автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Повышение технического уровня проходческих комплексов типа "Сибирь"

На правах рукописи

pre "од

-9 RHR ?ПГО

ГРИГОРЕНКО Юрий Дмитриевич

ПОВЫШЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ ПРОХОДЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ТИПА «СИБИРЬ»

Специальность: 05.05.06 - «Горные машины»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово 2000

Работа выполнена б ОАО «Кузбасский научно-исследовательский институт шахтного строительства» (Кузниишахтострой)

Научный руководитель - засл. деятель науки РСФСР, д-р техн.наук,

проф. Горбунов В.Ф.

Официальные оппоненты: д-р техн.наук, проф. Моисеев Л.Л.,

к.т.н. Кочетков В.Н.

Ведущая организация - ОАО «Угольная компания «Кузбассуголь»

Защита состоится 30 июня 2000 г. в 1200 час на заседании диссертационного совета Д 063.70.01 в Кузбасском государственном техническом университете: 650026, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кузбасского государственного технического университета.

Автореферат разослан 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д-р техн.наук, проф.

Хлёксг^ров Б. А.

415-5-021.и1ь°

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Совершенствование техники и технологии горно-подготовительных работ является приоритетной задачей на ближайшую перспективу. Более 40 % объемов работ, связанных с проведением выработок по породе или с присечкой крепких пород, могут быть выполнены только с использованием буровзрывного способа проходки. Более 55 % объемов таких выработок приходятся на наклонные. Существующий уровень отечественной техники для этой технологии не обеспечивает требуемых скоростей проведения выработок и производительности труда проходчиков.

Изменить сложившееся положение возможно путем создания средств комплексной механизации горнопроходческих работ и, в частности, проходческих комплексов «Сибирь», которые прошли опытно-промышленную проверку и требуют расширения области их применения при одновременном повышении надежности и эффективности. Для таких комплексов, разрабатываемых на основе агрегатирования со взаимоувязанными параметрами работы подсистем в процессе проходческого цикла, отсутствуют эффективные методы системного исследования и расчетов рабочих параметров с учетом фактора надежности.

На основании вышеизложенного представляются актуальными научное обоснование и разработка методов рационального проектирования комплексов типа «Сибирь» с учетом надежности оборудования.

Диссертационная работа является составной частью научно-исследовательских работ Кузниишахтостроя 2792061000, 2713340000-077, 2721200000, 2701006000 «Создание комплекса («Сибирь») для проведения наклонных (до 25°) выработок», входящих в целевую комплексную программу Минуглепрома СССР Ц150805, - «Разработать и усовершенствовать технологию и средства комплексной механизации проходки наклонных выработок», №ГР 8189014, ЛГ°ГР 01850022498, №ГР 72038042; по заказам-нарядам ВПО «Кузбассуголь» и ПО «Северокузбассуголь» по темам 003822, 2792551, 4321117206, 2792338000, 2792061000, 2792557000 -«Исследование и создание комплексов «Сибирь - 1», выполнялись в рамках программы «Уголь Кузбасса»; по договору с Мосметростроем по теме 2794040000 «Исследование и создание проходческого комплекса :<Сибирь-2ТМ» для условий Мосметростроя»; по заказу «Росугля», по геме 30 «Исследование и разработка проходческих комплексов со съемными модулями («Сибирь-3 Универсал», «Сибирь-1 Универсал») и уни-зерсальным грузолюдским транспортом», входящей в отраслевую программу «Уголь России»; по федеральной программе (Минтопэнерго РФ) 10 темам 11, 12 «Исследование и модернизация комплексов «Сибирь-1»,

«Сибирь-2», теме 13 «Разработка оснащения поверхности, технологии проходки г; схем технологического транспорта протяженных наклонных горных выработок».

Цель работы - повышение технического уровня проходческих комплексов типа «Сибирь» и разработка методов их проектирования с учетом фактора надежности.

Идея работы заключается в рассмотрении проходческого комплекса как вероятностно-динамической системы, эффективность функционирования которой определяется составом и надежностью операционных машин и материальных связей в определенных горно-геологических и горнотехнических условиях эксплуатации.

Задачи исследований:

- провести стендовые и шахтные исследования по установлению и уточнению технических параметров и надежности оборудования, входящего в состав комплексов «Сибирь», установить закономерности распределения случайных величин показателей надежности комплексов;

- разработать математическую модель процесса функционирования комплексов в подготовительном забое с учетом фактора надежности и вероятностного протекания работы оборудования в процессе проходческого цикла;

- разработать методику проектирования проходческих комплексов «Сибирь» с учетом фактора надежности на основе системного подхода и использования имитационного моделирования.

Методы исследований:

- анализ и обобщение результатов научных исследований и производственного опыта, широкомасштабные хронометражные наблюдения за работой комплексов в подготовительных забоях;

- теории вероятностей, надежности и математической статистики, имитационное моделирование на ЭВМ работы комплексов при выполнении процессов проходческого цикла на основе системного подхода и вероятностного характера их функционирования.

Научные положения, выносимые на защиту:

'- эффективность работы проходческих комплексов типа «Сибирь» при проведении наклонных выработок снижается на 25-30 % из-за простоев, связанных с отказами оборудования. Наибольшее количество отказов приходится на базовые подсистемы- 34-37 %. Полученные случайные значения показателей надежности описываются экспоненциальным законом распределения;

- надежность конструктивных и кинематических связей между функциональными машинами и базами комплексов имеет существенное значение в структуре отказов (до 10 %) и должна учитываться при определении производительности и показателей надежности комплексов;

- разработанная математическая модель процесса функционирования комплексов отличается учетом вероятности оезотказкой работы функциональных машин и связанных с этим потерь производительности .в заданных горно-геологических и горнотехнических условиях их эксплуатации;

...,, -методика проектирования комплексов базируется на имитационном моделировании процессов их функционирования с учетом структуры и надежности подсистем и предусматривает применения ряда модификаций в зависимости от условий работы.

Научная новизна ра боты заклю чается:

- в системном подходе к исследованию технического уровня и надежности комплексов «Сибирь», эффективность функционирования которых определятся составом оборудования, характером материальных связей между подсистемами комплексов, их надежностью в заданных горно-геологических условиях эксплуатации;

- в определении количественных значений показателей надежности функциональных машин и их материальных связей с базами комплексов и установлении законов их распределения;

- в разработке математической модели и алгоритма ее реализации на ЭВМ, позволяющих моделировать процесс функционирования комплексов в подготовительном забое с учетом порядка и продолжительности работы функциональных машин, их надежности и вероятностного характера протекания процессов проходческого цикла.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- применением апробированных методов, основанных; на фундаментальных положениях теорий вероятностей, математической статистики и массового обслуживания,, методов определения количественных показателей надежности и эффективности на основе проведения широкомасштабных'хрономегражных наблюдений за работой опытных образцов комплексов на шахтах отрасли; адекватностью вероятностных моделей реальному процессу при принятой доверительной вероятности, равной 0,9, и относительной ошибке в определении среднего значения, не превышающей 15%; ,

- положительными результатами, полученными при внедрении основных положений диссертационной работы в практику сооружения наклонных выработок модернизированными комплексами, обеспечившими

повышение скорости проходки и производительности труда в 1,6-2,5 раза.

Личный вклад автора заключается:

- в определении фактических показателей надежности функциональных машин и материальных связей базовых образцов комплексов «Сибирь» и их модификаций;

- в установлении необходимого уровня надежности комплексов для достижения ими заданной производительности;

- в расчете рабочих параметров комплексов при проведении подготовительных выработок с учетом надежности подсистем и материальных связей и вероятностного характера работы комплексов в подготовительном забое;

- в разработке имитационного моделирования, позволяющего производить сравнение и выбор вариантов конструкций комплексов, обеспечивающих максимальную производительность с учетом конкретных горно-геологических условий сооружения подготовительных выработок.

Практическое значение работы заключается:

- в определении фактических показателей надежности функциональных машин и материальных связей базовых образцов проходческих комплексов типа «Сибирь;

- в установлении необходимого уровня надежности комплексов для достижения ими заданной производительности;

- в расчете рабочих параметров комплексов при проведении подготовительных выработок с учетом надежности подсистем и материальных связей и вероятностного характера работы комплексов в подготовительном забое;

- в разработке методики проектирования комплексов на основе системного подхода и имитационного моделирования.

Реализация работы. Содержащиеся в диссертации результаты исследований и разработок включены в следующие нормативно- технические документы:

1 .Технические задания институтам «ЦНИИподземмаш», «Сибгипрогормаш» и КузНИУИ на модернизацию проходческих комплексов типа «Сибирь» по темам 11 и 12 Федеральной программы Минтопэнерго РФ «Исследование и модернизация комплексов «Сибирь-1» и «Сибирь-2» / Кузниишахтострой. - Кемерово, 1993г.; «Разработать и усовершенствовать технологии и средства комплексной механизации проходки наклонных выработок» (№ГР 8189014; №01850022498; № ГР 72038042) / Кузниишахтострой. - Кемерово, 1993г.; Исследование и разработка проходческих комплексов со съемными модулями («Сибирь-3 Универсал», «Сибирь-1 Универсал» / Кузниишахтострой. • Кемерово, 1996;

2. Альбом технологических схем по теме 13 «Разработка оснащения поверхности, технологии Проходки И схем ГО у :т л " г. г :л:-г .'М' п транспорта протяженных наклонных горных выработок» / Кузнии-шахтострой, Кемерово, 1998;

3. Методика сбора и обработки информации о надежности проходческих комплексов типа «Сибирь»/ Кузниишахтострой -КузГТУ, - Кемерово, 1998. - 44 е.;

4. Рабочая конструкторская документация на базовые образцы комплексов . «Сибирь» и их модификации/ Кузниишахтострой-Сибгипрогормаш,- Кемерово, 1996-1998 гг.;

5. Повышение технического уровня буровзрывных проходческих комплексов типа «Сибирь» на стадии разработки : Методические рекомендации / Кузниишахтострой - КузГТУ, - Кемерово, 1998 - 48 с,.

Общий экономический эффект от внедрения научных разработок по теме составил около 2 млн: р. (в ценах 1991 г.).

