Розрахунок магістрального конвеєрного штреку

1 ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА

1.1 Загальні відомості про шахту

Поле шахти «Україна» розташоване на Красно армійському горно — промисловому районі. По адміністративному розподілу відноситься до Красноармійського району Донецької області. В промисловому відноси ні шахта віднесена до державної Донецької вугільної компанії. Безпосередньо біля кордону шахтного поля проходе одноколійна залізнична дорога Красно армійська—Донецьк. Розміри шахтного поля складають :

по про стиранню—7 км.

по падінню —7.02 км.

Шахта збудована по проекту інституту «Дніпрошахт» та здана в експлуатацію в 1963 році з проектною потужністю 1800 тис. тон вугілля в рік. Виробничі потужності шахти до 1995 року складала 0.85 млн.т. на рік. З 1995 року шахті установлена виробнича потужність в обсязі 600 тис. т, з 2004 року-400 тис.т. В процесі експлуатації відпрацьовані бремсбергові поля та два ступеня похилих полів.

Режим роботи підприємства щодобовий і складає чотири зміни по 6 годин, одна з змін — ремонтно-підготовча. На поверхні 3 зміни по 8 годин з двома вихідними на неділю. Число робочих днів складає в середньому 350 за рік. Видобуток по шахті складає 370 тисяч тон на рік. На останній час розробляються пласти К8, L₂, видобуток складає 1000 т/добу.

1.2 Коротка геологічна і гірнича характеристика шахти

В межах шахтного поля згідно геологічного звіту по до розвідку запасів від 15.09.89 залягають пласти m₂, m_{3 ,} L₈, L₇, L₃, L₂, L_1, К 8. Найбільш перспективними являються пласти L_{1 ,} К 8, L₂ потужність яких складає (0.9- 1.06) м.

Пласт L₂ має простий устрій, не стійкий по потужності. Зміна потужності пласта зв’язана з розливами. Покрівля пласта складається з аргіліту тріщинуватого, що визиває його обвалювання на значних площинах. Вугілля та породи на дільницях розмивів зниженої міцності, щільність вугілля 1.35 тм. За класифікацією Дон УГИ породи покрівлі віднесені до нестійких, а на розмивах дуже нестійких. В підошві пласта залягає аргіліт темно-сірий середньої стійкості.

Опір вугілля різанню складає 240 кгсм, кріпость ?-1.5.

Пласт К8 складного сбурівання, складається з 3−4 вугільних пачок з при слойками аргіліту міцністю ?= 2−3, темно-сірого слабої стійкості, потужністю 0.01−0.08 м. Вугілля чорне, наполовину скраве, з включенням сирнистого колчедану в виді лінз. Гіпсометрія пласта різко хвиляста з падінням на схід 10−15. Основна крівля пласта складається з міцного тріщинуватого вапняку, потужністю до 4 м, з обвалю вальними можливостями.

В підошві пласта залягає сірий аргіліт слоїстий потужністю від 0.3 м до 0.8 м, середньої стійкості ?=4. Щільність вугілля К8 складає 1.33 тм3, міцність ?=3.

Пласт L₁ має просту будову. Покрівля пласта представлена обводненним піщаником L_{1 S} L₂ по потужністю від 24.0 до 27.0 м.

Піщаник безпосередньої і основної покрівлі хрупкозирнистий або середньозернистий.

По стійкості ці піщаники відносяться до нестійких (Б2), по обвалюваності до середньообвалювальних (А2).

Безпосередній грунт пласта — аргіліт потужністю від 0.0 до 6.6 м або алевроліт потужністю від 0.0 до 0.4 м. При обводнені грунту пласта пучиться, стає в’язким, рухливим. Категорія порід грунту — нестійкі (П1), схильність до розмокання при зволоженні - високі до повної втрати несучої здібності.

Всі вугільні пласти до 900 м знаходяться в зоні газового вивітрювання. Шахта «Україна» умовно віднесена до 1 категорії по метану, пласти небезпечні по викидам та гірничим ударам. Вугільний пил безпечний по вибуху, вугілля не самовозгорається, притік води на пластах складає до 10 м3-рік.

