Статистический анализ добычи угля. Бурение скважин

Контрольная работа

по дисциплине

"Организация технического ремонта, обслуживания

и эксплуатации машин"

План

1. Статистическая совокупность наблюдений. Сбор и формирование информации

2. Одномерная совокупность наблюдений. Вариационный ряд

3. Бурильные машины

I. Статистическая совокупность наблюдений. Сбор и формирование информации

Вариант 21

Среднесуточная добыча угля, т

Совокупность для статистического анализа

январь

февраль

март

апрель

май

июнь

июль

август

сентябрь

октябрь

ноябрь

декабрь

740

917

723

648

318

588

612

411

533

1692

1692

1852

II. Одномерная совокупность наблюдений. Вариационный ряд

Выпишем данные по мере поступления:

Среднесу-точная добыча

угля, т

январь

февраль

март

апрель

май

июнь

июль

август

сентябрь

октябрь

ноябрь

декабрь

740

917

723

648

318

588

612

411

533

1692

1692

1852

1. Дискретный вариационный ряд

Всего наблюдений N=12.

Представим данные в виде вариационного ряда. Так как имеются повторяющиеся значения, то дискретный вариационный ряд примет вид:

x>i>

318

411

533

588

612

648

723

740

917

1692

1852

m>i>

1

1

1

1

1

1

1

1

1

2

1

2. Интервальный вариационный ряд

Для формирования интервального вариационного ряда нужно получить величину интервала. Рассчитаем ее по эмпирической формуле:

h = (x>N>-x>1>)/(1+3,2 lgN)

Где x>N>> > = x >max> – наибольшее значение в совокупности; x>1 = >x >min> – наименьшее значение в совокупности; N – количество наблюдений.

h = (1852 - 318)/(1+3,2 lg12) = 1534/4,35 = 352,64.

Для удобства расчетов примем h = 400.

Теперь надо определить границы интервалов. Наименьшее значение совокупности 318, поэтому имеем большой выбор для назначения нижней границы первого интервала. Для удобства назначим (x >min>)>1 >= 100. Тогда первый интервал примет вид (x >min>÷x >max>)=100÷500, так как (x >max>)>1>=(x >min>)>1 >+ h. Аналогично рассчитаем первый столбец таблицы:

100 ÷ 500

500 ÷ 900

900 ÷ 1300

1300 ÷ 1700

1700 ÷ 2100

Образовалось 5 интервалов (n = 5).

3. Дополнительные характеристики интервального вариационного ряда

Теперь рассчитаем среднеинтервальные значения – x>i>.

Используя формулу: x>i> = (x >min> + x >max>)/2 заполним соответствующую колонку таблицы:

x>1> = (x >min> + x >max>)/2 = (500 + 100)/2 = 300;

x>2>> >=> >(x >min> + x >max>)>2>/2 = (900 + 500)/2 = 700;

x>3>> >=> >(x >min> + x >max>)>3>/2 = (1300 + 900)/2 = 1100

x>4>> >=> >(x >min> + x >max>)>4>/2 = (1700 + 1300)/2 = 1500

x>5>> >=> >(x >min> + x >max>)>5>/2 = (2100 + 1700)/2 = 1900

Следующая колонка таблицы – частоты интервалов. Для получения частоты m>1 >надо обратится к ранжированной совокупности и подсчитать количество значений, удовлетворяющих условию (x >min>≤х<x >max>), т.е. входящий в интервал 100 ÷ 500+500 таких значений два: 318, 411. Значит m>1>=2.> >Аналогично:

m>2>=6;

m>3>=1;

m>4>=2;

m>5>=1;

Проверим правильность работы. Мы знаем, что Σ m>i>> > = N, потому что мы произвели лишь группировку значений, и количество их должно сохранится.

Σ m>i>> > = 2 + 6 + 1 + 2 +1 = 12, N = 12 отсюда следует, что Σ m>i>> > = N.

Заполним следующую колонку – колонку значений частостей (n>i>').

n>i>' = m>i>/N

n>1>' = 2/12 = 0,17

n>2>' = 6/12 = 0,5

n>3>' = 1/12 = 0,083

n>4>' = 2/12 = 0,17

n>5>' = 1/12 = 0,083

Заполним последний столбец накопленной частоты (М>i>).

Согласно определению:

М>1> = m>1 >= 2;

М>2> = m>1 >+ m>2 >= М>1 >+ m>2 >= 2+ 6 =8;

М>3> = m>1 >+ m>2 >+> >m>3>= М>2 >+ m>3 >= 8 + 1 = 9;

М>4> = m>1 >+ m>2 >+> >m>3 >+ m>4 >= М>3 >+ m>4 >= 9 + 2 = 11;

М>5> = m>1 >+ m>2 >+> >m>3 >+ m>4 >+ m>5 >= М>4 >+ m>5 >= 11 +1 =12.

