Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

шахта выработка подъемная установка

Введение

1. Общая часть

1.1 Краткие сведенья о шахте «Западно-Донбасская»

1.2 Краткая геологическая характеристика месторождения

1.3 Вентиляция

1.4 Вскрытие шахтного поля

1.5 Способ подготовки разрабатываемых пластов

1.6 Система разработки добычных участков

1.7 Технология проведения участковых подготовительных выработок

1.8 Технология очистных работ. Общие сведения

1.9 Шахтный подъем

1.10 Транспорт

1.11 Водоотлив

1.12 Электроснабжение шахты

1.13 Электроснабжение подъемных машины ЦШ 5х4

2. Специальная часть

2.1 Исходные данные для проектирования

2.2 Последовательность расчета

2.2.1 Расчет и выбор емкости подъемного сосуда

2.2.2 Расчет и выбор подъемного каната

2.2.3 Расчёт и выбор основных размеров органа навивки

2.3 Кинематика подъемной установки

2.3.1 Расчет продолжительности подъемной операции

2.3.2 Расчет максимальной скорости подъема

2.4 Динамика подъемной установки

2.5 Расчет диаграммы усилий

2.6 Расчет приводного двигателя

2.7 Расход энергии и КПД подъемной установки

2.7.1 Расчет мощности на валу двигателя и потребляемой из сети

2.7.2 Расход энергии на один подъем

2.7.3 КПД подъемной установки

2.8 Автоматизированная система управления и комплексной защиты шахтной подъемной установки, регистрации и визуализации режимов ее работы ЗДКР

2.8.1 Функции и возможности системы

2.8.2 Опыт внедрения и эксплуатации

2.8.3 Состав и массогабаритные параметры

3. Монтаж, наладка и эксплуатация подъемной установки

3.1 Планово-предупредительные осмотры и ремонты

4. Электроснабжение шахтной подъемной установки

4.1 Расчет нагрузки участка

4.2 Расчет электрической сети участка

4.3 Расчет токов короткого замыкания

4.4 Выбор аппаратуры управления и защиты

5. Технико-экономические параметры эксплуатации угольного подъема

5.1 Расчет численности работников участка

5.2 Расчет себестоимости по элементам «Заработная плата» и «Отчисления на социальные нужды»

5.3 Расчет себестоимости по элементу «Материалы»

5.4 Расчет себестоимости по элементу «Электроэнергия»

5.5 Расчет себестоимости по элементу «Амортизация»

5.6 Сводная смета эксплуатационных затрат

6. Охрана труда

6.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов. Техника безопасности при эксплуатации и обслуживании подъемной установки. Разработка инженерно-технических мероприятий по охране труда

6.2 Противопожарное оборудование подъёмной установки

ВВЕДЕНИЕ

Задачи дальнейшего повышения эффективности работы предприятий горнодобывающей промышленности невозможны без автоматизации производственных процессов. Вследствие этого повышаются требования к системам управления и электроприводам подъемных установок, являющихся одной из основных частей технологического комплекса по добыче полезного ископаемого подземным способом.

В связи с ростом производственных мощностей горных предприятий, увеличением глубины подъема основной тенденции развития шахтного подъема являются повышения грузоподъемности и скорости движения подъемных сосудов

Перспективы развития электропривода шахтных подъемных машин определяются достижениями электромашиностроения, силовой преобразовательной техники и техники автоматического регулирования.

Реализация надежности работы скипового угольного подъема с учетом применения более совершенного привода управления и регулирования скоростью подъемного двигателя постоянного тока на современной элементной базе рассмотрено в данном проекте.

В условиях перехода Украины к рыночным отношениям, когда уголь является практически единственным энергоносителем, вопросы энергосбережения и экономии при эксплуатации горно-шахтного оборудования приобретают большое народно-хозяйственное значение.

Учитывая, что основные потребители электроэнергии на предприятиях - шахтные подъёмные, вентиляционные, водоотливные и пневматические установки (на их долю приходится до 65-80% общего объёма энергопотребления), исследования и анализ режимов их работы в целях изыскания резервов для снижения энергетических и эксплуатационных расходов представляют теоретический и практический интерес.

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Краткие сведенья о шахте «Западно-Донбасская»

Шахтное поле расположено в Павлоградско-Петропавловском углепромышленном районе Западного Донбасса.

В административном отношении шахта расположена на территории Павлоградского района Днепропетровской области Украины.

Шахта «Западно-Донбасская» №16/17 ГХК «Павлоградуголь» сдана в эксплуатацию в 1979 году с проектной мощностью 1.5 млн.т добычи угля в год.

Четыре года (1981- 1984 г.г.) шахта выполняла установленный на уровне графика освоения мощности план по добыче угля. С 1985 г., когда план достиг проектной мощности, он шахтой не выполняется.

Основной причиной снижения достигнутого объема добычи являются весьма сложные горно-геологические условия, выявленные в процессе эксплуатации шахты. Из-за усиленного горного давления и интенсивного пучения пород почвы от влияния очистных работ, капитальные горные выработки находятся в неудовлетворительном состоянии, не соответствуют требованиям Правил безопасности, что привело к ухудшению проветривания и осложнению работы подземного транспорта шахты.

В 1995 году производственная мощность шахты пересмотрена и установлена 1,2 млн.т. угля в год, а период реконструкции капитальных горных выработок, включая главный и вспомогательный стволы, нормативный объём добычи установлен 810 тыс.т. угля в год.

Размеры шахтного поля составляют для блока №1:

- по простиранию - 6.0 км.,

- по падению - 2.2…3.0 км.

Режим работы принят следующий:

1. число рабочих дней в году для шахты - 300;

2. пятидневная рабочая неделя для трудящихся с одним общим выходным и одним выходным по скользящему графику;

3. продолжительность рабочей смены:

- на подземных работах - 6 часов;

- на поверхности - 8часов.

4. количество рабочих смен:

- в очистных забоях - три смены по добыче угля и одна ремонтно-подготовительная,

- в подготовительных забоях - три смены по проведению горных выработок и ремонтно-подготовительная,

- на поверхности - три смены.