1.3 Розкриття та підготовка шахтного поля

Розтин шахтного поля здійснюється двома вертикальними центрально-подвоєними стволами та капітальними квершлагами. Стволи пройдені до горизонту 210 м. Від горизонту 210 м пройдені похилі конвеєрний і вентиляційний квершлаги на горизонт 570 м. Головний ствол діаметром 7 м служить для видачі вугілля, допоміжний ствол № 1 діаметром 7 м призначений для видачі породи і виконання усіх допоміжних операцій по стволу поступає у шахту свіже повітря.

Для забезпечення провітрювання шахти використовуються шурфи № 4,7,8 (7 обладнаний клітьовим підйомом). Вентиляційні свердловини № 9, 11 пробурені на повну глибину і вводяться у експлуатацію.

Ведуться підготовчі роботи з буріння на північному крилі шахтного поля повітроподаючої (у перспективі вентиляційної) свердловини № 10, що дозволить забезпечити необхідною кількістю повітря північне крило шахти.

Ведуться роботи з проведення північних магістральних відкотного і конвеєрного штреків гор. 570 пл. К8. Проведення цих виробок необхідно для підготовки центральної і північної панелей шахтного поля.

На шахті прийнята панельна схема підготовки. З 2004 р. очисні роботи ведуться тільки у південній (ухил № 1, 3-я сходина) частині шахтного поля. У північній частині шахтного поля роботи припинено. Розмір панелей по простиланню — 2100 м, по падінню 750- 900 м. Панелі по падінню діляться на яруси. Похила довжина ярусів відповідає довжині лави 150−200 м. На південному крилі гор 570 м у відповідності із затвердженими проектами і робочою документацією підготовляються ухили № 1, 3 сходини по пластах К 8, L_2.

На сьогодні ведуться роботи з підготовки 10 південної лави похилу № 1 пласта L₂ з сходини, 9 північної лави похилу № 1 пласта К8 з сходини.

1.4 Механізація та організація очисних робіт

Для видобутку вугілля на шахті використовуються механізовані комплекси типу КМ-88, КД-80, КД-90, ДМ. Виймання вугілля в очисних вибоях розробляємих пластів здійснюється комбайнами 1К-101У, К-103, 1ГШ-68.Доставка вугілля по лаві здійснюється конвеєрами СПЦ-26, СП-87 ПМ. Управління покрівлею методом загального обвалювання, за допомогою секцій покріплення. Для живлення секцій використовують водяну емульсію, тиск створюють масло станції типу СНТ-32. Для боротьби з пилом використовують зрошувальні установки. Секцій покріплення переміщаються послідовно за проходом комбайну, а за ними засувається вибійний конвеєр. Добове переміщення лінії вибою складає 1.3−2.5. Ширина захвату залежить від стану покрівлі і складає 0.63- 0.8 м. За добу вдається здійснити 2−4 циклу. Видобуток на лаву складає 400−800 тдобу, можливості техніки не використовуються в повну силу, в зв’язку з складними геологічними умовами, обмовленими дуже не стійкою покрівлею.

Подальше транспортування гірничої маси здійснюється стрічковими конвеєрами. Доставка матеріалів за допомогою лебідок, площадок, та в вагонах.

Організація робіт в чотири зміни. В першу зміну — ремонтну, проводиться ремонт обладнання, підготовка ніш, доставка матеріалів, перевірка обладнання під навантаженням. Послідовні зміни — видобувні, проводиться виїмка вугілля комбайном, управління покрівлею, БВР по виїмці ніш.

1.5 Механізація та організація підготовчих робіт

Проведення гірничих виробіток на шахті здійснюється комбайновим та методом БВР, вузьким ходом. При проведенні виробок комбайнами типу ГПКС, П-110 навантаження гірничої маси здійснюється на скребкові та стрічкові конвеєри. При проведенні способом БВР навантаження за допомогою машин типу 1ПНБ-2 та скреперних установок та на ланцюговий конвеєр. Буріння шпурів за допомогою ручних с верл типу СЄР-19Д, а по міцним породам колонковими свердлами, встановлених на навантажувальних машинах.

