Расчет механизации доставки, откатки горной массы и стационарных установок для подземного рудника

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Темой данной курсовой работы является расчет механизации доставки, откатки горной массы и стационарных установок для подземного рудника.

В курсовой работе изложены следующие темы:

- горная часть, где выработана схема вскрытия, целесообразная система разработки, а также принимается схема вентиляции;

- горно-электромеханическая, здесь предложены способы по спуску-подъему руды, породы, людей, материалов и оборудования, рассмотрен рудничный транспорт, схема водоотлива, пневмоснабжения.



Содержание

Реферат

Введение

Исходные данные для проектирования

1. Технология ведения и комплексная механизация горных работ

1.1 Общие сведения

1.2 Способ и схема вскрытия

1.3 Система разработки

2. Рудничный транспорт

2.1 Самоходный транспорт

2.1.1 Описание технологической схемы доставки горной массы

2.1.2 Тяговый расчет рудничной самоходной машины

2.1.3 Эксплуатационный расчет рудничной самоходной машины

2.1.4 Обоснование параметров горных выработок и скоростных режимов движения по ним рудничных самоходных машин

2.2 Локомотивный транспорт

2.2.1 Выбор типа рудничного электровоза и вагонеток

2.2.2 Тяговый расчет рудничного электровозного транспорта

2.2.3 Эксплуатационный расчет рудничного электровозного транспорта

2.3 Конвейерный транспорт

3. Эксплуатационный расчет водоотливной установки

3.1 Выбор схемы водоотлива шахты

3.2 Определение водопритока в шахту

3.3 Определение расчетной подачи насоса

3.4 Определение напора насоса

3.5 Выбор типа и количества насосов

3.6 Расчет характеристики внешней сети

3.7 Определение режима работы водоотливной установки

3.8 Проверка действительного режима работы насоса

3.9 Электропривод водоотливной установки

3.10 Обоснование объема водосборника

3.11 Определение основных размеров насосной камеры

3.12 Расчет расхода и стоимости электроэнергии

3.13 Решение вопросов промышленной безопасности рудничного водоотлива

4. Эксплуатационный расчет вентиляторной установки

4.1 Выбор и описание схемы проветривания рудника

4.2 Выбор вентилятора главного проветривания

4.3 Расчет и построение характеристик вентиляционной сети

4.4 Определение продолжительности периода работы вентилятора главного проветривания

4.5 Электропривод вентилятора главного проветривания

5. Расчет рудничной пневматической установки

5.1 Расчет расхода сжатого воздуха, выбор типа и числа компрессоров

5.2 Расчет нагнетательного трубопровода пневмосети

5.3 Расход электроэнергии на производство сжатого воздуха

6. Расчет шахтных подъемных установок

6.1 Выбор типа подъема и схемы подъемной установки

6.2 Расчет и выбор емкости подъемного сосуда, подъемного каната, основных размеров органа навивки

6.3 Расположение подъемной установки относительно устья ствола

7. Организация технического обслуживания и ремонта оборудования

8. Промплощадка рудника

Список использованных источников



Введение

механизация горный рудничный машина

Горнорудная промышленность играет особо важную роль в народном хозяйстве страны. Развитие тяжелой и легкой промышленности во многом определяется ростом добычи руд черных, цветных и редких металлов.

Высокий уровень горнорудной промышленности залог технического прогресса во всех странах.

Предусматривается широкое развитие подземной добычи руд черных и цветных металлов с использованием высокопроизводительных машин и механизмов, расширение применения совершенных комплексов самоходного оборудования.

Ставится задача на повышение извлечения цветных металлов из руд, комплексность использования сырья, сокращение потерь руды в недрах при ее добыче. Внедрение высокопроизводительных схем обогащения руд.

Решение этих проблем требует дальнейшего широкого развития научных исследований и быстрого внедрения их в производство, так как одним из решающих факторов повышения экономики народного хозяйства является рост экономической эффективности производства отраслей горнодобывающей промышленности.



Исходные данные для проектирования

Исходные данные для проектирования приводятся в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Исходные данные для проектирования (вариант №9)

Показатели	Единица измерения	Значение
1 № технологической схемы	-	1.1
2 Полезное ископаемое	-	П
3 Годовая производительность рудника	млн.т/год	3,0
4 Плотность полезного ископаемого	т/м3	2,5
5 Длина доставки	км	0,30
6 Длина откатки	км	2,9
7 Глубина шахты	м	500
8 Коэффициент водообильности	доли ед.	1,43
9 Коэффициент кратности водопритока	доли ед.	1,12
10 Свойства воды	рН	4
11 Количество дней в году с минимальным водопритоком	дни	325
12 Количество дней в году с максимальным водопритоком	дни	40
13 Количество воздуха на проветривание шахты	м3/с	475
14 Минимальная депрессия шахты	мм.вод.ст	255
15 Максимальная депрессия шахты	мм.вод.ст	515
16 Количество машин, работающих на сжатом воздухе:
- перфораторы;	шт	3
- буровые станки;	шт	2
- погрузочные машины;	шт	2
- вентиляторы;	шт	2
- насосы;	шт	1
- углубочный комплекс (грейфер проходческий).	шт	1
17 Длина конвейера	м	35



1. Технология ведения и комплексная механизация горных работ

1.1 Общие сведения

Для отработки полиметаллических руд принимается этажно-камерная система разработки с закладкой выработанного пространства. Отбитая руда в камерах грузится при помощи ПДМ транспортируется до ближайшего рудоспуска. На откаточном горизонте с рудоспуска руда грузится в шахтные вагонетки и транспортируется на рудовыдачной ствол. Затем через опрокидыватель руда попадает в дробилку, где происходит ее дробление, с дробилки на питатель, затем руда грузится в подъемный сосуд (скип) и по стволу выдается на поверхность.

На поверхности руда из скипа разгружается в бункер, с бункера на ленточный конвейер. При помощи конвейера руда транспортируется до рудного склада, где при помощи экскаватора грузится в вагоны-думпкары и транспортируется до обогатительной фабрики.

