автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Разработка способов снижения пылеобразования и улучшения сортности угля при работе очистных комбайнов

УДК 622.807.8:622.411.512

На правах рукописи

РТЕ ОД

3 о мдя 2300

КУБАЙЧУК Юрий Алексеевич

РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ СНИЖЕНИЯ ПЫЛЕОБРАЗОВАНИЯ И УЛУЧШЕНИЯ СОРТНОСТИ УГЛЯ ПРИ РАБОТЕ ОЧИСТНЫХ КОМБАЙНОВ

Специальности 05.05.06 - «Горные машины» 05.26.01 - «Охрана труда»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2000 г.

Работа выполнена

в Карагандинском государственном техническом университете Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Гращенков Н.Ф. Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Кантович Л.И. доктор технических наук, профессор Кудряшов В.В.

Ведущая организация - ННЦ ГП - ИГД им. А.А.Скочинского

на заседании диссертационного совета Д.053.20.01 при Московском государственном открытом университете по адресу: 129805 Москва, ул. Павла Корчагина, 22.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государа венного открытого университета.

Отзывы в двух экземплярах просим направлять в адрес совета.

^^^ 2000 г. в //

часов

Автореферат разослан _ _2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

Ткачева Т.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Промышленная пыль при работе горных машин является одним из загрязнителей атмосферы горнорудных предприятий. Мировая инженерная практика главным направлением технического развития при подземном способе добычи угля определяет комплексную механизацию, основу которой составляет работа комбайнов, т.е. технологический процесс резания. Доля добычи из комплексно-механизированных забоев угля для основных бассейнов СНГ различна, но везде превысила 67%, а в ряде стран: США, Польша, Чехия, и в Угольном департаменте АО «Испат-Кармет» составляет 100%.

При работе современных выемочных комбайнов интенсивность пыле-выделения настолько высока, что даже при комплексном применении самых совершенных способов и средств борьбы с пылью затруднительно обеспечить стабильное снижение запыленности воздуха до уровня допустимых концентраций. Это объясняется тем, что в настоящее время угольная промышленность оснащена выемочными комбайнами с барабанными и шнековыми исполнительными органами, которые разрушают массив с открытой поверхности забоя серповидными срезами с постоянной глубиной резания. Это приводит к высокой интенсивности образования пыли и к переизмельчению угля в периферийных зонах срезов.

Применение различных схем расстановки резцов, увеличение их вылета и использование тангенциальных резцов, а также рост скорости подачи комбайна несколько снижает пылеобразование и улучшает сортность добываемого угля. Однако, при этом сохраняется серповидность срезов, а, следовательно, и зоны переизмельчения угля. Рост скорости подачи комбайна имеет определенные пределы, приводит к значительному расходу электроэнергии, увеличению нагрузки на узлы машины и к повышению аварийности очистного комбайна.

Работ, направленных на изменение продольного сечения срезов при работе комбайнов, с рекомендацией для реализации в промышленных условиях мало и они носят эпизодический характер. Но только обеспечение постоянной глубины резания в пределах оптимальных значений на большей длине среза с возможно минимальными зонами переизмельчения угля приведет к значительному снижению пылеобразования и к увеличению выхода крупных классов в отбитом угле. Поэтому изыскание путей уменьшения пылеобразования и улучшения сортности угля при работе очистных комбайнов совершенствованием процесса резания угля является актуальной и социально значимой задачей.

Целью работы является снижение интенсивности образования пыли и улучшение сортности добываемого угля на базе изучения закономерностей образования пылевых фракций при резании горной породы и выдачи рекомендаций по созданию режущих органов очистных комбайнов, работающих в оптимальном режиме по разрушению массива и минимальности выхода мелких фракций.

Идея работы заключается в том, что для уменьшения пылеобразования и переизмельчения угля при работе очистных комбайнов фрезерование заменяется строганием путем формирования срезов различной величины вылета резцов в одной линии резания.

Научные положения, выносимые на защиту:

- закономерности по определению выхода угольной пыли и мелких фракций;

- определение условий резания угольного массива с позиции безопасности работы исполнительного органа комбайна по пылевому фактору;

, - требования к конструкции исполнительных органов комбайнов по снижению пылеобразования и по увеличению выхода крупных классов в отбитой массе.

Научная новизна исследований заключается:

- в качественной и количественной оценке безопасности процесса разрушения массива угля при концентрической расстановке резцов (традиционная схема) и при расположении их на секторе с вылетом каждого последующего над предыдущим на величину рациональной толщины среза;

- в установлении влияния режима и параметров разрушения угля на выход угольной мелочи при фрезеровании и строгании для шнековых исполнительных органов;

- в определении влияния секторной расстановки резцов на пылеобра-зование, ситовый состав отбитого угля и энергетические показатели работы комбайна.

Достоверность научных положений и выводов подтверждается:

- необходимым и достаточным объемом экспериментальных данных, полученных как на модели, так и в натурных условиях;

- совпадением результатов стендовых испытаний моделей режущих органов и шахтных испытаний серийных и экспериментальных режущих органов очистных комбайнов с теоретическим прогнозом пылеобразования;

- положительными результатами промышленных испытаний экспериментальных исполнительных органов очистных комбайнов.

Практическая ценность работы. На основе обобщения экспериментальных и теоретических исследований доказано, что при работе выемочных комбайнов разрушение угля возможно и целесообразна производить не фрезерованием массива, а строганием, когда формирование срезов производится не в результате подачи комбайна, а за счет увеличенного вылета каждого последующего резца над предыдущим на величин) оптимальной толщины среза. Секторная расстановка резцов позволяет более, чем в 2 раза уменьшить пылеобразование и значительно улучшить сортность добывМмшдьтшхледований:

- математическое моделирование с выбором и уточнением параметроЕ дисперсионного состава разрушенного материала;

- стендовые испытания;

- натурные эксперименты.

Реализация работы. Разработанные положения явились основой для составления задания на разработку секторного исполнительного органа очистного комбайна, на основании чего разработаны соответствующие рабочие чертежи. На карагандинском заводе РГШО в соответствии с этими чертежами изготовлен комплект экспериментальных исполнительных органов ШРС-01 и ШРС для комбайна 2ГШ-68, которые прошли испытания и эксплуатировались на шахте «Майкудукская» Карагандинского угольного бассейна и получены положительные результаты по снижению выхода пылевых частиц в 2,2 раза и увеличению крупных классов более чем на 25 процентов.

Результаты исследований использовались институтами КазНИИуголь, КазНИИБГП при разработке научных тем по совершенствованию очистных комбайнов и способов борьбы с пылью.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили одобрение на научных советах институтов КазНИИБГП и КазНИИуголь, на отраслевой научно-технической конференции «Разработка новых и совершенствование существующих средств и способов безопасной выемки угля в усложняющихся условиях» (Караганда, 1994), на семинаре научного симпозиума «Неделя горняка -2000», организованном МГГУ и ИПКОН РАН (Москва, 2000) и регулярных семинарах при кафедре «Рудничная аэрология и охрана труда» КарГТУ.

Лично автором:

- обоснован аналитический метод прогноза выделения класса разрушенного материала при резании горного массива:

- установлены закономерности, определяющие качественный и количественный состав разрушенного материала при работе добычного комбайна;

- доказана преемственность зависимости Розина-Раммлера по определению фракционного состава для условий резания массива;

- разработана методика шахтных испытаний исполнительных органов угольного комбайна.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 177 страницах и включает 31 рисунок и 34 таблицы, список литературы из 93 наименований и приложения А, Б, В, Г, Д, Е.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава посвящена состоянию вопроса и направлению исследований по оценке работы выемочных комбайнов по факторам пылеобразования и сортности добываемого угля.

Большой вклад в теорию пылеметрии и методику инструментального контроля пылесодержания внесли ученые СНГ: Фукс H.A., Дерягин Б.В., Зи-мон А.Д., Бабнов В.В., Ищук И.Г., Поздняков Г.А., Матвиенко Н.Г., Кудря-шов В.В., Никитин B.C., Бурчаков A.C., Коузов В.В., Позин Е.З., Гращенков Н.Ф., Харьковский B.C., Кирин Б.Ф., Журавлев В.П., Ищук И.Г., Пейсахов

И.Л., Поелуев А.П., Штер Г:А., Михайлов В.А. и другие. При этом в ряде работ вышеприведенных исследователей произведена попытка качественной увязки процесса резания с образованием угольного аэрозоля.

Оценивая угледобывающую технику но факторам пылеобразования и сортности, необходимо отметить, что применяемые комбайны не обеспечивают снижения пылеобразования и энергозатрат и повышения сортности добываемого угля. Тем более, что условия разработки угольных месторождений усложняются, все больше вовлекаются в эксплуатацию пласты со значительным содержанием прослойков и включений.