1.2 Краткая геологическая характеристика месторождения

В геологическом строении шахтного поля принимают участие продуктивные отложения нижнего карбона и перекрывающие их осадочные образований триас-юрского, палеогенового, неогенового и четвертичных возрастов.

В тектоническом отношении участок характеризуется неспокойным залеганием пород и угольных пластов.

Из крупных тектонических нарушений отмечен Богдановский сброс с амплитудой до 300 м., являющийся границей шахтного поля со стороны восстания, вдоль южной границы шахты.

В пределах шахтного поля промышленное значение имеют 7 угольных пластов: с₁₀^в,с₉, с₈^в,с₈^н,с₇,с₅ и с₁.

По данным геологического отчета газоносность пластов изменялась от 0.9 до 59 м³/т и в среднем составляла 8…15 м³/т. Для отдельных групп пластов установлена следующая природная метаноносность пластов (на горную массу):

с₈^в и с₈^н - от 9 до 25 м³/т, на большей части поля максимальная - 14 м³/т.;

с₇^в, с₇^н, с₆, с₅ - от 11до25 м³/т, на большей части максимальная -15 м³/т.;

с₄ и с₁ - от 18 до 25м³/т, на большей части поля 19 м³/т.

Шахта «Западно-Донбасская» отнесена к сверхкатегорной по метану, по взрывчатости угольной пыли - опасна. Относительная газообильность шахты составляет 25,7м³/т, абсолютная - 32,5 м³/т. Суфлярные выделения метана и внезапные выбросы угля и газа отсутствуют. Газоносность вмещающих пород достигает 2 м³/т.

В гидрогеологическом отношении шахтное поле отнесено к закрытому типу, а поэтому обводнение горных выработок ожидается за счет статических запасов подземных вод, содержащихся в песчаниках и угольных пластах карбона. При отработке пластов с₁₀ и с₈ возможны кратковременные притоки воды до 1-3 м³/ч за счет статических запасов воды в песчаниках кровли, поэтому отработка этих пластов столбами по падению не рекомендуется. Общий приток воды в шахту при максимальном удалении горных работ, составит 250…350 м³/час. В отдельных случаях повышенные притоки возможны у зон тектонических нарушений и при подработке некачественно затампонированных скважин.

Осушение шахтного поля не производится из-за незначительного притока. Внезапных прорывов воды в очистные выработки не ожидается. Приток воды в лаву возможен до 3м³/ч.

Нормальный приток воды составляет 43 м³/ч, максимальный - 63 м³/ч. В дальнейшем, при вскрытии нижней свиты пластов, нормальный приток ожидается до 120 м³/ч, максимальный - до140 м³/ч.

Откачка этого притока на поверхность осуществляется главной водоотливной установкой на горизонте 585 м, оборудованной тремя насосами типа ЦНС 300-600, по двум трубопроводам, проложенным в главном стволе.

1.3 Вентиляция

Схема проветривания - высасывающая. Суфлярных выделений метана и внезапных выбросов угля и газа на шахте не отмечалось. Угли не склонны к самовозгоранию. По вспомогательному стволу происходит подача свежей струи воздуха в шахту, по главному стволу выводится исходящая струя воздуха.

На шахте установлены два центробежных вентилятора типа ВРЦД-1,5 с асинхронным двигателями:

АКС 16-44-24 (240 об/мин., 500 кВт, 6000 В);

СДС 3-17-41-16 (375 об/мин., 1600 кВт, 6000 В).

В прирезанной части - 2 вентилятора ВРЦД-4,5 с двигателями СДС 3-17-41-16 (375 об/мин., 1600 кВт, 6000 В).

Депрессия шахты Н=330 кГс/м² и расход воздуха составляет Q=305 м³/с.

Схема проветривания выемочных участков - возвратноточная, а там где удается удержать за лавой штрек применяется прямоточная схема проветривания с подсвежением исходящей струи воздуха.

1.4 Вскрытие шахтного поля

Шахтное поле вскрыто двумя центрально-расположенными сдвоенными стволами глубиной 680м. и диаметром 7,5м. и квершлагами на горизонте 480м.

Пласты с₈^в и с₈^н в центре поля шахты вскрыты непосредственно стволами. В месте пересечения стволами пласта с₈^н сооружён околоствольный двор на горизонте 480м,от которого пройдены на запад и восток магистральные выработки. Этими выработками шахтное поле разделено на уклонное и бремсберговое части поля.

Действующие горизонты: 480, 530, 585, 680. Основные рабочие: 480 и585м. Основными выработками по подготовке шахтного поля являются магистральные штреки (откаточные, конвейерные и вентиляционные), пройденные от околоствольного двора горизонта 480м в западном и восточном направлениях к границам шахтного поля.

Горизонт 480м производит обслуживание горных работ на пластах с₈^в, с₈^н и с₁₀^в по выдаче угля и породы и выполнению вспомогательных операций.

Горизонт 585м - дренажный, на нём расположен главный водоотлив шахты и загрузочное устройство для выдачи породы. Горизонт 680 м - для чистки зумпфа главного ствола от просыпающейся горной массы и породы. Шахтное поле вскрыто двумя вертикальными центрально-сдвоенными стволами: главным и вспомогательным.

Главный ствол оборудован подъёмными машинами ЦШ5х4 (двух - скиповой подъем для выдачи горной массы ) и ЦШ4х4 (одно-скиповой подъем с противовесом для выдачи породы ) и обслуживает горизонты 480 м и 585 м, кроме выдачи угля и породы он служит для вывода исходящей струи воздуха.

Вспомогательный ствол оборудован двумя подъёмными машинами ЦР6х3,2/0,5. Тип подъёмов - двухклетевой и одноклетевой с противовесом. Клети двухэтажные неопрокидные. Он служит для спуска - подъёма людей, материалов и оборудования, при необходимости - для выдачи породы, а также для подачи свежей струи воздуха в шахту. Вспомогательный ствол обслуживает горизонты 480м, 585м и 680м. В этом стволе имеются засечки на горизонтах 510м, 550м, 615м и 630м, а в главном - на горизонтах 530м, для камер угольного загрузочного устройства, а также на горизонте 585м для камеры породного загрузочного устройства.

