Повышение эффективности отделения калийной руды от массива резцами добычных комбайнов

• Автор: Шишлянников, Дмитрий Игоревич
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 159 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ПРОХОДЧЕСКО-ОЧИСТНЫХ КОМБАЙНОВ ДЛЯ КАЛИЙНЫХ РУДНИКОВ
1.1. Анализ калийного массива как объекта разрушения
1.2. Особенности проходческо-очистных комбайнов, применяемых
для добычи калийной руды
1.3. Анализ конструктивных особенностей исполнительных органов проходческо-очистных комбайнов
1.3.1. Анализ конструктивных особенностей пространственных планетарно-дисковых исполнительных органов
1.3.2. Анализ конструктивных особенностей плоско-дисковых
планетарных исполнительных органов
1.4. Анализ конструктивных особенностей резцов проходческо-очистных комбайнов для добычи калийных руд
1.5. Общий анализ основных представлений о процессе разрушения калийной руды резанием
1.5.1. Обзор теорий прочности
1.5.2. Основные положения экспериментально-статистической теории резания горных пород
1.5.3. Основные параметры процесса разрушения калийного массива резанием
1.6. Цель и задачи исследований
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ КАЛИЙНОГО МАССИВА РЕЗАНИЕМ
2.1. Характеристика процесса формирования последовательных элементарных сколов при разрушении калийного массива
резанием, как объекта исследований
2.2. Анализ основных теоретических представлений о процессе разрушения горных пород резанием
2.3. Механизмы зарождения и роста трещин в соляных породах
2.4. Анализ процесса формирования последовательных элементарных сколов при разрушении калийного массива
одиночным резцом
2.5. Анализ процесса формирования последовательных элементарных сколов при разрушении калийного массива
шахматными перекрёстными резами
2.6. Требования, предъявляемые к стендовой установке для экспериментальных исследований процесса разрушения
калийных солей резанием
Выводы по теоретическим исследованиям

3.1.
3.2.
3.3.
3.3.1.
3.3.2.
3.3.3. 3.4. 3.4.1.
3.4.2.
3.4.3.

4.1.
4.2.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ
ЭЛЕМЕНТАРНЫХ СКОЛОВ ПРИ РАЗРУШЕНИИ
КАЛИЙНОГО МАССИВА РЕЗАНИЕМ
Общие положения методики исследований
Стенд для исследования процесса формирования последовательных элементарных сколов при разрушении
калийной руды резанием
Методика экспериментальных исследований процесса
разрушения калийных руд резанием
Исходные данные
Измеряемые параметры
Последовательность проведения экспериментов
Результаты экспериментальных исследований
Результаты экспериментальных исследований процесса
формирования последовательных элементарных сколов при
разрушении калийной руды блокированными резами
Результаты экспериментальных исследований процесса
формирования последовательных элементарных сколов при
разрушении калийной руды шахматными резами
Результаты экспериментальных исследований процесса
формирования последовательных элементарных сколов при разрушении калийной руды шахматными перекрёстными резами
В ыводы по экспериментальным исследованиям
ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ И РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ ПРОХОДЧЕСКО-ОЧИСТНЫХ КОМБАЙНОВ, РАЗРУШАЮЩИХ КАЛИЙНЫЙ
МАССИВ ПЕРЕКРЁСТНЫМИ РЕЗАМИ
Классификация и основные характеристики планетарнодисковых исполнительных органов разрушающих калийный
массив перекрёстными резами
Выбор рациональных параметров исполнительных органов,
разрушающих калийный массив перекрёстными резами
Заключение
Список литературы
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Современная технология добычи калийных солей базируется, в основном, на применении проходческо-очистных комбайновых комплексов при камерной системе и очистных механизированных комплексов при отработке месторождений калийных руд длинными очистными забоями. Принцип действия выемочных машин, входящих в составы комплексов, основан на механическом отделении калийной руды от массива резанием. Данный способ в обозримом будущем останется приоритетным для подземной добычи калийных солей, так как обеспечивает наименьшие удельные энергозатраты по сравнению с другими, известными на сегодняшний день способами разрушения калийного массива. Тем не менее, для предприятий, осуществляющих добычу калийных солей подземным способом, актуальной остаётся задача снижения удельной энергоёмкости процесса резания калийных руд и улучшения качества добываемой руды по гранулометрическому составу, тем более что стоимость электроэнергии с каждым десятилетием существенно возрастает [69].
Проблема снижения удельного расхода энергии при разрушении калийного массива возникла с момента создания первых проходческо-очистных комбайнов, а необходимость улучшения гранулометрического состава отбитой руды особенно остро встала с момента массового внедрения проходческо-очистных комбайнов с пространственными планетарнодисковыми исполнительными органами (Урал-ЮКС, Урал-20КС), осуществляющими разрушение калийного массива серпообразными срезами [49,76].
Современная интенсификация процесса добычи калийных солей, увеличение объёма добычи, приводит к значительному расходу энергии (стоимость энергии увеличивается), росту объёмов выхода мелких классов (увеличиваются потери и затраты на обогащение). Создание выемочнопроходческих машин нового технического уровня, обеспечивающих как рост производительности, так и снижение удельного расхода энергии и

дробления и образования крупного элементарного скола породы [10,52]. В большинстве работ процесс резания горных пород и углей описывается следующим образом.
При приложении усилия, осуществляющего движение инструмента и отделение породы от массива, в месте контакта породы с резцом возникают высокие напряжения, сконцентрированные в малом объёме. По мере нарастания усилия резания контактные напряжения достигают предельного значения, после чего на контакте начинается процесс местного дробления породы на весьма мелкие фракции с образованием ядра мелкодисперсной объёмно-сжатой породы - ядра уплотнения [21].
Ядро уплотнения имеет выраженную зонную структуру. Часть его образует на передней грани резца застойную зону (нарост), внутри которой нет перемещения разрушаемого материала. Другая часть раздробленной породы движется вдоль передней грани резца и удаляется из зоны контакта при сколах небольших элементов породы [9].
При дальнейшем движении резца в направлении резания с породой приходят в соприкосновение всё более значительные части передней грани и усилия, необходимые для дробления угля растут. У стыка ядра уплотнения с внешним контуром создаются благоприятные условия для местного отрыва небольших элементов и связанного с этим частичного спада силы резания, что подтверждается осциллограммами сил резания (рис. 1.8). Таким образом, нарастание сил резания не носит плавного характера, а отличается случайными спадами.