Исследования, проведенные в этой области, с точки зрения снижения пылеобразования и по совершенствованию схем и режимов разрушения исполнительными органами сводятся к следующему:

1) применение более совершенных радиальных и тангенциальных резцов с увеличенным радиальным вылетом;

2) увеличение среднего шага резания на комбайнах, соответствующих как применяемым режимам подачи (толщина среза), так и инструменту;

3) применение эффективных схем расстановки инструментов с переменным шагом.

Реализация указанных рекомендаций связана с увеличением производительности и обеспечением повышенной надежности, поэтому их полное осуществление требует, как правило, создания новых машин и исполнительных органов к ним.

С точки зрения создания эффективных выемочных машин, позволяющих снизить пылеобразование и улучшить сортность добываемого угля, значительный интерес представляет решение обратной задачи - выбора и расчета конструктивных и режимных параметров, обеспечивающих получение заранее заданного выхода определенных классов угля на основе особенности процесса резания горного массива.

Такая задача, отражающая совершенно новый подход к созданию угледобывающих машин, может быть решена на основе общей методики при осуществлении расчетов. Наибольший интерес при таких расчетах представляет получение стружки постоянного сечения по всей полуокружности со прикосновения резца с забоем.

Для этого необходимо создать такую схему расстановки резцов по диаметру исполнительного органа, чтобы исключить или изменить серповид-ность стружки с малыми сечениями в верхней и нижней части забоя, приблизив ее к форме полукольца с постоянной толщиной стружки.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- уточнить закономерность пылеобразования при резании угля и зако номерность Розина-Раммлера для условий реза;

- применить новый принцип расстановки резцов на исполнительно?, органе выемочного комбайна, при котором сохраняется постоянство толщинь среза на большем протяжении полукольцевого реза;

- провести стендовые исследования различных принципов формирования срезов;

- разработать и испытать на стенде и в натурных условиях модель исполнительного органа комбайна с безопасным по пылевому фактору расстановки резцов;

- оценить качественно и количественно величину мелких и пылевых классов при резании угольного массива.

Во второй главе рассмотрена методика проведения экспериментов.

Пылеобразование при работе режущего органа угольного комбайна зависит от большого числа различных факторов, которые можно разделить на четыре группы:

а) конструктивные особенности исполнительного органа;

б) горно-геологические особенности угольного массива;

в) аэрология добычного участка;

г) горнотехнические особенности ведения очистных работ.

Многофакторность и целенаправленность изучения уменьшения пыле-

образования при работе режущего орган и его деталировки требует рассмотрения анализируемой проблемы в лабораторных условиях, моделирующих производственные процессы.

Для правильной постановки экспериментальных исследований и последующей обработки полученной в них информации необходимо, чтобы объект исследований имел ту же физическую природу, что явление в натуре. Для разрушения массива горной породы таким условиям отвечает лабораторный стенд, где созданы условия геометрического, кинематического и динамического подобия. Для этой цели разрушению подвергались углецементные блоки, состав которых подбирали таким образом, чтобы их коэффициент крепости по проф. М.М.Протодьяконову был в пределах 0,5... 1,2.

Стенд включал в себя системы привода исполнительного органа и подачи углецементного блока. Режущий элемент укреплялся на валу червячного редуктора механизма разрушения. Скоростные режимы регулировались при помощи специальных клиноременных передач. После каждого цикла разрушения продукты анализируемой операции собирались и подвергались ситовому анализу.

Показатели степени раздробленности материала определялись по общепринятой методике.

Разрушение массива производилось одиночными резцами, группой и моделями исполнительного органа комбайна.

При резании одиночньми резцами разрушение углецементного блока производилось в двух режимах:

- серповидными срезами с постоянным радиусом вылета резцов, когда формирование срезов происходит за счет подачи;

- срезами с увеличивающимся радиусом вылета резцов, когда формирование срезов происходит за счет изменения радиуса вылета резцов.

Разрушение группами резцов производилось двумя вариантами:

1) резанием тремя резцами, расположенными равномерно по окружности диска на равном расстоянии от оси вращения (радиальная схема);

2) резанием по спирали Архимеда (спиральная схема).

В первом случае имитировалось разрушение массива традиционными исполнительными органами комбайнов, во втором — при использовании предлагаемой нами схеме расстановки резцов.

Для рациональной организации исследований процесса безопасной работы исполнительного органа угольного комбайна, сокращения затрат и сроков их проведения, осуществлено планирование экспериментов на основе греко-латинского квадрата 4x4; что обеспечивает погрешность результатов не свыше 11 процентов/ Сведения об испытаниях приведены в таблице 1.

Греко-латинский квадрат экспериментов

Таблица 1

Состояние массива Время испытаний

А В С и

А У,;\Уз ВД Уз;2з УЛ

В УзЛ У,;У3 У2;23

С У2;У} У,;г3 У4;Х}

£> У<;г3 Уз; У3 У,;Хз

где А, В, С, Б- состояние массива;

Жз, X}, У?, 2з - расстановка резцов на шнеке;

А, В, С, И- период испытаний (серия);

V}, У2, Уз, У4 - скорость резания массива.

Наблюдение за энергетическими показателями процесса резания производились двумя группами приборов, имеющими различную точность. В качестве критерия проверки нулевой гипотезы о равенстве генеральных дисперсий было принято отношение большей направленной дисперсии к меньшей т.е. случайная величина оценивалась критерием Фишера.

Определено, что продолжительность испытания процесса резания не одном варианте расстановки резцов с учетом постоянства крепости углеце ментного блока должна быть не менее 20 мин., минимальное число замеров -три, продолжительность серии - 1 час 20 мин. Вышеприведенные положенш позволяют оценить продолжительность разовых замеров, стендовых испытаний и натурных экспериментов с надежностью не менее 90 %.

В третьей главе рассмотрены особенности процесса разрушения резанием.

Рабочим процессом горной машины, который выявляет характер внеш них нагрузок на исполнительном органе, является разрушение горной массь резанием. Знание характера анализируемого явления, его механизма, обосно ванный выбор его параметров позволяет правильно оценить закономерное^

образования и выделения вредностей, которые, прежде всего, для угольных шахт представлены рудничным газом и пылью.

Согласно представлениям Риттингера энергия, затраченная на разрушение, определяется вновь образуемой поверхностью, а закон Кирпичева-Кика устанавливает взаимосвязь между объемом разрушения и затраченной работой.

Установлено, что при взаимодействии резца и горной породы перед его передней гранью формируется уплотненное ядро из мелко диспергированного разрушенного материала, т.е. именно здесь образуется основная масса пылевых частиц. Формирование уплотненного ядра определяет усилие, затраченное на разрушение, и создание напряженного состояния, которое заканчивается образованием трещин. При этом с появлением трещины развитие уплотненного ядра прекращается. Ядро теперь играет роль клина, который, перемещаясь вместе с резцом, расширяет трещину и отжимает элемент в сторону свободной поверхности.

Наиболее эффективным по энергоемкости процесса разрушения является резание при наличии одной боковой поверхности обнажения от предыдущего реза, ослабляющей массив в зоне проводимого реза, а наиболее энергоемким - когда стенки щели имеют устойчивую форму и процесс происходит в условиях максимальной блокировки.

При вращающемся исполнительном органе комбайна, разрушающем угольный массив фрезерованием, резцы в одной линии резания распределены равномерно по всей окружности исполнительного органа. В этом случае формируются серповидные стружки за счет перемещения исполнительного органа на забой.

Минимальность энергетических затрат определяется постоянством глубины резания, что требует соблюдения постоянства угловой скорости вращения для всей расстановки резцов на шнеке исполнительного органа. Это возможно только в том случае, если они расположены по спирали Архимеда и только для этих условий резцы независимо от их расположения относительно оси вращения создают один энергетический потенциал и оптимальную щель резания. Следовательно, только такой тип расположения резцов позволяет при комбайновой выемке угля добиться минимального пылеобразования. Проведенные стендовые испытания показали правильность данной гипотезы, о чем свидетельствуют результаты таблицы 2.

Для исследований динамики процесса наибольший интерес представляют результаты резания массива одиночным резцом с постоянным и переменным радиусом. В первом случае действует силовое поле с переменным потенциалом, а во втором данная физическая величина псевдопостоянна.

Эксперименты показали, что при формировании сечения среза за счет изменения радиуса вылета резца содержание пылевидного класса (-0,07 мм) уменьшается в 1,6-1,8 раза по сравнению с традиционной схемой, отвечающей условиям постоянного радиуса резания.

Результаты исследований разрушения углецементного блока группами резцов показали, что спиральная схема установки имеет коэффициент совершенства в 1,45 больше, чем радиальная.