Горная масса с горизонта 585м передается в настоящее время конвейерным транспортом на горизонт 480м и далее к угольному загрузочному устройству главного ствола на этом горизонте.

Характеристика ствола блока №1 приведена в таблице 1.1.

Таблица 1.1. Характеристика стволов блока №1

Показатели	Наименование ствола
	Главный	Вспомогательный
Абсолютная отметка устья ствола, м	+139,2	+139,8
Абсолютная отметка головки Рельсов околоствольного двора, м :
гор. 480 м	-320	-320
гор. 510 м	-350	-350
гор. 585 м	-425	-425
гор. 680 м	-520	-520
Глубина зумпфа ствола, м	-	35
Полная глубина ствола, включая зумпф, м	680	715
Площадь сечения ствола в свету, м	44,2	44,2
Вид крепи ствола: а) в наносах б) в коренных породах
	чугунные тюбинги
	бетон, железобетон
Толщина крепи ствола, мм	500	500
Армировка ствола	Металлическая	металлическая
Назначение стволов	Предназначен для выдачи угля, породы и отработанной струи воздуха.	Предназначен для спуска-подъема людей, материалов, оборудования, подачи в шахту свежей струи воздуха.

1.5 Способ подготовки разрабатываемых пластов

Для отработки пластов принята панельная схема подготовки.

Система разработки - длинными столбами по восстанию в уклонной части поля и по протиранию в бремсбергов ой части поля одинарными и сдвоенными лавами. Длина выемочных стволов 800-1500м.

Первоочередные сближенные пласты с₈^в и с₈^н в блоках №1 и №2 намечается отрабатывать одновременно в уклонных и бремсберговых полях в направлении от стволов к границам блоков столбами по падению и восстанию спаренными лавами.

Первоочередные пласты с₈^в и с₈^н в блоке №1 первоначально отрабатывать в уклонном поле в направлении от стволов к границам блока.

Сближенные пласты с₈^ви с₈^н в пределах участка отрабатывать раздельно. Отработка пластов - одинарными лавами.

Для независимой работы одинарных лав, отработка пластов на крыльях ведется отдельными фронтами работ. Число фронтов работ на крыле соответствует числу лав.

Для отработки пластов в уклонном поле от околоствольного двора горизонта 480 м. по пласту с₈^н проходятся панельные откаточные и конвейерные штреки, а от квершлага горизонта 585 м, которым подсекается пласт с₈^н у нижней границы уклонного поля - дренажный штрек.

В связи с тем, что пласты с₈^в и с₈^н залегают друг от друга на расстоянии 6-7 м панельные и дренажные штреки, расположены по пласту с₈^н, являются общим и для пласта с₈^в.

Между панельными и дренажными штреками пройдены выемочные конвейерные и грузо-людские штреки, которыми оконтуриваются столбы по падению.

1.6 Система разработки добычных участков

Система разработки принята - смешанная. Для пласта с₈^в и с₈^н уклонная часть поля отрабатывается длинными столбами по восстанию. Длина лавы L_л = 180 - 210 м. Длина столба L_ст = 1400 - 1200 м. Бремсберговая часть поля разбита на 4 панели, в составе панели 1 этаж. Отработка этой части поля производится длинными столбами по простиранию. Длина лавы L_л= 180 - 225 м. Длина столба L_ст = 1200- 2300 м.

Основными подготовительными выработками являются: восточный магистральный откаточный штрек №1, восточный магистральный откаточный штрек №2, восточный магистральный конвейерный штрек, восточный магистральный вентиляционный штрек, восточный дренажный штрек, западный магистральный откаточный штрек №1, западный магистральный откаточный штрек №2, западный магистральный конвейерный штрек, западный магистральный вентиляционный штрек №2, западный дренажный штрек, южный магистральный откаточный штрек, южный магистральный конвейерный штрек, западный магистральный конвейерный штрек №2, южный магистральный откаточный штрек №2, откаточный квершлаг, конвейерный квершлаг.

Штрека пройдены сечением S_св.= 17,7 м² и закреплены крепью КШПУ 17.7.

В местах сопряжения и особых пучений, штрека перекреплены кольцевой крепью с диаметром 4,5 м. С шагом от 0,3- 0,8 м, затянуты ж/б затяжкой и затомпанированы тампонажом за рамочного пространства.

Выемочные штрека пройдены сечением S_св.= 11,7 м², закреплены крепью КШПУ 11,7 с затяжкой:

- борт - армокаркас;

- кровля - колотая руд/стойка.

Начиная с 1999 года, на выемочных штреках применяется крепь АППК с сечением S_св.= 14,4 м^2, шаг установки от 0,3 - 0,8 м.

Для доставки материалов в лаву применяется напочвенная канатная дорога, для транспортировки горной массы с лавы на конвейерный штрек применяются скребковые и ленточные конвейера.

Схема проветривания добычного участка возвратноточная с подсвежением.

1.7 Технология проведения участковых подготовительных выработок

Выемка горной массы осуществляется проходческим комбайном П110, 4ПП-2М в комплексе с ленточным перегружателем ППЛ-1.

Выработки крепятся крепью КШПУ-14.4, шаг крепи - 0.5 м. Выработка крепиться с перетяжкой кровли колотой руд/стойкой бортов армокаркасом.

Горная масса грузится в вагоны ВГ-3.3 и электровозами АМ-8Д транспортируется в околоствольный двор горизонта 480 м, составами не более 5-6 вагонов.

Выемка горной массы осуществляется заходками. Заходка начинается углубления резцовой короны на требуемую глубину. Затем перемещением рабочего органа в горизонтальной или вертикальной плоскости производится выемка горной массы по всему сечению забою. Машинист комбайна находится у пульта управления и управляет работой комбайна.

