решение этих задач внесли специалисты Министерства топлива и энергетики Украины, ДонВУГИ, Национальной горной академии Украины, Донгипроуглемаш, ДонНИИ, Автоматгормаш, Днепрогипрошахт, ИГТМ НАН Украины, Дружковского, Горловского, Ясиноватского, Свердловского, Новокраматорский машиностроительный завод, других предприятий . Ими совершенствуется существующая техника, в том числе очистные комбайны, механизированная крепь, проходческие, транспортные, закладочных машины, другие устройства для механизации угледобычи, применение которых позволило улучшить показатели работы очистных, подготовительных и транспортных звеньев. Но, несмотря на широкое использование серийных и усовершенствованных машин, в том числе новых комплексов, основные проблемы угледобычи - низкая производительность труда, высокая зольность горной массы, а также трудо - материалы - и энергоемкости, формирующие себестоимость ее добычи, не решены. Поиск нетрадиционных, относительно недорогих техники и технологий для существенного повышения эффективности работы шахт ведется уже несколько десятков лет (бурошнековые машины, скреперы-струги, канатные пилы, машины камерно-столбовой выемки, Гидро установки и т.п.). Однако вся эта техника и технологии ее применения не могут быть использованы в очистных технологиях за низкой производительности, ограниченную область применения, а также по другим причинам. К тому же, в современных условиях появились новые задачи повышение уровня производительности, уменьшение фондоемкости проифективности, повышение доходов от работы шахт, снижение объемов использования лесных, металлических материалов, кабельной и другой дорогостоящей продукции, интенсификация охраны окружающей среды и другие. Следовательно, в современных условиях необходимы новые высокоэффективные технологии очистной выемки угольных пластов угля.

Одним из общепризнанных путей развития угледобывающих техники и технологий является синтез технико-технологических решений на базе создания очистных комплексов нового технического уровня, многофункциональных машин и систем с эффективным их использованием в условиях шахт. Такое производство характеризуется высокой безопасностью труда, надежностью и производительностью, низкой энергоемкостью, меньшей плотностью подготовительных выработок, возможностью отработки пластов различной формы, существенным уменьшением объема монтажно-демонтажных работ. Для выемки угля в отечественных шахтах вышеупомянутых технологий пока нет. Поэтому разработка научно-технических принципов создания высокопроизводительных технологий очистной выемки угольных пластов для повышения уровня добычи и снижения его себестоимости является актуальной научно-прикладной проблемой, имеющей важное народнохозяйственное, социальное и отраслевое значение.

Связь работы с научными программами, планами, темами.

Диссертация выполнена в рамках Государственной научно-технической программы "Создать и внедрить технологию и технические средства, обеспечивающие экологически чистые процессы добычи и переработки полезных ископаемых за счет применения безотходных технологий и утилизации отходов промышленных производств» в соответствии с & ldquo; Приоритетных направлений развития науки и техники Украины & rdquo; и Целевой комплексной программы & ldquo; Развитие закладочных работ при очистной выемке и проведении выработок на шахтах Донбасса на период 1983-1990 годов и до 2000 года & rdquo ;, утвержденной Минуглепромом Украины от 16.11.83 года и совместным постановлением Минуглепрома и Днепропетровского облисполкома № 28/171 от 25.04.1988 года о мерах по улучшениюохраны природы в Днепропетровском регионе.

Идея работы заключается в использовании выявленных закономерностей устойчивого развития средств комплексной механизации для обоснования новых вида построения и порядка работы очистного оборудования при выемке угольных пластов путем применения очистного и проходческого оборудования нового технического уровня.

Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка научно-технических принципов создания высокопроизводительных технологий очистной выемки угольных пластов, которые позволяют повысить надежность и эффективность работы шахт при применении очистного и проходческого оборудования нового технического уровня.