Величина глубины резания для режущего органа диаметром 1000 мм для группы резцов, расположенных в одной линии резания

" ■ -___Таблица 2

■ Параметры Величина глубины реза, мм

Частота вращения, Скорость подачи, Традиционная Новая схема

об/мин м/мин схема

40 3 20 37

40 6 50 38

40 9 75 39

20 6 100 42

Проведенные эксперименты позволили установить связь между удельной образованной поверхностью и энергоемкостью разрушения. Эта зависимость выражается формулой:

5.=13Я„, иАг, (1)

где Ба-образованнаяповерхность, см2/г; Ну, - энергоемкость разрушения, Дж/г.

На основании исследований разрушения углецементного блока одиночными и группами резцов разработана модель секторного режущего органа и проведено его испытание, результаты которого представлены в таблице 3.

Сравнительные результаты выхода классов

Таблица 3

Тип режущего К, Выход классов (%) размером, 50, ню

органа м/мин мм см2/г Дж/г

-0,07 +6

Шнековый 0,29 13,36 24,57 167,6 13,21

Секторный 0,29 6,98 52,18 94,4 7,27

Шнековый 0,40 13,04 26,80 161,8 13,00

Секторный 0,40 5,83 52,35 82,8 6,37

Примечание — частота вращения режущего органа - 20 об/мин.

Проведенные испытания свидетельствуют о том, что секторная расстановка резцов позволяет уменьшить выход пылевых фракций на 200 процентов, при этом выход крупных классов резания увеличивается в 2,6 раза.

Четвертая глава посвящена прогнозу пылеобразования при резании. Измельчение горной породы может осуществляться в результате раздавливания, раскалывания, излома, срезания, истирания, удара. Анализ процесса резания массива показывают, что анализируемое разрушение характеризуется всеми видами измельчения, поэтому судить об его эффективности можно только по образовавшемуся гранулометрическому составу продуктов разрушения.

Проведенные стендовые испытания на углецементном блоке одиночным, группой резцов и моделями режущего органа по измельченному продукту (крупность материала не превысила 40 мм) свидетельствуют о наличии трех стадий: мелкого дробления, грубого и тонкого измельчения.

Установлено, что процесс разрушения массива при резании не прекращается и представляет собой непрерывное дробление и измельчение, сопровождающиеся повторяющимся отделением элементов, при этом отношение работ на определенных стадиях процесса отрыва равно отношению разрушающих значений напряжений сжатия и растяжения, а особенностью технологической операции является уплотненное ядро из мелко диспергированного материала.

С позиции безопасности технологии процесса объем ядра является критерием, который позволяет судить о пылеобразующей способности технологической операции.

На основании рассмотрения энергетики процесса разрушения и учета его особенностей, оговоренных выше, получена закономерность, устанавливающая взаимосвязь пылеобразующей способности технологической операции от физических свойств массива

где q - пылеобразующая способность процесса резания, отношение объема пыли к объему массива, подвергающемуся технологической операции; р - плотность материала, кг/м ; ьр - скорость резания; с1я - медианный размер частиц ядра, м;

у - удельная поверхностная работа сил сцепления частиц материала, Дж/м3;

оСж, ар ~ разрушающие значения напряжений сжатия и растяжения, которые постоянны для данного материала; кф - коэффициент формы частиц анализируемого класса; кр - критерий реза, определяющийся отношением линейных характеристик зоны уплотнения к общей длине реза. Минимальное пылеобразование должно быть при условии:

к

а,

р

(3)

р

при котором можно достичь независимости пылеобразования от скорости резания.

Одной из основных задач по обеспечению безопасности ведения технологической операции резания горной породы по пылевому фактору является создание условий, когда ядро уплотнения постоянно, то есть глубина внедрения инструмента в массив по всей длине реза имеет так же постоянное значение. Только для этих условий наблюдается снижение удельной энергоемкости процесса резания и отмечается понижение выхода штыбовых фракций примерно в 1,5-2 раза, что характеризует переход от фрезерования у струговой выемке. Такую возможность создают резцы, расположенные по спирали Архимеда, о чем свидетельствуют данные проведенных испытаний на углеце-ментном блоке и представленные на рисунке 1, подтверждающие, что величина стружки не зависит от скорости подачи комбайна.

Точность прогноза пылеобразующей способности процесса резания зависит от гранулометрического состава ядра, который представляет собой полидисперсную систему. Оценку последней целесообразно проводить по видоизмененной формуле Розина-Раммлера, имеющей вид:

где дп - выход анализируемого класса;

- медианный размер частиц класса;

йе1 — диаметр частиц класса, при котором масса частиц крупнее составит

36,8%, а мельче - 63,2%;

А, т - параметры разрушения массива;

е - число Непера - 2,71828, основание натуральных логарифмов.

Данная зависимость подтверждена проведенными экспериментами, которые представлены на рисунке 2.

Интенсивность пылевыделения, образовавшихся при резании мелких классов зависит от степени их увлажнения и импульсной характеристики воздушного потока.

Проведенными исследованиями установлено:

1) характер закономерности срыва слоя пылевидных частиц;

2) при влажности около 12% и более происходит отрыв коагулянтов, медианный размер которых превышает миллиметр;

3) при превышении влажности свыше 25% наблюдается пластические деформации угольной массы, представленных пылеобразующими фракциями.

Необходимый расход воды, предотвращающий пылевыделение рекомендуется определять по зависимости:

(4)

Зависимость глубины резания от скорости

г

р. 3 х

£ В"

со

60 40 20

1

2

9 Скорость подачи, м/мии

1- традиционная схема; 2 - расстановка резцов по спирали Архимеда

Рисунок 1

Распределение фракционного состава материала

т,

м

. 05

о с» < 80 £ 70 о 60 с 50 30 20

/

■ ■■■нниаяяшшяшшшп

111Ш11111111111Ш1111111111Ш111111111М||1||1Ш11Н1!::111Ш11 шинипшн'нмщщишиг.^нишп 1111111111111111111111Н111111«||111111111111111|11111||11'111111111111М1111111111)<!1111|1|!| |||1".Н||11Ш1|ИШ11

11111111111111111111!1Ш1111111111111!111111111111П11Ш11 ПИШИ 1111!1!11111Ш11111(1!!;!!|||||||11^.!:;||||11111 ■11Ш1111111111ШН1№1 ми 11111111111111111111Ш11П11 пиши 111111М11Ш1'::;|||||||и"!:;,||1И1Ш1111И1 н1111Ш1111111Ш1Пи:|!|||| 11111111111М1111111111П1111; шиши шнпн^пнш» .импшнишшшн

||||||||П!1111МШ11П |Щ| |1|||||И11|111111111111111К11111111И111«,:.1111111>,:;.111Иы:1Ш1111И111111Ш11111

иишшшшшшп! ¡ми 1111111111>1П11111111111111::;!11||^:;|||11111'::||||||||!!1Ш1111111111111111111111111 ||||||||||||||||||||1!!1|||||| |||||||||1!11111111!!1111№!::;;||!11!>::;н111111111111111!1!111!;!111111

■ 11|1Ш111«111ШШШ1Л1111111111111<|||111М11":.|||||п'-..|||||11111111111а11111шшшм1111ш|>1>|||ш1>1111 ■1111111111111111М111111:||11М111111111111М1>:;||||>'::.11П111111!11111111111111111111!ШИ111!11111111111и1111111111

■■■■ttIlfBl■>IVl■Illi(!tt1ll■IllIll■■■>■*:;i■■'r=;■i■l]llllrll;l■l(lltl«■■■■lt!la>■Il■llllr!ш;инI■■Illrl■■lf■lIll■■■■■■

1111111111111111111111111111111!!!::!!:;;||||||||||||1!!111|:||1111111111111Н

■11111111||1||||||||м|| | '..>':,.|111||11|111111111н|п|м1111|||||!||||||м||||||||||м11ш11|1111ш111111111111а111

1П11111111111Н!!!!!;1л1111|111111111111111111111111

|||||||||||С..||||||||1111!|111111111|||||М||||||||||||М1П1!!1|||||111111|1|1||1111|||||1|1||||!||1||11||1||1|||||||11|1||

■■■■1111111а*ааа11»1111!И( и< ■111111ввя1111111ввв1111111М1[1п?Е|ава11С1111В111111Еаяваввс111»11Ш1и1>в111>11аааа111111«ваа1

'"и 20 5 5ВЙ

|я

80

05

90 05 ЯТ

98

99 «5

001 002

<ш5

аг аз а;

10

20 30 50 ЮЛ .900 300 Диаметр частиц а. мм

1- радиус вылета резца постоянен; 2 - радиус резца переменен.