Порода с откаточного горизонта при помощи вагонеток выдается в клетях. На поверхности через опрокидыватель она также выгружается в бункер и далее в автосамосвалы типа «БелАЗ» и транспортируется в породный отвал.

Шахтная вода по водоотливным канавкам откаточного горизонта поступает в водосборник, где при помощи насосов главного водоотлива откачивается на дневную поверхность.

1.2 Способ и схема вскрытия

При производительности рудника 3,0 млн.т/год и глубине разработки 500 м целесообразно использовать скиповой подъем [4, стр.14].

Поэтому месторождение полиметаллических руд вскрывается тремя вертикальными стволами, расположенными по фланговой схеме:

1. Скипо-клетевой стол служит для выдачи руды и породы;

2. Вспомогательный ствол (клетевой) служит для: спуска-подъема людей; подачи свежего воздуха; спуска материалов, грузов, оборудования и т.д.;

3. Вентиляционный ствол (клетевой) служит для: выдачи загрязненного воздуха из шахты и для вспомогательных целей.

Схема вскрытия месторождения приводится на рис. 1.1. Сечения горно-капитальных выработок приводятся на рис. 1.2.

Рисунок 1.1 Схема вскрытия месторождения полиметаллических руд



Рисунок 1.2 Сечения горно-капитальных выработок

1.3 Система разработки

Сущность системы разработки заключается в отработке рудного тела этажами сверху вниз. Высота этажа принимается 60 м. Этажи отрабатываются подэтажами высотой 30 м. Этажи отрабатываются блоками, блоки состоят из камер первой очереди и камер второй очереди (междукамерные целики).

Подготовка месторождения простая - этажными штреками по руде и породе.

Проходка горизонтальных и наклонных горных выработок осуществляется буровзрывным способом с применением самоходного оборудования. На бурении шпуров применяются буровые установки типа «Sandvik DD420-40». На доставке руды и породы погрузочно-доставочные машины типа «Sandvik LH410-M». В качестве ВВ применяются патронированное ВВ типа «Аммонит №6 ЖВ» и гранулированное ВВ типа «Гранулит АС-8В». Зарядка забоев осуществляется зарядчиками типа «ЗП-2». Проветривание забоев осуществляется вентиляторами местного проветривания типа «ZVN 1-12-75/4» и «ZVN 1-14-75/4».

Очистные работы в блоке начинаются с проходки доставочного штрека и траншейного штрека, которые сбиваются заездами. Затем проходится в подэтаже буровой штрек. После подготовительных работ, в камере проходится отрезной восстающий, с помощью которого образуется отрезная щель.

Отбойка руды производится буровзрывным способом с применением самоходного оборудования. На бурении скважин используются буровые станки типа «Sandvik DL320-7», на доставке руды погрузочно-доставочные машины типа «Sandvik LH410-M».

Проветривание этажа осуществляется за счет общешахтной депрессии. Воздух подается по доставочному штреку и через заезды омывает очистное пространство камеры. Затем по подэтажному штреку и доставочному штреку загрязненный воздух движется на вентиляционный квершлаг и к стволу.

Управление горным давлением в данной системе разработки при отработке камер первой очереди производится за счет естественного поддержания очистного пространства. Камеры второй очереди являются междукамерными целиками. При отработке камер второй очереди производится за счет искусственного поддержания очистного пространства. Заложенные камеры первой очереди являются междукамерными целиками.

Система разработки приводится на рис. 1.3.



Рисунок 1.3 Система разработки



2. Рудничный транспорт

2.1 Самоходный транспорт

2.1.1 Описание технологической схемы доставки горной массы

Отбитая руда с камер при помощи погрузочно-доставочной машины типа «Sandvik LH410-M» транспортируется до ближайшего рудоспуска [5, стр.5].

2.1.2 Тяговый расчет рудничной самоходной машины

Сила тяги ПДМ [5, стр.8], Н

, (2.1)

где - масса ПДМ, т; - масса груза, т; - основное удельное сопротивление движению машины, Н/кН; - дополнительное сопротивление движению машины на криволинейных участках, Н/кН; - удельное сопротивление на реальном уклоне, Н/кН; - ускорение трогания, м/с²; - дополнительное сопротивление воздуха, Н/кН; - ускорение свободного падения, м/с².

Н.

Н.

Скорость движения ПДМ [5, стр.9], км/ч

, (2.2)

где - мощность двигателя машины, кВт; - КПД гидромеханической трансмиссии, доли ед.; - КПД колеса, доли ед.

км/ч.

км/ч.

Максимальная сила тяги ПДМ по условию сцепления ведущих колес с дорогой [5, стр.9], Н

, (2.3)

где - сцепной вес ПДМ, Н; - коэффициент сцепления колес с дорогой, доли ед.

, (2.4)

кН.

Н.

Н.

Н.

- колеса буксовать не будут.

Максимальная сила тяги ПДМ по мощности двигателя [5, стр.10], Н

, (2.5)

Н.

Н.

Н.

Н.

и - ПДМ может передвигаться на данном уклоне.

Предельный уклон, преодолеваемый ПДМ [5, стр.10], ‰

, (2.6)

.

.

Тормозной путь до полной остановки ПДМ в груженом направлении [5, стр.11], м

, (2.7)

где - коэффициент инерции вращающихся колес, доли ед.

м.

Полный тормозной путь [5, стр.11], м

, (2.8)

где - путь, пройденный ПДМ за время реакции водителя, м.

, (2.9)

где - время реакции водителя, с.

м.

м.

м - условие выполняется.

2.1.3 Эксплуатационный расчет рудничной самоходной машины

Техническая производительность ПДМ [6, стр.198], т/ч

, (2.10)

где - объем ковша ПДМ, м³; - коэффициент, учитывающий наполнение ковша, доли ед.; - продолжительность цикла, мин; - средний удельный вес руды, кН/м³; - коэффициент разрыхления руды, доли ед.

, (2.11)

где - время наполнения ковша, мин; - время разгрузки, мин; - время движения с грузом, мин; - время движения порожняком, мин; - коэффициент неравномерности движения, доли ед.