Форма виробіток арочна, іноді трапецевидна. Покріплення використовується типу КМП-АЗ-АЛ-15.5 11.2, іноді КПП-Т (КПС-З). Затяжка бортів за допомогою жб затяжки та металевої сітки.

Доставка матеріалів та елементів покріплення в вагонетках та площадках по рельсовій колії 900 м за допомогою електровозів, лебідок і комбайнових доріг ДКН. Лебідки використовують також для пересування обладнання типу ЛВД-24, ЛВД-13.

Провітрювання виробіток за допомогою вентиляторів ВМ-6М, або ВМЄУ-6, по трубам діаметром 600 мм.

Проведення виробок організовано в чотири зміни, бригадою прохідників. В кожну зміну виходить одна ланка, яка здійснює роботи згідно графіка організації робіт. Найбільш досягнуті темпи проведення складають 200 мміс, а для капітальних виробок (50−80) мміс. низькі темпи проходки обмовленні нестачею матеріалів та високою долею ручної праці

1.6 Транспорт на шахті

На сьогодні на шахті застосовуються повна конвеєризація з видачі вугілля. По дільничних горизонтальних і похилих виробках панелей. Вугілля транспортується з використанням стрічкових і скрипкових конвеєрів. Для забезпечення допоміжного вантажопотоку використовуються одно кінцеві підйомні по похилих виробках, а також електровоз ні відкатки у на вколоствольному дворі (гор.210), і по відкатному штреку гор.570 пл. К8.

По вентиляційних дільницях штреках для доставки матеріалів використовуються канатні надґрунтові дороги типу ДКН, лебідки типу ЛВД, ЛШВ, ЛВ.

Вугілля з лав по конвеєрних штреках транспортується конвеєрами 1 ЛТ-80У, 1л-80У.

Далі по похилу № 1 пласта L₂ і похилу № 1 пласта К8 вугілля транспортується конвеєрами 1Л100К, 2Л-100У до бункера на магістральний конвеєрний штрек гор.570 м. По магістральному конвеєрному штреку вугілля транспортується конвеєром 1Л-100К. По похилому конвеєрному квершлагу (2 конвеєра 3Л-100У-02) транспортується через бункер (V=1000 м3) на головний відкаточний квершлаг гор.210 на конвеєр 1Л-100К, яким доставляється у завантажування головного ствола.

1.7 Стаціонарні установки

1.7.1 Підйомні установки

Головний ствол і допоміжний ствол № 1 пройдені до гор.210м. Головний ствол діаметром 7 м, обладнаний двох скіповим вугільним підйомом з машиною 2Ц-6×2.4Д. Привід машини редукторний від асинхронного електродвигуна потужністю 1250 кВт, забезпечує максимальні швидкості 7.35 мс. Скіпи вантажопідйомністю 9 т гірничої маси. Підйом здійснює видачу видобуток з гор.210 м.

Допоміжний ствол № 1 обладнаний двох скіповим породним і двох клітьовим підйомами.

Підйомна машина породного підйомна НКМЗ 2×4×1.8 з редукторним приводом від асинхронного електродвигуна потужністю 400 кВт. За своїми технічними можливостями підйомна машина може працювати до гор.320 м включно. Максимальна швидкість підйому 5.2 мсек вантажопідйомністю 6 т породи.

Підйомна машина клітьового підйому НКМЗ 2×5×2.3 потужністю 850 кВт. За своїми технічними можливостями підйомна машина може працювати до гор.570 м включно, максимальна швидкість підйому 5.3 мсек. Кліті одноповерхові, на вагонетку ВГ-3.3 у поверсі. На південному підйомі установлена підйомна машина МПБ 6.3−3.15−0.63 з редукторним приводом від двох асинхронних двигунів потужністю до800 кВт.