Рисунок 2

ц. = 0,1двл(1 + 0,664?-°'= )(Жо -Жя), л/т, (5)

где д„ - необходимый удельный расход воды, л/т;

до,! - содержание класса менее -1 мм в отбитой горной массе, %;

- оптимальная влажность угольной мелочи по пылевому фактору,

%;

1УМ - влажность угля в массиве, %.

Установленная закономерность (2) определяет энергетику процесса разрушения массива резанием, но не дает сведений об его динамике.

Для этой цели проанализирована связь между пылеобразующей способностью массива и энергетикой рассматриваемого процесса. Определено, что эта взаимосвязь характеризуется параболической зависимостью:

1 = адг + Ъд + с, кДж/кг (6)

где У- удельные затраты энергии на единицу массы блока;

д - удельное процентное содержание анализируемого класса в единице массы разрушенного материала; а,Ь,с- эмпирические коэффициенты.

Принимая во внимание закономерности (2) и (4), методом размерности произведено определение эмпирических коэффициентов, входящих в зависимость (6).

Коэффициент «а» характеризует воздействие силового поля на разрушаемый объект и при этом энергия процесса резания определяет конечный продукт разрушения:

100

"Ж- (7)

где А - работа, затраченная на резание, Дж; б - напряженность силового поля, м/с2; ¿ф - размер конечного продукта разрушения, м.

Коэффициент «Ь» определяется свойствами массива, подвергающийся резанию:

Ъ.%. (8,

где у - удельная работа сил сцепления массива, Дж/м2;

5- структурная характеристика массива (поверхность сцепления), м2. Коэффициент «с» - свободный член, имеющий размерность затрат энергии на единицу массы разрушенного материала, определяет начальные

условия анализируемого процесса - степень совершенства функциональной зависимости, то есть условия проведения реза.

Изменение эмпирических коэффициентов уравнения (6) в зависимости от исполнительного органа комбайна и скорости подачи представлены в таблице 4.

Изменение эмпирических коэффициентов уравнения (б) взависшюсти от типа испытательного органа и скорости подачи комбайна

Таблица 4

№ Тип исполни- Скорость Накопленная Значение коэффици-

п/п тельного органа подачи, частота фракций ентов

м/мин размером мТО'3 а Ъ с

1 Шнековый 0,29 0,07 7,5 -9,8 1,2

0,25 1,4 -1,8 6,07

0,50 1,2 -1,2 0

0,40 0,07 -6,3 8,5 -2,7

0,25 -1,5 2,1 -7Д

0,50 -1,7 2,3 -7,8

2 Секторный (рез- 0,29 0,07 -1,4 1,8 -5,7

цы расположены 0,25 5,5 -6,4 0

по спирали Ар- 0,50 7,6 -8,5 0

химеда) 0,40 0,07 1,2 -3,5 0

0,25 -2,2 3,1 -1,05

0,50 -3,2 4,4 -1,4

Анализ приведенных сведений позволяет сделать следующие выводы:

1) секторный тип исполнительного органа обладает приростом удельной энергии на разрушение единичного объема горной массы;

2) в отличие от шнекового исполнения при расстановке резцов по спирали Архимеда рост скорости резания не направлен на увеличение ядра уплотнения;

3) параметр «а», определяющий конструктивные особенности режущего инструмента комбайна как для шнекового, так и для секторного исполнительного органа вступает в противоречие с особенностями массива, который характеризуется коэффициентом «Ь», о чем свидетельствуют их различные знаки.

Таким образом, проведенный анализ полностью подтверждает преемственность законов Риттингера, Кика-Кирпичева для условий резания горных пород.

Вышеприведенное свидетельствует о том, что расстановка резцов по спирали Архимеда позволяет достичь минимальности энергетических затрат за счет обеспечения тангенциального вруба в процессе резания.

В пятой главе приводятся сведения о промышленных испытаниях секторного режущего органа.

Исследования, проведенные в стендовых условиях, позволили провести работы по созданию режущего органа применительно к работающим очистным комбайнам.

При разработке экспериментального режущего органа с секторной расстановкой резцов, за базовый принят шнековый режущий орган 1ШР146, который имеет 2 лопасти шнека, 10 линий резания линейных резцов и 3 линии резания кутковых резцов. Диаметр органа по виткам шнека 1100 мм, по концам резцов - 1250 мм. Величина захвата режущего органа - 0,63 м. Шаг резания линейных резцов 55 мм. Тип линейных резцов - ЗР4.80.

В соответствии с разработанными рабочими чертежами на Карагандинском заводе РГШО изготовлено 2 комплекта экспериментальных режущих органов ШРС1, ШРС и один комплект ШРС-01 изготовлен мехмастерскими шахты «Майкудукская». Схема расстановки резцов и оросителей на экспериментальном режущем органе приведена на рисунке 3 (ШРС-01).

Техническая характеристика экспериментального режущего органа

ШРС-01:

ширина захвата, мм 630;

диаметр по резцам, мм 1410;

наружный диаметр погрузочной лопасти, мм 1070;

внутренний диаметр погрузочной лопасти, мм 440;

длина шнека по резцам, мм 645;

количество заходов, шт. 2;

шаг спирали, мм 990;

тип резцов линейных ЗР4.80;

кутковых ЗР4.80;

торцевых КБ-01;

количество резцов, шт. линейных 27;

кутковых 8;

торцевых 17;

количество форсунок внутреннего орошения, шт. 18.

Промышленные испытания экспериментального режущего органа с секторной расстановкой резцов проведены на участках №1, №3 и №6 шахты «Майкудукская» в лавах по пластам К4 - Вышесредний и кб - Слоистый.

Перед испытанием секторных режущих органов были выполнены все необходимые замеры при работе выемочного комбайна с серийными шнеками. После этого эти шнеки были заменены экспериментальными режущими органами с секторной расстановкой резцов.

Оценка режущих органов по пылевому фактору производилась по уровню запыленности воздуха и удельному пылеобразованию. Для этого при работе очистного комбайна отбирались пробы на запыленность воздуха и определялось содержание пыли в отбитом угле.

Схема расстановки резцов и оросителей на экспериментальном режущем органе

360°

20° 1?° 17° 17° . 20° 30° 20° 20° н-

* Ыл-¿1 (Н »— Л- -г" 1—< И

-е \ —^ 9—1

* V. ' хС

■ч /ь Л ^ ) и и

л 5 V ( ч г n (В

ХЛ > ц ) с ? у ( \ (Ь

к 1 \ с \ о о

> л V >с и

) уС ■ч

- ХС ^ и и v ( \

и -с И- -Л V >

О-0° ф-20° ф-30°ф-45° Х-ороситель

Рисунок 3

Запыленность воздуха замерялась по общепринятой методике. Пробы пыли набирались на фильтры АФА с помощью прибора АЭРА. При пылевых замерах определялись средняя скорость воздуха в лаве и скорость подачи комбайна и фиксировалась площадь поперечного сечения лавы, вынимаемая мощность и величина захвата комбайна.

Ситовый анализ отбитого угля производился работниками ОТК шахты «Майкудукская». Пробы отбирались с просекового конвейера перед дробилкой при работе комбайна по зарубке и по зачистке. При каждом режиме общая масса отобранной пробы составляла более 600 кг, что соответствует условиям, приведенным в главе 2.

Подрешетный продукт в последующем рассеивался на более мелкие фракции, а также определялось содержание в нем пыли (класс - 70 мкм).

Результаты ситового анализа и гранулометрического состава разрушенного угля приведены в таблицах 5,6.

Результаты ситового анализа

Таблица 5

Показатели Серийные шнеки Экспериментальные шнеки

Содержание класса +13 мм в разрушенном угле, % 55,4 70,0

Показатель склонности пласта к разрушению, т 0,7246 0,7239

Показатель степени измельчения угля, Я 0,12259 0,0557

Гранулометрический состав разрушенного угля

Таблица 6

Исполнительный орган Содержание классов (%) размером, мм

-0,07 -3 -6 -13 -25 +25

Серийные шнеки 1,58 оо 28,64 44,60 61,28 38,72

Экспериментальные шнеки 0,71 11,61 18,44 30,0 43,61 56,39

При замене серийных шнеков экспериментальными выход класса +13 увеличился с 55,4 до 70% на 14,6%, а выход пылевых фракций уменьшился в 2,2 раза. Энергоемкость разрушения угольного пласта экспериментальными шнеками на 29% ниже, чем при использовании серийных. Результаты пылевых замеров приведены в таблице 7.

Таким образом, запыленность воздуха при эксплуатации экспериментальных режущих органов с секторной расстановкой резцов в 2,6 раза меньше, чем при серийных шнеках, а удельное пылеобразование меньше в 2,2 раза.

