Совершенствование систем электроснабжения подземных потребителей шахт. Расчет схемы электроснабжения ЦПП до участка и выбор фазокомпенсирующих устройств

| |№6 |№10 |№9 |

|Пласт |Мощный |Тройной |Четвертый |

|Средняя мощность пласта, м |3,71 |2,17 |1,45 |

|Длина выемочного столба, м |1910 |1860 |1800 |

|Угол падения, градус |5(6 |5(7 |2(6 |

|Длина очистного забоя по падению,|160 |159 |190 |

|м | | | |

|Тип очистного комплекса, |2УКП-5Д |2ОКП-70БК|КМТ |

|Срок эксплуатации, лет | | | |

| |5 |1,2 |4,3 |

|Тип механизированной крепи |2УКП |2ОКП-70 |МТ-1 |

|Тип выемочной машины |1КШЭ |2ГШ-68Б |1ГШ-68 |

|Тип забойного конвейера |СП-301М |Анжера-26|СП-87П-45ПМ|

|Крепь сопряжения |ОКСА-1У |ОКСА-1У |ОКСА-1У |

|Нагрузка на забой, |Плановая |3000 |2000 |1000 |

|т/сут | | | | |

| |Фактическая |2000(2800|1700(2200|800(1100 |

Данные плановой и фактической добычи по шахте [2] и участкам

представлены в табл. 2.2.

На рис. 2.1 и 2.2 показано соответственно гистограмма плановой и

фактической добычи по шахте и добыча участка №10 по месяцам и круговая

диаграмма добычи каждого участка за 2000 год.

Таблица 2.2

Плановая и фактическая добыча по шахте «Комсомольская» и участкам за 2000

год

|Месяц |Добыча по шахте, тыс.т|Добыча по участкам, тыс.т |

| | |№6 |№10 |№9 |

|Длина лавы, м |200 |

| | |

|Угол падения пласта, градус |5(7 |

| | |

|Сопротивляемость угля резанию, кН/м |170 |

|Угля резанию | |

|Ширина захвата, м |0,63 |

| | |

|Комбайн |2ГШ-68Б |

| | |

|Комплекс |ОКП-70 |

| | |

|Сменный коэффициент машинного времени |0,4 |

|(kм) | |

Расчет нагрузки на забой производится для конкретных горно-

геологических условий на основе определения минутной производительности

комбайна с учетом ограничения по скорости крепления забоя, а также по

фактору проветривания.

Скорость подачи очистного комбайна (VП, м/мин):

[pic]м/мин (2.1)

где VП.Тяг – скорость подачи по допустимому тяговому усилию; VП.ПР –

скорость подачи комбайна по мощности привода; VП.КИН – скорость подачи

комбайна по кинематически возможной устойчивой скорости подачи; kВ.П –

коэффициент увеличения скорости подачи комбайна при выемке хрупких углей.

Скорость подачи выемочной машины для фактического значения

средневзвешенной сопротивляемости пласта резанию (Vп.?, м/мин), согласно

рекомендациям по [5], находим по формуле:

[pic]м/мин (2.2)

где [pic] и [pic] – меньшее и большее значения сопротивляемости пласта

разрушению, ближайшие к расчетному средневзвешенному значению

сопротивляемости [pic], кН/м;

[pic]м/мин – скорость подачи при сопротивляемости угля резанию 100 кН;

[pic]м/мин – скорость подачи при сопротивляемости угля резанию 200 кН.

Скорость подачи выемочной машины по допустимому значению тягового

усилия (VП.Тяг, м/мин):

[pic]

[pic]м/мин (2.3)

где FT = 160 кН – тяговое усилие подающей части; G = 30,95 т – масса

комбайна; ( = 6( –угол падения пласта; FП – составляющая силы резания в

направлении подачи комбайна:

[pic]кН (2.4)

Скорость подачи комбайна по кинематически возможной устойчивой скорости

подачи (VП.КИН, м/мин):

[pic]м/мин (2.5)

где kУС = 0,9 – коэффициент устойчивой работы.