Для проверки равенства существует соотношение М>n>> >= N. В моем примере М>n>> >= 12.

В результате получаем таблицу в заполненном виде:

x >min> ÷ x >max>

x>i>

m>i>

n>i>

М>i>

1

100 ÷ 500

300

2

0,17

2

2

500 ÷ 900

700

6

0,5

8

3

900 ÷ 1300

1100

1

0,083

9

4

1300 ÷ 1700

1500

2

0,17

11

5

1700 ÷ 2100

1900

1

0,083

12

4. Расчет на ЭВМ вариантов вариационного ряда

Вариант 2. Назначим x >min>> >= 000.

x >min> ÷ x >max>

x>i>

m>i>

n>i>

М>i>

1

000 ÷ 400

200

1

0,083

1

2

400 ÷ 800

600

7

0,58

8

3

800 ÷ 1200

1000

1

0,083

9

4

1200 ÷ 1600

1400

0

-

9

5

1600 ÷ 2000

1800

2

0,17

11

6

2000 ÷ 2400

2200

1

0,083

12

Вариант 3. Назначим x >min>> >= 300

x >min> ÷ x >max>

x>i>

m>i>

n>i>

М>i>

1

300 ÷ 700

500

6

0,5

6

2

700 ÷ 1100

900

3

0,25

9

3

1100 ÷ 1500

1300

0

-

9

4

1500 ÷ 1900

1700

3

0,25

12

5. Выводы

В результате выполнения работы были построены дискретный и интервальный вариационные ряды на основании совокупности статистических данных среднесуточной добычи угля.

III. Бурильные машины

Бурением называют процесс образования земляной выемки обычно круглого поперечного сечения путем разрушения грунта (горной породы) в ее лобовой (донной) части и извлечения на поверхность продуктов разрушения. В зависимости от ориентации подачи рабочего органа на забой различают вертикальное, горизонтальное и наклонное бурение. Вертикальные выемки глубиной, соизмеримой с размерами поперечного сечения, называют ямами. В ямы устанавливают столбы дорожных знаков, надолб и ограждений, железобетонные опоры линий электропередачи и связи и т. п. Выемки большой глубины по сравнению с размерами поперечных сечений называют скважинами (например, вертикальные колодезные скважины, горизонтальные скважины для бестраншейной прокладки труб под насыпями дорог и т. п.). Скважины с малыми размерами поперечных сечений, используемые для закладки в них взрывчатых веществ при разработке прочных грунтов и горных пород взрывом, называют шпурами.

Для образования ям и вертикальных или наклонных скважин применяют бурильно-крановые машины, на которых кроме бурового рабочего оборудования монтируют крановое оборудование для установки в ямы столбов, надолб, опускания в скважины сван, блоков колодезных облицовок и т. п. Из-за рассредоточенности строительных объектов и необходимости в связи с этим частого перебазирования бурильно-крановое оборудование монтируют на автомобилях, тракторах или специальных самоходных шасси. Горизонтальные скважины под насыпями шоссейных и железных дорог разрабатывают полустационарными установками горизонтального бурения в комплекте с обслуживающими их грузоподъемными машинами (обычно трубоукладчиками) и экскаваторами для перегрузки вынутого из скважины грунта в отвал или транспортные средства. По окончании работ буровое оборудование демонтируют и перевозят на новый строительный объект. Для бурения шпуров при разработке прочных грунтов и горных пород взрывом в строительстве применяют самоходные буровые установки на базе пневмоколесных и гусеничных тракторов. Перечисленные машины и оборудование реализуют вращательный или ударно-вращательный способы бурения, наряду с которыми известны также другие способы (ударный, термический), применяемые в горных работах.