, (2.12)

где - коэффициент, учитывающий выход негабарита, доли ед.

мин.

, (2.13)

где - коэффициент, учитывающий маневры при разгрузке, доли ед.

мин.

, (2.14)

где - длина доставки, м; - средняя скорость движения ПДМ, км/ч.

, (2.15)

где - коэффициент, учитывающий дорожные условия, доли ед.

км/ч.

мин.

мин.

т/ч.

Эксплуатационная производительность ПДМ [6, стр.199], т/смен

, (2.16)

где - коэффициент использования ПДМ, доли ед.; , - продолжительность смены и пауз во время смены, ч.

т/смен.

Сменная производительность рудника [5, стр.15], т/смен

, (2.17)

где - количество рабочих дней в году, сут; - количество рабочих смен в сутках, смен.

т/смен.

Расчетное число автосамосвалов [5, стр.16],

, (2.18)

.

Инвентарное число машин [5, стр.16],



, (2.19)

.

2.1.4 Обоснование параметров горных выработок и скоростных режимов движения по ним рудничных самоходных машин

Принимается прямоугольно-сводчатая форма сечений доставочных и подэтажных штреков.

Размеры выработок определяются габаритами самоходных машин и гарантированными зазорами от наиболее выступающих частей машин до стенок и кровли выработки [5, стр.17]

Ширина горных выработок [6, стр.211], м

, (2.20)

где - зазор между боком выработки и ПДМ [6, стр.211], м; - ширина ПДМ, м; - ширина пешеходной дорожки [6, стр.211], м.

м.

Высота горных выработок [6, стр.211], м

, (2.21)

где - высота ПДМ, м.

м.

Площадь сечения выработок в свету (определяется графическим способом), м²

м².

Крепление выработок осуществляется комбинированной крепью анкерами по кровле (длина штанги 2,0 м, сетка крепления 0,70,7 м) и набрызгбетоном по кровле и бортам выработки толщиной 50 мм.

Ширина выработок с учетом крепи м

м.

Высота выработок с учетом крепи, м

м.

Площадь сечения выработок вчерне (определяется графическим способом), м²

м².

Скоростной режим в доставочных выработках должен составлять 4-8 км/ч и не превышать 20 км/ч. Расчетные значения удовлетворяют данному условию.

км/ч.

км/ч.

При движении в порожняковом направлении в доставочных выработках ПДМ сбрасывает скорость до 8,0 км/ч.

2.2 Локомотивный транспорт

2.2.1 Выбор типа рудничного электровоза и вагонеток

Учитывая годовую производственную мощность рудника 3,0 млн.т/год принимается электровоз типа «2КТ-28» [7, стр.7]. Учитывая длину откатки горной массы, принимается вагонетка типа «ВГ-10А» [7, стр.7].

2.2.2 Тяговый расчет рудничного электровозного транспорта

Масса груженого поезда [7, стр.9], т

, (2.22)

где - коэффициент, учитывающий сцепление колес электровоза с рельсами, доли ед.; - масса электровоза, т; - основное удельное сопротивление движению груженых вагонеток, Н/кН; - уклон пути, Н/кН; - удельное сопротивление движению на криволинейных участках, Н/кН; - минимальное ускорение при трогании, м/с².

т.

Число вагонеток в поезде [7, стр.10], шт

, (2.23)

где - вместимость кузова вагонетки, м³; - масса вагонетки, т; - плотность транспортируемой горной массы, т/м³.

шт.

Принимаем шт.

Параметры поезда [7, стр.11]:

1) Масса груза в вагонетке, т

, (2.24)

т.

2) Масса порожнего поезда, т

, (2.25)

т.

3) Масса груженого поезда, т

, (2.26)

т.

4) Длина поезда, м

, (2.27)

где - длина электровоза, м; - длина вагонетки, м.

м.

Допустимая скорость груженого поезда на расчетном руководящем уклоне пути [7, стр.11], км/ч

, (2.28)

где - длина тормозного пути [1, п.284], м; - удельная тормозная сила, Н/кН.

, (2.29)

где - дополнительная тормозная сила, Н; - ускорение свободного падения, м/с².

, (2.30)

Принимается , так как на шахтных электровозах рельсовые электромагнитные тормоза не применяются.

Н/кН.

км/ч.

Принимается скорость поезда в груженом состоянии км/ч.

При данной скорости м.

Величина эффективного тока двигателя для одного рейса электровоза [7, стр.13], А



, (2.31)

где - коэффициент, учитывающий дополнительный нагрев двигателей при выполнении маневров, доли ед.; , - сила тока тягового двигателя электровоза при движении груженого и порожнего составов, А; , - время при движении груженого и порожнего составов, мин; - время движения одного рейса, мин.

Сила тяги, отнесенная к одному тяговому двигателю в грузовом и порожняковом направлениях [7, стр.14], Н

, (2.32)

, (2.33)

где - число тяговых двигателей, шт; - основное удельное сопротивление движению порожних вагонеток, Н/кН.

Н.

Н.

По установившейся силе тяги Н в грузовом направлении и Н в порожняковом направлении, по электромеханической характеристике электровоза определяется сила тока и [8, стр.168] А, А (рис. 2.1).



Рисунок 2.1 Электромеханическая характеристика тяговых двигателей

Продолжительность одного рейса [7, стр.14], мин

, (2.34)

где - продолжительность пауз за цикл, включая время загрузки, разгрузки и другие задержки, мин.

, (2.35)

, (2.36)

где - длина откатки, км; , - коэффициенты, учитывающие снижение скорости в период разгона и торможения, доли ед.; , - действительные скорости поезда в груженом и порожняковом направлении, км/ч.

По установившейся силе тока А в порожняковом направлении, по электромеханической характеристике электровоза определяется скорость движения состава [8, стр.168], км/ч (рис. 2.1).

мин.

мин.

, (2.37)

где - время загрузки одного вагона, мин; - время разгрузки одного вагона, мин.