Для достижения указанной цели решали следующие задачи:

1) установить тенденции и закономерности устойчивого развития средств комплексной механизации подземной добычи угля и обосновать необходимость применения оборудования нового технического уровня для разработки угольных пластов;

2) оценить эффективность применения существующих комплексов и предложенных систем машин по факторам & ldquo; производительность труда & rdquo ;, & ldquo; надежность & rdquo ;, & ldquo; срок окупаемости капзатрат & rdquo ;, & ldquo; себестоимость & rdquo ;, & ldquo; мощность пласта & rdquo; и другим;

3) установить закономерности технологических и геомеханических процессов, протекающих в выработках и горном массиве при интенсификации очистной выемке;

4) разработать научно-технические принципы создания высокопроизводительных технологий для эффективной разработки угольных пластов и технико-технологические требования к параметрам очистного оборудования этих технологий;

5) разработать рациональные принципиальные схемы и определить параметры оборудования для шахт нового технического уровня;

6) обосновать экономическую целесообразность применения предложенных высокопроизводительных технологий.

Объект исследований техника и технологии выемки угольных пластов.

Предмет исследований технологические и геомеханические процессы, которые протекают в выработках и горныйв массиве при высокопроизводительных технологиях выемки угольных пластов с применением оборудования нового технического уровня.

Методы исследований анализ характеристик работы шахт для определения тенденций устойчивого развития технических средств и способов угледобычи, моделирование основных процессов угледобычи на ПЭВМ для установления закономерностей технологических и геомеханических процессов, протекающих в выработках и горном массиве; инструментальные измерения параметров основных машин очистных комплексов; шахтные исследования параметров технологических процессов очистной выемке, в том числе с закладкой выработанного пространства; лабораторные и шахтные исследования характеристик закладочных материала для разработки усовершенствованных технологий управления поведением горных пород в очистных забоях; системный подход к разработке новых принципов текущей выемки для реализации эффективной трудо-, материало- и энергосберегающей подземной разработки угольных пластов.

Научные положения, защищаемые автором:

1. Коэффициент полезного действия технологических линий подземного комплекса шахты обратно пропорционален плотности подготовительных выработок, проводимых уменьшается в гиперболической зависимости при увеличении технологической зольности потока горной массы и монотонно увеличивается при уменьшении количества последовательно соединенных машин в структуре каждой технологической линии.

2. Поток угля, поступающего со скамейки, характеризуется прерывностью, интенсивность которой зависит от вида построения технологической системы машин - в комплексно-механизированных лавах прерывистость логарифмически увеличивается с ростом количества машин в линии, а в забое, обслуживаемых гибкой системой автономных многофункциональных машин (САБФМ) - гиперболически уменьшается при увеличении количества машин в системе и при усредненном коэффициенте готовности каждой машины 0,95 поток угля практически непрерывный.

3. Максимально допустимое количество машин в технологической линии угледобычи по критерию& Ldquo; задана производительность & rdquo; определяется отношением эксплуатационной нагрузки на линию к производительности разрушающего машины, параболично увеличивается с ростом коэффициента готовности каждой машины в линии и увеличивается в показательных зависимости с ростом производительности разрушающего машины.

4. Коэффициент готовности кг комплексно-механизированного очистного забоя, что определяет его эксплуатационную производительность, уменьшается в гиперболической зависимости от количества машин в технологической линии, а кг рядов, оборудованных гибкими САБФМ, наоборот, - монотонно увеличивается с ростом числа машин в забое.

5. Опускания непосредственной кровли в лавах тонких пологих пластов при закладке выработанного пространства блоками находится в логарифмической зависимости от глубины очистных работ и уменьшается в показательных зависимости с ростом удельного сопротивления закладочных блока, который определяется коэффициентом сцепления частиц, его составляющих.

Научная новизна полученных результатов:

1) установлено, что стремление к полной механизации основных и вспомогательных процессов в технологии разработки приводит к значительному росту длины цепей машин и, как следствие, к уменьшению структурной надежности, которая определяет производительность шахты по факторам & ldquo; технологический перерыв & rdquo ;, & ldquo; наработка на отказ & rdquo ;, & ldquo; время восстановления & rdquo; и другим;

2) установлены особенности процессов создания угледобывающего оборудования, которые заключаются в следующем: на базе нескольких однофункциональных машин для разрушения, нагрузки, транспорта угля, породы и управления кровлей синтезируется проект одной многофункциональной машины; сочетание одно- и многофункциональных машин приводит к их "гибридизации" и проектирование комплекса машин; сочетание множества однотипных многофункциональных машин приводит к синтезу гибких технологических систем с качественно новыми свойствами;