Производительность комбайна (qМ, т/мин) без учета ограничений по

скорости крепления определяется по формуле:

[pic] т/мин (2.6)

где Нр = 2,2 м – вынимаемая мощность пласта; ( = 1,34 т/м3 – плотность угля

в массиве; Вз=0,63 м – ширина захвата комбайна; kг =1 – коэффициент

использования ширины захвата; Vп=5,4 м/мин – скорость подачи комбайна.

Расчёт производительности по скорости крепления (qкр, т/мин):

[pic]т/мин (2.7)

где Vкр – скорость крепления:

[pic]м/мин (2.8)

где [pic]м/мин – скорость крепления по последовательной схеме передвижки

крепи и устойчивых боковых породах; kСХ =1 – коэффициент, учитывающий схему

передвижки крепи; kУП =1 – коэффициент снижения скорости крепления с

увеличением угла падения пласта; kУСТ =1 – коэффициент снижения скорости

крепления при неустойчивых породах кровли.

Так как qкр < q, т. е. 4 т/мин < 10 т/мин, расчёт ведём по

производительности комбайна, рассчитанной по скорости крепления

механизированной крепи.

Допустимая нагрузка на очистной забой по фактору проветривания (Qr,

т/сут) определяется по формуле:

[pic]т/сут (2.9)

где Sn = 6,55 м2 – проходное сечение струи воздуха при минимальной ширине

призабойного пространства; Vв = 4,0 м/с – максимально допустимая по ПБ

скорость движения воздуха в лаве; d = 1% – допустимая по ПБ концентрация

метана в исходящей струе воздуха; kв = 1,2 ( 1,4 – коэффициент, учитывающий

движение части воздуха по выработанному пространству; qn = 8м/т –

относительная метанообильность шахты; kмет = 0.7 – коэффициент,

характеризующий естественную дегазацию источников выделения метана в период

отсутствия очистных работ.

Количество угля вынимаемого за цикл (Ац, т):

[pic]т (2.10)

Сменная нагрузка на забой (Асм, т) без учета ограничений по скорости

крепления определяется по формуле:

[pic]т (2.11)

Тогда суточная нагрузка на забой (Асут, т):

[pic]т (2.12)

Количество циклов в сутки (NС):

[pic] (2.13)

Принимаем количество циклов в сутки 12.

Расчетная нагрузка на забой составит:

[pic]т (2.14)

Сменная нагрузка на забой по (2.11) с учетом ограничений по скорости

крепления:

[pic]т

Суточная нагрузка на забой (Асут, т) по (2.12):

[pic]т

Количество циклов в сутки (NС) по (2.13):

[pic]

Принимаем количество циклов в сутки 4.

Расчетная нагрузка на забой составит по (2.14):

[pic]т

Эксплутационная производительность комбайна (QЭ, т/см):

[pic] (2.15)

где Т – продолжительность смены, час; ТВСП – время затраченное на

вспомогательные операции, мин:

[pic]мин (2.16)

где [pic]= 20 мин – затраты времени на пересменку; [pic] = 10 мин –

затраты времени на осмотр комбайна; [pic]= 20 мин – затраты времени на не

совмещенные концевые операции.

Время, затраченное на вспомогательные операции (ТВСП) найдем через

коэффициент машинного времени:

[pic]мин (2.17)

где [pic] - количества циклов в смену.

При ТВСП= 50 мин по выражению (2.15) строим график зависимости QЭ = f

(VП) – рис.2.3:

[pic] при [pic](0 ( QЭ = 2674,4 т/см

При ТВСП= 162 мин по выражению (2.15) строим график зависимости QЭ = f

(VП) – рис.2.3:

[pic] при [pic](0 ( QЭ = 825,4 т/см

При анализе полученных данных видно, что дальнейшее увеличение добычи

возможно за счет комплекса мер, направленных на: увеличение коэффициента

машинного времени:

– уменьшение времени концевых операций;

– увеличение длины лавы;

– снятие ограничений по скорости подачи комбайна (ограничений по

креплению, транспортировки угля и проветриванию);

– уменьшение времени на доставку людей к рабочему месту;

– повышение качества текущего ремонта горного оборудования;

– увеличение сечения подготовительных выработок для изменения схемы

зарубки комбайна, что будет способствовать увеличению коэффициента

машинного времени. Использование схемы «косых заездов» связано с тем, что

сечение подготовительных выработок мало для осуществления «прямых заездов»

комбайна.