Результаты пылевых замеров

_Таблица 7

Показатели Серий ные шнеки Экспериментальные шнеки

Средняя запыленность воздуха при работе комбайна без орошения и при передвижке секций крепи, мг/м3 3651 2415

Средняя запыленность воздуха при работе комбайна без орошения, мг/м3 2031 795

Удельное пылевыделение при работе комбайна, г/т 170 81

Удельное пылеобразование при работе комбайна, кг/т 16,0 7,2

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано новое решение актуальной для угольной промышленности задачи уменьшения пылеобразования и улучшения сортности добываемого угля при работе очистных комбайнов. Обоснованы условия с позиции безопасности проведения технологической операции резания горной породы, основанных на обобщении результатов опытных данных.

Основные выводы по диссертации заключаются в следующем:

1. Анализ динамики процесса, показал, что применямые в настоящее время комбайны разрушают массив фрезерованием серповидными срезами, что приводит к интенсивному пылеобразованию и переизмельчению угля. Уменьшить образование пыли и улучшить сортность угля можно путем формирования срезов за счет радиуса, глубины и линии резания. Оптимальный вариант достигается расположением резцов по спирали Архимеда.

2. Установлена закономерность по определению пылеобразования при резании горного массива и определены его критериальные условия.

3. Разработана математическая модель взаимодействия режущего инструмента с угольным пластом с учетом пылеобразования и сортности угля.

4. Доказана преемственность законов Риттингера, Кика-Кирпичева для условий резания горных пород, характеристикой которых является видоизмененная зависимость Розина-Раммлера.

5. Установлено, что удельный выход пыли при резании угольного массива определяется видом реза, физическими свойствами полезного ископаемого или горной породы, склонностью материала к разрушению.

6. Произведена оценка энергоемкости процесса резания угольного массива и подтверждено экспериментами и теоретической проработкой, что расстановка резцов по спирали Архимеда позволяет достичь минимума энергетических затрат на разрушение массива.

7. На основе исходных данных, полученных в работе, разработаны технические требования, по которым разработан и изготовлен шнековый исполнительный орган выемочного комбайна с секторной расстановкой резцов, отвечающей условиям спирали Архимеда.

8. Промышленные испытания, проведенные на шахтах Карагандинского бассейна, показали, что в результате замены серийных шнеков на экспериментальные выход класса +13 увеличился на 14,6%, удельное пылеобразо-вание уменьшилось в 2,2 раза, а запыленность воздуха снизилась более, чем на 200 процентов. Энергоемкость разрушения угля при использовании опытных шнеков на 29% ниже, чем на применяемых серийных, и приводит к определенному экономическому эффекту при их использовании.

Основные положения и научные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Результаты шахтных испытаний исполнительных органов с секторной расстановкой резцов. // Разработка новых и совершенствование существующих средств и способов безопасной выемки угля в усложняющихся условиях. - Караганда, 1991. (соавторы - Поелуев А.П., Гисич А.Д.).

2. Уменьшение пылеобразования при работе очистных комбайнов за счет рационального размещения резцов на исполнительном органе. // Труды Карагандинского политехнического института. Горное дело, вып.1. - Караганда, 1993.-С. 197-202.

3. Испытание шнеков очистных комбайнов с секторной расстановкой резцов. // Труды Карагандинского Государственного Технического Университета. - Караганда, 1997.

4. К вопросу прогноза удельного выхода пыли при разрушении горной породы резанием. // Уголь, 1999. - №11.- С.63-66. (соавторы - Дрижд H.A., Махова Ю.А., Кириченко Ю.В.).

(

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ,

СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ И ТЕРМИНОВ.

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И НАПРАВЛЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1 Определение запыленности воздуха при работе комбайна.

1.2 Способы разрушения угля при его добычи.

1.3 Сортность добываемого угля.

1.4 Выводы, задачи и методы исследования.

2 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

2.1 Определение условий стендовых испытаний.

2.2 Последовательность испытаний и план эксперимента.

2.3 Оценка потребного числа наблюдений.

2.4 Выводы.

3 ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ МАССИВА РЕЗАНИЕМ.

3.1 Анализ режима разрушения угля испытательным органом добычного комбайна.

3.2 Динамика резания массива одиночным резцом.

3.3 Стендовые исследования разрушения углецементного блока группой резцов.

3.4 Разработка модели режущего органа и испытание его на стенде.

3.5 Выводы.

4 ПРОГНОЗ ПЫЛЕОБРАЗОВАНИЯ ПРИ РЕЗАНИИ.

4.1 Критериальная оценка процесса резания.

4.2 Гранулометрический состав при процессе резания.

4.3 Пылеподавление орошением при разрушении массива резанием.

4.4 Оценка энергоемкости процесса резания.

4.5 Выводы.

5 ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ СЕКТОРНОГО РЕЖУЩЕГО ОРГАНА.

5.1 Разработка секторного режущего органа.

5.2 Условия и методика испытаний и их результаты.

5.3 Экономическая оценка секторного режущего органа.

5.4 Выводы.

Мировая инженерная практика главным направлением технического развития при подземном способе добычи угля определяет комплексную механизацию добычи, основу которой составляет работа комбайнов, т.е. технологический процесс резания массива /1/. В 1989 году согласно статотчетности Минуглепрома СССР при общей добыче 740,3 млн.т доля подземного способа составляет 54,6% объема. При этом, как видно из таблицы 1, для основных бассейнов СНГ доля добычи угля, добываемого из комплексно-механизированных забоев, т.е. технологическим процессом резания, различна, но везде превысила 67%, а в США, Польше, Чехии составляет 100%.

Таблица 1

Добыча угля из комплексно-механизированных забоев (в процентах к добыче угля из очистных забоев)

Бассейны СНГ Годы

1975 1980 1985 1986 1987 1988 1989

Минуглепром СССР 52,5 67,4 73,1 74,0 74,2 75,7 77,0

Донецкий 40,8 56,7 63,4 64,4 64,7 65,9 67,8

Кузнецкий 56,4 68,8 75,8 77,2 78,7 79,7 80,6

Карагандинский 73,7 94,4 98,4 98,6 99,2 99,5 99,7

Печорский 81,4 96,0 98,9 98,6 98,6 98,8 99,0

Подмосковный 93,8 99,0 99,6 99,6 99,9 100,0 100,0

Интенсификация производственных процессов, применение в разработке пластовых месторождений угля прогрессивных технологических решений и новых высокопроизводительных машин и механизмов сопровождается повышенным пылеобразованием. Применительно к шахтам наиболее интенсивное образование и выделение пыли происходит в очистных и подготовительных забоях при основных технологических процессах горного производства.

Создание безопасных условий труда для угольных шахт является весьма актуальной проблемой, так как применение машин и механизмов с высокими показателями энергоемкости процесса разрушения сопровождается дополнительным выходом пылевых фракций и активных газов. Это требует увеличения скорости движения вентиляционной струи, величина которой входит в явное противоречие с оптимальными условиями движения воздушного потока с позиции пневмокониоза и взрывоопасности рудничной атмосферы.

Для улучшения санитарно-гигиенических условий труда в шахтах необходимо особое внимание уделять разработке и внедрению принципиально новых способов и средств борьбы с пылью. Особую значимость имеет количественная и качественная оценка концентраций мелких фракций, в том числе образующихся при разрушении массива. Известные методы прогноза выхода мелких фракций (менее 10 мм) /2, 3, 4, 5/ не учитывают ряд факторов при техногенном воздействии на массив и не позволяют достоверно прогнозировать ожидаемый выход пыли, а соответственно и разработать научные принципы конструирования исполнительных органов комбайна с позиции безопасности труда.

При работе современных выемочных комбайнов интенсивность пылевыделения настолько высока, что даже при комплексном применении самых совершенных способов и средств борьбы с пылью затруднительно обеспечить стабильное снижение запыленности воздуха до уровня допустимых концентраций. Это объясняется тем, что в настоящее время угольная промышленность оснащена выемочными комбайнами с барабанными и шнековыми исполнительными органами, которые разрушают массив с открытой поверхности забоя серповидными срезами с постоянной глубиной резания. Это приводит к высокой интенсивности образования пыли и к переизмельчению угля в периферийных зонах срезов. /6/

Применение различных схем расстановки резцов, увеличение их вылета и использование тангенциальных резцов, а также рост скорости подачи комбайна несколько снижает пылеобразование и улучшает сортность добываемого угля. Однако, как показывают фундаментальные исследования /6/, и при этом сохраняется серповидность срезов, а, следовательно, и зоны переизмельчения угля. Рост скорости подачи комбайна имеет определенные пределы, приводит к значительному расходу электроэнергии, увеличению нагрузки на узлы машины и к повышению аварийности очистного комбайна.

