Способ разрушения крепких горных руд дисковыми шарошками Советский патент 1991 года по МПК E21C25/04 

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам разрушения крепких горных руд шарошечным инструментом очистных комбайнов.

Цель изобретения - повышение эффективности разрушения Крепких руд дисковыми шарошками за счет снижения энергозатрат.

На фиг.1 изображено направление траектории разрушения при свободном скалывании массива дисковой шарошкой; на фиг.2 - направление траектории разрушения при блокированном резании; на фиг.З - характеристика устойчивости движения дисковой шарошки в линии резания; на фиг.4 - область режима свободного резания и зона режима повторно-блокировочного резания в области определения режимных параметров разрушения.

Свободное резание, характеризующееся большими значениями глубины внедрения h, сопоставимыми с шагом разрушения tp, реализуется за счет увеличения влияния дополнительной обнаженной поверхности DE, в результате чего возникает такое напряженное состояние разрушаемого массива, когда минимальный градиент функции разрушения, рассчитанный по теории Кулона-Мора, направлен в сторону дополнительной обнаженной поверхности. Разрушение массива в этом случае происходит за счет отрыва и сдвига нагруженного элемента, как это показано на фиг.1.

При малых значениях глубины внедрения h и больших величинах шага разрушения tp, когда влиянием дополнительной обнаженной поверхности можно пренебречь, а работа сил отрыва значительно меньо

4 vj

ю ю

СЛ

ше потребной (блокированное резание), рост макротрещины идет в направлении внедрения инструмента, как показано на фиг,2. Однократное прокатывание дисковой шарошки с глубиной внедрения h 2-10 мм при шаге разрушения tp 70-100 мм ( v 0) не вызывает разрушения массива, кроме отдельных выколов под лезвием, и приводит к возникновению макротрещины в направлении внедрения инструмента. При повтор- ном проходе дисковой шарошки с дополнительным заглублением, обеспечиваемым постоянной подачей исполнительного органа на забой, по оставшемуся следу (повторно-блокированное резание) значительную роль играет возрастание напряженно-деформированного состояния в вершине острой трещины, так как при движении трещины напряжения в отдельных зернах материала значительно выше напряжений в случае неподвижной трещины, и они разрушаются сколом, а не пластическим деформированием. После достижения барьера разрушения процесс носит черты катастрофического и приводит к отделению от массива крупного куска. Отмечено, что отделение крупного элемента происходит при достижении параметра v величины 3,5-4,5.

Оценка разрушения крепких руд в режиме повторно блокированного резания с энергетической точки зрения показывает, что энергоемкость процесса составляет0,2- 0,5 кВтч/м3, что в 15-20 раз меньше по сравнению со свободным скалыванием.

Исходя из конструктивных особенностей исполнительного органа, опорного узла дисковой шарошки и требования обеспечения последовательной схемы набора инструмента на исполнительном орга- не, выбирается шаг набора (шаг разрушения) дисковых шарошек. Другим определяющим фактором является величина удельной подачи исполнительного органа на забой, которая зависит от свойств разрушаемой руды и требуемой технической производительности очистного горного комбайна и мощности его приводов.

Экспериментально доказано, что оптимальное соотношение шага разрушения tp к глубине внедрения на одну шарошку Ьш, находится в интервале 3,5-4,5, т Р

,5-4,5. Пш

(1)

Глубина внедрения шарошки определяется из выражения

Пи о

0

5

0

Ьи.с

где Ьи о - глубина внедрения исполнительного органа, мм;

п - число воздействий шарошек в каждой линии резания.

Глубина внедрения исполнительного органа вычисляется по формуле

Vn

О)

где Vn - скорость подачи очистного комбайна, м/мин;

(О- частота вращения исполнительного органа,

1000 - переводной коэффициент из метров в мм.

Подставляя приведенные выражения в формулу (1), получаем

JE.

1000

3,5 - 4,4 .

После преобразования

п 3,5 -4,5

1000 Уп

(D tp

Пример. Рассмотрим пример реализации способа при разрушении кварца прочностью на одноосное сжатие 120 МПа и шага разрушения tp 70 мм,

Для комбайна КШ-1КГУ: энерговооруженность 105 кВт; техническая производительность 0,9 м /мин; скорость подачи 1,1 м/мин; частота вращения исполнительного органа 32 мин ,

Количество воздействий шарошек в каждой линии резания

4,5 -10001,1 П32-70

Для комбайна ГШ-68: энерговооруженность 260 кВт; техническая производительность 2,2 м /мин; скорость подачи 2,0 м/мин; частота вращения исполнительного органа 44,6 .

Количество воздействия шарошек в каждой линии резания

п

4.5 1000 2 44,6 70

2,9

Для комбайна 2КШ-31 энерговооруженность 250 кВт; техническая производительность 2,1 м3/мин; скорость подачи 1,5 м/мин; частота вращения исполнительного органа 30 мин

-г

л

4.5 1000 1.5 30 -70

3,2 .

чающийся тем, что, с целью поиьаиенич эффективности разрушения крепких руд за счет снижения энергозатрат, отношение шага разрушения массива к глубине внедре ния шарошек составляет 3,5-4,5. а количество п воздействий в каждой линии речания равно

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам разрушения крепких горных руд шарошечным инструментом. Цель - повышение эффективности разрушения крепких руд дисковыми шарошками за счет снижения энергозатрат. Способ разрушения крепких руд дисковыми шарошками включает прокатывание и внедрение их в массив, разрушение массива многократ- ным воздействием дисковых шарошек с оп- ределенным шагом разрушения между линиями резания. Соотношение шага разрушения массива к глубине внедрения шарошек составляет 3,5-4,5. Количество воздействий в каждой линии резания равно п - 3,5 - 4,5 (1000- Vn 1(0 tp), где Vn - скорость подачи, м/мин.; (О- частота вращения исполнительного органа, мин ; tp - шаг разрушения, мм. Это обеспечивает снижение энергоемкости разрушения крепких руд.4 ил. сл

Формула изобретения Способ разрушения крепких горных руд дисковыми шарошками, включащий прокатывание и внедрение их в массив, разрушение массива многократным воздействием дисковых шарошек с определенным шагом разрушения между линиями резания, о т л и-

/ярамторця

/загущения

п 3.5-4.5 1°°°--.

м 1р

где Vn - скорость подачи м/мин,

а) - частота вращения исполнительного органа, мин ;

tp - шаг разрушения, мм

тоаектроия

L цоуше.-и-я

Мерительные граяицб/V

fO

-4,0

-W

Фиг. З

k

МП

60to.

Ј0

cfo&ofaoe резание s

Ј0

40 60 SO УОО tp)MM

Фиг. 4

ZO

4,0 XtKH

/iQomopHO-fao upo&ffHH0e резамие