1.7.2 Вентиляційні установки

Шахта віднесена до першої категорії по метану та вибуху вугільного пилу. Прийнята флангова система провітрювання по всасуючий схемі, а для провітрювання забоїв зворотно поточна. В шахту подають 197 м3с повітря, максимальна депресія вентиляційної мережі складає 360 мм.вод.ст. Свіже повітря поступає в ствол, потім корінним квершлагам та штрекам, відпрацьоване повітря виводиться через шурфи. На шурфу № 11 встановлений вентилятор ВЦ-31.5, на шурфу № 8 ВЦ-31.5, на головному стволі ВШЦ-166. Біля скважени № 9 обладнується також установка ВЦ-31.5.

Зміна режиму роботи вентиляторів здійснюється зміною кута установки лопаток робочих коліс. Опрокид струменя при аварії передбачено шляхом засосу повітря з шахти по обвідному каналу. Режим роботи вентиляторів контролюється дистанційно, з пульта диспетчера.

1.7.3 Водовідливні установки

На шахті діє багатоступінчата система відкачки води з гірничих виробок. Вона складається з дільничних та головних установок та системи трубопроводів різного діаметру. Головний водовідлив розташований в районі навколо ствольного двору горизонту 210 м. Камера водовідливу обладнана 6 насоса типу ЦНС-300−300 потужністю 400 кВт кожний. Постійно в роботі два насоса, які подають воду на поверхню по трьом трубопроводам діаметром 250 мм по допоміжному стволу. Насоси працюють в ручному режимі, хоча передбачена їх автоматизація.

Для відкачки притока, який надходить з північних панелей, знаходиться в експлуатації водовідливна установка біля шурфу № 7. В насосній камері встановлено 3 насоси типу ЦНС-300×480 з притокам кожного від електродвигуна потужністю 630 кВт, 1500 обхв. Відкачка води на поверхню здійснюється одним насосом по двох трубопроводах O =200 мм, прокладених по свердловинах.

Дільничні водовідливні установки в похилих пластів К 8, L₂ обладнані кожна трьома насосами типу ЦНС-180−425 з приводом кожного від електродвигуна потужністю 315 кВт 1500 обхв. Відкачка притоку від кожної з камер здійснюється одним насосом по одному трубопроводу O=150 мм у водозбірники водовідливних установок гор.210м.

Водовідливна установка у похилі № 4 пл. L₂ обладнана трьома насосами типу ЦНС 60−250 з приводом кожного насоса потужністю 76 кВт, 1500 обхв, другий типу ЦНС -105−98 з приводом потужністю 55 кВт, 3000 обхв. Відкачка притоку на гор. 210 м здійснюється одним насосом по одному трубопроводу O=150 мм прокладеному по похилому ходку.

Станом на 01.01.07 р нормальний приток води в шахту складає 240 м3год. Очікуваний приток при розвитку гірничих робіт нижче гор.570 -600 м3год.

1.8 Електропостачання

На поверхні шахти с монтована підстанція ГПП, яка розподіляє енергію 6 кВ по технологічним ланкам. Живлення ГПП здійснюється від районної підстанції «Лісовська» напругою 110 кВ по двом повітряним лініям. На ГПП встановлено два блока трансформаторів типу ТДТНШ потужністю 25 мвт. В межах шахти розподіл енергії здійснюється по кабельним мережах 6 кВт та 0.4 кВт. В підземні виробки енергія 6 кВт подається по 3 кабелям ЦНСК 3×120 через стволи, а також додатково через шурфи. В районі навколо ствольного двору, знаходиться камера ЦПП, в якій знаходиться комплектні високовольтні пристрої КРП типу РВД-6 в кількості 24 шт. За допомогою КРП розподіляється по підземним технологічним ланкам: очисні та підготовчі вибої, транспорт, тягові підстанції, водовідлив. На пластах встановлені допоміжні РПП-6, розподільні пункти від яких живляться пересувні підстанції ТСВП 630, ТСВП 4006, ТСВП 2506. За допомогою їх енергія 6 кВ знижується до 0.66 кВ. Ця напруга є основною для машин і механізмів дільниць. Ручні інструменти та мережа освітлювання отримають напругу 127 В від проміжних трансформаторів 0.66.127 типу АПШ-1, АП-4.