В настоящее время научно-практических работ, направленных на изменение продольного сечения срезов и достижения постоянной глубины реза при работе комбайнов, не ведется. Но только обеспечение этих параметров определяет условия снижения пылеобразования и увеличения выхода крупных классов в отбитом угле.

Целью настоящей работы является снижение интенсивности образования пыли и улучшение сортности добываемого угля на базе создания режущих органов очистных комбайнов, работающих в оптимальном режиме по разрушению массива и минимальности выхода мелких фракций.

Идея работы заключается в том, что для уменьшения пылеобразования и переизмельчения угля при работе очистных комбайнов фрезерование заменяется строганием путем формирования срезов с различной величиной вылета резцов в одной линии резания.

Научные положения, выносимые на защиту:

- закономерности по определению выхода угольной пыли и мелких фракций;

- определение условий резания угольного массива с позиции безопасности работы исполнительного органа комбайна по пылевому фактору;

- требования к конструкции исполнительных органов комбайнов по снижению пылеобразования и по повышению крупных классов в отбитой массе.

Научная новизна работы заключается:

- в качественной и количественной оценке безопасности процесса разрушения массива угля при процессе резания массива одиночным резцом;

- в установлении закономерности выхода мелких и пылевых фракций при работе разрушающего органа комбайна;

- в определении влияния секторной расстановки резцов на пылеобразование, ситовый состав отбитого угля и энергетические показатели работы комбайна.

Достоверность научных положений и выводов подтверждается следующим:

- необходимым и достаточным объемом экспериментальных данных, полученных как на модели, так и в натурных условиях;

- сопоставлением результатов стендовых испытаний моделей режущих органов и шахтных испытаний серийных и экспериментальных режущих органов очистных комбайнов;

- положительными результатами промышленных испытаний экспериментальных исполнительных органов очистных комбайнов.

В результате выполненной работы доказано, что при работе выемочных комбайнов разрушение угля возможно и целесообразно производить не фрезерованием массива, а строганием, когда формирование срезов производится не в результате подачи комбайна, а за счет увеличенного вылета каждого последующего резца над предыдущим на величину оптимальной толщины среза. Секторная расстановка резцов позволяет более чем в 2 раза уменьшить пылеобразование и значительно улучшить сортность добываемого угля.

Реализация результатов исследований осуществлена путем разработки секторного исполнительного органа очистного комбайна, на основании чего выполнены соответствующие рабочие чертежи. На карагандинском заводе РГТТТО в соответствии с этими чертежами изготовлен комплект экспериментальных исполнительных органов ШРС-01 для комбайна 2ГШ-68, которые прошли испытания и эксплуатировались на шахте «Майкудукская» Карагандинского угольного бассейна и получены положительные результаты по снижению выхода пылевых частиц в 2,2 раза и увеличению крупных классов более чем на 25 процентов.

Основные положения диссертационной работы докладывались и получили одобрение на научных советах институтов КазНИИБГП и КазНИИуголь, на отраслевой научно-технической конференции «Разработка новых и совершенствование существующих средств и способов безопасной выемки угля в усложняющихся условиях» (Караганда, 1993), на семинаре научного симпозиума «Неделя горняка -2000», организованном МГГУ и ИПКОН РАН (Москва, 2000) и регулярных семинарах при кафедре «Рудничная аэрология и охрана труда» КарГТУ.

По материалам диссертации опубликовано 4 статьи. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, изложенных на 177 страницах и включает 31 рисунок и 34 таблицы, список литературы из 93 наименований и приложения А, Б, В, Г, Д, Е.

Основные выводы по диссертации заключаются в следующем:

1.Анализ динамики процесса показал, что применяемые в настоящее время комбайны разрушают массив фрезерованием серповидными срезами, что приводит к интенсивному пылеобразованию и переизмельчению угля. Уменьшить образование пыли и улучшить сортность угля можно путем формирования срезов за счет радиуса, глубины и линии резания. Оптимальный вариант достигается расположением резцов по спирали Архимеда.

2.Установлена закономерность по определению пылеобразования при резании горного массива и определены его критериальные условия.

3.Разработана математическая модель взаимодействия режущего инструмента с угольным пластом с учетом пылеобразования и сортности угля.

4.Доказана преемственность законов Риттингера, Кика-Кирпичева для условий резания горных пород, характеристикой которых является видоизмененная зависимость Розина-Раммлера.

5.Установлено, что удельный выход пыли при резании угольного массива определяется видом реза, физическими свойствами полезного ископаемого или горной породы, склонностью материала к разрушению.

6. Произведена оценка энергоемкости процесса резания угольного массива и подтверждено экспериментами и теоретической проработкой, что расстановка резцов по спирали Архимеда позволяет достичь минимума энергетических затрат на разрушение массива.

7.На основе исходных данных, полученных в работе, разработаны технические требования, по которым разработан и изготовлен шнековый исполнительный орган выемочного комбайна с секторной расстановкой резцов, отвечающей условиям спирали Архимеда.

8.Промышленные испытания, проведенные на шахтах Карагандинского бассейна, показали, что в результате замены серийных шнеков на экспериментальные выход класса +13 увеличился на 14,6%, удельное пылеобразование уменьшилось в 2,2 раза, а запыленность воздуха снизилась более, чем на 200 процентов. Энергоемкость разрушения угля при использовании опытных шнеков на 29% ниже, чем на применяемых серийных, и приводит к определенному экономическому эффекту при их использовании.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано новое решение актуальной для угольной промышленности задачи уменьшения пылеобразования и улучшения сортности добываемого угля при работе очистных комбайнов. Обоснованы условия с позиции безопасности проведения технологической операции резания горной породы, основанных на обобщении результатов опытных данных.

1. Горная энциклопедия. М.: Сов. энциклопедия. Т.5, 1991.- С.232-235.

2. Медников К.П. Турбулентный перенос и осаждение аэрозоля.- М.: Наука, 1980.

3. Бурчаков А.С., Москаленко Э.М. Динамика аэрозолей в горных выработках. М.: Наука, 1965. - 68 с.

4. Фукс Н.А. Механика аэрозолей. М.: Изд-во АН СССР, 1955.

5. Пережилов А.Е., Диколенко Е.Я., Харьковский B.C., Давиденко В.А. Способы заблаговременного снижения пылеобразования угольных пластов. -М.: Недра, 1995.-406 с.

6. Солод В.И., Зайков В.И., Первов К.М. Горные машины и автоматизированные комплексы. -М.: Недра, 1981. 503 с.

7. Турбулентность. Принципы и применение. Под ред. У.Фрости, Т.Моулдена М.: Мир, 1980.

8. Хинце И.О. Турбулентность, ее механизм и теория. М.: Физматгиз, 1963.

9. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М.: Наука, 1972. - 440 с.

10. Справочник по борьбе с пылью в горно-добывающей промышленности -М.: Недра, 1982.

11. П.Поелуев А.П., Ищук И.Г., Забурдяев Г.С., Журавлев В.П. Подавление пыли различного дисперсного состава в угольных шахтах М.: ЦНИЭИуголь,1974.

12. Борьба с угольной пылью в высокопроизводительных забоях М.: Наука,1975.

13. Н.Ватолин Е.С. Распространение упругих волн в горной породе и инструменте при динамическом способе их нагружения. // Научные сообщения ИГД им. А.А.Скочинского // Сб. научн. тр., вып.37, М.: Недра, 1967.

14. Геронтьев В.И. и др. Некоторые итоги исследования разрушения углей в массиве ударной нагрузкой. // Вопросы разрушения угля. // Сб. науч. тр. -М., 1965.

15. Лихачев Л.Я., Трубицин А.В., Белоногов И.П. Борьба с пылью при работе горных комбайнов. Кемеровское кн. изд-во, 1974.

16. Барон Л.И., Глатман Л.Б. Влияние параметров режима резания на интенсивность пылеобразования. // Борьба с силикозом. //Сб. науч. тр. Т.VI М.: Наука, 1964. - С.130-135.

17. Гродель Г.С., Медведов Э.Н., Яремаченко П.П. Конструкция и режим работы исполнительных органов угольных комбайнов как факторы, определяющие пылеобразование. // Технология и экономика угледобычи, 1966. -№1. С. 51-54.

18. Гродель Г.С., Коренев А.П. и др. Совершенствование угольных комбайнов по пылевому фактору. // Горные машины и автоматика, 1969. №6. - С. 99.

19. Барон Л.И., Глатман Л.Б., Шляпин К.Б. Интенсивность пылеобразования при резании горных пород. // Борьба с силикозом. // Сб. науч. тр. T.VI -М.: Наука, 1964.-С. 111-115.