мин.

мин.

А.

А.

Условие размещения на разминовке лимитирующей длины [7, стр.15], м

, (2.38)

где - длина разминовки, м.

.

После всех проверок принимается число вагонеток в составе и т.

2.2.3 Эксплуатационный расчет рудничного электровозного транспорта

Число рейсов одного электровоза в смену [7, стр.15],

, (2.39)

где - продолжительность рабочей смены, ч; - коэффициент, учитывающий время подготовки электровоза к эксплуатации, доли ед.

.

Принимаем .

Число рейсов электровоза в смену необходимое для вывоза горной массы при суммарной сменной производительности [7, стр.16],

, (2.40)

где - коэффициент, неравномерности поступления груза, доли ед.; , - число рейсов на одно крыло с людьми и материалами.

.

Число электровозов, необходимых для работы [7, стр.16],

, (2.41)

.

Принимаем .

Инвентарное число электровозов [7, стр.16],

, (2.42)

где - число резервных электровозов, шт.

.

Сменная производительность электровоза [7, стр.16], т*км

, (2.43)

т*км.

Необходимое число вагонеток [7, стр.16],

, (2.44)

где - число вагонеток, транспортирующих вспомогательные материалы, шт.

шт.

Средний поездной ток [7, стр.17], А

, (2.45)

А.

Максимальная мощность тяговой подстанции [7, стр.17], кВт

, (2.46)

где - коэффициент одновременной работы электровозов, доли ед.; - пусковой ток электровоза, А; - напряжение на шинах тяговой подстанции, В.

кВт.

Рабочая мощность тяговой подстанции [7, стр.17], кВт

, (2.47)

где - коэффициент перегрузочной способности преобразовательного агрегата, доли ед.

кВт.

Принимается тяговая подстанция типа «АТП-500/275М» мощностью 137,5 кВт [8, стр.174].

Расход электроэнергии за один рейс [7, стр.18], кВт

, (2.48)

кВт.

Расход электроэнергии за смену на центральных шинах подземной подстанции [7, стр.18], кВт

, (2.49)

где - КПД преобразовательной установки, доли ед.; - КПД сети, доли ед.

кВт.

Удельный расход энергии [7, стр.18], кВт/т*км

, (2.50)

кВт/т*км.

Для перевозки людей принимаются пассажирские вагонетки типа «ВПГ-24» на 24 посадочных места. Для доставки материалов принимаются тележки типа «ТНДК-750».

Схема откатки горной массы приводится на рис. 2.2.

Рисунок 2.2. Схема откатки горной массы

Одновременно на линии работает 7 электровозов. Грузооборот электровозного транспорта 9836 т/сут. Работа осуществляется по двухпутному раздельному движению груженых и порожних составов. Электровозы работают по определенному жесткому графику, либо маршрут их следования задается диспетчером на каждый рейс [8, стр.188].

2.3 Конвейерный транспорт

Часовая производительность конвейера [14, стр.7], т/ч

, (2.51)

где - продолжительность смены, ч; - коэффициент использования конвейера в течение смены, доли ед.

т/ч.

Необходимая ширина ленты конвейера [14, стр.7], м

, (2.52)

где - коэффициент производительности, ед.; - коэффициент снижения площади поперечного сечения горной массы на ленте в зависимости от угла наклона конвейера, доли ед.; - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации, доли ед.; - скорость ленты, м/с; - насыпная плотность, т/м³.

м.

Принимается м.

Принимается для транспортирования горной массы конвейер типа «1ЛУ-120».

Проверка по кусковатости горной массы для рядового груза, мм

, (2.53)

где - наибольший размер куска, мм.

- условие выполняется.

Проверка по кусковатости горной массы для сортировочного груза, мм

, (2.54)

где - средний размер куска, мм.

- условие выполняется.

Масса груза на 1 м конвейера, кг

, (2.55)

кг.

На конвейере в верхней ветви установлены три роликовые опоры, расстояние между опорами 1,2 м, масса вращающихся частей верхней роликоопор 8,5 кг.

На нижней, ветви установлена одна роликоопора длина 3,5 м, масса 7,7 кг.

Масса вращающихся частей роликоопор в верхней и нижней ветви [14, стр.8], кг/м

, (2.56)

, (2.57)

кг/м.

кг/м.

Линейная масса резинотросовой ленты типа «2РТЛО-2500» шириной 1200 мм составляет 37,0 кг/м².

, (2.58)

где - линейная масса ленты, кг/м².

кг/м.

Для определения натяжения и запаса прочности ленты выполним тяговый расчет ленточного конвейера методом обхода контура по точкам с учетом конфигурации трассы и схемы обводки лентой барабана.

Сопротивление перемещению груженой ленты на верхней ветви [14, стр.8], Н

, (2.59)

где - длина конвейерной ленты, м; - ускорение свободного падения, м/с²; - угол конвейерной ленты, град.; - коэффициент сопротивления движению ленты по роликовому ставу.

Н.

Сопротивление перемещению порожней ленты на нижней ветви [14, стр.9], Н

, (2.60)

Н.

Составим систему уравнений [14, стр.11],



, (2.61)

Минимальное натяжение ленты у привода на сбегающей ветви по условию ее пробуксовки [14, стр.11], Н

, (2.62)

где - коэффициент запаса тяговой способности привода, доли ед.; - коэффициент, учитывающий перегрузку ленты при спуске и торможению конвейера, доли ед.; - тяговый фактор привода конвейера, ед.

,

Решая совместно уравнения 2.59 и 2.60,

,

,

Н.

Н.

Запас прочности ленты [14, стр.11],

, (2.63)

.

Мощность привода конвейера [14, стр.11], кВт

, (2.64)

где - коэффициент запаса, доли ед.; где - коэффициент использования привода, доли ед.

кВт.



3. Эксплуатационный расчет водоотливной установки

3.1 Выбор схема водоотлива шахты

Принимается одноступенчатая схема водоотлива. Шахтные воды с водосборника при помощи насосов главного водоотлива откачиваются на поверхность [9, стр.3]. Схема водоотлива приводится на рис. 3.1.