Звеньевой находится на конце навесной стрелы скребкового конвейера комбайна, следит за перегрузкой горной массы на прицепной перегружатель ППЛ-1, поправляет кабель и руководит работой звена.

Проходчики находятся с обеих сторон комбайна на расстоянии не менее 2-х метров от его питателя. Производят зачистку почвы выработки и подготавливают элементы крепи к установке. Один проходчик находится на конце прицепного перегружателя ППЛ-1 и следит за погрузкой горной массы в вагон.

Один проходчик подготовляет и доставляет материалы.

При падении больших кусков породы на питатель, комбайн оттесняет под прикрытие постоянной крепи, рабочий орган поднимают вверх. Комбайн выключается и по разрешению комбайнёра, проходчики кувалдами разбивают упавшие куски породы.

Возведение крепи производится при отставании постоянной крепи от груди забоя не более 0.3 м после установки рамы, и 0.8 м - до установки. Комбайн зарубывается режущим органом в грудь забоя на нужную глубину. Пускатель комбайна отключается. Проходчики, находясь под защитой постоянной крепи, производят тщательную уборку кровли, боков и груди забоя. Затем разделываются лунки глубиной 200 мм под ножки крепи. На последней раме устанавливается межрамные стяжки. После в лунки укладывается подпятники, на которые устанавливаются ножки крепи и хомутами крепится к ранее установленным межрамным стяжкам. На установленные ножки укладывается верхняк проходчиками и крепится к верхняку последней рамы межрамной стяжки. Установка верхняка производится с ранее установленного полка. На редуктор исполнительного органа комбайна одним концом укладывается деревянный полок из досок толщиной 60 мм, а другим на лестницу установленную на расстрелы ранее установленных рам.

Установка рамы проверяется по макшейдерскому направлению. При возведении крепи необходимо постоянно следить и при необходимости производить уборку кровли, боков и груди забоя от отломившихся кусков породы. Проходчики производят перетяжку кровли, бортов выработки. Машинист комбайна во время установки рамы постоянной крепи проверяет узлы комбайна. Производит смазку. Подтягивает болтовые соединения, находясь в закрепленной части выработки.

Основные технико-экономические показатели по проведению выработок приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 Технико-экономические показатели

Показатели	Значение
Сечение выработки: в проходке в свету	12.2 м3 12.2 м3 11.7 м3
Способ проведения	комбайновый
Тип комбайна	4ПП-2М
Число заходок за смену за сутки	2 6
Проведение выработки
Продвигание за заходку	0,8 м
Продвигание за сутки	5 м
Продвигание за месяц	145 м

1.8 Технология очистных работ. Общие сведения

Для анализа очистных работ возьмем отработку 841 лавы ш. «Западно-Донбасская».

841 лава подготовлена горными работами для выемки угля пл.с₈^н в бремсберговом поле блока №1 восточного крыла шахты.

Длина лавы 194 м. Полезная длина столба 1484 м. Средняя геологическая мощность 0,97 м.

Выемка угля в лаве производится комбайном К-103 с механизированной крепью КД-80 и скребковым конвейером СП-250. Управление кровлей - полное обрушение.

Система разработки - длинными столбами по простиранию.

Вынимаемая мощность 1,05 м.

Приводные головки конвейера с ВСП вынесены на штрек и закреплены на столах.

Сопряжения лава - штрек, до разработки компактных промышленных и надежных крепей сопряжения, закреплены гидравлическими стойками ГСК под прогоны из спецпрофиля.

1.9 Шахтный подъем

В течение всего срока службы шахты уголь выдается с горизонта 585 м. через главный ствол, порода выдается породным подъемом по этому же стволу.

Главный ствол оборудован двухскиповым угольным и односкиповым породным подъемами.

Подъемные машины угольного и породного подъемов многоканатные, соответственно, типа ЦШ 5х4 и ЦШ 4х4, установленные на башенном копре.

Вспомогательный ствол оборудован двухклетевой и одноклетевой с противовесом подъемными установками с одноканатными подъемными машинами типа ЦР-6хЗ,2 / 0,5.

Двухклетевой подъем обслуживает горизонты 585 и 680 м. Клети обоих подъемов двухэтажные с максимально поднимаемым грузом в одной вагонетке ВГ-3,3 с породой массой 6300 кг.

Вспомогательный ствол прирезанной части оборудован двумя одноклетьевыми противовесами подъёмными установками, предназначенными для спуска-подъёма людей и выполнения вспомогательных операций. Подъёмы обслуживают горизонты 480м и 585м. Подъёмные машины каждого подъёма типа ЦР4-3210,6 с редукторным приводом от электродвигателя асинхронного мощностью 630кВт, 500 об/мин; 6000 В, обеспечивают максимальную скорость подъёма 8,9м/с. Клети 2-этажные на одну вагонетку ВГ-3,3 в этаже.

1.10 Транспорт

Транспортировка угля на шахте конвейеризирована от очистных забоев до загрузочного устройства главного ствола. Уголь из лавы скребковым конвейером выдается на сборный штрек, по которому он транспортируется до магистральной конвейерной выработки.

Далее конвейерной цепочкой он доставляется до конвейерной сбойки на главный ствол и далее через углеспускной гезенк уголь поступает к питателям для загрузки в скип.

Для транспортировки породы, материалов оборудования по магистральным откаточным штрекам (квершлагам) на шахте применяется локомотивный транспорт. Порода от проведения и ремонта горных выработок доставляется в околоствольные дворы гор.480м и 585м. на круговые опрокиды, где выгружается в породные загрузки и в породные скипы. В проходческих забоях с уклоном более 0,050 для откатки породы, доставки материалов используются напочвенные канат-ные дороги типа ДКНУ и ДКНЛ или ленточные конвейеры до места погрузки (выгрузки) на магистральной выработке.

На поверхности шахты для доставки материалов и оборудования используется локомотивный транспорт или автотранспорт.

Доставка материалов и оборудования по горизонтальным выработкам произ-водится при помощи локомотивной откатки в шахтных вагонетках, или транспор-тным оборудованием системы «Пакод».