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на Всесоюзной научно-технической конференции с участием стран-членов СЭВ «Повышение надежности и качества технологических процессов в угольной промышленности» /ИГД им. A.A. Скочин-ского (Москва, 1987); научно-практических конференциях молодых ученых и специалистов «Совершенствование техники, технологии и организации шахтного строительства» (Кемерово, 1987-1989); Первом семинаре по угольному машиностроению Кузбасса (Кемерово, 1989); Всесоюзном научно-техническом семинаре «Совершенствование технологии и средств комплексной механизации сооружения наклонных выработок» (Донецк, 1990); отраслевом семинаре «Горно-подготовительные работы на шахтах состояние, проблемы и перспективы развития»(г. Междуреченск, 1994); III — IV Международных конференциях «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки полезных ископаемых» (Новокузнецк, 1998; 1999); Ш Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» (Кемерово, 1999).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 24 печатные работы, в том числе 3 авторских свидетельства и 3 патента на изобретения.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературных источников из 101 наименования и приложений. Изложена на 164 страницах машинописного текста, содержит 29 рисунков и 33 таблицы.

' Автор выражает глубокую признательность за методическую помощь научному руководителю докт. техн. наук, проф. В.Ф.Горбунову. В различные периоды помощь в проведении исследований и экспериментальных работ оказывали В.И.Бунин, Г.Ф.Винокуров, М.Д.Войтов,

С.В.Гордеев, А.Н.Раевский, Н.И.Рябов, Л.С.Чупин и другие специали-

OTl-i ултлтгм Q ТП-.-ЧГ« i*Mj"> TT О Т" ГЧ TT Я 1-> TJ Г« r-T iL

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

5 первой главе приведен анализ современного состояния и тенденций развития подготовительных работ при подземной угледобыче, определены объемы проведения наклонных горных выработок, выполнен обзор средств механизации, используемых для их проходки, показаны преимущества проходческих комплексов перед комплектами оборудования, приведены результаты предварительных испытаний комплексов «Сибирь-1» и «Сибирь-2».

Решение вопросов совершенствования горного хозяйства шахт, своевременного воспроизводства очистного фронта при росте нагрузки на забой зависит, в первую очередь, от эффективности ведения горноподготовительных работ.

Разработке и совершенствованию горнопроходческой техники и технологии посвящены работы Алимова О.Д., Басова С.А., Верхотуро-ва B.C., Гедеванова А.К., Дворникова Л., Дмитрака Ю.А., Докукина A.B., Евневича A.B., Иванова О.П., Кальницкого Я.Б., Клорикья-на В.Х., Коршунова А.Н., Лукьянова В.Г., Малевича H.A., Малио-ванова Д.И., Нестерова В.И., Нильвы Э.Э., Першина В.В., Покровского Н.М., Солода В.И., Солода Г.И., Топчиева A.B., Хазановича Г.Ш., Худина Ю.Л., Якунина М.К. и др.

Современный уровень развития проходческих комплексов достигнут благодаря работам Александрова В.Е., Бунина В.И., Гетопанова В.Н., Горбунова В.Ф., Меркина В.Е., Рачека М, Хорина В.Н., Элле-раА.Ф. и др.

Из анализа вышеприведенных работ следует, что существующие средства механизации горнопроходческих работ не обеспечивают требуемых темпов проведения наклонных выработок. Одним из перспективных направлений технического прогресса в области проведения подготовительных выработок буровзрывным способом является совершенствование комплексов типа «Сибирь», значительно повышающих уровень механизации горнопроходческих работ. Существующие методики расчета параметров комплексов, выполненных на основе агрегатирования, не учитывают специфики их конструкции и надежности оборудования и не обеспечивают требуемой точности расчетов. Основным источником достоверной информации о надежности функциональных машин и материальных связей комплексов являются хронометражные наблюдения за их работой в ходе промышленных испытаний на шахтах.

■ Во второй главе приведены результаты шахтных исследований по определению и уточнению технических параметров и надежности соору-дования комплексов, определены количественные значения показателей надежности, установлены законы их распределения, показано влияние горно-геологических факторов на надежность комплексов.

Информационный материал о надежности получен в ходе промышленных испытаний опытных партий комплексов «Сибирь» на шахтах Кузбасса, сбор- и обработка информации производились в соответствии с методикой сбора и обработки информации о надежности комплексов, разработанной автором. В табл. 1 приведены сведения о количестве однотипных комплексов и продолжительности наблюдений за их работой на шахтах.

Следует отметить, что комплексы «Сибирь-2» и «Сибирь-3» в конструктивном отношении практически однотипны и отличаются лишь тем, что у первого имеется крепеустановщик, а у второго на месте крепе-установщика расположен третий бурильный агрегат, аналогичный двум агрегатам обоих комплексов.

Таблица 1

Сведения о продолжительности наблюдений

Тип комплекса Количество однотипных комплексов Общее число смен наблюдений Среднее число смен наблюдений на один комплекс

«Сибирь-1» 15 475 32

«Сибирь-2» 5 695 139

«Сибирь-3» 1 102 102

В результате обработки данных хронометражных наблюдений ус-танбвлены количество и продолжительность отказов как комплексов в целом, так и функциональных машин, входящих в их состав, а также материальных связей, соединяющих эти машины с базами комплексов (табл.2).

Структурный анализ отказов оборудования комплексов показывает, что для комплекса «Сибирь-1» распределение отказов по основным составляющим конструкции крайне неравномерно. Наибольшее их количество (34 %) приходится на погрузочную машину, телескопически встроенную в шасси комплекса и являющуюся его базой.

Далее по количеству отказов и потерям времени на их устранение следуют бурильный агрегат (22 %) и шасси (12 %). Следует отметить, что надежность материальных связей между функциональными машинами и базой комплекса имеет существенное значение в структуре отказов комплекса (6,8 % от общего количества) и должна учитываться в расчетах эффективности и надежности комплексов.

Таблица2

Сводные данные об отказах аборудивавиа проходческих комплексов

оборудования комплексов Тип комплекса

«Сибирь-1» «Сибирь-2» «Сибирь-3»

Кол-во отказов Общая продолжительность простоев, мин Кол-во отказов Общая продолжительность простоев, мин • Кол- во отказов" Общая продолжительность простоев, мин

1. Агрегат бурильный 27 1356 20 1410 . 9 647

2. Погрузочная машина 48 8596 . 56 6.982 13 1397

3. Водоотливная установка 11 655 7 216 4 1 1 1 СО г--

4. Механизм передвижения комплекса 20 : .3954 .....4 ■., 62 5 , 486

5. Перегружатель - - 18 1650 3 320

6. Крепеуста-новщик - - 30 2538 - -

7. Шасси комплекса (база) 31 2206 15 1372 4 180

8. Электрооборудование 8 711 254 2 97

9. Материальные связи функциональных . машин с базой комплекса 11 655 8 396 2 86

Итого 156 18133 167 14880 42 3291

Для комплекса «Сибирь-2» распределение отказов между подсистемами в основном аналогично комплексу «Сибирь-1». Вместе с тем имеются и отличия, связанные с наличием в конструкции комплекса крепе-установщика и перегружателя. Отказы этих подсистем (соответственно 17,5 и 10,6 %) практически сопоставимы с отказами бурильных агрегатов.

Картина отказов комплекса «Сибирь-3» практически совпадает с отказами оборудования комплекса «Сибирь-2».

Для количественной оценки надежности комплексов «Сибирь» использовались показатели безотказности, ремонтопригодности и комплексные, выбранные в соответствии с ГОСТ 27.002-83 (табл. 3).

' Полученные случайные значения показателей надежности комплексов" проверялись на вид распределения. В результате математико-' статистической обработки данных было установлено, что случайные

Т а б л и ц а 3

Средние показатели надежности комплексов по результатам гфвммшленкых испытаний

Тип комплекса" Показатели надежности

Средняя наработка на отказ, Т0, ч Среднее время восстановления, Т„, ч Коэффициент готовности, „Кг Коэффициент технического использования,

«Сибирь-1» 10,0 2,1 0,82 ''■0,81

«Сибирь-2» 29,0 4,1 0,86 0,78

«Сибирь-3» 22,8 4,2 0,82 0,76

значения наработки "на" отказ и времени восстановления оборудования комплексов хорошо описываются экспоненциальным законом распределения с доверительной вероятностью /=0,8 и относительной ошибкой а = 0,1. Проверка расчетов по критерию согласия Пирсона X показала хорошую сходимость экспериментальных и теоретических распределений. Анализ результатов надежности позволил установить влияние отказов оборудования на надежность комплексов (рис.1, а, б).

Наибольшее влияние на показатели надежности оказывают скорость проведения выработок, крепость породы и угол наклона выработки (рис.2, а, б).

Полученные средние значения показателей надежности и производительности оборудования комплексов и результаты влияния скорости проходки и горно-геологических факторов на надежность комплексов типа «Сибирь» имеют большое значение. Они использованы при разработке технических заданий на выполнение институтами «Кузнии-шахтострой», «ЦНИИподземмаш», «Сибгипрогормаш» и КузНИУИ корректировки рабочей документации для серийного производства комплексов «Сибирь», создания на их основе новых модификаций.

В третьей главе приведены результаты разработки математической модели процесса функционирования комплексов типа «Сибирь» в подготовительном забое с учетом фактора надежности и вероятностного характера работы подсистем комплексов при выполнении операций проходческого цикла.

Исследованием установлено, что существующие методики расчета параметров проходческих машин и комплексов рассчитаны на проведение выработок операционными машинами с технологическими связями, во всех из них для расчета параметров используется детерминированная входная информация.

а) „Сибирь—! б) Сибирь—2

Кг , Кг '

Рис. 1. Зависимость коэффициента готовности комплекса К« от отказов оборудования:

.¿У -бурильный агрегат; Х2 - погрузочная машина; Х3 - водоотливная установка; Х4 - механизм передвижения;^- перегружатель;^ -крепе-установщик

Рис.2. Зависимость надежности комплексов от основных факторов:

1 - сменная скорость проходки; 2 - коэффициент крепости пород; 3 - угол наклона выработки; 4 - площадь сечения выработки

На основании вышеизложенного разработана принципиальная

Ее использование позволяет тщательно прорабатывать функционально-компоновочные схемы комплексов, осуществлять взвешенный подход к выбору оптимального варианта их конструкции, способного обеспечить заданные показатели проходки при максимальной надежности и степени механизации процессов проходческого цикла и минимальной себестоимости сооружения горных выработок.