Ограничения по креплению и транспортировки можно снять применением

других механизированных комплексов. Далее сравним характеристики

механизированного комплекса, работающего на участке №6 шахты

«Комсомольская», с другим, работающими на шахтах ОАО «Воркутауголь».

Из графиков, показанных на рис.2.3, видно, что при снятии ограничений

по креплению (кривая 2) возможно увеличение производительности за счет

увеличения скорости подачи комбайна с 2,1 м/мин до 4м/мин, дальнейшее

увеличение скорости нецелесообразно, из-за малого роста производительности

[pic] при данном сменном коэффициенте машинного времени (kМ = 0,4). После

комплекса мер, ведущих к снижению времени на вспомогательные работы, т.е. к

повышению сменного коэффициента машинного времени, возможно дальнейшее

увеличение производительности данного участка (кривая 1).

[pic]

Рис. 2.3. график зависимости QЭ = f (VП)

Обозначения позиций: 1 - график зависимости QЭ = f (VП) при ТВСП = 50 мин;

2 - график зависимости QЭ = f (VП) при ТВСП = 108 ми

2.3. Характеристики сравниваемых механизированных комплексов

На основе технико-экономических показателей, согласно табл. 2.1,

очистного забоя, можно сделать вывод, что механизированный комплекс ОКП-70,

применяемый по пласту Тройному технически и морально устарел, что

значительно снижает среднесуточную нагрузку на лаву, затрудняет работу

людей в забое, а также приводит к увеличению травматизма.

На участке №10 предлагается заменить устаревший очистной комплекс 2ОКП-

70БК на современный КМ-144 второго типоразмера после сравнения некоторых

технических данных, приведённых в табл. 2.4.

Таблица 2.4

Некоторые технические данные сравниваемых очистных комплексов

|Параметры оборудования |Очистной комплекс |

|Наименование комплекса |2ОКП-70БК |КМ144, II т.р.|

|Тип |Оградительно-по|Оградительно-п|

| |ддерживающий |оддерживающий |

|Вынимаемая мощность пласта, м |2,3ч3,5 |1,9ч3,5 |

|Угол падения пласта, градус |18 |18 |

|По простиранию |12 |±10 |

|По падению или восстанию | | |

|Коэффициент затяжки кровли |0,94 |0,94 |

|Шаг установки секций, м |1,1 |1,5 |

|Рабочее сопротивление, кН |Стойки|1900 |1900 |

| |Секции|1900 |3800 |

Предлагается также заменить очистной комбайн на более современный, что

видно из сравнения некоторых технических данных, приведённых в табл. 2.5.

Таблица 2.5

Технические данные сравниваемых очистных комбайнов

|Тип комбайна |Предлагаемый |Имеющийся |

| |1КШЭ |2ГШ-68Б |

|Высота выемки, м |2-4,2 |1,4-2,5 |

|Мощность привода исполнительных органов, |2(200 |2(132 |

|кВт | | |

|Скорость подачи, максимальная, м/мин |5,2 |6,0 |

|Тяговое усилие, максимальное,кН |200 |160 |

|Тип привода подачи |Бесцепной с |Гидравлический |

| |электроприводом|бесцепной |

|Диаметр шнеков, мм |1800 |1250(1600 |

|Ширина захвата, мм |630 |630 |

|Масса, т |30,95 |26,5 |

Все данные в табл. 2.4 и 2.5 взяты из (3(, (4( и (5(.

Выбор наиболее рациональной схемы электроснабжения начинаем с

составления плана горных работ на участке. На плане горных работ показываем

расстановку горного оборудования, подбираем наиболее подходящую типовую

схему электроснабжения участка и корректируем ее применительно к нашим

условиям, определяем число распределительных пунктов, место установки, шаг

перемещения распределительных пунктов.