В выработках с уклоном, превышающим 0,050, доставка производится в этих же транспортных средствах при помощи напочвенных канатных дорог.

Конвейерные цепочки по магистральным выработкам для транспортировки угля оборудованы конвейерами 1Л-100К, 1Л-120К, 1ЛУ-120

По выемочным штрекам очистных забоев и проходимых выработках используются конвейеры типа 1Л-80 и 1ЛТ-80.

Откатка по горизонтальным выработкам осуществляется электровозами АМ- 8Д и дизелевозами ДГ-35 в вагонетках УВГ-3,3.

Выработки с уклоном более 0,050 оборудованы напочвенными дорогами с колеей 900 и 600 мм. на базе лебедок ДКНУ, ДКНЛ и ТКС. Для откатки породы и материалов этими дорогами используются вагонетки УВГ-3,3, ВДК-2,5 и транспортные средства «Пакод».

Люди по магистральным выработкам доставляются составами из вагонеток ВЛ-18.

1.11 Водоотлив

По данным доразведки шахтного поля общий нормальный приток воды в шахту при максимальном развитии горных работ в блоках №1 и №2 составит 350 м³/час. Максимальный приток 440м³/час.

Главная водоотливная установка распологается в околоствольном дворе горизонта 585 м в специальной камере.

При отработке первоочередных пластов С^в₈ и С^н₈ вода с уклонного поля по дренажному штреку пл. С^н₈ и по квершлагу гор. 585 м самотеком, по водоотливным канавкам поступает в водосборики главного водоотлива. С бремсбергового поля вода по откаточным и вентиляционным штрекам самотеком, по канавкам поступает в околоствольный двор гор. 480 м, с которого по скважине переспускается на гор. 585 м и по канавкам поступает в водосборники.

Насосная камера соединена трубным ходком с главным стволом и ходком с выработкой околоствольного двора.

В соответствии с заданым притоком и геодезической высотой главная водоотливная установка оборудуется пятью насосами. Существующая камера, пройденая по рабочим чертежам на три насоса 8МС-10 расширяется дополнительно на два насоса ЦНС 300-700. Дополнительно к трем насосам 8МС-10 устанавливаются два насоса ЦНС 300-700 на семь колес. Приводом к насосам служат асинхронные взрывобезопасные электродвигатели серии АТД-2 типа 2АЗМВ-800 мощностью по 800 кВт, 3000 об/мин, 6 кВ. В качестве подкачивающих насосов устанавливаются насосы ВП-340.

Зумпфы главного и вспомогательного стволов блока №1 сбиваются между собой на гор. 680 м. Вода из зумпфа главного ствола переспускается во вспомогательный ствол. Для откачки общего притока 30 м³/ч оборудована зумпфовая водоотливная установка у вспомогательного ствола. В камере зумпфовой водоотливной установки, расположенной на 23 м ниже горизонта 680 м установлены два насоса 4МС-10 на пять колес с асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором типа КО 42-2 по 50 кВт, 3000 об/мин, 660 В. Напорные трубопроводы диаметром 100 мм прокладываются от насосов до места сбора воды в водоотливную канавку на гор. 585 м, по которой вода самотеком направляется в водосборник.

1.12 Электроснабжение шахты

Внешнее электроснабжение шахты выполнено напряжением 150 кВ от энергосистемы «Днепроэнерго».

На промплощадке шахты (блок №1) сооружена подстанция глубокого ввода 150/35/6 кВ с двумя силовыми трансформаторами ТДТН-25000/150. Ее питание предусмотрено ответвлениями от действующей двух цепной ВЛ 150 кВ шахты «Павлоградская», 330 кВ шахты «Днепровская» общей протяженностью (ВЛ 150 кВ и ответвление) 14 км.

Шахта относится к потребителям 1 категории. Питание подаётся от 2 и более независимых источников. Подстанция имеет два трансформатора ТДТН один из которых является рабочим, другой резервным комутируемым относительно высоковольтных линий разъединителем наружной установки РНДВ 220/1000 на напряжении 154 кВ.

Для надежного электроснабжения группы шахт построены резервные связи по линиям электропередачи между подстанциями «Петропавловская» 110 кВ, «Терновская» 35 кВ, «Самарская» 35 кВ.

ГПП состоит из воздушных линий, воздушных отделителей и разъединителей, масляных выключателей разрядников, трансформаторов напряжения 35/0,4 кВ, для собственных нужд, трансформаторов35/0,4 шин 6кВ, распределительных ячеек, конденсаторных установок, аккумуляторных помещений, комнат автоматики и управления. Мощность к.з. на шинах ГПП равна 126,6 МВА.

Далее питание от 1 и 2 секции и трансформаторы ТМ-400 6/6,3 запитаны ЦПП гор.480 и ЦПП гор. 585 м. ЦПП гор 480 и 585 расположеныв околоствольной выработки. Каждое ЦПП обеспечено 4 вводами. Марки кабелей применяемые для вводов на ЦПП - ЦСКН 3150 и ВЭВБбШВ 3150.

В ЦПП применяются ячейки типа РВД-6. Ячейки следующих вариантов исполнения: вводные, отходящего фидера.

Мощность к.з. на шинах ЦПП гор. 480 равно 51,2 МВА

Мощность к.з. на шинах ЦПП гор. 585 равно 39,9 МВА.

Питание поверхностного электрооборудования шахты осуществляется от 1 и 2 секций ГПП 6кВ через высоковольтные выключатели разъединители к потребителям 6 кВ, это стационарное оборудование и через трансформаторы ТМ3-1000/10 и КТП 6/0,4-0,23 для питания блоков вспомогательного, и главного ствола, котельной и ремонтно-складских помещений.

Для компенсации реактивной мощности применяются реакторы Р5-10-630-0,25 и БСК

Электроснабжение шахты «Западно-Донбасская» (блок №3) осуществляется от ГПП, расположенной на территории шахты. Питание ГПП блока №3 поступает по двум воздушным линиям от шахты «Героев Космоса» подстанции 150/35/6 кВ. Протяжённость линии 8,5 км. На ГПП напряжение понижается с 35 до 6 кВ. Далее пониженное напряжение по каналам прокладывается к потребителям кабелем маркой ААШ_вУ и ААБ_лУ с повышенной температурой нагрева.