Для предварительного анализа разрабатываемых проходческих систем с применением математического аппарата и ЭВМ разработан метод количественной оценки структуры и функциональных качеств, как отдельных проходческих машин, так и комплексов оборудования в целом, выгодно отличающийся от известных методик универсальностью оценок, точностью и возможностью автоматизации расчетов.

Основным показателем качественного уровня проходческой системы является коэффициент структурного совершенства Кс:

Кс = §1, ' (П

Ам

где Ка - коэффициент агрегатирования (качества связей) проходческого оборудования; Км - коэффициент механизации процессов проходческого цикла.

МММ м

Ка - £ + Е с2{щ) + Е с3 {щ); К., = Е фщ), (2; 3)

/=1 М 1=1 '=1

где с^тп^), с2(т^, с2(т¡), - соответственно технологическая, кинематическая и конструктивная связи, принимаем условные их значения, равные С] = 2,5; С2 — 5; С} — 10;

М - количество механизированных процессов проходческого цикла; /и,- - индекс трудоемкости г'-того процесса цикла.

Результаты количественной оценки структурообразования проходческих систем убедительно демонстрируют преимущество комплексов над комплектами.

Принятие технического решения должно опираться на расчеты, позволяющие по определенному критерию оценить возможные варианты конструкции комплекса. Наиболее обобщающим критерием является производительность оборудования, которая в сочетании, с экономическими показателями (себестоимость 1 м выработки, производительность труда проходчиков и т.д.) дает объективную оценку эффективности принимаемого технического решения. Эта расчетная производительность ()р должна быть не менее требуемой Поскольку объем проходки в единицу времени и время работы комплекса находятся в обратной зависимости, то продолжительность работы комплекса по выполнению

Тип, назначение, область

Ю-'-'*.?',

ческие данные разрабатывае мых (или~ устанавливаемых на комплексе готовых) машин и механизмов.

Определение порядка работы комплекса

г*

Структурообразование функциональных элементов проходческой. системы, предварительна» fee оценка. Коэффициент технического уровня комплекса

К > К„

К< К.

Расчетные параметры

проходческого цикла

Продол- Продолжи- Степень

житель- тельность механи-

ность работы ком- зации про

цикла,ч плекса, ч цесса,%

Техническая производительность

комплекса, QT (м/сут)

Заданная (директивная) произво-

дительность

Q^Q, Q < Q

Р А Р д

'Требуемый уровень надежности для обеспечения заданной производительности, К,

Q. < Q. ■ к.

Серийное произведет во

Анализ работы выпускаемых комплексов, разработка рекомендаций по оптимизации надежности

Ki

> К ^ Q.

Фактические показатели создаваемого комплекса по результатам промыш ленных испытаний

Отрицат. результаты предв. испытаний

Положит, результат! предварит испытаний

Разработка рабочей документации, изготов-. пение опытного образца (партии) комплексов

I > I.

Себестоимость проходку 1 м выработки

Рис. 3. Структура этапов разработки проходческих комплексов

процессов проходческого цикла оказывается основным параметром, определяющим его производительность. Исходя из этого, получена зависимость для определения требуемой величины Кг для достижения ком-

ПП^К^ЛМ Д^.Н^ОХ^ ттт.ттлгт!?*

^супгш Ч Vcm nj) "см 1пц/

где Vcym - заданный объем проходки выработки, м/cym; tCM - продолжительность рабочей смены, ч; tm - продолжительность регламентированных перерывов, ч; псм - количество рабочих смен в сутки; Тсут - количество рабочих часов в сутках, затраченных на проведение выработки, ч; tPx -продолжительность работы комплекса по выполнению процессов проходческого цикла; t„4 - продолжительность выполнения немеханизированных операций.

Для расчета производительности комплексов с учетом фактора надежности разработана логическая схема (табл. 4), на основании которой определены возможные структурные состояния комплексов в процессе проходческого цикла, установлено, какие подсистемы работают и в чем заключается работа каждой из них пооперационно. Она позволяет определить содержание понятия «безотказная работа комплекса», является унифицированной для любых вариантов конструкции комплексов и адаптирована к условиям имитационного моделирования.

С учетом вышеизложенного для синтеза показателей безотказности подсистем комплекса - средней наработки на отказ Т0 и вероятности безотказной работы P(t) - исходят из того, что отказы подсистем комплекса приводят к прекращению выполнения процесса, для механизации которого они предназначены. После восстановления отказавшей подсистемы комплекса прерванный процесс возобновляется. Восстановление требует определенных затрат времени, что приводит к увеличению продолжительности работы комплекса и, как следствие, к увеличению времени проходческого цикла. Это приводит к тому, что расчетное число циклов в единицу календарного времени не выполняется.

Определение ожидаемой производительности комплекса производится из выражения

а (т^тУ ()

где Q0 - ожидаемая производительность комплекса, м/мес; 1Ш - глубина бурения шпуров, м; ц - коэффициент использования шпура; г - количество рабочих дней в месяце; 'Ц - расчетная продолжительность цикла, ч; Тв - потери времени из-за ненадежности подсистем комплекса, ч.

Таблица 4

^АрУхСГура ВЗаВМОДеНСГБЙВ ПОДСНСТсГи КОМПЛсКСОп

при выполнении процессов цикла

Наименование комплекса

паименование процессов проходческого цикла

бурение шпуров

к

Отгон Заряжа- Подгон Погруз- Крепле-

ком- ние, ком- ка взо- ние вы-

плекса взрыва- плекса рванной работки

от забоя ние, горной

провет- массы

ривание

^ЗБП

Подготов-«а к циклу, немеханизированные операции

«Сибирь-1»

Хг

х2

х3

X,

х4

о

х4

X:2

х4

X, 1

х3

«Сибирь-2»

«Сибирь-3»

XI

X5

X]

Х1

х3

X,

X,

Х3 -1

X,

х2

к>

X,

X,

к>

х4

X,

Хг

х4

х2

Х2 п

хл

Х5

х2 -I

х2

х4

х5

X,

х2

X.

х6

хг

х2

X,

X,

-о

'-О

X1 - бурильный агрегат, Х2 - погрузочный орган, Хз - водоотливная установка, Х4 - механизм передвижения комплекса в наклонной выработке, Х5 - перегружатель, Хс - кре-пеустановщик.

Для определения расчетной продолжительности цикла разработаны и используются многофакторные зависимости эксплуатационной производительности комплексов. Ойи получены на основании проведения нами исследований с применением теории вероятностей и множественного регрессионного анализа, опубликованы в ряде работ и здесь не приводятся. Выражая надежность функциональных машин комплекса и материальных связей между ними через вероятность их безотказной работы, величину Тв определяютиз выражения

N

Тв=1.{Тв(х{)[\-Р&))} + Т0

о{х1)

£ К (кед

(6)

где Тв - среднее время восстановления работоспособного состояния комплекса, ч; Тв(хц -. среднее время восстановления х/-той подсистемы, ч; г,- - расчетное время работы хг'-той подсистемы комплекса в процессе проходческого цикла, ч; N - число подсистем комплекса; Рх\ - вероятность безотказной работы хг'-той подсистемы в течение времени I ¡,Л0 (ка), 1в (кс¡) - соответственно среднее время восстановления и наработка на отказ /-той материальной связи хг-той подсистемы комплекса',; Т0( х-1} - наработка на отказ хг'-той подсистемы; М - число материальных связей подсистем с базой комплекса.

Поскольку нами установлено, что наработка на отказ и время восстановления комплексов «Сибирь» распределяются по экспоненциальному закону, вероятность безотказной работы подсистем комплексов определяется из выражения

Рх1{^ = е'Х^, (1)

где Д„- - интенсивность отказов хг'-той подсистемы.

Ниже приведены формулы для определения вероятностей безотказной работы базовых образцов комплексов «Сибирь-1»:

% ■ (8) р ^ _ е~(Щ +№к +г„К +г„ +0,5г* )/г0(х2) ^ (9)

Ра^'е™*'**^** , (10)

• (П)

где Рх|(/х1), Рх2{1х2), Рхз(^з), Рх4(*х4)- соответственно, вероятность безотказной работы бурильного агрегата, погрузочной машины, водоотливной установки и механизма передвижения комплекса в выработке.

С учетом зависимостей (6), (8), (9), (10) и (11), выражение доя определения потерь времени ■ из-за ненадежности подсистем комплекса и материальных связей для комплекса «Сибирь-1» имеет вид:

Г.Цр - ++Н1 '-м+^}+

+ - + + {г<*»[1 - ^М + 5, ; (.2)

Подставляя полученные количественные значения вероятностей безотказной работы подсистем в основную зависимость (5), определяют фактическую производительность комплекса с учетом фактора надежности. Порядок расчета производительности и надежности комплексов «Сибирь-2» и «Сибирь-3» и их модификаций аналогичен комплексу «Сибирь-1».

Разработанная математическая модель позволила определить рабочие параметры комплекса дифференцированно в зависимости от технических данных функциональных машин, качества материальных связей, с учетом вероятности их безотказной работы в процессе цикла, горно-геологических и горнотехнических условий эксплуатации. На ее основе разработана методика рационального проектирования комплексов «Сибирь», отличающаяся использованием имитационного моделирования процессов функционирования комплексов в подготовительном забое с учетом структуры, надежности и вероятностного характера работы подсистем для прогнозирования технических требований к конструкции и составу комплекса, определения эффективности новых технических решений при разработке или совершенствовании проходческих комплексов.

С помощью разработанной модели решены задачи сравнения и выбора компоновочной схемы комплекса, определения его качественного уровня, необходимой надежности функциональных машин, материальных связей и комплекса в целом для достижения заданной производительности, прогнозирования скорости проведения выработки комплексом вследствие различных технических решений или горно-геологических условий.

