Wpływ stanu obciążenia kombajnu ścianowego dużej mocy na możliwość uzyskania wysokiej koncentracji wydobycia

• Autorzy: Jaszczuk M.

Warianty tytułu

EN

Influence of the state of external load of a heavy-duty DERDS on attainability of high concentration of extraction

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Uzyskanie wysokiej koncentracji wydobycia w przodku ścianowym jest jednym z podstawowych warunków powodzenia reformy górnictwa węgla kamiennego w Polsce. Wyposażenie nowoczesnych kombajnów dużej mocy w układ automatycznego sterowania sprawia, że o wydajności kombajnu w danych warunkach eksploatacyjnych decyduje stan obciążenia zewnętrznego poszczególnych zespołów roboczych kombajnu. Stan ten, wynikający z przebiegu procesu urabiania calizny węglowej i ładowania odspojonego, zależy w dużej mierze od prawidłowego zaprojektowania systemu mechanizacyjnego. Niezwykle ważne jest zatem ustalenie wpływu stanu obciążenia zewnętrznego kombajnu na możliwość uzyskania wysokiej koncentracji wydobycia. Ze względu na złożoność problematyki i wielość czynników o wybitnie losowym i dyfuzyjnym charakterze wpływu przyjęto procedurę postępowania badawczego obejmującą: -studium obciążenia zewnętrznego kombajnu przeprowadzone na podstawie wyników badań eksperymentalnych, -analizę możliwości uzyskania wysokiej koncentracji wydobycia na podstawie opracowanego modelu przebiegu procesu produkcyjnego w ścianie, -opracowanie modeli (energochłonności procesu urabiania skał węglowych kombajnem ścianowym, procesu ładowania urobku, predykacji mocy kombajnu) pozwalających na uogólnienie wniosków wynikających z badań identyfikacyjnych. Studium identyfikacyjne przeprowadzono opierając się na zestawie charakterystyk eksploatacyjnych kombajnu uzyskanych na podstawie badań eksperymentalnych zrealizowanych w 11 ścianach kompleksowo zmechanizowanych w 7 kopalniach węgla kamiennego. W dwu ścianach zakres badań był rozszerzony i obejmował wpływ zastosowania ładowarek osłonowych, ich cech konstrukcyjnych i ustawienia oraz kierunku obrotów organów urabiających na przebieg procesu ładowania urobku poszczególnymi organami. Analiza charakterystyk eksploatacyjnych kombajnu pozwoliła na: -identyfikację stanu obciążenia zewnętrznego kombajnu w różnych warunkach eksploatacyjnych, -wskazanie istotności wpływu przebiegu procesu ładowania urobku przez kombajn na stan obciążenia zewnętrznego zespołów roboczych, -wyodrębnienie czynników kształtujących przebieg procesu ładowania urobku przez organy urabiające, -poznanie charakteru zmian mocy, jaką zasilane są silniki w funkcji prędkości posuwu kombajnu, -ocenę prawidłowości doboru kombajnu do danych warunków eksploatacyjnych. Ocena zastosowania kombajnu w określonych warunkach eksploatacyjnych wymaga przeprowadzenia analizy energochłonności procesu roboczego. W pracy przedstawiono nowy teoretyczno-eksperymentalny model energochłonności procesu urabiania skał węglowych kombajnem ścianowym, który zapewnia uzyskanie reprezentatywnego dla danych warunków i stanu obciążenia zewnętrznego kombajnu wskaźnika energochłonności. Analiza uzyskanych wartości wskaźnika energochłonności i stanu obciążenia zewnętrznego kombajnu wykazała, że obiektywna ocena prawidłowości i doboru kombajnu do warunków danego przodka ścianowego powinna uwzględniać dodatkowe czynniki. W związku z powyższym zaproponowano zestaw czterech wskaźników: energochłonności procesu urabiania, efektywności pracy kombajnu i wykorzystania mocy nominalnej oraz określono wartości progowe tych wskaźników. Dokonanie oceny prawidłowości doboru kombajnu do różnych warunków eksploatacyjnych będzie służyło lepszemu wykorzystaniu kombajnów dużej mocy w polskich kopalniach węgla kamiennego. Prawidłowy dobór kombajnu do określonych warunków eksploatacyjnych wymaga dysponowania modelem umożliwiającym predykację mocy w funkcji posuwu. Badania identyfikacyjne wykazały, ze charakter zmienności poboru mocy przez kombajn w funkcji prędkości posuwu nie odpowiada przebiegom otrzymywanym na podstawie dotychczas stosowanych modeli. Czynnikami wpływającymi na zmniejszenie poboru mocy są zmienność relacji podziałki skrawania i grubości skrawu oraz występowanie zjawiska odspajania górnych naroży pokładu. Wprowadzenie nowej metody korekty wartości siły skrawania uwzględniającej zmienność grubości skrawu wzdłuż drogi kontaktu noża z calizną przy danej prędkości posuwu kombajnu i wysokości warstwy skrawanej doprowadziło do uzyskania zgodności charakteru zależności mocy od prędkości posuwu kombajnu wyznaczonych na podstawie modelu z uzyskanymi w trakcie badań identyfikacyjnych.