Мощность короткого замыкания на шинах 6 кВ подстанции 35/6 кВ составляет 82,2 МВА.

С ГПП от высоковольтных ячеек двух секций шин напряжение 6 кВ по двум кабельным линиям СК-6-3х120 подаётся по вспомогательному стволу к ЦПП горизонта 420 м на вводные ячейки КРУВ-6. От ячеек напряжение по кабельным линиям поступает к потребителям: высоковольтным установкам ЦНС и понижающим трансформаторным подстанциям участковых РП.

Мощность короткого замыкания на шинах ЦПП горизонта 420 м составляет 45,6 МВА.

Потребляемую мощность шахты сведем в таблицу 1.3.

Таблица 1.3. Мощность потребителей

Наименование потребителей	Потребляемая мощность, кВт
Добычные участки	4720
Подготовительные участки	960
Подземный транспорт: электровозный конвейерный	8 5470
Подземные установки: вентиляция технологический комплекс поверхности Выработка сжатого воздуха Освещение	2009 7966 730 419 61
Прочие электроприемники Первая группа Вторая группа	67 995

1.13 Электроснабжение подъемных машины ЦШ 5х4

Согласно правил технической эксплуатации в угольных и сланцевых шахтах односкиповой угольный подъем относится к I категории по бесперебойности электроснабжения.

Питание силового трансформатора ТМПД-3200/10У2 преобразовательного агрегата ТП3-2500/1050Т, принято двумя вводами: ячейки №51 и №45 ГПП 150/35/6 кВ.

Для видимого разрыва линий во время проведения ремонтных и наладочных работ предусмотрены разъединители ( камеры КСО-366), располагающиеся на отметке 6,6 башенного копра (ру-5кВ).

От трансформатора тиристорного преобразователя (отметка 0 башенного копра) до тиристорного преобразователя(отметка 66,6 башенного копра) и от последнего до приводного электродвигателя (отметка 80,7 башенного копра) приложены многоамперные кабели постоянного тока типа АСВВ-000 сечением 1500 мм².

Питание вспомогательных приводов осуществляется по одному вводу напряжением 380В от распределительного щита 0,4/0,23 кВ кабелем 3х150+1х50мм².

Для защиты и управления вспомогательными приводами принята станция типа ШГЕ5903 с вводными автоматами типа А314 и АП50-3МТ.

Защита приводов и линий осуществляется автоматическими выключателями с выполнением условия, при котором защитные аппараты имеют к длительным токовым грузовым нагрузкам проводников кратность, не более приведенной в ПУЭ глава III-1, пункт III-1-7.

На отметках башенного копра приняты кабели марки АВВГ-660, ВВБГ-660, ААГ-660. Прокладка кабелей предусмотрена на сварных лотках и кабельных блоках, в металлорукавах и трубах.

Вывод:

Работа на горном предприятии ведется в сложных горно-геологических условиях. Все производственные и вспомогательные участки работают согласно плану по шахте. Шахтный подъем требует модернизации системы управления, чтоб в условиях рыночной экономики снизить себистоимость угля.

2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Исходные данные для проектирования

Годовая производительность по выдаче угля - 1,25 млн.т в год;

Число рабочих горизонтов - 1;

Число рабочих дней в году - 300;

Продолжительность работы подъёмной установки в сутки - 18;

Коэффициент резерва производительности подъёмной установки - 1,5;

2.2 Последовательность расчета

2.2.1 Расчет и выбор емкости подъемного сосуда

а) определяется часовая производительность подъемной установки

т/ч (2.1)

где С = 1,5 - коэффициент резерва производительности подъемной установки; N = 300 - расчетное число рабочих дней подъемной установки в году; t = 18 - продолжительность работы подъемной установки в сутки, ч;

т/ч

б) рассчитывается оптимальная грузоподъемность подъемного сосуда

Q_П =1.3А_г кг (2.2)

где Н - высота подъема, м. Для скипового подъема

м (2.3)

где h_ПБ =40 м - высота приемного бункера; h_ЗБ = 40 м - глубина загрузочного бункера; ?=0,3 м - высота рамы скипа над уравнем приемного бункера в момент разгрузки скипа с донной разгрузкой.

Н=585+40+40+0,3=665,3, м,

Q_П =1,3?347665,3=11635,4, кг,

, кН,

По полученному значению Q_П выбираем скип СНМ-15-223-1,1.

Таблица 2.1 Технические характеристики скипа СНМ-15-223-1,1

Емкость кузова, м3	Грузоподъем-ность, кН	Высота скипа, м	Путь разгрузки, м	Масса скипа, кг	Пауза, с
геометри-ческая	полезная
15	813	140,1	13,7	2.6	16020	15

2.2.2 Расчет и выбор подъемного каната

Для шахты глубиной Н_Ш 600 м

Длинна отвеса каната:

м (2.4)

где - высоту копра, которая расчитываеться для многоканатной подъемной установки по формуле:

м,

м,

Рассчитаем суммарную массу груза приходящуюся на один канат по формуле:

кг (2.5)

где n = 4 - число головных канатов;

Q_П= кг,

кг,

Расчетное суммарное разрывное усилие всех проволок каната:

кН (2.6)

где - кратность расчетного разрывного усилия к концевому грузу без учета собственной массы каната, для многоканатных грузовых подъемных установок;

кН,

Принимаем стальной трехграннопрядный подъёмный канат.

Таблица 2.2 Технические характеристики стального трехграннопрядного каната

Диаметр, мм	Расчетная масса 100 м каната, кг	Расчётное суммарное разрывное усилие всех проволок в канате при МН/м2, кН
33	539,2	801

Выбранный по каталогу подъемный канат проверяется на фактический запас прочности

(2.7)

где Q_Z = 1135 кН - расчетное суммарное разрывное усилие всех проволок каната, p = 8.233 кг/м - расчетная масса одного метра каната, выбранного по каталогу,

,

.