Рисунок 3.1 Схема водоотлива: 1 - насос; 2 - всасывающий трубопровод; 3 - нагнетательный трубопровод; 4 - сливной трубопровод

3.2 Определение водопритока в шахту

Нормальный суточный водоприток в шахту [9, стр.4], м³/сут

, (3.1)

где - коэффициент водообильности, доли ед.; - количество календарных дней в году, дни.

м³/сут.

Максимальный суточный водоприток в шахту [9, стр.4], м³/сут

, (3.2)

где - коэффициент кратности водопритока, доли ед.

м³/сут.

3.3 Определение расчетной подачи насоса

Расчетная производительность насоса по нормальному водопритоку [9, стр.5], м³/ч

, (3.3)

где - нормативное число часов в сутки для откачки шахтных вод, ч.

м³/ч.

Расчетная производительность насоса по максимальному водопритоку [9, стр.5], м³/ч

, (3.4)

м³/ч.



3.4 Определение напора насоса

Расчетный напор насосной станции [9, стр.5], м

, (3.5)

где - расчетная геодезическая высота подъема, м; - КПД насосной установки, доли ед.

, (3.6)

где - геодезическая высота всасывания, м; - глубина шахты, м; - высота слива, м.

м.

м.

3.5 Выбор типа и количества насосов

Учитывая расчетные значения м и м³/ч и свойства воды , принимается насос главного водоотлива типа «ЦНСК 500560» [9, стр.6, рис.1.3].

Количество рабочих колес [9, стр.7],

, (3.7)

где - напор насоса на одно колесо при максимальном КПД, м.

.

Принимаем .

Индивидуальная характеристика насоса «ЦНСК 500560» на одно рабочее колесо [10, стр.83] приводится на рис. 3.2.

Рисунок 3.2 Индивидуальная характеристика насоса «ЦНСК 500560»

Напор насоса при нулевой подаче [9, стр.7], м

, (3.8)

м.

Количество рабочих насосов для откачки суточного нормального водопритока [9, стр.7],



, (3.9)

.

Количество рабочих насосов для откачки суточного максимального водопритока [9, стр.8],

, (3.10)

.

Принимается .

Принимаем 4 насоса: 2 - рабочих; 1 - в резерве; 1 - в ремонте [1. п.517].

Гидравлическая схема водоотливной установки приводится на рис. 3.3.

Рисунок 3.3 Гидравлическая схема водоотливной установки: 1 - насос; 2 - обратный клапан; 3 - всасывающий трубопровод; 4 - задвижка; 5 - напорный трубопровод; 6 - сливной трубопровод; 7 - отстойники; 8 - манометр; 9 - трубопровод в трубном ходке

3.6 Расчет характеристики внешней сети

Характеристика внешней сети [9, стр.11],

, (3.11)

где , - коэффициенты местных гидравлических сопротивлений, доли ед.; , - диаметры нагнетательного и всасывающего трубопроводов, м; , - длина нагнетательного и всасывающего трубопроводов, м; , - эквивалентная длина арматуры нагнетательного и всасывающего трубопроводов, м.

, (3.12)

, (3.13)

где , - скорость воды в нагнетательном и всасывающем трубопроводе, м/с.

м.

Принимается м (ГОСТ 8732-78).

м.

Принимаем м (ГОСТ 8732-78).

, (3.14)

, (3.15)

.

.

.

Расчет характеристики внешней сети сводится в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Расчет характеристики внешней сети

Параметры	Значения
, м3/ч	0	100	200	300	400	500	600
, м3/ч	0	10000	40000	90000	160000	250000	360000
, м	0	1	5	12	21	33	47
, м	505	506	510	517	526	538	552

3.7 Определение режима работы водоотливной установки

Рабочая точка насоса находится путем наложения характеристики внешней сети на индивидуальную характеристику насоса.

Индивидуальная характеристика насоса «ЦНСК 500560» приводится на рис. 3.4.

Рабочая точка «А» имеет значения: м³/ч; м; .

3.8 Проверка действительного режима работы насоса

Проверка действительного режима работы водоотливной установки производится по следующим параметрам:

На обеспечение расчетной производительности [9, стр.13], м³/ч

, (3.16)

- условие выполняется.

На устойчивость [9, стр.13], м

, (3.17)

- условие выполняется.

На экономичность [9, стр.13],

, (3.18)

- условие выполняется.

На время откачки нормального водопритока [9, стр.13], ч

, (3.19)

- условие выполняется.

На время откачки максимального водопритока [9, стр.13], ч

, (3.20)

- условие выполняется.

Окончательно принимается насос «ЦНСК 500560».



Рисунок 3.4 Индивидуальная характеристика насоса «ЦНСК 500560»

3.9 Электропривод водоотливной установки

Мощность на валу электродвигателя [9, стр.17], кВт

, (3.21)

где - плотность шахтной воды, кг/м³.

кВт.

Мощность электродвигателя [9, стр.18], кВт

, (3.22)

кВт.

Принимается электродвигатель типа «4АЗМ-3150/6000 УХЛ4» (АТД-4) мощностью 3150 кВт, частота вращения 2976 мин^-1.

3.10 Обоснование объемов водосборника

Объем водосборника [9, стр.20], м³

, (3.23)

м³.

Длина водосборника [9, стр.20], м



, (3.24)

где - сечение выработки водосборника, м².

м.

3.11 Определение основных размеров насосной камеры

Длина насосной камеры [9, стр.22], м

, (3.25)

где - число насосов в камере; - длина фундамента, м; - расстояние между фундаментами, м; - расстояние между стенкой и фундаментом со стороны выхода трубопровода, м; - расстояние между стенкой и фундаментом для ремонта насосных агрегатов, м; - расстояние в насосной камере для размещения дренажных насосов, м.

, (3.26)

где - длина рамы насоса, м; - длина двигателя насоса, м; - припуск на одну сторону фундамента, м.

м.

м.