20. Поелуев А.П., Журавлев В.П., Рыжих Л.И. Пылеобразование и эффективность средств борьбы с пылью при работе комбайнов. // Борьба с силикозом. // Сб. науч. тр. Т. VIII М.: Наука, 1970. - С. 92-95.

21. Фролов А.Г. Снижение пылеобразования при работе узкозахватных выемочных комбайнов. // Проблемы горного дела. // Сб. науч. тр. М.: Недра, 1974.-С. 229-232.

22. Фролов А.Г. Создание новых комбайнов, обеспечивающих высокопроизводительную поточную добычу крупнокускового угля и снижения пылеобразования. // Сб. науч. сообщений ИГД им. А.А.Скочинского, вып.78. -М.: Недра, 1970.-С. 60-69.

23. Фролов А.Г. Способы разрушения угольного массива, способствующие наименьшему пылеобразованию и измельчению угля. М.: ИГД им. А.А.Скочинского, 1968.

24. Фролов А.Г., Солуковцева Л.М. Резцы для узкозахватных выемочных комбайнов. М.: ИГД им. А.А.Скочинского, 1969.

25. Берон А.И., Позин Е.З. Об оценке энергетического баланса процесса резания углей. // Подземная разработка угольных пластов. // Сб. науч. тр. ИГД им. А.А.Скочинского, вып.93. М.: Недра, 1972. - С.10-20.

26. Позин Е.З., Головашкин Ю.В. Выбор эффективных схем расстановки резцов для шнековых исполнительных органов комбайнов. // Уголь, 1978. -№2.- С.46-51.

27. Середняков А.Я., Ищук И.Г., Забурдяев Г.С. Борьба с пылью на зарубежных шахтах. М.: ЦНИЭИуголь, 1974.

28. Гродель Г.С., Губский Ю.Н., Кривохижа Б.М. Обеспылевание воздуха при работе выемочных машин и комплексов. // Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. // Обзорная информация. ЦНИЭИуголь, вып.7-М., 1985.

29. Рыжих Л.И., Поелуев А.П., Усков В.И. Опыт борьбы с пылью на шахтах Карагандинского бассейна. -М.: ЦНИЭИуголь, 1984. С.26.

30. Гельфанд Ф.М., Журавлев В.П., Поелуев А.П., Рыжих Л.И. Новые способы борьбы с пылью в угольных шахтах. М.: Недра, 1975.

31. Ржевский В.В. Физико-технические параметры горных пород. М.: Наука, 1975.-212 с.

32. Мюллер Л. Инженерная геология. Механика скальных массивов // Наука о Земле. М.: Мир, 1971. Т.38. - 256 с.

33. Качанов Л.М. Основы механики разрушения. М.: Наука, 1971. - 312 с.

34. Черепанов Г.П., Ершов Л.В. Механика разрушения. М.: Машиностроение, 1977.-224 с.

35. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород. М.: Недра, 1984.-359 с.

36. Барон П.А. Коэффициенты крепости горных пород . М.: Наука, 1972. -176 с.

37. Сагинов А.С., Пережилов А.Е., Харьковский B.C. и др. Научные закономерности разрушения горных пород. // Вестник АН Каз.ССР // Алма-Ата, 1982.-№2. С.9-15.

38. Позин Е.З., Меламед В.З., Тон В.В., Разрушение угля выемочными машинами. -М.: Недра, 1984.

39. Берон А.И., Казанский А.С., Лейбов Б.М., Позин Е.З. Резание углей. М.: Госгортехиздат, 1962.

40. Ребиндер П.А. Физико-химическая механика новая область науки. - М.: Знание, 1958.-64 с.

41. Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т.2. М.: Наука, 1970. - 50 с.

42. Кравченко А.А., Заламов Н.Д., Атабеков В.А. и др. Исследование сопротивляемости углей резанию в антрацитовых районах. // Уголь, 1969. №1.- С. 47-48.

43. Позин Е.З., Меламед В.З., Азовцева С.М. Измельчение углей при резании. -М.: Наука, 1977.

44. Позин Е.З. Основы выбора и поддержания оптимальных режимов работы исполнительных органов угледобывающих комбайнов: Автореф. дис. докт.- М.: ИГД им.А.А.Скочинского, 1968.

45. Позин Е.З., Казанский А.С. Показатели надежности режущего инструмента добычных комбайнов. // Вопросы эксплуатации и надежности горных машин. // Сб. науч. тр. ИГД им.А.А.Скочинского, вып. 129. М.: Недра, 1975.-С. 12-19.

46. Коршунов А.Н., Тагиров М.Т. К вопросу о конструкции крепления резцов на исполнительном органе узкозахватных комбайнов. // Механизация горных работ. // Сб. науч. тр. Кузбасского политехнического института. Кемерово, 1967. - №8.-С. 51-62.

47. А.С. №382814. Исполнительный орган угольного комбайна. // Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. // Бюллетень. №23. - 1973. - С. 93.

48. Оптимизация режимов работы исполнительных органов угледобывающих машин. // Под ред. Берона А.И., Позина Е.З. М.: Наука, 1967.

49. Игнатьев А.Д. Основные направления развития научных исследований в области струговой выемки. // Механизация горных работ. // Сб. науч. сообщений ИГД им.А.А.Скочинского, вып.99. М.: Недра, 1968.

50. Кундень X. Струговая выемка каменного угля в Европе. // Глюкауф, 1973. №2. - С. 24-29.

51. Бекман К. Струговая выемка угля. // Глюкауф, 1972. №18. - С. 8-17.

52. Хайнкер У.Р., Экк Р.С., Саммерс Д.А. Проект механогидравлической выемочной машины для длинных очистных забоев. // Уголь, 1976. №9. - С. 73-76.

53. Никонов Г.П., Кузьмич И.А. Разрушение угля тонкоструйными исполнительными органами. // Проблемы горного дела // Сб. науч. тр. М.: Недра, 1974.-С. 247-256.

54. Кирин Б.Ф., Журавлев В.П., Рыжих Л.И. Борьба с пылеподавлением в шахтах. -М.: Недра, 1983. 213 с.61 .Колмогоров А.Н. ДАН СССР, 1941. - Т.31. - Вып. 99.

55. Коузов П.А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов. JL: Химия, 1974. - 276 с.

56. Справочник по качеству и обогатимости углей и антрацитов Украинской ССР. Т. 1-3. -М.: ЦНИЭИуголь, 1972.

57. Позин Е.З., Колесников Е.Г., Святный Н.А. Исследование измельчаемости углей при резании. // Труды коференции по разрушению углей и пород. -М.: Высшая школа, 1963.

58. Позин Е.З., Колесников Е.Г., Святный Н.А. Измельчение угля при резании. // Горные машины и автоматика, №8. М.: Госгортехиздат, 1962.

59. Отраслевая методика определения экономической эффективности новой техники и совершенствования производства в угольной промышленности. -М.: ЦНИЭИуголь, 1972.

60. Воронков В.П. Исследование и разработка метода расчета гранулометрического состава антрацита, подвергающегося измельчению при транспорт-но-погрузочных операциях: Автореф. дис. канд. М.: ИГД им.А.А.Скочинского, 1974.

61. Альтшуль А.Д., Животовский JI.C., Иванов Л.П. Гидравлика и гидродинамика. М.: Стройиздат, 1987. - 414 с.

62. Серго Е.Е. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. -М.: Недра, 1985.-285 с.

63. Шенк X. Теория инженерного эксперимента. М.: Мир, 1972. - 381 с.

64. Карасев А.И. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Статистика, 1970. - 344 с.

65. Демидович Б.П., Марон И.А., Шувалова Н. Численные методы анализа. -М.: Физматиздат, 1963. 400 с.

66. Рыжов Г1.А. Математическая статистика в горном деле. М.: Высшая школа, 1973. - 287 с.

67. Худсон. Статистика для физиков. М.: Мир, 1970. - 96 с.

68. Бородюк В.П., Филаретов Г.Ф. Организация эксперимента при сборе статистических данных для регрессионного анализа. // Сб.: Планирование эксперимента. М.: Наука, 1966. - С. 41-57.

69. Надежность в технике. Оценка показателей надежности при малом числе наблюдений с использованием дополнительной информации. Общие положения ГОСТ 27.201-81.

70. Яноши Л. Теория и практика обработки результатов измерений. М.: Мир,1968.-463 с.

71. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высшая школа, 1977. - 479 с.

72. Бейлин М.И. Теоретические основы обезвоживания углей. М.: Недра,1969.-240 с.

73. Введение в механику скальных пород.// Тромоп Д.Х., Бок X. и др. М.: Мир, 1983.-286 с.