Бурильно-крановые машины. Отечественная промышленность выпускает бурильно-крановые машины на базе автомобилей, пневмоколесных и гусеничных тракторов для бурения ям и скважин диаметром 0,3...0,8 и глубиной 3 м (на тракторной базе) и до 8 м (на автомобильной базе). Для разработки выемок различного диаметра машины комплектуют сменным буровым оборудованием. Эксплуатационная скорость бурения скважин в грунтах немерзлого состояния без каменистых включений составляет в среднем 0,6...1,4 м/мин в зависимости от диаметра и глубины скважины. При разработке мерзлых грунтов эта скорость снижается в 3...6 раз. Процесс бурения грунтов — наиболее энергоемкий способ их разработки. На бурение 1 м2 грунта немерзлого состояния затрачивается на порядок больше энергии, чем на разработку одноковшовыми экскаваторами. В меньшей мере эти машины уступают одноковшовым экскаваторам по удельной материалоемкости (в среднем в 1,5.-3 раза). Однако для полной оценки бурильно-крановых машин по технико-эксплуатационным показателям следует учитывать, что для отрывки ям и скважин эти машины пока что являются единственно возможными технически и экономически обоснованными средствами. Лишь в отдельных случаях при разработке выемок больших поперечных сечений в грунтах немерзлого состояния возможно использовать одноковшовые экскаваторы с грейферным рабочим оборудованием, энергоемкость которого несколько ниже, чем у бурильных машин.

Буровое оборудование рассматриваемых машин включает забурник или рыхлящую головку и две или более копающие лопасти, жестко закрепленные на конце граненой штанги. Последняя проходит через полую цапфу редуктора-вращателя, которым она приводится во вращательное относительно своей оси движение. При небольшой глубине бурения штангу перемещают в осевом направлении (на забои) гидроцилиндром, установленным на редукторе-вращателе, для чего ее верхний конец соединяют со штоком гидроцилиндра. При большой глубине бурения штангу перемещают перехватами четырехкулачковым патроном с помощью двух гидроцилиндров. По исчерпанию хода штоков патрон разжимают, поднимают вверх и снова зажимают на штанге. Для подъема рабочего оборудования над землей при одноцилиндровом напоре используют тот же гидравлический цилиндр, а при двухцилиндровом напоре — лебедку, канат которой закрепляется на вертлюге буровой штанги и навивается на барабан. Второй барабан этой лебедки предназначен для выполнения грузоподъемных операций при установке в пробуренные скважины свай, столбов и т. п. Для тех же целей на машинах с одноцилиндровым напором применяют грузовую лебедку и мачту. Обычно основное и вспомогательное (грузоподъемное) рабочее оборудование размещают консольно сзади шасси базовой машины. Его установку в требуемое положение бурения в плане выполняют путем соответствующих маневровых движении машины. У отдельных моделей рабочее оборудование располагают на поворотной платформе или сбоку шасси, чем предопределяется большая точность его установки в рабочее положение. Для повышения устойчивости машины при бурении базовое шасси или раму рабочего оборудования устанавливают на выносные опоры (гидравлические или винтовые). Отдельные модели бурильно-крановых машин оборудуют также бульдозерным отвалом для планирования рабочей площадки перед установкой машины и для засыпки ям по завершению монтажных работ.

Бурение начинают после установки машины на ровной площадке на выносные лесного трактора, перевода рабочего оборудования в рабочее положение и опускания бура до уровня земли. Грунт разрабатывают одновременным вращением бура и его осевым перемещением на забой. После забуриванин на глубину 0,3...0,5 м в грунтах I...III категорий немерзлого состояния, а в прочных грунтах и с каменистыми включениями чаще, бур поднимают над поверхностью земли и, не прекращая его вращения, разбрасывают грунт в стороны от ямы. После опускания бура процесс повторяют до достижения требуемой глубины. Частоту вращения бура выбирают в соответствии с прочностью разрабатываемого грунта: большую — для слабых, меньшую — для крепких грунтов. Для разбрасывания грунта с лопастей используют повышенные частоты. Для перевода рабочего оборудования в транспортное положение его укладывают вдоль машины или наклонно к ее шасси.

Машины для бурения шпуров. Рабочим органом машин для бурения шпуров служит одна или две буровые штанги с резцами или шарошечными долотами на конце. Соответственно различают одно- и двухшпиндельные буровые машины. Верхними гранеными концами штанги входят в полые цапфы ведомых колес редукторов-вращателей и заклиниваются в них, образуя неподвижные соединения. Нижние концы штанг проходят через направляющие отверстия в нижней части рамы. Редукторы вместе с приводными гидродвигателями располагают на подвижной каретке, перемещающейся посредством гидроцплиндра в направляющих рамы. Последняя гидроцилиндрами может быть установлена в вертикальное или наклонное рабочее положение или уложена вдоль базовой машины (трактора) в транспортное положение. В случае пневмоколесного трактора для обеспечения устойчивой работы машины ее устанавливают на выносные опоры.

Для бурения шнуров машину устанавливают в рабочее положение, опускают подвижную каретку до касания бурами земли и одновременным вращением штанг и их осевым перемещением разрабатывают скважину. Продукты бурения выносятся на поверхность сжатым воздухом от передвижного компрессора или спиральной нарезкой по длине буровых штанг. При необходимости штанги периодически поднимают над поверхностью земли и вращением освобождают от буровой мелочи.