В лініях зв’язку управління, сигналізації використана напруга до 36 В. Резервування підземних споживачів — 1 категорії забезпечено прокладкою резервних кабелів та установкою резервних підстанцій. Система управління електропостачанням шахти в ручному режимі, частково дистанційно.

1.9 Автоматизація виробничих процесів

На шахті «Україна» багато технологічних процесів автоматизовані. До таких процесів належать:

· обмін вагонеток допоміжного стволу № 1 гор.210.

· підйомні установки головного і допоміжного стволів.

· конвеєрний транспорт у шахті.

· підземні підйомні установки вантажні і людські.

· обмін вагонеток у надшахтній будівлі допоміжного стволу № 1.

· насосні установки на поверхні.

· вентиляторні установки шурфів № 7, 8.

· насосні установки на горизонтах.

Для цих цілей застосовуються набори апаратури керування у виконанні РВ, що поставляються заводамивиробниками.

Автоматизація технологічних процесів направлена на полегшення умов праці і підвищення безпеки виробництва, звільнення робочих, де це є технічно можливим і економічно доцільним, підвищення продуктивності праці і зниження собівартості видобутку вугілля, а також на економію електричних і матеріальних ресурсів.

1.10 Організація ремонтної служби на шахті

На шахті діє спеціальний підрозділ, який здійснює ремонт, монтаж обслуговування та експлуатацію мереж та механізмів. Служба під чинена головному механіку і складається з бригад та цехів по ремонту вибійного обладнання, гідравліки, електричних мереж і апаратів, монтажу демонтажу та інших. Підрозділ забезпечений відповідними інженерними та робітничими страхів'ями. В межах дільниць також передбачені механіки, а відповідний штат електрослюсарів чергових та ремонтників. В основу ремонтної покладена планова система обслуговування та ремонту шахтних машин та електричних мереж, згідно графіків та рекомендацій заводів — виробників.

Основою системи є проведення своєчасний огляд, ремонт з ціллю зниження зносу та виявлення елементів, які мають значний знос. При цьому застосовуються такі види обслуговування: ТО-1,ТО-2, ТО-3, ТО-4- технічне обслуговування щозмінне, щодобове, недільне, двох недільне технічне обслуговування. Передбачено також цілий ряд текучих ремонтів в (ТР) та частково капітальні ремонти (КР). Для стаціонарних установок перед бачені наладки та ревізії піврічні та річні НРП, НРГ, які проводяться спеціалізованими бригадами наладнаних управлінь по графікам.

Для забезпечення робіт служба ЄМО має також цехи зварювальний, токарний, кузню, склади ГСМ та матеріальні ГШО.

1.11 Охорона навколишнього середовища та природних ресурсів

В межах дії шахти мають місто такі негативні наслідки видобутку вугілля як наявність породних відвалів, злив шахтної води неприродної для подальшого використання, ерозія земель в наслідок зміщення пород в зоні виїмки вугілля та інші. Для зменшення негативної дії вказаних наслідків впроваджені такі дії. Проводиться трамбування відвалів щоб зменшити вивітрювання та їх площину, заплановано також зрощування гірничої маси. По можливості частка породи залишається в шахті для закладки пустих місць, але безпородної системи видобутку не застосовано.

Шахтна вода частково освітлюється в відстійниках, але її становище дуже неважливе, і вода поступає в водорозділ з шкідливим змістом. Необхідно вкласти значні суми для приведення очисних споруд до санітарних норм. Практично рекультивація ерозійних земель не проводиться, При веденні гірничих робіт частково залишаються охоронні цілики під важливими у частками на поверхні.

Для доведення заходів по охороні навколишнього середовища необхідно впроваджувати сучасні технології видобутку вугілля та значні грошові вклади на будову систем очистки води.

2 СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА

2.1 Вибір засобів механізації підготовчих робіт

Згідно гірничогеологічного прогнозу шахти, магістральний конвеєрний штрек пласта К8 буде проводитися для підготовки нової лави, буде використовуватися для доставки матеріалів, а також видачі відпрацьованого струмені повітря. Загальна довжина виробки до 2000 м.