Условие выполняется.

Примем 4 стальных хвостовых каната с характеристиками:

Таблица 2.3 Технические характеристики стального плоского каната для уравновешивания

Расчетная масса 100 м смазанного каната, кг	Расчётное суммарное разрывное усилие всех проволок в канате при МН/м2, кН
572	926

2.2.3 Расчёт и выбор основных размеров органа навивки

Расчетный диаметр многоканатного органа навивки:

мм (2.8)

где - диаметр головного каната;

мм,

Принимаем многоканатную подъемную машину ЦШ5-4 с м.

Также выбираем отклоняющий шкив ШКФ-3Б с D_ШВ = 3м.

Таблица 2.4 Технические характеристики многоканатной подъемной машины ЦШ5-4.

Параметр
Диаметр барабана, м	5
Максимальное статическое натяжение ветви каната, кН	1450
Максимальная разность статических натяжений канатов, кН	350
Максимальный диаметр каната, мм	50
Максимальная скорость, м/с	16
Маховой момент машины, приведенный к тихоходному валу (без редуктора и электродвигателя), кН•м2	6250

Выбранная подъемная машина проверяется по удельному давлению на футеровку.

Н/м² (2.9)

Максимальное статическое натяжение набегающей ветви каната:

Н (2.10)

где - число головных канатов;

Максимальное статическое натяжение сбегающей ветви каната:

Н (2.11)

где кг/м - массы одного метра хвостовых канатов;

, Н,

, Н,

, Н/м²

Условия выполняются.

Рис 1. Расположение многоканатной подъемной установки

2.3 Кинематика подъемной установки

2.3.1 Расчет продолжительности подъемной операции

По известной часовой производительности подъемной установки и выбранной грузоподъемности подъемного сосуда время его движения определяется в следующей последовательности:

количество подъемов в час:

(2.12)

продолжительность одного цикла подъема:

с (2.13)

время движения подъемных сосудов:

с (2.14)

где и = 15 с - продолжительность паузы, принимается в зависимости от грузоподъемности угольного скипа.

,

с,

с.

2.3.2 Расчет максимальной скорости подъема

Для расчета принимается прямолинейная пятипериодная диаграмма скорости.

Принятые значения ускорения а₁ = 0.7 м/с² и а₃ = 0.7 м/с² замедления предварительно должны быть проверены на допустимые значения против скольжения канатов:

- при подъеме груза:

(2.15)

- при спуске груза:

(2.16)

где - коэффициент трения каната о футеровку шкива;

- угол охвата канатом барабана;

,кг - масса движущихся элементов сбегающей ветви;

, кг - масса движущихся элементов набегающей ветви;

кг (2.17)

, м - длина обвивки канатом барабана;

, кг - масса отклоняющего шкива;

кг (2.18)

кН/м² - маховый момент отклоняющего шкива;

кг

кг

, кг - масса движущихся элементов сбегающей ветви;

кг (2.19)

кг

Запас по нескольжению выполняется.

Кроме того, подъемная установка проверяеться на отсутствие скольжения каната в статическом режиме:

(2.20)

Условие выполняеться.

В соответствии с рекомендациями ПБ примем а₁ = 0.7 м/с², а₃ = 0.7 м/с², а'₁ = 0.3 м/с², а'₃ = 0.3 м/с²

При этом проверяются:

скорость схода порожнего скипа с кривых

м/с (2.21)

где h₀ = 2.65 м - путь движения в кривых;

м/с

скорость входа груженого скипа в кривые

м/с (2.22)

м/с.

В результате расчета необходимо определить V_max, t₁, t₂, t₃, h₁, h₂, h₃.

Для расчета максимальной скорости движения фактическая пятипериодная диаграмма скорости заменяется условной трехпериодной с параметрами:

высота подъема - H_У, м;

время движения - Т_У, с;

максимальная скорость движения - V_max.У, м/с.

Максимальная скорость условной трехпериодной диаграммы

м/с (2.23)

где а - модуль скорости, определяемый по скорости

(2.24)

V_ср.У - средняя скорость условной диаграммы:

м/с (2.25)

Время условной диаграммы

с (2.26)

с

Высота подъема Н_У условной диаграммы определяется выражением:

м (2.27)

м

м/с

м/с.

Максимальная скорость фактической пятипериодной диаграммы скорости равна:

м/с (2.28)

, м/с.

Далее расчетная максимальная скорость согласуется с V_max по ПБ и корректируется по выбранному оборудованию в следующей последовательности:

а) определяется число оборотов двигателя, соответствующее расчетному значению максимальной скорости

об/мин (2.29)

где i = 1 - передаточное отношение для безредукторного привода.

об/мин;

Оставляем двигатель принятый на шахте П2-800-256-8КУ4

Таблица 2.5 Технические характеристики тихоходного двигателя постоянного тока П2-800-256-8КУ4

Номинальная мощность на валу, кВт	Номинальное напряжение, В	Скорость вращения, об/мин	КПД, %	Маховый момент ротора, кН·м2
4000	750	40	90.5	2630

б) фактическая максимальная скорость подъема

м/с (2.30)

м/с.

После установления значения фактической максимальной скорости определяются:

- время и путь ускоренного движения порожнего скипа вне разгрузочных кривых:

с (2.31)

м (2.32)

с,

м;

- время и путь замедленного движения груженого скипа перед разгрузочными кривыми:

с (2.33)

______________м (2.34)

с,

м;

- время и путь равномерного движения:

с (2.35)

м (2.36)

м,

, с;

- фактическая продолжительность движения подъемных сосудов:

с (2.37)

- фактический коэффициент резерва производительности подъемной установки

(2.38)

.

2.4 Динамика подъемной установки

Расчет приведенной к окружности органа навивки массы движущихся частей подъемной установки.