Ширина насосной камеры [9, стр.22], м

, (3.27)

где - ширина фундамента насоса, м; , - расстояние между насосами и стенкой камеры, м.

м.

Высота насосной камеры [9, стр.23], м

, (3.28)

где - высота фундамента над полом, м; - высота насоса, м; - высота от верхней точки насоса до зева крюка грузоподъемного механизма, м; - расстояние от зева крюка до перекрытия камеры, м.

м.

3.12 Расчет расхода и стоимости электроэнергии

Годовой расход электроэнергии [9, стр.23], кВт

, (3.29)

где , - ожидаемый нормальный и максимальный напор, м; , - КПД насоса при нормальном и максимальном водопритоке, доли ед.; , - количество дней при нормальном и максимальном водопритоке, доли ед.

кВт.

Затраты на электроэнергию [9, стр.23], руб

, (3.30)

где - удельная стоимость 1 кВт, руб.

руб.

3.13 Решение вопросов промышленной безопасности рудничного водоотлива

Шахтные воды сбрасываются в отстойники, где вода очищается (осветляется) от ила, песка. Затем осветленная вода подает на станцию нейтрализации, где происходит ее очистка. Очищенная вода повторно используется для шахтных целей.



4. Эксплуатационный расчет вентиляторной установки

4.1 Выбор и описание схемы проветривания рудника

Учитывая длину шахтного поля, принимается фланговая схема проветривания и нагнетательный способ проветривания.

Воздух подается по вспомогательному стволу, далее движется по откаточному штреку, подымается по вентиляционным восстающим, попадает на доставочные штреки, омывает очистное пространство камер, выдается на вентиляционный горизонт. Далее по вентиляционным штрекам попадает на вентиляционный квершлаг и выдается через фланговый вентиляционный ствол.

4.2 Выбор вентилятора главного проветривания

Производительность вентилятора главного проветривания [11, стр.4], м³/с

, (4.1)

где - расход воздуха, необходимый для проветривания рудника, м³/с; - коэффициент, учитывающий утечки воздуха, доли ед.

м³/с.

Учитывая производительность вентилятора главного проветривания м³/с и депрессию шахты мм.вод.ст, принимается вентилятор главного проветривания типа «ВЦД-47,5У/495» [11, стр.5].



4.3 Расчет и построение характеристик вентиляционной сети

Величина эквивалентного отверстия в начале эксплуатации рудника [11, стр.7], м²

, (4.2)

где - депрессия шахты в начале эксплуатации рудника, Па.

мм.вод.ст кПа.

м².

Величина эквивалентного отверстия в конце эксплуатации рудника [11, стр.8] м²

, (4.3)

где - депрессия шахты в конце эксплуатации рудника, Па.

м².

Депрессия в начале эксплуатации рудника [11, стр.8], Па

, (4.4)

Депрессия в конце эксплуатации рудника [11, стр.8], Па

, (4.5)

Расчеты характеристик вентиляционной сети сводятся в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Расчет характеристики вентиляционной сети шахты

Параметры	Значения
, м3/с	0	100	200	300	400	500	600
, Па	0	102	409	919	1634	2553	3677
, Па	0	206	822	1851	3290	5141	7402

Аэродинамическая характеристика вентилятора «ВЦД-47,5У/495» приводится на рис. 4.1.

Резерв производительности вентилятора в начале эксплуатации [11, стр.10], %

, (4.6)

%.

Резерв производительности вентилятора в конце эксплуатации [11, стр.10], %

, (4.7)

%.

Рисунок 4.1 Аэродинамическая характеристика вентилятора «ВЦД-47,5У/495»

4.4 Определение продолжительности периода работы вентилятора главного проветривания

Продолжительность работы вентилятора по периодам:

От М' до Б - закручивание потока СНА по направлению вращения РК (первый период) [11, стр.11], лет



, (4.8)

где - срок службы ГВУ, лет.

лет.

От Б до М'' - закручивание потока СНА по против вращения РК (второй период) [11, стр.11], лет

, (4.9)

лет.

4.5 Электропривод вентилятора главного проветривания

Мощность на валу электродвигателя в начале эксплуатации [11, стр.12], кВт

, (4.10)

кВт.

Мощность на валу электродвигателя в конце эксплуатации [11, стр.12], кВт

, (4.11)

кВт.

.

Принимается два электродвигателя.

Мощность первого электродвигателя [11, стр.12], кВт

, (4.12)

кВт.

Мощность второго электродвигателя [11, стр.12], кВт

, (4.13)

кВт.

Принимается электродвигатель типа «4АЗМ-3150/6000 УХЛ4» (АТД-4) мощностью 3150 кВт, частота вращения 2976 мин^-1.

Принимается электродвигатель типа «4АЗМ-4000/6000 УХЛ4» (АТД-4) мощностью 4000 кВт, частота вращения 2982 мин^-1.

Среднегодовой расход электроэнергии на проветривание рудника [11, стр.14], кВт

, (4.14)

где - КПД электродвигателя, доли ед.; - КПД электрической сети, доли ед.; - время работы в сутки, ч; - количество рабочих дней в году, дни.

кВт.

Удельный расход электроэнергии на тонну добычи на проветривание рудника [11, стр.14], кВт/т

, (4.15)

кВт/т.



5. Расчет рудничной пневматической установки

5.1 Расчет расхода сжатого воздуха, выбор типа и числа компрессоров

Схема пневмоснабжения рудника [12, стр.6] приводится на рис. 5.1.

Рисунок 5.1 Схема пневмоснабжения рудника

Расчетный суммарный расход сжатого воздуха [12, стр.7], м³/мин

, (5.1)

где - количество однотипных потребителей сжатого воздуха; - номинальный расход сжатого воздуха однотипных потребителей, м³/мин; - коэффициент износа однотипных потребителей сжатого воздуха, доли ед.; - коэффициент одновременности работы однотипных потребителей сжатого воздуха, доли ед.

Расчет сжатого воздуха сводится в табл. 5.1.

Расчетная производительность компрессорной станции [12, стр.8], м³/мин

, (5.2)

где - расход сжатого воздуха на утечки в пневматической сети, м³/мин.