Кріплення виробки металевим кріпленням АП-13, використовується залізобетонна затяжка. Переріз виробки в світу складає 13,8 м², в проходці 15,9 м². Виробка проводиться по вугільному пласту К8 потужністю 1 м, переріз по вугіллю складає 5 м². Вугільний пласт складний з прослойками аргіліта. Покрівля пласта складає аргіліт, а потім Вапняк плитчатий скритнослоїстий, міцністю до t= 6/7. Підошву пласта складає Алевроліт грубослоїстий, іноді заміщається пісчаником, міцністю t=4−6. Можливий приток Води до 3м3/год.

Проведення виробки передбачено комбайновим методом, з ціллю досягнення високих темпів проведення.

2.2 Вибір раціонального режиму роботи прохідницького комбайна

Вибір раціонального режиму комбайна зі стріловидним виконавчим органом виконується по номограмі, на якій відображаються залежності завантаження на валу двигуна виконавчого органа при руйнуванні породної і вугільної частини вибою, теоретичної та технічної продуктивності від швидкості переміщення органа, а також параметри енергетичних втрат.

Для отримання високих темпів проведення виробки, в проекті передбачено використати комбайновий метод, який дозволить звести до мінімуму ручну працю та механізувати всі основні процеси по руйнуванню і навантаженню гірничої маси. Для гірничогеологічних умов проекту шахти можливо використання декількох прохідницьких комбайнів, тому необхідно зробити їх технічний аналіз, та здійснити вибір найбільш підходящого до заданих умов. Для цього складемо порівняльну таблицю технічних можливостей серійних комбайнів.

Таблиця 2.1 — Характеристика комбайнів.

Згідно заданих умов, проектом приймається Комбайн КПУ, який дозволить максимально механізувати всі головні процеси проведення і досягти високих темпів проходки.

Визначення стійкої потужності двигуна виконавчого органа

Потужність двигуна, що відповідає стійкому моменту, кВт.

(2.1)

де М_ст — стійкий обертовий момент дпигупи виконавчого органу, н * м;

n_ст — кількість обертів ротора двигуна відповідно стійкому моменту в

умовах шахтної електричної мережі, (1460+1480) об/кв;

Н•м (2.2)

де Мmaxц - фактичний максимальний обертовий момент двигуна в умовах

реапьної електричної мережі, n х м;

(2.3)

де Мmax — максимальний обертовий момент двигуна виконавчого органa, n

х м: приймається за технічною характеристикою двигуна;

К_упр — коефіцієнт управління; при ручному управлінні К_упр=0,8;

К_м — коефіцієнт максимального навантаження для двигуна з повітряним

охолодженням приймається (1.25?1.4);

Ккр — коефіцієнт середнього навантаження дня корончатого органа

К_кр=0.3 — 0,4;

Кв — коефіцієнт вирівнювання навантаження дня одного двигуна

Кв=0.2?0,4;

Визначення продуктивності комбайна Теоретично продуктивність комбайна визначається згідно формули: м³/хв.:

(2.4)

(2.5)

де Н — потужність руйнуємого слою вугілля чи породи, м;

(2.6)

де Дк — діаметр коронки, м;

В — заглиблення виконавчого органа у вибій, м приймається рівною

телескопічності виконавчого органа (з характеристики комбайна ТІ);

Vп — швидкість переміщення виконавчого органа при обробці вибою, м/хв

VП = 1?6;

= 1,5м/хв

= 3 м/хв

Технічна продуктивність комбайна визначається за формулою, м3/год:

(2.7)

де Ктех — коефіцієнт технічно можливої безперервної роботи комбайна в конкретних умовах експлуатації;

(2.8)

де Кт — коефіцієнт готовності комбайна, Кт = 0,8?0,9;

Тмо — витрати часу на маневрові операції, хв.

(2.9)

де Vм — маневрова швидкість подачі комбайна, м/хв.;

Vм — 2м/хв. у пласт;

Vм — 1 м/хв. у породу;

Т_мз — витрати часу на маневри для заміни ріжучого інструмента, хв.