3. Шахтный подземный транспорт

В пределах блоков от очистных и подготовительных забоев до горизонта

-620 м транспортировка угля принята с помощью конвейеров.

На погрузочных пунктах под панельными уклонами имеются аккумулирующие

емкости, на перегрузочных пунктах с промежуточных штреков на уклоны –

углеспускные гезенки. Откаточные выработки горизонта -620 м пройдены

двухпутевыми или парными однопутевыми (главные квершлаги).

По откаточному горизонту -620 м сохраняется электровозная откатка от

погрузочного пункта блока «Южный» до разгрузочно-погрузочного комплекса

скипового ствола. Откатка осуществляется по «Южному» полевому откаточному

штреку и главным откаточным квершлагам горизонта -620 м. В настоящее время

порода от проходки и ремонта выработок доставляется на горизонт -620 м

раздельно от угля в специально отведённое время и в породных составах ПС-

3,5 электровозами к скиповому стволу и породным скиповым подъемом выдается

на поверхность.

Перевод «Южного» крыла шахты на полную конвейеризацию транспортировки

угля связан со значительными дополнительными затратами на проходку и

оборудование конвейерной магистрали и в условиях шахты представляется

перспективным, но долгосрочным. Поэтому доставка угля по откаточным

выработкам блока «Южный» – электровозная.

С целью повышения надежности электровозной откатки по горизонту –620 м

в данном проекте принимаем:

- электровозы АРП7 спаренные – для доставки материалов, грузов и людей;

- АРП-14-900 – для доставки горной массы в секционных поездах ПС–3,5 до

разгрузочно-погрузочного комплекса скипового ствола.

Чистое время работы транспорта в смену – 5,5 часов, в сутки – 16,5

часов.

Величина груженого состава определена из условия нагревания тяговых

электродвигателей.

Количество вагонеток (платформ) в составе:

- для угля – 25–30 вагонеток с донной разгрузкой (секционные поезда

ПС–3,5);

- для породы – 15–20 вагонеток с донной разгрузкой (секционные поезда

ПС–3,5);

- для материалов и оборудования – платформы;

- для людей – не более 15 вагонеток типа ВП-18.

В настоящее время блок «Северный» полностью конвейеризован.

Транспортировка угля от лавы пласта мощного осуществляется участковыми

конвейерами до конвейерного уклона 12-с, конвейерами уклона 12-с до

накопительного бункера северного магистрального конвейерного штрека (СМКШ),

конвейером СМКШ до накопительного бункера центрального конвейерного уклона

(ЦКУ), конвейером ЦКУ до накопительного бункера главного вентиляционного

квершлага (ГВК), конвейером расположенным на ГВК до скипового ствола. Схема

транспорта породы осуществляется также, раздельно от угля в специально

отведённое время.

В очистных забоях применяются скребковые конвейера типа СП-301М,

«Анжера-26» и СП-87ПМ. В выемочных полях пласта «Четвёртого» на конвейерных

штреках устанавливаются ленточные конвейеры типа ЛТПП1000, а в выемочных

полях пластов «Тройного» и «Мощного» устанавливаются конвейеры 1Л100К1 или

2Л100У. На конвейерном уклоне блока «Южный» применяют конвейеры 1Л120,

2ЛТ100У и 3Л100У. На конвейерном уклоне блока «Северный» применяются

конвейеры типа 2ЛТК1000А, 3Л100У и 3Л120В.

В целом конвейерный транспорт отвечает условиям эксплуатации при

разработке очистных забоев.

На проходческих участках в подготовительных выработках используются

скребковые конвейеры типа СР-70 и далее в транспортных цепочках ленточные

конвейеры 1Л80 или 2Л80.