74. Hammett B.D. A study of the behavior of discontinuous rock musses. // Rh.D. Thesis, James Cook Univ., 1974. 235 p.

75. Kpsmanovic D. and Langof Z. Large scale laboratory tests of the shear strength of rock material. Felsmech. Ing., Geol. Suppl., 1, 1964. - P. 20-30.

76. Posin P., Rammler E. // Koll. Z., 1954. Bd 67. H.l, s. 16-26.

77. Rammler E. //Forsch. Fortschr., 1956. Bd 30. H.l, s. 16-26.

78. Dust Control Handbook for Longwall Mining Operation. Final Report. 1985.

79. Кочельман В.И. Подача высоконапорной воды к резцам исполнительных органов комбайнов избирательного действия, шнековых комбайнов и комбайнов типа Континус майнер. // Глюкауф, 1986. №8. - С. 14-20.

80. Леман X. Орошение борозд резания резцовых коронок комбайнов избирательного действия. // Глюкауф, 1987. №12. - С. 3-11.

81. Патент США № 4664450. Е21С35/18. Кулачок для зубка и узел для зубка и кулачка. Опубл. 12.05.87.

82. Патент ФРГ № 3611348. Е31С25/46. Держатель для крепления резцов, в частности, с круглым хвостовиком на режущей головке. Опубл. 08.10.87.

83. Патент Англии № 2182698. Е21С35/22. Зубок врубовой машины для добычи минералов. Опубл. 20.05.87.

84. Петрухин П.М., Нецепляев М.И. и др. Предупреждение взрывов пыли в угольных и сланцевых шахтах. М.: Недра, 1974. - 304 с.

85. Отчет О НИР. Разработать научные основы определения оптимальных параметров способов и средств обеспыливания при работе роторных экскаваторов. // Фонды ВостНИИ. Караганда, 1983. - 49 с.

86. Ермеков М.А., Махов А.А. Статистико-детерминированный метод построения многомерных моделей с использованием ЭВМ. Караганда: КарПТИ, 1988.-70 с.

87. Результаты резания углецементного блока одиночными резцамиопыта Радиус вылета резцов п, об/мин мм ь, мм Содержание фракций (г) размером, мм Анализируемая масса D, г-0,07 0,07--0,25 0,25--0,5 0,5-1 -1 1-3 3-6 +6

88. Постоянный 37 4,3 12 133,4 132,7 111,5 142,4 520 360 129 150 1159

89. Переменный 20 4,5 12 186,4 211,1 190,8 261,7 850 670 235 720 2475

90. Переменный 20 6,0 12 79,4 104,2 101,8 149,6 435 437 220 645 1737

91. Постоянный 20 6,7 12 69,0 59,3 48,6 63,1 240 180 110 200 730

92. Постоянный 20 6,7 12 94,6 70,6 55,4 69,4 290 190 120 230 830

93. Переменный 20 6,0 12 133,6 151,0 138,0 192,4 615 520 330 635 2100

94. Переменный 20 6,0 12 232,0 222,9 190,6 254,5 900 650 410 880 2840

95. Переменный 20 6,0 12 233,3 225,1 193,2 258,4 910 670 360 1010 2950

96. Переменный 20 6,0 12 99,7 106,1 95,7 133,5 435 370 220 712 1737

97. Переменный 37 4,5 12 100,8 126,6 119,2 168,4 515 443 298 288 1544

98. Переменный 20 4,5 12 121,3 149,5 139,6 196,6 607 517 351 355 1830

99. Постоянный 37 4,3 12 169,5 167,9 140,4 179,2 657 450 224 120 1451

100. Постоянный 37 4,3 12 108,3 108,5 91,2 117,0 425 295 148 79 947

101. Переменный 20 4,5 12 118,0 149,6 141,4 200,0 609 530 358 ' 346 1843

102. Переменный 37 4,5 12 105,7 123,7 113,6 157,9 501 415 289 334 1539

103. Постоянный 37 4,3 12 168,0 196,6 180,5 250,9 796 475 261 210 1742

104. Постоянный 37 4,3 12 179,3 170,4 140,8 174,4 665 461 216 140 1482

105. Постоянный 20 6,7 12 223,4 178,8 143,2 182,6 728 511 359 548 2146

106. Постоянный 20 6,7 12 211,6 167,2 133,5 169,7 682 471 330 503 19861. Продолжение таблицы А. 1опыта Радиус вылета резцов п,, об/мин К мм мм Содержание фракций (г) размером, мм Анализируемая масса Е, г-0,07 0,07-0,25 0,25-0,5 0,5-1 -1 1-3 3-6 +6

107. Постоянный 20 6,7 12 181,1 147,2 119,0 152,7 600 434 317 504 1851

108. Постоянный 20 6,7 12 201,8 161,9 130,1 166,2 660 465 328 500 1953

109. Постоянный 20 6,7 12 246,7 195,3 155,7 197,3 795 543 373 536 2247

110. Переменный 20 6,0 12 110,0 119,8 108,1 150,1 488 407 314 535 1744

111. Переменный 20 6,0 12 126,9 133,4 118,6 163,1 542 436 334 580 18921. U)

112. Результаты резания углецементного блока группами резцовопыта Тип режущего органа К, м/мин п, об/мин К мм ь, мм Содержание фракций (г) размером, мм W, кВт-0,07 0,07-0,25 0,25-0,5 0,5-1 -1 1-3 3-6 +6 2

113. Шнековый 290 20 4,8 60 412,0 269,9 200,6 232,5 1115 670 560 530 2675 1,62

114. Секторный 290 20 6,0 60 362,3 260,4 202,1 250,2 1075 600 410 1170 3255

115. Секторный 400 20 6,0 60 288,6 223,8 178,8 208,8 900 615 285 1160 2960

116. Шнековый 400 20 6,7 56 436,2 272,4 200,9 230,5 1140 700 380 735 2955 1,96

117. Шнековый 400 20 6,7 60 516,6 181,2 323,4 428,8 1450 1000 620 1360 4430 1,75

118. Секторный 400 20 6,0 58 306,9 251,4 205,8 255,9 1020 710 430 1700 3860 1,31

119. Секторный 400 20 6,0 60 245,6 188,9 162,1 173,4 770 530 290 1390 2980 1,23

120. Секторный 290 20 6,0 56 65,2 75,7 83,2 120,9 345 430 310 410 1995 1,20

121. Секторный 400 20 6,0 60 288,5 218,0 174,7 208,8 890 620 330 1830 3670 1,20

122. Шнековый 400 20 6,7 60 369,4 270,0 209,5 261,1 1110 730 500 700 3040 2,05

123. Шнековый 290 20 4,8 56 404,4 261,9 196,9 226,8 1090 735 400 915 3140 1,44

124. Секторный 290 20 6,0 56 353,0 246,0 192,1 228,9 1020 650 370 1865 3905 0,93

125. Шнековый 290 20 4,8 56 382,9 262,0 200,7 244,4 1090 735 490 980 3295 1,13

126. Шнековый 290 20 4,8 58 684,4 256,6 336,5 482,5 1680 1130 550 960 4320 1,41

127. Секторный 290 20 6,0 60 393,4 351,5 293,0 362,1 1400 1000 540 1460 4400 0,99

128. Секторный 400 20 6,0 60 403,6 335,8 273,8 336,8 1350 920 520 1670 4460 1,24

129. Секторный 400 20 6,0 60 358,2 292,0 238,5 281,3 1170 870 405 1830 4275 1,09

130. Шнековый 400 20 6,7 60 635,5 224,0 354,5 446,0 1660 1060 580 1570 4870

131. Шнековый 400 20 6,7 60 582,2 402,4 305,9 359,5 1650 1055 590 995 4290 1,85

132. Секторный 290 20 6,0 50 375,2 351,8 298,1 374,9 1400 1040 580 1490 4510 0,771. Ul

133. Результаты рассева продуктов разрушения

134. Тип режущего № Hw, Фактическое содержание классов (%) размером, мморгана и параметры опыта Дж/г т X см2/г-0,07 -0,25 -0,5 -1 -3 -6 +6

135. Шнековый 30 15,05 15,40 25,49 32,99 41,68 66,75 80,19 19,81 0,6068 0,5447 191,7

136. Секторный 31 11,04* 11,13 19,13 25,34 33,03 51,46 64,06 35,94 0,5242 0,4024 143,5

137. Шнековый 33 14,18 14,76 23,98 30,78 38,58 62,27 75,13 24,87 0,5896 0,4938 182,0

138. Тип режущего № Hw, Фактическое содержание классов (%) размером, мм S0,органа и параметры опыта Дж/г т X см2/г-0,07 -П s -1 -3 -6 +6

139. Секторный 32 9,94* 9,75 17,31 23,35 30,40 51,18 60,81 39,19 0,5383 0,3721 129,2

140. Примечание:* определена по формуле (75)