EN

The attainment of high concentration of extraction on a longwall face is one of prerequisites successful restructuring of poland's hard coal mining. Furnishing of modern heavy duty DERDS with automatic control systems makes that the state of external load of particular units of a shearer is decisive for the shearer's performance when operated under given mining conditions. This state being a result of the course of the process of coal body mining and of cut material loading is to considerable degree conditioned by correct designing of a mechanisation system. Determination of the effect of the state of external load of a shearer on attainability of high cincentration of extraction is also of a vital importantance. In view of the complicated character of problems dealt with and becouse of a great number of factors of notably random and diffusive character the research procedure has been assumed which covers: - study on external load of a shearer carried out on the basis of results obtained from experimental tests; - analysis of the feasibility of high concentration of extraction on the basis of the developed model of a course of the production process on a face; - development of models (of specific energy consumption, of the process of cut coal loading, of prediction of shearer's power) allowing the conclusions arising from identification tests to be generalised. The identification study was preformed on the ground of a set operational characteristics of a shrearer obtained as a result of experimental tests carried out on 11-all-out mechanised faces in 7 coal mines. In case of two faces the range of tests was widened and covered the effect of application of powered cowls, of their design features and positioning as well as of the sense of cutting drums rotation on a run of the action of cut coal loading with particular cutting drums. Analysis of the operational characteristics of the shearer made it possible: -to identify the state of external load of a shearer under different operating conditions, - to indicate the vital importance of the effect of a run of the action of cut coal loading loading with the shearer on the state of external load of shearer's units, - to distinguish factors decisive for a run of the action of cut coal loading with cutting drums, - to know the chaarcter of changes in power with which motors are supplied versus haulage speed of the shearer, - to assess the correctness of a shearer selection suitable for given operating conditions. An assessment of the application of a shearer under defined operating conditions needs carrying out of an analysis of the specific energy consumption of the production process. The paper presents a new theoretical and experimental model of specific energy consumption of the process of mining of coal-bearing rock with a shearer, which assures the obtainment of the index of specific energy consumption representative for given conditions and for the state of shearer external load. From the analysis of the obtained values of the index of specific energy consumption and of the state of shearer external load it appears that objective assessment of the correctness of a shearer selection suitable for given conditions existing on a face should take additional factors into consideration. In this connection a set of four indices has been proposed. They cover the index of energy consumption of the process of mining, index of shearer's performance and of utilization of arted power. Threshold values of the indices have been stated. The assessment of correctness of a shearer selection to suit different operating conditions will allow making better use of heavy-duty shearers in Polish coal mines. A correct selection of a shearer suitable for defined operating conditions needs a model that enables prediction of power versus shearer haulage speed. The identification tests have indicated taht the character of varying power consumption of a shearer versus its haulage speed does not correspond to runs obtained on the basis of models used so far. Variation of the ratio of a cutting pitch to a depth of cut and occurrence of spalling of seam topcorners are factors, which have an effect on reduction of power consumption. Introducing of a new method for correction of values of a cutting force in which variation of a cut depth along a path of contact of a cutting tool with coal body at a given haulage speed and at a given hieght of the layer being cut is taken into account has brought about attainment of consistence of the dependence of power on shearer haulage speed determined as a result of identification tests.

Słowa kluczowe

PL

kombajn ścianowy; koncentracja wydobycia; obciążenie zewnętrzne; kopalnie węgla kamiennego

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Górnictwo / Politechnika Śląska
• Rocznik: 1999
• Tom: z. 240
• Strony: 1--149
• Opis fizyczny: Bibliogr. 73 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jaszczuk M.

• Instytut Mechanizacji Górnictwa Politechniki Śląskiej, 44-100 Gliwice, ul. Akademicka 2, tel. (0-32) 2372124,