В четвертой главе приведены результаты реализации методики повышения технического уровня надежности комплексов «Сибирь». Изложены методические указания по повышению надежности и производительности комплексов, представлены результаты модернизации комплексов и разработки их модификаций (рис.4). Дан анализ работы мо-

Рис.4. Модификации проходческих комплексов "Сибирь"

дсрнизированных комплексов на шахтах ОАО «УК «Кузбассуголь». Всего было выпущено семь таких комплексов.

С помощью разработанной методики рационального проектирования комплексов «Сибирь» выполнены исследования влияния важнейших факторов на качественные и количественные характеристики надежности и производительности комплексов путем имитационного моделирования их работы в подготовительном забое. Проанализирована работа комплексов с тремя типами бурильных агрегатов УБШ-252, УБШ-215 СИБ, УБШ-214, установлены границы рационального использования комплексов различного конструктивного исполнения. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных показало, что ошибки в определении среднего значения производительности не превышают 12 %,

С использованием имитационной модели решены задачи исследовательского характера. Так, результаты моделирования показали, что зависимость между производительностью и коэффициентом крепости породы /, а также углом наклона выработки имеет линейный характер. Взаимосвязь между коэффициентом готовности (Кг), временем восстановления (Те) комплексов и коэффициентом крепости/аппроксимируется функцией гиперболического вида.

В целом результаты работы использованы при повышении эффективности эксплуатации комплексов на шахтах, корректировке рабочей конструкторской документации базовых образцов комплексов, создании на их основе модификаций, а также внедрены в пяти руководящих документах. Экономический эффект от использования модернизированных комплексов на шахтах составил около 2 млн. р (в ценах 1991 г.).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации на основании выполненных автором исследований изложены научно обоснованные технические и технологические разработки, обеспечивающие решение важной задачи повышения технического уровня и надежности проходческих комплексов типа «Сибирь».

Основные научные результаты, выводы и рекомендации сводятся к следующему.

3. Совершенствование техники и технологии горно-подготовительных работ является приоритетной задачей на ближайшую перспективу. Более 40 % объемов работ, связанных с полевой подготовкой или проведением выработок с присечкой крепких пород, могут быть выполнены только с использованием буровзрывного способа проходки. Более 55 % объемов таких выработок приходятся на наклонные. Существующий технический уровень отечественной горнопроходческой техники для этой

технологий ие обеспечивает требуемых скоростей проведения выработок и производительности труда проходчиков.

2. Установлено, что степень механизации процессов проходческого цикла при проведении горных вырабо ток может быть увеличена до 6065%, а темпы проходки - в 1 ,5-2 раза за счет расширения области применения комплексов буровзрывного действия типа «Сибирь» при повышении их надежности и эффективности.

3. Разработана методика сбора и обработки информации о надежности проходческих комплексов типа «Сибирь». Стендовыми и шахтными исследованиями было охвачено 15 комплексов «Сибирь-1», пять комплексов «Сибирь-2» и один комплекс «Сибирь-3». Установлены фактические значения показателей их надежности и производительности, проведен структурный анализ отказов оборудования, выявлено, что распределение отказов по функциональным машинам комплексов крайне неравномерно. Наибольшее их количество приходится на базовые подсистемы комплексов («Сибирь-1» - 34 %; «Сибирь-2» - 36 %; «Сибирь-3» - 37 %). Установлено, что надежность материальных связей между подсистемами и базой комплексов играет существенное значение в структуре их отказов (соответственно 6,8 %; 5,2 %; 5,6 %) и должна учитываться в расчетах их эффективности и надежности.

4. Определены количественные значения показателей надежности комплексов, средние значения коэффициента готовности составили: у комплекса «Сибирь-1» - 0,82; «Сибирь-2» - 0,86; «Сибирь-3» - 0,82. Установлено, что случайные значения наработки на отказ и времени восстановления комплексов описывается экспоненциальным законом распределения с доверительной вероятностью у~ 0,8 и относительной ошибкой сг= 0,1, выявлены факторы, оказывающие определяющее влияние на надежность комплекса, это: скорость проведения выработки, крепость породы, угол наклона и площадь поперечного сечения выработки.

5. Разработана математическая модель оценки качества, надежности и эффективности комплекса, которая позволяет определять возможные потери производительности существующих и разрабатываемых комплексов из-за отказов оборудования и материальных связей и учесть их при планировании работы комплексов на шахтах. Расчет параметров и оценка технического уровня производится с учетом требуемых темпов проведения выработок в конкретных условиях эксплуатации, коэффициентов структурного совершенства (Кс) и готовности оборудования (Кг) и вероятности безотказной работы комплексов.

6. Разработана методика рационального проектирования комплексов типа «Сибирь», с ее помощью выполнены исследования влияния важнейших факторов на качественные и количественные характеристики надежности и производительности комплексов путем имитационного

моделирования их работы в подготовительном забое. Проанализирована работа комплекса с тремя типами бурильных агрегатов: УБШ-252, УБШ-215 СИБ, УБШ-214, установлены границы рационального использования комплексов различного конструктивного исполнения. Сопоставление расчетных.и экспериментальных данных показало, что ошибки в определении среднего значения производительности не превышают 12 %.

7. Внедрение результатов выполненных исследований позволило повысить показатели надежности работы комплексов, качество и надежность проектных расчетов, сократить сроки создания комплексов. Экономический эффект от применения комплексов на шахтах Кузбасса составил около 2 млн. р. (в ценах 1991 года).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Бунин В.И., Григоренко Ю.Д., Винокуров Г.Ф. К вопросу создания модификационного ряда агрегатов «Сибирь»// Совершенствование техники, технологии и организации шахтного строительства: Сб. науч. тр./Кузниишахтострой.- Кемерово, 1987.-С.22-23.

2. Григоренко Ю.Д., Винокуров Г.Ф. Исследование надежности проходческого агрегата «Сибирь» // Повышение надежности и качества технологических процессов в угольной промышленности: тез. докл. Всес. науч.-тех. конф. с участ. стран-членов СЭВ/ ИГД им. A.A. Скочинского. -М„ 1987.-С.72-73.

3. Григоренко Ю.Д. Исследование эффективности проведения наклонных выработок проходческим комплексом «Сибирь-1» // Актуальные вопросы организации и технологии шахтного строительства и стройиндустрии: Сб. науч. тр./ Кузниишахтострой.- Кемерово, 1988.-С.82-86.

4. Бунин В.И., Григоренко Ю.Д., Винокуров Г.Ф. Новый технический уровень горнопроходческих работ// Первый семинар по угольному машиностроению Кузбасса : Тез.докл./ Ин-т угля СО АН СССР.- Кемерово, 1989.-С.43-44.

5. Григоренко Ю.Д. Совершенствование методов повышения надежности буровзрывных проходческих комплексов на стадии проектирования //Первый семинар по угольному машиностроению Кузбасса: Тез. докл. /Ин-т угля СО АН СССР.- Кемерово, 1989.-С.44-46.

6. Григоренко Ю.Д. Методика и программное обеспечение проектных расчетов требуемого уровня надежности проходческих комплексов типа «Сибирь» : Тез. докл. Всес. науч.-практ. сем. / ЦНИЭИуголь. -Донецк, 1990.-С. 14-15.

7. Прогресс в проведении наклонных выработок/ В.И.Бунин, Г.Ф.Винокуров, М.Д.Войтов, Ю.Д.Григоренко, Н.И.Рябов II Совершенствование технологических процессов при разработке месторождений

полезных ископаемых: Сб.науч.тр. № 7 / Ассоц. «Кузбассуглеобо-гащенке».-Кемерово, 1уу4.-С.;>5-62.

8. Бунин В.И., Григоренко Ю!Д., Винокуров Г.Ф. Результаты модернизации проходческих комплексов «Сибирь-!» и «Сибирь-2» //Совершенствование техники и технологии шахтного строительства: Сб.науч.тр./ Кузниишахтострой.- Кемерово, 1997.- С. 94-104.

9. Григоренко Ю.Д., Войтов М.Д. Определение параметров буровзрывных проходческих комплексов типа «Сибирь» с учетом фактора надежности //Совершенствование техники и технологии шахтного строительства: Сб.науч.тр./ Кузниишахтострой.-Кемерово, 1997,- С. 105-110.

10. Повышение технического уровня буровзрывных проходческих комплексов типа «Сибирь» на стадии разработки: Методические рекомендации/ Кузниишахтострой - Кузбас. гос.техн. ун-т; Сост.: Ю.Д. Григоренко (Кузниишахтострой).-Кемерово, 1998,- 48 с.

11. Григоренко Ю.Д., Войтов М.Д. Безманевренная технология проведения горных выработок буровзрывным способом // Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых: Труды III Междунар. конф./ Сибирский гос. индустр. ун-т. -Новокузнецк, 1998.- С.87-88.

12. Григоренко Ю.Д. Повышение технического уровня буровзрывных проходческих комплексов типа «Сибирь» на стадии разработки// Совершенствование техники и технологии шахтного строительства: Сб.науч.тр./Кузниишахтострой. - Кемерово, 1998.- С. 109-120.

13. Григоренко Ю.Д., Чупин С.Л. Имитационная модель функционирования проходческих комплексов типа «Сибирь» в подготовительном забое // Совершенствование техники и технологии шахтного строительства: Сб.науч.тр./Кузниишахтострой,- Кемерово, 1997,-С. 134-137.

14. Григоренко Ю.Д., Войтов М.Д. К вопросу определения технического уровня проходческих комплексов// Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибресурс-99: Материалы III Междунар. научно-практ. конф./ Кузбас. гос. техн. ун-т,- Кемерово, 1999.-С. 94-95.

15. Григоренко Ю.Д., Войтов М.Д., Винокуров Г.Ф. Новые технологии сооружения наклонных стволов на шахтах ОАО «Ленинскуголь»// Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибресурс-99; Материалы III Междунар. научно-практ. конф./ Кузбас. гос. техн. ун-т,- Кемерово, 1999.-С. 98-99.

16. Григоренко Ю.Д., Войтов М.Д. Ситуационный анализ эффективности и безотказности проходческих систем на стадии разработки// Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых: Труды 1У Междунар. конф./ Сибирский гос. индустр. ун-т. -Новокузнецк, 1998,- С.119-120.

17. Григоренко Ю.Д., Войтов М.Д. Оценка структурного совершенства проходческих сиегем// Вестник № 5 (1 i)/ Кузбас. гос. техн. ун-т,- Кемерово, 1999.-С. 28-31.