Технико-эксплуатационные показатели этих машин следует оценивать по конечному результату буровзрывных работ, в составе которых бурение шпуров представляется составной частью. По энергоемкости буровзрывные работы уступают лишь экскаваторной разработке грунта в отвал (в среднем на 35...65 %) и имеют самую низкую материалоемкость  на  порядок ниже материалоемкости экскаваторной разработки). Но по сравнению с другими работами в составе буровзрывного комплекса бурение шпуров наиболее энергоемко, а вся материалоемкость, по существу, образуется буровыми машинами.

Оборудование для бурения горизонтальных скважин. Бурение горизонтальных скважин под шоссейными и железными дорогами для прокладки в них трубопроводов, подземных кабельных участков линий связи и электроснабжения и других выполняют из отрытого перед насыпью приямка-траншеи. Его размеры должны быть достаточными для размещения в нем бурового оборудования и вспомогательных средств. Для контроля за работой на последнем этапе бурения, а также для подготовки к протаскиванию в пробуренную скважину, например, рабочего трубопровода, кабелей такой же приямок отрывают с противоположной стороны насыпи. По мере разработки скважины и удалении из нее грунта в нее осаживают трубу-кожух, которая после окончания буровых работ остается в скважине как футляр для будущих коммуникаций.

Трубу-кожух укладывают в приямке на катучие опоры, а внутри трубы располагают винтовой конвейер, собранный из отдельных секций, с резцовой головкой и забурником на выходящем перед трубой-кожухом конце. Тыльный конец вала винтового конвейера приводят во вращение силовой установкой, состоящей из двигателя внутреннего сгорания  и механических передач и укрепленной в задней части трубы-кожуха хомутами. Напорное усилие трубе-кожуху сообщают приводимой от того же двигателя лебедкой, смонтированной на одной с ним раме, через полиспаст, неподвижные блоки которого укреплены на якоре, вкопанном в насыпь.

Скважину разрабатывают вращением резцовой головки с одновременной подачей ее вместе с трубой-кожухом на забой. Разрушенный резцовой головкой грунт поступает на винтовой конвейер, которым он перемещается в трубе-кожухе к ее открытому концу и высыпается на дно траншеи, а из нее экскаватором — в отвал или транспортные средства. Реактивный момент сил сопротивления грунта разработке воспринимается трубой-кожухом, которая по мере продвижения в скважину все больше защемляется грунтом. От возможного проворачивания относительно своей оси, особенно в начальной стадии проходки, труба страхуется трубоукладчиком, удерживающим ее крюком за раму силовой установки.

В установках для бурения скважин больших поперечных сечений (диаметром 1720 мм) напорное усилие создают гидравлическими цилиндрами, упирающимися в щит, установленный у тыльной стенки приямка. Выпускаемые отечественной промышленностью установки обеспечивают бурение горизонтальных скважин диаметром 325...1720 мм (по внешнему диаметру трубы-кожуха) и длиной до 6O м. Максимальные скорости проходки составляют от 15 (для скважин диаметром до 630 мм) до 1,37 м/ч (при диаметре скважины 1720 мм), а усилия подачи—от 480 до 7200 кН соответственно. Описанное оборудование уникально по своему назначению, оно позволяет проводить буровые работы на переходах без остановки движения по шоссейным и железнодорожным дорогам. Приведенные выше данные по скоростям проходки характеризуют только технические возможности этого оборудования, но не могут служить основанием для определения эксплуатационной продолжительности буровых работ на переходе, в составе которых значительную часть занимают подготовительно-заключительные работы, а также простои различного характера.

Литература

  1. Горное и буровое оборудование / Н.С. Родионов, Г.А. Ганзен: Учебник для техникумов. – М.: Недра, 1983. – 445 с.

  2. Машины и оборудование для угольных шахт: Справочник / под ред. Хорин В.Н. – М.: Недра, 1987. – 424 с.

  3. Организация технического обслуживания ремонта машин. Н.А. Скляров, Н.Н. Следь, Ю.К. Гаркушин – Донецк, 2002. – 242 с.

  4. Основные виды промышленного оборудования, электрооборудования и приборов: Учеб. для техникумов / Ю.Е. Бусалов, М.Д. Ветлугин, Э.И. Иванцов / Под ред. Ю.А. Новака. – М.: Высш. шк., 1988 – 272 с.

  5. Шилов П.М. Технология производства и ремонт горных машин: Учебник. – М.: Недра, 1971.