Расчёт технической и эксплуатационной производительности щитового комплекса

Техническая производительность Q_т и техническая скорость проходки тоннеля П_т щитового комплекса определяются соответствен­но из выражений:

, м³/ч; , м/ч, (4.5)

где к_т– коэффициент технически возможной непре­рывности работы щитового комплекса.

Коэффициент к_т характеризует степень совершенст­ва схемы работы щитового комплекса, а следовательно, его конструктивно-компоно­вочной схемы и уровень его надежности:

, (4.6)

где T – чистое время (за 1 цикл) по разработке забоя на величину заходки (ширину кольца). Может определять­ся через теоретическую производительность:

, мин, (4.7)

где В – ширина заходки (кольца), м; Т _во= Т _ко + Т _мо + Т_ун– соответственно время (за 1 цикл) вспомо­гательных операций, которое складывается из времени конце­вых операций, времени маневровых операций и времени, которое затрачивается на устранение неисправностей.

Эксплуатационная производительность и эксплуатационная скорость проходки и сооружения тоннеля щитовым комплексом определится по выраже­нию

, м³/ч; , м/ч, (4.8)

где к_э - коэффициент непрерывности работы комплекса в процессе эксплуатации,

, (4.9)

где T_эо – время простоев комплекса по эксплуатаци­онно-организационным причинам, включаю­щее простои из-за несоответствия условий эксплуатации техническим данным, отсутст­вия энергии, транспорта, запчастей, материа­лов, общего уровня организации и работ и пр.

Эксплуатационные темпы проходки и сооружения тоннеля в смену и в месяц

П_э.см = П_э · (Т_см – Т_т01 – Т_рп ), м/см,(4.10)

П_э.мес = П_э.см · n_cм · n_р.дн, м/мес, (4.11)

где Т_см– продолжительность смены, Т_см = 6 ч; Т_m01 – время ежесменного технического обслуживания комплекса, Т_m01 = 0,5 ч; Т_рп – время регламентированного перерыва, Т_рп = 0,33 ч; n_cм – количество рабочих смен в сутки, n_cм = 3; n_р.дн – количество рабочих дней в месяц, n_р.дн = 25.

Задание. Определить на основании исходных данных табл.4.1 и 4.2 теоретическую производительность Q для проходческих щитов с роторным, экскаваторным и корончатым стреловидным исполнительным органом. Выбрать тип щита на основании полученных значений удельных энергозатрат. Для выбранного щита рассчитать техническую производительность Q_т, техническую скорость проходки П_т, эксплуатационную производительность Q_э, эксплуатационную скорость проходки П_э.

Пример.

Исходные данные для щита:

с фронтальным исполнительным органом КТ1-5,6 D_щ = 5,63 м; V_п = 1,0 м/ч; N_и.о = 160 кВт;

с корончатым стреловидным исполнительным органом КТ1-5,6Д2 D_щ = 5,63 м; n = 1; D_к = 0,85 м; L_к = 0,95 м; k_д = 0,9; V_п = 0,6 м/мин; N_и.о = 110 кВт;

с экскаваторным исполнительным органом КТ1-5,6Э D_щ = 5,63 м; n = 1;
h = 0,25 м; B = 0,50 м; V_р = 3,0 м/мин; N_и.о = 80 кВт;

Общие данные: B = 0,75 м; Т_ко = 42 мин; Т_мо = 4 мин (для щита с фронтальным исполнительным органом Т_мо = 0); Т_ун = 2 мин; T_эо = 3 мин.

Рассчитаем теоретическую производительность щита с фронтальным исполнительным органом КТ1-5,6 по формуле (4.1)

м³/мин.

Рассчитаем теоретическую производительность щита с корончатым стреловидным исполнительным органом КТ1-5,6Д2 по формуле (4.2). Для этого определим вначале параметр S_к (см. пояснения к формуле (4.2))

S_к = 0,85 · 0,95 ·0,9 = 0,727 м².

При этом получим

Q = 1· 0,727 · 0,6 = 0,436 м³/мин.

Рассчитаем теоретическую производительность щита с экскаваторным исполнительным органом КТ1-5,6Э по формуле (4.3)

Q = 1 · 0,25 · 0,50 · 0,05 · 60 = 0,375 м³/мин.

Удельные энергозатраты для щита (формула (4.4)):

с фронтальным исполнительным органом

кВт·ч/м³,

с корончатым исполнительным органом

кВт·ч/м³,

с экскаваторным исполнительным органом

кВт·ч/м³.

На основании вычисленных значений делаем вывод, что наиболее целесообразно по критерию удельных энергозатрат в данном задании применить щит с экскаваторным исполнительным органом КТ1-5,6Э.

Определим техническую производительность Q_т и техническую скорость проходки П_т щита КТ1-5,6Э по формуле (4.8), предварительно определив чистое время по разработке забоя на величину заходки (ширину кольца) по формуле (4.7)

мин.

Также определим коэффициент к_т по формуле (4.6)

.

Таким образом, получим на основании формул (4.5)

Q_т = 0,375 · 0,509 · 60 = 11,5 м³/ч;

м/ч.

Рассчитаем эксплуатационную производительность и эксплуатационную скорость проходки и сооружения тоннеля щитовым комплексом по формулам (4.9) и (4.8)

.

Q_э = 0,375 · 0,494 · 60 = 11,1 м³/ч;

, м/ч.

Эксплуатационные темпы проходки и сооружения тоннеля в смену и в месяц рассчитаем по формулам (4.10) и (4.11):

П_э.см = 0,447 · (6 – 0,50 – 0,33 ) = 2,31 м/см,

П_э.мес = 2,31 · 3 · 25 = 173 м/мес.

Варианты заданий по расчёту значений удельных энергозатрат, необходимых для сравнения и выбора типа проходческого щита [2, 3, 6].

Таблица 4.1

Варианты заданий по расчёту значений технической и эксплуатационной производительности выбранного проходческого щита.

Примечание: значение теоретической производительности должно быть определено; если выбранный тип щита фронтальный, то Т_мо = 0, то есть табличное значение игнорируется.

Таблица 4.2