3) впервые установлены зависимости коэффициента полезного действия технологических линий подземого комплекса шахты от плотности подготовительных выработок на горизонте выемочного поля, зольности потока горной массы, кажется шахтой на земную поверхность, количества машин и коэффициента готовности каждой машины в системе, которые позволяют развить теоретические исследования в области нахождения оптимальных форм участков шахтного поля;

4) выявлено качественное различие в структурах технологических циклов очистных комплексов и систем независимо работающих машин (САБФМ), которое заключается в том, что коэффициент готовности оборудования (кг) комплексно-механизированного забоя уменьшается, а кг рядов, оборудованных САБФМ, - наоборот увеличивается с ростом количества машин в системе; учет этой особенности позволяет проектировать качественно новые системы очистного оборудования для шахт;

5) впервые установлены зависимости между просадкой непосредственной кровли в лавах тонких пологих пластов, глубиной ведения очистных работ, удельным сопротивлением конструкции закладочного массива, построенного в выработанном пространстве лавы, другим параметрам.

Практическое значение полученных результатов:

1) разработаны и утверждены на уровне отрасли методика комплексного определения характеристик технико-экономического состояния угольных шахт и рекомендации по их техническому перевооружению и развитию, а также технические требования к конструкции и параметров комплекта механизированной крепи для Лавна и штрековый зон сопряжения;

2) разработана и внедрена в практику научных исследований система моделирования основных процессов угледобычи на ПЭВМ при различных вариантах технологий, что позволило сформировать принципы рационального программирования применения на шахтах разнопланового очистного оборудования и рассчитать эффективность его работы;

3) разработаны научно-технические принципы создания высокопроизводительных технологий подземной добычи угля, основанные на использовании высоконадежных систем с независимо действующих элементов при сокращении технологических линий за счет применения многофункциональных машин, запчастиаралелюванни работы отдельных машин в одной линии, обеспечении стабильной плотности горного массива, разрабатываемого выборе оптимальных форм горизонтов выемочного поля, очистных участков и разработке рациональной программы их отработки;

4) дано научно-техническое обоснование перспективных технологических систем разработки угольных пластов выемка-закладочных комплексами нового технического уровня, а также разработаны исходные данные для создания: на базе АФК автоматизированного фронтального агрегата со съемными закладочных модулями, а на базе К103 & ndash ; очистного комбайна для валовой то распределительной отработки пластов;

5) разработаны технические требования к составу оборудования и параметров выемка-закладочных комплексов для шахт Западного Донбасса, а также рекомендации по проведению выемка-закладочных работ в условиях тонких пологих пластов.

Результаты диссертационной работы и разработанные на их основе рекомендации по созданию высокопроизводительных технологий очистной выемки угольных пластов реализованы в виде "Выходные данные к конструкции и параметров комплекта механизированной крепи для Лавна и штрековый зон сопряжения (Днепропетровск Донецк Павлоград, 1993) , "Методики оценки технико-экономического состояния угольных шахт Украины с пластами мощностью до 2,5 м и углами падения до 350 для разработки предложений по их техническому перевооружению (Днепропетровск, 2001), "Рекомендаций по техническому перевооружению и развитию угольных шахт Украины, разрабатывающих пласты мощностью до 2,5 м с углами падения до 350" (Днепропетровск, 2001), "В срочном технологического регламента выбора состава оборудования, параметров и режимов эксплуатации технических средств для крепления сопряжений лав и штреков опорно-анкерной крепью в условиях шахт Западного Донбасса "(Днепропетровск, 2001), которые утверждены на отраслевом уровне, а также" Научно-технического обоснования перспективных технологических схем разработки угольных пластов в имково-закладочных комплексами нового технического уровня "(Днепропетровск Донецк, 2000), & ldquo; Выходные данные к созданию на базе К103 очистного комбайна для валового и распределительного отработки пластов & rdquo; (Днепропетровск-Донецк-Москва, 1984), & ldquo; Выходных требований к разработке на базе АФК автоматизированного фронтального агрегата со съемными закладочных модулями & rdquo; (Днепропетровск-Донецк, 1990), & ldquo; Технических требований к составу оборудования и параметров выемка-закладочных комплексов для шахт Западного Донбасса & rdquo; (Днепропетровск, 1993); & ldquo; Методики оценки Эффективно сти применения различных вариантов технологии комплексно-механизированной добычи и переработки горной массы для условий шахт Западного Донбасса & rdquo; (Днепропетровск, 1993), & ldquo; технологических схем применения выемка-закладочных комплексов на шахтах Западного Донбасса & rdquo; (Днепропетровск, 1995), & ldquo; Рекомендаций по проведению выемочных и закладочных работ в условиях тонких пологих пластов & rdquo; (Днепропетровск, 1995). Результаты диссертационной работы внедрены в проекты опытно-промышленной отработки 746-бис и 719 рядов ГОАО "Шахта Благодатная" ГХК "Павлоградуголь" (акт внедрения от 25.12.1999 г.) .. Экономический эффект от внедрения разработок составляет 1150 тыс. Грн. в год (в ценах 1999).