18.' Григоренко Ю.Д., Войтов М.Д., Винокуров Г.Ф Гордеев С.В. Результаты работы , проходческого комплекса «Сибирь-1» на шахте «Заречная» ОАО «Ленинскуголь» // Вестник № 5 (И)/ Кузбас. гос. техн. ун-т,- Кемерово,' 1999.- С. 32-34.

19. A.c. 769027 СССР, МКИ ЗЕ 21F 13/00. Установка для погрузки породы в горных выработках / В.И.Бунин, В.Е.Александров, Г.Д.Гудков, И.Э.Коппа, Ю.Д.Григоренко, Г.Ф.Винокуров (СССР).- 2667930/22-03; заявл. 28.09.78; опубл. 07.10.80, БИ № 37.

20. A.c. 1564368 Е21 Fl3/00. Способ перемещения временного рельсового пути для проходческой машины II В.И.Бунин, Г.Ф.Винокуров, Ю.Д. Григоренко, Н.И.Рябов (СССР).- 447928/22-03; заявл. 18.07.88; опубл. 15.05.90; БИ№ 18.

21. A.c. 1707204 Е21 F 13/04. Механизм перемещения горной машины с рельсовым путем/ В.И.Бунин, Г.Ф.Винокуров, Ю.Д.Григоренко, Н.И.Рябов (СССР).- 4762868/03; заявл. 29.11.89; опубл. 23.01.93; БИ № 3.

22. Патент 1776329 (РФ) Е21 F 13/00. Погрузочный орган для про-„ ведения горных выработок/ В.И.Бунин, Г.Ф.Винокуров, Ю.Д. Григоренко, В.Е.Лобачев.-4855999/22-03; заявл. 03.08.91; опубл. 15.11.92; БИ № 42.

23. Патент 2011833 (РФ) Е21 Д 9/10. Проходческий комплекс для проведения горных выработок /В.И.Бунин, Г.Ф.Винокуров, Ю.Д. Григоренко, М.М.Перепелкин.- 4931392/03; заявл. 29.04.91; опубл. 30.04.94; БИ №8.

24. Патент 2011818 (РФ) Е21 С 27/24. Установка для проведения горных выработок /В.И.Бунин, Г.Ф.Винокуров, Ю.Д.Григоренко, Л.С.Чупин.-487(503)03; заявл. 30.10.90; опубл. 30.04.94; БИ № 8.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ КОМПЛЕКСНОЙ МЕХАНИЗАЦИИ ПРОВЕДЕНИЯ НАКЛОННЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК В УГОЛЬНОЙ ОТРАСЛИ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Условия и объемы проведения наклонных выработок.

1.2. Эффективность работы проходческого оборудования при проведении наклонных выработок.

1.3. Краткий обзор буровзрывных проходческих комплексов

1.4. Создание проходческих комплексов типа «Сибирь».

1.4.1. Краткая характеристика конструкции комплексов.

1.4.2. Результаты стендовых испытаний комплексов, определение их

1.5. Выводы и задачи иссле^^пйДЧ*^,.:.

2. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ КОМПЛЕКСОВ ТИПА «СИБИРЬ» НА ШАХТАХ КУЗБАССА.

2.1. Краткая характеристика условий и объемов применения 47 комплексов.

2.2. Анализ результатов работы комплекса «Сибирь-1».

2.3. Анализ результатов работы комплексов «Сибирь-2» и «Сибирь-3».

2.4. Влияние горно-геологических и горнотехнических факторов на производительность комплексов.

2.5. Анализ степени механизации процессов проходческого цикла.

2.6. Исследование надежности проходческих комплексов типа «Сибирь».

2.6.1. Получение информации о надежности комплексов

2.6.2. Выбор показателей надежности.

2.6.3. Статистическая обработка информационного материала о надежности комплексов.

2.6.4. Определение количественных значений показателей надежности.

Выводы.

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОХОДЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ «СИБИРЬ» С

УЧЕТОМ ФАКТОРА НАДЕЖНОСТИ.

3.1. Анализ существующих методов повышения эффективности горнопроходческих машин и комплексов.

3.2. Обоснование системного подхода к разработке проходческих комплексов.

3.3. Расчет и выбор рабочих параметров комплексов.

3.4. Определение надежности проходческих комплексов на стадии разработки.

3.4.1. Определение требуемого уровня надежности комплексов.

3.4.2. Синтез показателей.надежности подсистем проходческих комплексов.

3.5. Определение ожидаемой производительности комплексов с учетом фактора надежности.

3.6. Имитационное моделирование работы комплексов в подготовительном забое.

Выводы.:.

4. РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДИКИ ПОВЫШЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ КОМПЛЕКСОВ ТИПА «СИБИРЬ» НА СТАДИИ РАЗРАБОТКИ.

4.1. Методические указания по повышению надежности и производительности комплексов.

4.2. Разработка модификационных рядов комплексов и выбор рациональных условий их эксплуатации.

4.3. Анализ результатов работы комплексов, изготовленных с учетом рекомендаций по оптимизации их параметров

Совершенствование техники и технологии горно-подготовительных работ является приоритетной задачей на ближайшую перспективу [ 9]. Более 40% объемов работ, связанных с проведением выработок по породе или с присечкой крепких пород, могут быть выполнены только с использованием буровзрывного способа проходки. Более 55% объемов таких выработок приходятся на наклонные.

Серийно выпускаемая отечественная техника для этой технологии не обеспечивает требуемых скоростей проведения выработок и производительности труда проходчиков, она морально устарела и имеет низкую надежность [12].

Изменить сложившееся положение возможно лишь путем создания средств комплексной механизации горнопроходческих работ и, в частности, проходческих комплексов «Сибирь-1», «Сибирь-2», «Сибирь-3» (далее просто типа «Сибирь»), которые прошли широкую опытно-промышленную проверку, показали свою эффективность и требуют расширения области их применения путем создания модификаций при одновременном повышении надежности и качества применяемого оборудования [11, 28, 76, 81,82].

Для комплексов типа «Сибирь», разрабатываемых на основе агрегатирования со взаимоувязанными параметрами работы подсистем в процессе проходческого цикла, на этапе проектирования отсутствуют методы их системного исследования с использованием количественной оценки функциональных качеств, расчета рабочих параметров с учетом надежности. Поэтому научная задача повышения надежности и качества комплексов типа «Сибирь» на стадии разработки является актуальной.

Процесс создания комплексов является многошаговым процессом, требующим применения математических методов как для их анализа, так и для синтеза. Аналитические исследования таких систем сложно, а воспроизведение в натурных условиях сопряжено с большими сроками и материальными затратами. Наиболее полное представление о внутренних связях и зависимостях между процессами дают вероятностные математические модели, успешно реализуемые на ЭВМ.

Работа базируется на результатах научно-исследовательских работ, выполненных автором в качестве участника и ответственного исполнителя с 1977 года по планам НИР института «Кузниишахтострой 2792061000, 2713340000-077, 2721200000, 2701006000 «Создание комплекса («Сибирь») для проведения наклонных (до 25°) выработок», входящих в целевую комплексную программу Минуглепрома СССР Ц150805, -«Разрабс гать и усовершенствовать технологию и средства комплексной механизации проходки наклонных выработок», №ГР 8189014, №ГР 01850022498, №ГР 72038042; по заказам-нарядам ВПО «Кузбассуголь» и ПО «Северо-кузбассуголь» по темам 003822, 2792551, 4321117206, 2792338000, 2792061000, 2792557000 - «Исследование и создание комплексов «Сибирь -1», выполнялись в рамках программы «Уголь Кузбасса»; по договору с Мосметростроем по теме 2794040000 «Исследование и создание проходческого комплекса «Сибирь-2ТМ» для условий Мосметростроя»; по заказу «Росугля», по теме 30 «Исследование и разработка проходческих комплексов со съемными модулями («Сибирь-ЗУниверсал», «Сибирь-1 Универсал») и универсальным грузолюдским транспортом», входящей в отраслевую программу «Уголь России»; по федеральной программе (Минтопэнерго РФ) по темам 11,12 «Исследование и модернизация комплексов «Сибирь-1», «Сибирь-2», теме 13 «Разработка оснащения поверхности, технологии проходки и схем технологического транспорта протяженных наклонных горных выработок».

Целью работы является повышение технического уровня проходческих комплексов типа «Сибирь» и разработка методов их проектирования с учетом фактора надежности.

Основная идея работы заключается в рассмотрении проходческого комплекса как вероятностно-динамической системы, эффективность функционирования которой определяется составом и надежностью операционных машин и материальных связей в определенных горно-геологических условиях эксплуатации.

Методы исследований:

- анализ и обобщение результатов научных исследований и производственного опыта, широкомасштабные хронометражные наблюдения за работой комплексов в подготовительных забоях;

- теории вероятностей, надежности и математической статистики, имитационное моделирование на ЭВМ работы комплексов при выполнении процессов проходческого цикла на основе системного подхода и вероятностного характера их функционирования.

Научные положения, выносимые на защиту:

- эффективность работы проходческих комплексов типа «Сибирь» при проведении наклонных выработок снижается на 25-30 % из-за простоев, связанных с отказами оборудования. Наибольшее количество отказов приходится на базовые подсистемы- 34-37 %. Полученные случайные значения показателей надежности описываются экспоненциальным законом распределения;

- надежность конструктивных и кинематических связей между функциональными машинами и базами комплексов имеет существенное значение в структуре отказов (до 10 %) и должна учитываться при определении производительности и показателей надежности комплексов;

- разработанная математическая модель процесса функционирования комплексов отличается учетом вероятности безотказной работы функциональных машин и связанных с этим потерь производительности в заданных горно-геологических и горнотехнических условиях их эксплуатации;

-методика проектирования комплексов базируется на имитационном моделировании процессов их функционирования с учетом структуры и надежности подсистем и предусматривает применения ряда модификаций в зависимости от условий работы.