, (5.3)

где - величина удельных потерь сжатого воздуха, отнесенная к единице длины воздуховодов, м³/мин*м; - суммарная протяженность воздуховода до наиболее удаленного потребителя, м; - нормативные утечки сжатого воздуха в узлах присоединения потребителей к пневматической сети, м³/мин; - количество узлов присоединения.

Таблица 5.1

Расход сжатого воздуха по руднику

Наименование потребителей сжатого воздуха	Количество	Расход воздуха одной машиной, м3/мин	Рабочее давление, Па	Коэффициенты	Расход сжатого воздуха, м3/мин
				Износа	Одновременности работы
1 Н-1М	1	6,0	0,5	1,1	0,95	6,3
2 1ППН-5	2	15,0	0,5	1,1	0,95	31,4
3 ВМП-6	2	15,0	0,5	1,1	0,95	31,4
4 НКР-100МА	2	9,0	0,5	1,1	0,95	18,8
5 ПП-63В	1	3,9	0,5	1,1	0,95	4,1
6 ПТ-48А	2	5,8	0,5	1,1	0,95	12,1
7 Углубочный комплекс	1	9,0	0,5	1,1	0,95	9,4
8 БЗМ	1	2,0	0,5	1,1	0,95	2,1
Всего	12					115,5

м³/мин.

м³/мин.

Избыточное давление сжатого воздуха на выходе компрессорной станции [12, стр.9], МПа

, (5.4)

где - рабочее давление сжатого воздуха у самого отдаленного потребителя, МПа; - относительная потеря давления сжатого воздуха, доли ед.

, (5.5)

где - относительная удельная потеря давления в пневматической сети, %/1км.

, (5.6)

%/1км.

.

МПа.

Принимается один турбокомпрессор типа «К-250-61-1» [12, стр.12].



5.2 Расчет нагнетательного трубопровода пневмосети

Диаметр трубопровода на участке пневматической между двумя точками [12, стр.14], мм

, (5.7)

Расчеты диаметров трубопроводов сводятся в табл. 5.2.

Таблица 5.2

Данные расчета пневматической сети

№ участка сети	Расход сжатого воздуха, м3/мин	Заданная длина трубопровода, м	Расчетная длина трубопровода, м	Расчетные удельные потери давления, Па/м	Расчетные потери давления на участке, Па	Конечное давление на участке, МПа	Начальное давление на участке, МПа	Расчетный диаметр трубопровода, мм	Принятый диаметр трубопровода, мм
1-2	126,1	150	165	0,0006	0,1	0,5	0,5	225,5	245,0
2-3	2,1	100	110	0,0006	0,1	0,5	0,5	29,0	32,0
2-4	122,8	750	825	0,0006	0,5	0,5	0,5	222,5	245,0
4-5	60,7	200	220	0,0006	0,1	0,5	0,5	157,1	159,0
5-6	54,2	200	220	0,0006	0,1	0,5	0,5	148,6	152,0
6-7	51,7	200	220	0,0006	0,1	0,5	0,5	145,2	152,0
7-8	41,9	200	220	0,0006	0,1	0,5	0,5	131,0	140,0
4-9	60,7	200	220	0,0006	0,1	0,5	0,5	157,1	159,0
9-10	54,2	200	220	0,0006	0,1	0,5	0,5	148,6	152,0
10-11	51,7	200	220	0,0006	0,1	0,5	0,5	145,2	152,0
11-12	41,9	200	220	0,0006	0,1	0,5	0,5	131,0	140,0



5.3 Расход электроэнергии на производство сжатого воздуха

Расход электроэнергии на производство сжатого воздуха [12, стр.19], кВт

, (5.8)

где - коэффициент загрузки компрессорной станции, доли ед.; - производительность компрессорной станции, м³/мин; - удельный расход энергии на 1 м³ сжатого воздуха, кВт; - время работы компрессора в году, ч.

кВт.

Расход сжатого воздуха на 1 т добытого полезного ископаемого [12, стр.19], м³/т

, (5.9)

м³/т.



6. Расчет шахтных подъемных установок

6.1 Выбор типа подъема и схемы подъемной установки

При производительности 3,0 млн.т/год и глубине разработки 500 м целесообразно использовать скиповой подъем [4, стр.14]. Для подъема полезного ископаемого принимается подъемная машина типа «МК-54».

Выбор типа подъема приводится на рис. 6.1.

Выбор типа подъемной машины приводится на рис. 6.2.

Рисунок 6.1 Выбор типа подъема



Рисунок 6.2 Выбор типа подъемной машины

6.2 Расчет и выбор емкости подъемного сосуда, подъемного каната, основных размеров органа навивки

Полная высота подъема [13, стр.7], м

, (6.1)

где - высота приемного бункера, м; - глубина загрузочного бункера, м.

м.

Часовая производительность подъемной установки [13, стр.6], т/ч

, (6.2)

где - коэффициент резерва производительности подъемной установки, доли ед.; - количество рабочих дней в году, дни; - количество часов работы подъемной установки в сутки, ч.

т/ч.

Грузоподъемность скипа [13, стр.6], т

, (6.3)

где - продолжительность паузы, с.

т.

Принимается скип грузоподъемностью 25 т типа «2СН 11-2».

Концевая нагрузка [13, стр.7], Н

, (6.4)

где - масса скипа, кг; - масса груза в скипе, кг.

Н.

Расчетное разрывное усилие всех проволок каната [13, стр.8], Н

, (6.5)

где - кратность расчетного разрывного усилия к концевому грузу, доли ед.

Н.

Принимается канат типа «BRIDON» диаметр каната 33,0 мм, масса 1 м каната 5,73 кг.

Фактический запас прочности каната [13, стр.8],

, (6.6)

где - суммарное разрывное усилие всех проволок каната, Н.

.

Расчетный диаметр органа навивки [13, стр.9], мм

, (6.7)

мм.