Личный вклад соискателя. Автором самостоятельно сформулированы цель, идею, задачи, выбрано методы исследований, обоснованно научно-технические принципы, проведен комплекс экспериментальных исследований в лабораторных и шахтных условиях, разработана система моделирования основных процессов угледобычи на ПЭВМ. Им также принято участие в совместных работах НГА Украины, ДонВУГИ, Днепрогипрошахт, ИГТМ НАН Украины и Донгипроуглемаш по внедрению в области новых техники и технологий угледобычи по теме диссертации. Как ответственных исполнитель он принял участие в разработке: высокопроизводительных технологий угледобычи, методологии создания и конструкций многофункциональных машин. Основные науные результаты, выводы и рекомендации получены и сформулированы автором самостоятельно. Содержание диссертации изложено автором лично.

Апробация результатов диссертации.

Основные научные положения работы и ее отдельных разделов докладывались и получили одобрение на Всесоюзных научно-технических конференциях & ldquo; Проблемы разработки мощных пологих и наклонных угольных пластов подземным способом & rdquo; (Караганда, 1984 год), & ldquo; Создание технологий безлюдной выемки угля с применением средств роботизации производственных процессов & rdquo; (Донецк, 1986 год), Всесоюзном научно-техническом семинаре & ldquo; Принципы создания новых технологий подземной добычи угля & rdquo; (Новосибирск, 1983 год), ХII Всесоюзном научно-техническом семинаре по исследованию горного давления (Алма-Ата, 1990 год), на научных конференциях ИГД им. А.А. Скочинского (Люберцы, 1983-1990 годы), научно-технических советах институтов ДонВУГИ, Донгипроуглемаш, Днепрогипрошахт, ДонНИИ, МакНИИ, в производственных объединениях по добыче угля & ldquo; Павлоградуголь & rdquo ;, & ldquo; Красноармейскуголь & rdquo ;, & ldquo; Добропольеуголь & rdquo; (1983-2000 годы), на Международной научно-практической конференции & ldquo; ХХI века - проблемы и перспективы освоения месторождений полезных ископаемых & rdquo; (Днепропетровск, 1998 год), на научно-практической конференции & ldquo; Проблемы проведения и крепления горных выработок в Западном Донбассе & rdquo; (Павлоград, 2000 год), на международной конференции "Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях" (Славское, 2001 год).

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 55 научных работах, из которых двадцать восьмой научных изданиях, в том числе монография, брошюра и 2 изобретения. Часть результатов опубликована в виде отдельных разделов в монографиях и учебнике. Из работ, опубликованных в научных изданиях, 7 единоличных.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести раздлов,

Загрузка...

Страницы: 1 2 3 4






Ещё Рефераты по вашей теме

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ газодозУЮЧОИ системы автомобильного газодизеля и определения ЕЕ рациональных параметров - Автореферат
Стеклокерамической МАТЕРИАЛЫ триботехнических назначения на основе карбида кремния - Автореферат
Криохирургического лечения аутоиммунный тиреоидит клинико-экспериментальное исследование) - Автореферат
Особенности деривационных процессов в терминосистеме строительства французского языка - Автореферат
Экологически безопасные технологии выращивания фасоль на черноземах ВОСТОЧНОГО Лесостепи УКРАИНЫ - Автореферат
Приоритетные направления, пути реализации и перспективы государственной политики Украины в области религиозно-церковной жизни - Автореферат
Микронеоднориднисть металлических жидкостей эвтектических систем на основе никеля и железа и влияние ее на реакционную способность металлических стекол, получаемых из жидкого состояния. - Автореферат