Научная новизна работы заключается:

- в системном подходе к исследованию и разработке проходческих комплексов типа «Сибирь», эффективность функционирования которых определятся составом оборудования, характером материальных связей между подсистемами комплексов, их надежностью и горно-геологическими условиями эксплуатации;

- в определении количественных значений показателей надежности функциональных машин и их материальных связей с базами комплексов и установлении законов их распределения;

- в разработке математической модели и алгоритма ее реализации на ЭВМ, позволяющих моделировать процесс функционирования комплексов в подготовительном забое с учетом порядка и продолжительности работы функциональных машин, их надежности и вероятностного характера протекания процессов проходческого цикла;

- в разработке модификационных рядов комплексов и установлении влияния состава их оборудования и надежности на показатели производительности и определении таким образом приоритетных диапазонов использования с учетом применения.

Практическое значение работы заключается:

- в определении • фактических показателей надежности функциональных машин и материальных связей базовых образцов проходческих комплексов типа «Сибирь;

- в установлении необходимого уровня надежности комплексов для достижения ими заданной производительности;

- в расчете рабочих параметров комплексов при проведении подготовительных выработок с учетом надежности подсистем и материальных связей и вероятностного характера работы комплексов в подготовительном забое;

- в разработке методики проектирования комплексов на основе системного подхода и имитационного моделирования.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Содержащиеся в диссертации результаты исследований и разработок включены в следующие нормативно- технические документы:

1 .Технические задания институтам «ЦНИИподземмаш», «Сибгипрогормаш» и КузНИУИ на модернизацию проходческих комплексов типа «Сибирь» по темам 11 и 12 Федеральной программы Минтопэнерго РФ «Исследование и модернизация комплексов «Сибирь-1» и «Сибирь-2» /Кузниишахтострой. - Кемерово, 1993г.; «Разработать и усовершенствовать технологии и средства комплексной механизации проходки наклонных выработок» (№ ГР 8189014; №01850022498; № ГР 72038042) /Кузниишахтострой. - Кемерово, 1993г.; Исследование и разработка проходческих комплексов со съемными модулями («Сибирь-3 Универсал», «Сибирь-1 Универсал»/Кузниишахтострой. -Кемерово, 1996;

2. Альбом технологических схем по теме 13 «Разработка оснащения поверхности, технологии проходки и схем технологического транспорта протяженных наклонных горных выработок» / Кузниишахтострой, Кемерово, 1998;

3. Методика сбора и обработки информации о надежности проходческих комплексов типа «Сибирь»/ Кузниишахтострой -КузГТУ, - Кемерово, 1998.-44 е.;

4. Рабочая конструкторская документация на базовые образцы комплексов «Сибирь» и их модификации/ Кузниишахтострой-Сибгипрогормаш.- Кемерово, 1996-1998 гг.;

5. Повышение технического уровня буровзрывных проходческих комплексов типа «Сибирь» на стадии разработки : Методические рекомендации /Кузниишахтострой - КузГТУ, - Кемерово, 1998 - 48 с,.

Общий экономический эффект от внедрения научных разработок по теме составил около 2 млн. р. (в ценах 1991 г.).

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на Всесоюзной научно-технической конференции с участием стран-членов СЭВ «Повышение надежности и качества технологических процессов в угольной промышленности» /ИГД им. A.A. Скочинского (Москва, 1987); научно-практических конференциях молодых ученых и специалистов «Совершенствование техники, технологии и организации шахтного строительства» (Кемерово, 1987-1989); Первом семинаре по угольному машиностроению Кузбасса (Кемерово, 1989); Всесоюзном научно-техническом семинаре «Совершенствование технологии и средств комплексной механизации сооружения наклонных выработок» (Донецк, 1990); отраслевом семинаре «Горно-подготовительные работы на шахтах состояние, проблемы и перспективы развития»(г. Междуреченск, 1994); III - 1У Международных конференциях «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки полезных ископаемых» (Новокузнецк, 1998; 1999); III Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» (Кемерово, 1999).

Публикации. По результатам основных положений диссертационной работы и выполненных исследований опубликовано 24 печатные работы, в том числе 3 авторских свидетельства и 3 патента на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературных источников из 101 наименования и приложений. Изложена на 164 страницах машинописного текста, содержит 29 рисунков и 33 таблицы.

Результаты работы четырех комплексов «Сибирь-1» и комплекса «Сибирь-2» представлены во второй главе. Последняя опытная партия комплексов «Сибирь-1» в количестве 3 шт. была изготовлена в 1998 г. на опытном заводе ОАО «Кузниишахтострой». Два комплекса из этой партии поступили в распоряжение ш. «Заречная» ОАО «Ленинскуголь», причем первый из них приступил к работе в мае 1998 г. Приемочные испытания комплекса были проведены с 1.06.98 по 30.11.98 г. в соответствии с программой и методикой и оформлены соответствующим протоколом (приложение). Результаты опытно-промышленной проверки комплекса подтвердили его надежность и эффективность.

Испытания проводились при проведения путевого наклонного ствола ш. «Заречная» сечением в свету Sce = 17,3 м , в проходке S„p = 20,3 м . Выработка проводилась под углом 16° по породам крепостью /= 4-5 по шкале проф. М.М.Протодьяконова. Крепление осуществляли металлической арочной крепью из СВП-27, типоразмер КМП-АЗУ-16-27. Арки устанавливали через 0,5 м. Водоприток в среднем составлял 5 м3/ч и увеличивался до 25 м3/ч.

Проходку вели с поверхности. Для выдачи горной массы из забоя использовали скребковые конвейеры 1СР-70М. Спуск крепежных материалов осуществляли в скипе с помощью лебедки JIB-25. При проведении наклонного ствола испытывался комплекс с механизмом передвижения на базе лебедки ЛШВ-25. Всего за период испытания комплексом было пройдено 202 м путевого наклонного ствола. Основные результаты работы комплекса приведены в табл. 4.1.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации на основании выполненных автором исследований изложены научно обоснованные технические и технологические разработки, обеспечивающие решение важной задачи повышения технического уровня и надежности проходческих комплексов типа «Сибирь».

Основные научные результаты, выводы и рекомендации сводятся к следующему.

1. Совершенствование техники и технологии горно-подготовительных работ является приоритетной задачей на ближайшую перспективу. Более 40% объемов работ, связанных с полевой подготовкой или проведением выработок с присечкой крепких пород, могут быть выполнены только с использованием буровзрывного способа проходки. Более 55% объемов таких выработок приходятся на наклонные. Существующий технический уровень отечественной горнопроходческой техники для этой технологии не обеспечивает требуемых скоростей проведения выработок и производительности труда проходчиков.

2. Установлено, что степень механизации процессов проходческого цикла при проведении горных выработок может быть увеличена до 6065%, а темпы проходки в 1,5-2 раза за счет расширения области применения комплексов буровзрывного действия «Сибирь» при повышении их надежности и эффективности.

3. Разработана методика сбора и обработки информации о надежности проходческих комплексов «Сибирь». Стендовыми и шахтными исследованиями было охвачено 15 комплексов «Сибирь-1», 5 комплексов «Сибирь-2» и один комплекс «Сибирь-3». Установлены фактические значения показателей их надежности и производительности, проведен структурный анализ отказов оборудования, выявлено, что распределение отказов по функциональным машинам комплексов крайне неравномерно. Наибольшее их количество приходится на базовые подсистемы комплексов («Сибирь-1» - 34%; «Сибирь-2» - 36%; «Сибирь-3» - 37%). Установлено, что надежность материальных связей между подсистемами и базой комплексов играет существенное значение в структуре их отказов (соответственно 6,8%, 5,2%, 5,6%) и должна учитываться в расчетах их эффективности и надежности.

4. Определены количественные значения показателей надежности комплексов, средние значения коэффициента готовности составили: у комплекса «Сибирь-1» - 0,82; «Сибирь-2» - 0,86; «Сибирь-3» - 0,82. Установлено, что случайные значения наработки на отказ и времени восстановления комплексов описывается экспоненциальным законом распределения с доверительной вероятностью у = 0,8 и относительной ошибкой а = 0,1, выявлены факторы, оказывающие определяющее влияние на надежность комплекса, это: скорость проведения выработки, крепость породы, угол наклона и площадь поперечного сечения выработки.

5. Разработана математическая модель оценки качества, надежности и эффективности комплекса, которая позволяет определять возможные потери производительности существующих и разрабатываемых комплексов из-за отказов оборудования и материальных связей и учесть их при планировании работы комплексов на шахтах. Расчет параметров и оценка технического уровня производится с учетом требуемых темпов проведения выработок в конкретных условиях, коэффициентов структурного совершенства (Кс) и готовности оборудования (Кг) и вероятности безотказной работы комплексов.

6. Разработана методика рационального проектирования комплексов типа «Сибирь», с ее помощью выполнены исследования влияния важнейших факторов на качественные и количественные характеристики надежности и производительности комплексов путем имитационного моделирования их работы в подготовительном забое. Проанализирована работа комплекса с тремя типами бурильных агрегатов: УБШ-252, УБШ-215 СИБ, УБШ-214, установлены границы рационального использования комплек

155 сов различного конструктивного исполнения. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных показало, что ошибки в определении среднего значения производительности не превышают 12%.

7. Внедрение результатов выполненных исследований позволило повысить показатели надежности работы комплексов, качество и надежность проектных расчетов, сократить сроки создания комплексов. Экономический эффект от применения модернизированных комплексов на шахтах Кузбасса составил около 2 млн. р. (в ценах 1991 года).

1. Атлас И.Е. Механико-статистические и экономические расчеты в горном деле. М.:Недра, 1971.- 175 с.

2. Бакшеев А.Т. Исследование этапов развития горнопроходческой техники для проведения горизонтальных горных выработок буровзрывным способом// Механизация проходки горных выработок. М.: ЦНИИпод-земмаш, 1984,- С.79-86.

3. Балдин A.B., Нильва Э.Э., Гольдберт В.Н. Перспективы повышения технического уровня горно-подготовительных работ на угольных шахтах// Шахтное стр-во.-1985.-№ 3.- С. 13-17.

4. Барзилович Е.Ю. Каштанов В.А. Некоторые математические вопросы теории обслуживания сложных систем.- М.: Советское радио, 1971.-271 с.

5. Барлоу Р, Прошан Ф. Математическая теория надежности . Пер. с анг.-М.: Советское радио, 1969.-488 с.