Принимается подъемная машина типа «МК-54» и имеет следующие обозначения: 5 - диаметр приводного шкива; 4 - число подъемных канатов.

Максимальное статическое натяжение одной ветви каната [13, стр.10], Н

, (6.9)

кН.

Максимальное неуравновешенное статистическое усилие [13, стр.10], Н

, (6.10)

кН.

Условия выполняются.

6.3 Расположение подъемной установки относительно устья ствола

Принимается башенный копер высотой 100 м. Подъемная машина находится в здании копра.



7. Организация технического обслуживания и ремонта оборудования

По расчетному значению годового количества ремонтов разрабатывается годовой и месячные графики ППР. Рассчитывается годовой объем ремонтных работ. По годовому объему ремонтных работ рассчитывается потребность количества ремонтного оборудования, штат рабочих по ремонту, а также проектируется РММ.

Ремонт электромеханического оборудования проектируется по смешанной форме организации ремонта, при которой часть ремонтных сил и средств (которыми выполняются капитальные ремонты), сконцентрированы в ведении главного механика комбината (РМЗ). Остальная часть ремонтных сил и средств (которыми выполняются все текущие ремонты и технические обслуживания) - в ведении главного механика рудника (РММ).

Таблица 7.1

Смешанная форма организации ремонтов

Наименование формы организации ремонтов	Виды
	К	Т	Т2	Т1	ТО
Смешанная форма ремонтов	СП	СС	СС	СС	СС

СП - выполняются силами специализированных организаций (РМЗ); СС - выполняются силами РММ рудника

Ремонт электромеханического оборудования подземного рудника проектируется по системе планово-предупредительных ремонтов по агрегатно-узловому методу.

Системой технического обслуживания и ремонтов, ППР, называется совокупность взаимосвязанных инженерно-технических и организационных мероприятий, запланированных во времени и направленных на поддержание оборудования в постоянной работоспособности.

Сущность системы заключается в проведении ежесменных осмотров машин, в результате которых выполняются работы по чистке, мойке, креплению, регулировке и смазке деталей узлов, а также установления фактического состояния деталей и узлов, замене быстроизнашивающихся деталей.

На основе работ профилактического характера к плановым, текущим и капитальным ремонтам составляется ведомость дефектов, где указывается, какие детали, и узлы должны быть заменены при ремонте. По данным составляются нормативы сроков службы (ресурсов), деталей, узлов и машин в целом.

Ремонт электромеханического оборудования рудника проектируется по агрегатно-узловому методу.

Сущность метода заключается в том, что машина разбивается на узлы, а собирается из ранее отремонтированных и готовых узлов, находящихся в оборотном фонде, то есть выполняются только сборочно-разборочные работы. Поэтому длительность простоя машины на ремонте - минимальная, а выполнение ремонта и изготовление новых узлов в межремонтный период обеспечивает получение высокого качества ремонтных работ.

Достоинства метода:

1) сокращение времени технического обслуживания техники и ремонтов;

2) высокое качество ремонтных узлов и деталей машин, а также ремонта и монтажа.

Согласно принятой системе ремонтов для заданного количества электромеханического оборудования рудника принимаем следующие виды:

1) технического обслуживания (ЕО - ежесменное обслуживание; ЕПП - ежесуточная проверка правильности эксплуатации; ТО - техническое обслуживание);

2) плановых ремонтов (Т1 и Т2 - текущие ремонты; К - капитальный ремонт).



8. Промплощадка рудника

На промплощадке рудника находятся:

1) башенные копры главного и вспомогательного стволов;

2) копер флангового вентиляционного ствола;

3) здание подъемной машины;

4) здание калориферной;

5) здание главной вентиляторной установки;

6) здание ГПП;

7) здание АБК рудника;

8) здание материального склада;

9) здание котельной;

10) здания механических мастерских;

11) склад леса и крепи;

12) здание компрессорной установки;

13) склад руды.

Рисунок 8.1 Промплощадка рудника



Список использованных источников

Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых». М.: НПО ОБТ, 2014.

Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при взрывных работах». М.: НПО ОБТ, 2014.

В.В. Олизаренко. Транспортные машины. Стационарные машины. Рабочая программа, методические указания и исходные данные к курсовой работе для студентов очной и заочной форм обучения по специальности 130404. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009.

В.Н. Калмыков, И.Т. Слащилин, Э.Ю. Мещеряков, О.В. Петрова. Вскрытие и подготовка и рудных месторождений. Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов специальности 130404. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2006.

В.В. Олизаренко. Рудничный самоходный транспорт. Методические указания по составлению раздела курсовой работы для студентов специальности 130404 очной и заочной форм обучения. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009.

А.О. Баранов. Проектирование технологических схем и процессов подземной добычи руд. М.: Недра, 1993.

В.В. Олизаренко. Рудничный локомотивный транспорт. Методические указания по составлению раздела курсовой работы для студентов специальности 130404 очной и заочной форм обучения. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009.

Ю.С. Пухов. Рудничный транспорт. М.: Недра, 1991.

В.В. Олизаренко. Эксплуатационный расчет водоотливной установки. Методические указания по выполнению раздела курсовой работы студентами дневного и заочного факультетов специальности 130404. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009.

В.М. Попов. Водоотливные установки. Справочное пособие. М.: Недра, 1981.

В.В. Олизаренко. Эксплуатационный расчет вентиляторной установки. Методические указания по выполнению раздела курсовой работы и дипломного проекта студентами дневного и заочного факультетов специальности 130404. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009.

В.В. Олизаренко. Расчет рудничной пневматической установки. Методические указания по выполнению раздела курсовой работы и дипломного проекта студентами дневного и заочного факультетов специальности 130404. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2008.

В.В. Олизаренко. Расчет шахтных подъемных установок. Методические указания по выполнению раздела курсовой работы и дипломного проекта студентами дневного и заочного факультетов специальности 130404. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2008.

В.В. Олизаренко. Рудничный конвейерный транспорт. Методические указания по выполнению раздела курсовой работы для студентов специальности 130404 всех форм обучения. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2011.

Размещено на Allbest.ru