Материалы и оборудование для лавы 212-с доставляются с горизонта -620 м

по южному полевому грузовому уклону № 1 подъемной машиной БМ-2500 до нижней

приемной площадки уклона, откуда, после перецепки, груженые сосуды

опускаются дорогой 1ДНГ по грузовому уклону №1 пласта «Тройного» и

грузовому уклону 12-ц и по заездам доставляются на вентиляционный и

конвейерный штреки 212-с.

По вентиляционному штреку груженые сосуды перегоняются напочвенной

дорогой типа ДКН2 от заезда до натяжной станции, а по конвейерному штреку -

дорогами типа ДКН2 от заезда до натяжной станции.

Доставка от натяжных станций ДКН2 до лавы производится: по

вентиляционному штреку – ручной подноской на расстояние до 50 м, по

конвейерному штреку - конвейером СП-202 в реверсивном режиме с ручной

подноской на расстояние до 30 м.

Перепуск материалов по лаве от верхнего сопряжения до нижнего

осуществляется конвейером «Анжера-26» в обычном режиме, а доставка с

конвейерного на вентиляционный штрек производится в реверсивном режиме.

Доставка по уклонам № 1 и 12-ц выполняется рабочими ВШНТ по

соответствующим проектам.

Доставка напочвенными дорогами ДКН2 производится не менее, чем двумя

рабочими, по оборудованию, составу и обязанностям исполнителей и

организации работ соответствует технологической карте ТКО-3

«Технологических карт на откатку грузов лебедками по участковым выработкам

очистных и подготовительный забоев шахт Печорского бассейна (1984 г.)» и

«Инструкции по безопасной эксплуатации рельсовых напочвенных дорог в

угольных шахтах» (1986 г.).

Анализ работы транспорта показывает, что одной из причин простоя забоев

и лав являются неисправности, связанные с магистральными конвейерами.

Выполним эксплуатационный расчет магистрального ленточного конвейера

2ЛТ100У, установленного между ЮПКУ и К/У 12-Ц (передаточный конвейерный

штрек).

Исходные данные к расчету конвейера 2ЛТ100У представлены в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Исходные данные к расчету конвейера 2ЛТ100У

|Расстояние транспортирования (L), м |250 |

|Угол наклона конвейера ((), гр. |0( |

|Суточная нагрузка на лавы (АСУТ), т/сут |2800 |

|Скорость движения ленты (vЛ), м/с [10] |2,5 |

|Ширина ленты (В) [10], мм |1000 |

|длина ролика верхней роликоопоры (LРВ) [9], мм |36 |

|Угол установки боковых роликов верхней опоры ((1) |30( |

|[11], гр. | |

|Угол естественного откоса угля в движении ((1) [11], |15( |

|гр. | |

|Коэффициент, учитывающий угол установки конвейера |1 |

|(k1)[11] | |

|Коэффициент, учитывающий условия эксплуатации (k2) |1 |

|[11] | |

|Насыпная плотность груза ((Н) [9], т/м3 |1 |

|Тип ленты |2РТЛО-2500|

Расчет конвейера типоразмерного ряда с лентой шириной 1000 мм

производим по ОСТ 12.14.130 – 80.

Максимальная приемная производительность конвейера (QМАК.К, т/мин):

[pic]т/мин (3.1)

Площадь поперечного сечения (SП, м2) потока груза на ленте:

[pic] (3.2)

Часть ширины ленты (b1, м), загружаемой углем:

[pic] (3.3)

Проверка расчетной и паспортной приемной способности производится из

условия QПР ( Qпасп (18 т/мин > 15,7 т/мин — условие выполняется,

следовательно, выбранный конвейер 2ЛТ100У соответствует требуемым

условиям).

Максимальный часовой грузопоток (QMAX, т/час):

[pic]т/час (3.4)

где kн = 1,6 – часовой коэффициент неравномерности [11]; Qср – средний

часовой грузопоток, т/ч:

[pic]т/ч (3.5)

где Тсм = 6 ч — продолжительность добычной смены.

Определение линейных масс движущихся частей конвейера.

Линейная масса груза (q, кг/м):

[pic]кг/м (3.6)

Линейную массу резинотканевых лент принимаем qл = 28,0 кг/м [10].

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8