6. Баронский И.В. Совершенствование горнопроходческих работ в шахтном строительстве Кузбасса // Повышение эффективности горнопроходческих работ: Сб. науч. тр./ Кузбасский политех,ин-т, 1987.-С.1-15.

7. Баронский И.В. Совершенствование техники и технологии проведения наклонных выработок/ЦНИЭИуголь. -М., 1979.-47 с.

8. Белов В.Б., Костенко С.Д. Совершенствование методики расчета производительности проходческих машин // Создание и совершенствование горнопроходческого оборудования : Сб. науч. тр/ ЦНИИподземмаш.-М., 1989.-С.131-138.

9. Брагин В.Е. Состояние и перспективы развития угольной промышленно сти Кузбасса: Материалы III Междунар.научно-практ.конф. «Природные ресурсы Сибири»/Кузбас.гос.тех.ун-т.-Кемерово, 1999.-С.21-23.

10. Ю.Борисенко Л.Д., Занина Л.Н. Статистическое моделирование шахтных производственных процессов. М.: Наука, 1982.-102 с.

11. Бунин В.И. Состояние и перспективы комплексной механизации проведения наклонных выработок: Тез. докл. Всес. науч.-практ. сем./ЦНИЭ-голь.- Донецк, 1990.- С. 1-4.

12. Бунин В.И. Создание комплексов для проведения наклонных горных выработок. Кемерово: Кузбассвузиздат, 1998.-156 с.

13. Бунин В.И. Общие принципы создания проходческих комплексов // Совершенствование техники и технологии строительства угольных предприятий: Сб.науч.тр./КГТУ.- Кемерово, 1997.- С.79-85.

14. Бунин В.И. , Григоренко Ю.Д., Винокуров Г.Ф.Результаты промышленных испытаний комплекса «Сибирь-1» // Труды Кузниишахтостроя.-Кемерово, 1989.-С.92-99.

15. Бунин В.И., Григоренко Ю.Д., Винокуров Г.Ф. Результаты модернизации проходческих комплексов «Сибирь-1» и «Сибирь-2»// Совершенствование техники и технологии шахтного строительства / КузГТУ, Куз-ниишахтострой. Кемерово, 1997.- С.94-105.

16. Бурильные машины / О.Д. Алимов, И.Г.Басов, В.Ф.Горбунов и др.-М.: Госгортехиздат, 1960.-260 с.

17. Вентцель Е.С. Теория вероятности. М., 1969.-576 с.

18. Верхотуров B.C. Методика расчета рациональных параметров проходческого цикла //Повышение уровня индустриализации строительства шахт: Сб. науч. тр./ Кузниишахтострой. Кемерово, 1985.-С.98-108.

19. Вишневский В.П., Палант Г.Я., Князьян Г.С. Надежность горной техники. -Киев: Техника, 1973.-96 с.

20. Герике Б.Д., Логов А.Б., Хорешок A.A. Профилактическое обслужива-вание машинных агрегатов горно-шахтного оборудования// Механизация горных работ: Материалы конф./Кузбас.гос.тех.ун-т- Кемерово, 1997.-С.34-36

21. Гетопанов В.Н., Коваль Н.В., Рачек В.М. Проектирование и конструирование горных машин и комплексов. Анализ и выбор схем выемочныхмашин и оценка их производительности в САПР-ГМ / МГИ.- М., 1981.90 с.

22. Гетопанов В.Н., Рачек В.М. Проектирование и надежность средств комплексной механизации. -М.: Недра, 1986.- 207 с.

23. Глазов Д.Д. Системный подход к применению механизированных комплексов. -Кемерово: Кем. книжн. изд-во, 1980.-112 с.

24. Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности. М.: Наука, 1965.- 524 с.

25. Гнеденко Б.В., Коваленко H.H. Введение в теорию массового обслуживания. М.: Наука, 1966.-431 с.

26. Голинкевич Т.А. Прикладная теория надежности. -М.: Высшая школа,1 С\Т~1 Л 1 л1У / /.- J1Z С.

27. Горбунов В.Ф. Исследование и создание комплексов буровзрывного действия для проходки горных выработок//ФТПРПИ.-1981.- № 4.-С.67-72.

28. Горбунов В.Ф., Бунин В.И., Эллер А.Ф. Методические указания по определению производительности и выбору основных параметров буровзрывных проходческих комплексов / ИГД СОАН СССР.- Новосибирск, 1982.-С.46.

29. Гордиенко А.И., Костенко С.Д., Озолин А.Р. Исследование надежности погрузочных машин типа МПК-3 на шахтах Донбасса// Механизация горнопроходческих работ: Сб. науч. тр. / ЦНИИподземмаш, 1988. -С.100-106.

30. Гутман Е.А. Прогнозирование внезапных поломочных отказов машин// Научные основы создания, эксплуатации и повышения надежности горно-шахтного оборудования: науч. сообщ. ИГД им. А.А.Скочинского. -M., 1978.-Вып. 163.-С.94-98.

31. Дедков В.К., Северцев H.A. Основные вопросы эксплуатации сложных технических систем. М.: Высшая школа, 1976.- 406 с.

32. Дитрих Я. Проектирование и конструирование. Системный подход.

33. Пер. с англ. М.: Мир, 1981.- 456 с.

34. Дмитрак Ю.А. Методика расчета основных показателей при комплексной механизации проведения выработок буровзрывным способом// Механизация горнопроходческих работ: Сб. науч. тр. / ЦНИИподземмаш. -М., 1982.-С.44-53.

35. Дмитрак Ю.А., Кузьмин H.A. Механизация проведения выработок буровзрывным способом. -М.: Недра, 1974.- С.

36. Докукин A.B., Фролов А.Г., Позин Е.З. Выбор параметров выемочных машин.-М.: Наука, 1976.-234 с.

37. Дружинин Г.В. Надежность систем автоматики. М.: Энергия, 1967.526 с.

38. Иванов В.В., Орлов Н.В. Совершенствование технологических схем и средств в механизации при проведении наклонных выработок в СССР и за рубежом / ЦНИЭИуголь. М., 1989.- 144 с.

39. Иванов H.A., Тарасенко А.Е., Сохненко В.Е. Анализ ремонтопригодности забойного оборудования и пути ее улучшения// Уголь. 1975.- № 9.-С. 42-45.

40. Ильичев A.B., Волков В.Д., Грущанский В.А. Эффективность проекта руемых элементов сложных систем. М.: Высшая школа, 1982.- 280 с.

41. Инструкция по выбору параметров и критериев технического и пре дельного состояния оборудования угольных шахт/ ИГД им. А.А.Ско-чинского.- М., 1982.- 54 с.

42. Ильинский Д.Я. Система синтеза оптимальных конструктивных решений автоматизированных технологических комплексов // Теория машин и механизмов. -М.: Наука, 1976.-С.45-54.

43. Исследования операционных трудозатрат при испытании проходческих комплексов типа «Сибирь» / В.С.Верхотуров, В.И.Бунин, С.Г.Ващенко и др.//Повышение уровня индустриализации строительства шахт: Труды Кузниишахтостроя.- Кемерово, 1985.-С.88-97.

44. Капур К, Ламберсон Л. Надежность и проектирование систем. Пер. сангл.- M.: Мир, 1980.-600 с.

45. Кариман С.А., Брайцев A.B., Шрамко В.М. Моделирование и оптимизация производственных процессов при добыче угля. -М.: Наука, 1975.135 с.

46. Коган Б.И. Особенности технологического обеспечения качества горной техники// Механизация горных работ: Материалы конференции / Кузбас -Кемерово, 1997.-С.18-20.

47. Кожевин В.Г., Першин В.В.,Гоголев Н.И. О вероятностной природе проходческих работ // Изв.вузов.-Горный журнал.-1984.- № 8.-С.40-42.

48. Козлов В.А., Ушаков И.А. Справочник по расчету надежности аппаратуры радиоэлектроники и автоматики. -М.: Советское радио, 1975,472 с.

49. Конструкции горных машин и комплексов для подземных горных работ/ А.Н.Коршунов, М.С.Сафохин, В.Д. Колчанов и др.- М.: Недра, 1972.-440 с.

50. Котляровский Г.П. Основы повышения надежности и долговечности горно-шахтного оборудования. М.: Недра, 1971.- 200 с.

51. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Камбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977.- 147 с.

52. Красников Ю.Д., Солод C.B., Хазанов Х.И. Повышение надежности горных выемочных машин. -М.: Недра, 1989.- 215 с.

53. Лыхин П. А. Интенсификация проведения горизонтальных горных выработок буровзрывным способом. Свердловск: Металлургиздат, 1957.-146 с.

54. Малевич H.A. Горнопроходческие машины и комплексы. -М.: Недра,1980.-398 с.

55. Малиованов Д.И. Современные тенденции в совершенствовании горнопроходческого оборудования// Шахтное стр-во.- 1976.-№ 3.-С.З-9.

56. Методика сбора и обработки информации о надежности горнопроходческого оборудования / ЦНИИподземмаш. -М., 1977.-37 с.

57. Методика выбора показателей для оценки надежности сложных технических систем /Всес. науч.-исслед. ин-т стандартов. -М., 1972.- С.26-33.

58. Миндели Э.О. Буровзрывные работы при подземной добыче полезных ископаемых.- М.: Недра, 1966.- 556 с.

59. Механизация проведения подготовительных выработок // А.И. Петров, Г.Г.Штумпф, П.В. Егоров, Г.Н.Архипов. -М.: Недра, 1988.-248 с.

60. Митасов Е.Т., Мякшин А.Д. Проведение наклонных выработок скреперными комплексами/ЦНИЭИуголь.-М., 1973.-13 с.

61. Нильва Э.Э., Игнатьев В.И. Основные направления развития техники и технологии подготовительных выработок за рубежом / ЦНИЭИуголь.-М., 1982.-38 с.

62. Нормативы по безопасности забойных машин, комплексов и агрегатов// Аккерман Ф.М., Аксенов М.Б. и др. /МакНИИ. Донецк, 1990.101 с.

63. Оснащение поверхностного комплекса, технология проходки, схемы технологического транспорта протяженных наклонных выработок// В.И.Бунин, В.С.Верхотуров, Н.Ф.Косарев и др./ Компания «Росуголь»; Кузниишахтострой.- Кемерово, 1997.- 702 с.