Приведенная к окружности органа навивки масса движущихся элементов подъемной установки рассчитывается:

кг (2.39)

где m_П - масса элементов подъемной установки, совершающих поступательное движение, истинно равная суммарной массе груза, подъемных сосудов и канатов, кг;

m_вр - масса элементов подъемной установки, совершающих вращательное движение, условно приведенная к окружности органа навивки, кг.

Масса элементов, совершающих поступательное движение, определится как

кг (2.40)

где L_Г.К - длина одной ветви головного каната, м,

м (2.41)

м

, м - длина хвостового каната;

м (2.42)

м

кг

Приведенная к окружности органа навивки масса вращающихся элементов подъемной установки

м (2.43)

где m_МК, m_ОТ.Ш, m_Р - приведенные к окружности органа навивки массы соответственно многоканатной машины, отклоняющего шкива и ротора электродвигателя;

К_З.П = 1 - коэффициент, учитывающий приведенный к окружности органа навивки вес редуктора (для безредукторного привода);

кг (2.44)

где = 6250 кН·м² - маховый момент машины, приведенный к тихоходному валу (принимается из технической характеристики подъемной машины);

кг

кг (2.45)

где кН/м² - маховый момент отклоняющего шкива;

кг

кг (2.46)

где кН/м² - маховый момент ротора;

кг;

кг;

кг.

2.5 Расчет диаграммы усилий

Расчет движущих усилий на окружности органа навивки производится по уравнению академика М. М. Федорова (применительно к рассматриваемому случаю) :

(2.47)

где K = 1.15 - коэффициент, учитывающий вредные сопротивления движению.

По результатам расчета строят диаграмму движущихся усилий.

1) а = =0.3

H;

2) а = =0.3

H;

3) а = =0.7

H;

4) а = =0.7

H;

5) а = =0

H;

6) а = =0

H;

7) а = -= -0.7

H;

8) а = -= -0.7

H;

9) а = = 0.3

H;

10) а = = 0.3

H.

2.6 Расчет приводного двигателя

Точный расчет мощности приводного двигателя производится на основании диаграммы движущих усилий и выполняется в следующей последовательности:

- Определяется эквивалентное усилие по выражению

(2.48)

Для пятипериодной диаграммы:

(2.49)

Т_Э - эквивалентное время работы двигателя и для приводных двигателей с самовентиляцией определяется:

с (2.50)

где б = 2/3 и в = 1/3 - коэффициенты, учитывающие ухудшение условий охлаждения двигателя в периоды неустановившихся движения и пауз.

с

Определим эквивалентное усилие:

H,

- Определяется эквивалентная мощность приводного двигателя

кВт (2.51)

Она может оказаться большей или меньшей мощности двигателя, ранее выбранного по ориентировочному расчету.

кВт

Окончательно принимаем тихоходный двигатель постоянного тока П2-800-256-8КУ4

- Выбранный по каталогу двигатель проверяется по условиям пусковой перегрузки

(2.52)

где F_max - максимальное усилие из диаграммы движущих усилий;

F_H - номинальное усилие выбранного двигателя, рассчитываемое по выражению

Н (2.53)

Н

Н

.

Условие выполняется.

2.7 Расход энергии и КПД подъемной установки

2.7.1 Расчет мощности на валу двигателя и потребляемой из сети

Для определения расхода энергии за подъем рассчитывают мощности на валу двигателя и потребляемой из сети.

Мощность на валу двигателя и потребляемая из сети рассчитывается на базе диаграмм скорости и движущих усилий.

Мощность на валу двигателя

кВт (2.54)

кВт,

кВт,

кВт,

кВт,

кВт,

кВт,

кВт,

кВт,

кВт,

кВт,

Мощность, потребляемая из сети:

кВт (2.55)

где - КПД двигателя.

кВт,

кВт,

кВт,

кВт,

кВт,

кВт,

кВт,

кВт,

кВт,

кВт.

По рассчитанным данным строим диаграммы мощности на валу и мощности, потребляемой из сети.

2.7.2 Расход энергии на один подъем

Действительный расход энергии на один подъем представляет собой площадь диаграммы мощности, потребляемой из сети, рассчитывается:

кВт·ч (2.56)

где

(2.57)

кВт·ч

Удельный расход энергии на одну тонну

кВт·ч/т (2.58)

кВт·ч/т,

Расход энергии на тонно-километр

_____________кВт·ч/т·км (2.59)

, кВт·ч/т·км.

2.7.3 КПД подъемной установки

КПД подъемной установки определяется как отношение полезного расхода энергии на один подъем W_П к действительному расходу W_д

(2.60)

Полезный расход энергии на один подъем определяется:

кВт·ч/подъем (2.61)

кВт·ч/подъем,

или 83,4%.

2.8 Автоматизированная система управления и комплексной защиты шахтной подъемной установки, регистрации и визуализации режимов ее работы ЗДКР

Сотрудниками ООО НТФ «Автоматуглерудпром» и ОАО «Гипроруда» разработана автоматизированная система управления и комплексной защиты шахтной подъемной установки, регистрации и визуализации режимов ее работы, сокращенно система ЗКДР (защиты, контроля движения и регистрации) [148].

Система предназначена для решения на современном уровне задач повышения экономической эффективности и безопасности работы ШПУ, расположенных на поверхности. Решение этих задач распадается на следующие составляющие:

— непрерывный контроль всех параметров безопасности ШПУ;

— повышение качества контроля параметров и оперативности срабатывания защит от недопустимых режимов работы;

— повышение надежности работы ШПУ;

— постоянный мониторинг ситуации и обеспечение условий для своевременного принятия предупредительных и защитных мер по обеспечению безопасной работы ШПУ;

— регистрация, хранение и автоматизированное воспроизведение исторической информации о работе установки за требуемый интервал времени, разработка и реализация рациональных управленческих решений по результатам ее анализа.

В соответствии с этим главными функциями системы управления и комплексной защиты ШПУ являются контроль движения, защита от недопустимых режимов работы, выдача путевых команд, регистрация текущих данных, визуализация текущей и накопленной информации о режимах работы и параметрах ШПУ.