64. Отраслевая методика. Оценка технического уровня и качества изделий угольного машиностроения. Основные положения. 12.001.80.- М.,1980.-214 с.

65. Першин B.B. Расчет оптимального уровня надежности проходческих машин на ЭВМ //Первый семинар по угольному машиностроению Кузбасса: Тез. докл. / Ин-. угля СО АН СССР,- Кемерово, 1989.-С.47-48.

66. Першин В.В. Интенсификация горнопроходческих работ при реконструкции шахт. -М.: Недра, 1988.-136 с.

67. Першин В.В. Научные основы интенсификации горнопроходческих работ на угольных шахтах :Автореф.дис.докт.техн.наук/ Кубас. гос. тех. ун-т. -Кемерово, 1992.-31 с.

68. Петросов A.A. Моделирование и оптимизация процессов на рудниках. -М.: Недра, 1978.- 272 с.

69. Повышение прочности и долговечности горных машин // А.В.Докукин, В.П. Семенча, Е.Е.Гольдбух и др. М.: Машиностроение, 1982.- 234 с.

70. Покровский Н.М. Технология строительства подземных сооружений и шахт. Часть 2.-М.:Недра, 1982.-295 с.

71. Потапов В.Д., Яризов А.Д. Имитационное моделирование производственных процессов в горной промышленности. -М.: Высшая школа,1981.-317 с.

72. Проектирование и конструирование горных машин и комплексов // Г.В. Малеев , В.Г. Гуляев, Н.Г. Бойко и др. -М.: Недра, 1988.-368 с.

73. Проектирование и конструирование транспортных машин и комплексов :Учеб. для вузов /Под ред. И.Г. Штокмана.-2-e изд., перераб. и доп.-М.: Недра, 1986.- 392 с.

74. Проектирование и расчет проходческих комплексов// В.Ф. Горбунов, В.В.Аксенов, А.Ф.Эллер и др. -Новосибирск: Наука, 1987.- 190 с.

75. Промышленные испытания проходческого комплекса «Сибирь»// A.A. Кузьмин, A.A. Билык , В.Е. Лобачев, М.И. Рябинков . Шахтное стр-во. - 1984.- № 12.- С. 1-3.

76. Райкин А.Л. Элементы теории надежности технических систем. -М.: Советское радио, 1978.- 317 с.

77. Рахутин Г.С., Белкин И.Л., Грязнов Б.П. Методика учета факторов в моделях расчета надежности при проектировании очистных комбайнов// Надежность сложных систем : Сб. науч.тр. ВНИИНмаш. М., 1982.-Вып.43.- С.72-78.

78. Решетов Д.Н., Иванов A.C., Фадеев В.З. Надежность машин. -М.: Высшая школа, 1988.- 238 с.

79. Рутьков К.И. Состояние и совершенствование технологии и средств комплексной механизации сооружения наклонных выработок на шахтах ПО «Гуковуголь»: Тез.докл. Всес.науч. -практ. сем. / ЦНИЭИуголь.-Донецк, 1990.-С. 24-27.

80. Рябов Н.И. Опыт проведения наклонных выработок в ПО «Северо-кузбассуголь»: Тез.докл. Всес.науч. -практ. сем. / ЦНИЭИуголь.-Донецк, 1990.-С. 6-9.

81. Сибирский Ю.А., Амурский Б.С. Совершенствование техники и технологии проведения наклонных выработок /УНИЭИуголь,- М., 1979.-47 с.

82. Совершенствование технологии проведения наклонных выработок// Ю.П. Иванцов, В.Г. Иванов, Б.И. Кравцов, Э.Э. Нильва / ЦНИЭИуголь.-М„ 1975.-60 с.

83. Солод В.И., Гетопанов В.Н., Рачек В.М. Проектирование и конструирование горных машин и комплексов. М.: Недра, 1982.-350 с.

84. Солод В.И., Гетопанов В.Н., Шпильберг И.Л. Надежность горных машин и комплексов/ МГИ.- М., 1972.- 168 с.

85. Солод В.И., Зайков В.И., Первов В.М. Горные машины и автоматизированные комплексы. -М.: Недра, 1981.-502 с.

86. Способы вскрытия, подготовки и системы разработки шахтных полей// Б.Ф.Братченко, М.И.Устинов, Л.Н.Гапанович и др.: Под ред.Б.Ф.Брат-ченко. -М.: Недра, 1985.- 494 с.

87. Справочник по надежности. Пер. с англ. М.: Мир, 1969. - Т.1.- 339 с.

88. Строительство и реконструкция угольных шахт/ И.В.Баронский, Л.М.Ерофеев, Н.Р.Умнов, М.Г.Каравайцев.- М.: Недра, 1983.- 312с.

89. Степень механизации основных рабочих процессов при проведении выработки комплексом «Сибирь»/ А.А.Кузьмин, М.И.Рябинков, В.Е.Ло-бачев и др.//Новые машины и оборудование для механизации проходки горных выработок. М.: ЦНИИподземмаш, 1985.-С.51-56.

90. Тарасенко А.Е., Иванов H.A., Карасева Л.А. Оценка эксплуатационной надежности горно-шахтного оборудования// Горные машины и автоматика :Науч.-техн. реф. сб./ ЦНИЭИуголь. 1983.- № 2.- С.10-11.

91. Топчиев A.B. Горные машины и комплексы. М.: Недра, 1971.-500 с.

92. Топчиев A.B. Проблемы повышения надежности и долговечности оборудования // Горные машины и автоматика.-1963.-№ 9.-С.3-6.

93. Топчиев A.B., Солод В.И. Расчет производительности выемочных комплексов и агрегатов. М.: Недра, 1966.- 101 с.

94. Фомин А.И. Проведение капитальных наклонных выработок: Тез. докл. науч.-практ. сем./ ЦНИЭИуголь.- Донецк, 1990.-С.4-6.

95. Шмуйлович Я.М. Надежность и эксплуатационная производительность основного проходческого оборудования / ЦНИЭИуголь. -М., 1978.-10 с.

96. Штокман И.Г. Расчет и конструирование горно-транспортных машин и комплексов.-М.: Недра, 1975.- 463 с.

97. Эллер А.Ф. Принцип формирования концептуальных моделей горнопроходческих систем //Первый семинар по угольному машиностроению Кузбасса: Тез.докл. /Ин-т угля СО АН СССР.- Кемерово, 1989.-С. 39-41.

98. Эллер А.Ф. Сопоставительная оценка тенденций создания средств механизации выемочных и подготовительных работ // Первый семинар по угольному машиностроению Кузбасса: Тез. докл. /Ин-т угля СО АН СССР.- Кемерово, 1989.- С. 41-42.

99. Эллер А.Ф. Структурная систематизация и обоснование параметров буровзрывных проходческих комплексов на стадии проектирования: Автореф.дис.канд.техн.наук/ ИГД СО АН СССР.-Новосибирск, 1983.24 с.1. Утверждаю

100. Генеральный директор ОДО «Денинскуголь»1. В^Я.Ибряшкин 1999 г.1. ПРОТОКО Лпромышленных испытаний опытного образца проходческого комплекса «Сибирь-1» на шахте «Заречная» ОАО «Ленинскуголь»

101. Техническая характеристика изделия и область применения.

102. В состав комплекса входят: платформа, погрузочная машина, бурильная установка на базе УБШ-252, водоотливная установка, канатный (на базе лебедки ЛШВ-25) или цепной гидравлический механизмы передвижения, электрооборудование.

103. Техническая характеристика комплекса "Сибирь-1М"с гидролебедкой с электролебедкой

104. Угол наклона выработки, град. Сечение выработки в свету, м2 Коэффициент крепости пород, £ Колея комплекса, мм Исполнение электрооборудования

105. Суммарная установленная мощность электродвигателей, кВт Напряжение сети, В Давление в гидросистеме, МПа Производительность водоотливногоонасоса, м /ч

106. Скорость передвижения комплекса, м/сек.;- при подвеске через коуш- при подвеске через блоки . Тяговое усилие, кН (тс)- при подвеске через коуш- при подвеске через блоки Канатоемкость барабана механизма перемещения, м

107. Тип погрузочного органа Фронт погрузки, м Вместимость ковша, м3 Техническая производительность погрузочной машины, м /мин. Тип бурильной установки Способ бурения

108. Масса комплекса, кг 12900 12020

109. Всего за период испытаний пройдено 202 м путевого наклонного ствола. Максимальная скорость проходки была достигнута в июле 1998 г. и составила 44 м.1. РАЗДЕЛ 2

110. Результаты проверки соответствия состава и комплектности комплекса рабочей документации.

111. Комплекс поступил на шахту в собранном виде, в транспортном положении. На площадке рядом со стволом была проведена расконсервация и опро-бывание комплекса. Одновременно производилось обучение обслуживающего персонала.

112. Комплекс соответствовал рабочим документам и был допущен к испытаниям.1. РАЗДЕЛ 3

113. Результаты испытаний опытного образца согласно программе и методике

114. Проходку ствола осуществляли согласно технологической карты, разработанной институтом «Кузниишахтострой» .

115. Лучший показатель времени обуривания забоя составил 5 часов 6 минут.

116. После бурения перед взрывными работами комплекс с помощью механизма передвижения перемещается вверх на расстояние 15-20 м от груди забоя и стопорится во временный путь. После этого производилось заряжание, взрывание и проветривание.

117. Перетяжку кровли производили с ковша погрузочной машины, который заменял рабочий полок. За цикл устанавливали 4 рамы через 0,5 м. На этой работе были заняты все проходчики звена. Затраты времени на возведение постоянной крепи составляли от 4,5 до 5,5 ч.

118. Откачку воды из забоя производили насосом 1В20/10, при увеличении во-допритока применяли ЦНС.

119. Наращивание временного пути производили через 2-3 цикла. Затраты времени на выполнение этой работы 1,5 часа.

120. Конвейер для транспортировки горной массы наращивался 1 раз в 2 цикла.

121. Наростка конвейера совмещалась с бурением шпуров.

122. Результаты испытаний механизма передвижения на базелебедки ЛШВ-25