(2.10)

де V_пер — середньозважена швидкість переміщення виконавчого органа за цикл, м/хв.

(2.11)

де S_пер, S_вуг — переріз породної та вугільної частини вибою, мг;

S — переріз виробки, м2;

L — шлях пройдений виконавчим органом за один робочій цикл, м.

(2.12)

де Нв — висота виробки, м;

Вн, Вв — відповідно ширіша виробки внизу та нагорі, м;

nп — кількість горизонтальних проходів, шт.

(2.13)

2Удй — зменшення довжини кожного проходу, м;

а — відсування комбайна для заміни ріжучого інструмента, 2 м;

Zу — питомі втрати ріжучого інструмента, (0,1?0,3) шт./м3;

n_g— допустимий вихід з строви різців. (20?30)% ;

n — загальна кількість різців на органі (Т1);

Т_зі — затрати часу на заміну ріжучого інструмента, хв.

(2.14)

де tр — середній час на заміну одного різця, 2хв.

Після визначення теоретичної та технічної продуктивності при різній швидкості переміщення органа комбайна, результат заносимо до таблиці 2.

Визначення питомих енергетичних витрат Енергетичні витрати визначаються згідно формули,

(2.15)

де Рн — номінальна потужність двигуна комбайна, кВт.

Результат заносимо до таблиці 2.2

Таблиця 2.2 — Розрахунок оптимального режиму комбайна.

Вібір оптимального режиму комбайна На підставі таблиці 2 будуємо номограму, на якій будуються графіки залежності: Рупор=f₁(Vn), Рувуг=f₂(Vn),Qтпор = f₃(Vn), Qтвуг=f₄(Vn), Отехпор =f₅(Vn), Отех^вуг =f₆(Vn), Wтех^вуг = f₇(Vn)

Визначення змінної продуктивності комбайна

Змінна продуктивність комбайна згідно формули, м/Зм

(2.16)

де Q_техср — середньозважена продуктивність в умовах змішаного вибою,

м³/под.

(2.17)

де Т_зм — тривалість зміни, в год;

tпз — тривалість підготовчо-заключних операцій, 0,25год;

t_по — тривалість простоїв (0.5?1) год;

К_екс -коефіцієнт простоїв (0,8?0,9).

2.3 Вибір обладнання для механізації допоміжних робіт при проведенні виробки

Згідно прийнятої технології проведення виробки комбайновим способом, необхідно вибрати обладнання для транспортування гірничної маси, доставки матеріалів, зрошувшіьної системи, обладнанім дня буріння шпурів під анкери та інших робіт.

Транспортування гірничої маси передбачається за допомогою телескопічного стрічкового конвеєра серії ЛТП. який дозволяє змінювати довжину хвостової частини в межах 50 м без розстиковки стрічки. Розсувність здійснюють за допомогою спеціальної лебідки, або за допомогою ходової частини комбайна. Для цього використовують ланцюг, який чіпляють до каретки конвеєра та комбайна. Через кожні 50 м здійснюють нарощування ставу конвеєра та стрічки. Монтаж ЛТП проводиться після проведення 100 м виробки та монтажу комбайна. Характеристика конвеєра приведена нижче.

Таблиця 2.3 — Характеристика конвеєра.

Для доставки матеріалів по штреку прийнята монорельсова дорога ДМКУ, яка забезпечує доставку з вантажного ходка до вибою, без проміжних пунктів перевантаження. Дорога може працювати з поворотом до 90і. з високою безпечністю. Матеріали складаються в спеціальні пакети на поверхні, а потім перевантажуються на вантажні контейнери дороги. Нарощування дорога проводиться щодобово в ремонтну зміну. Доставка проводиться до пункту розвантаження в 50 м від вибою, де матеріали складуються. Технічні можливості дорога приведені нижче.

Таблиця 2.4 — Характеристика канатної дороги.

Прийнятий комбайн має потужну систему боротьби з пилом методом зрошування. Для забезпечення необхідного, тиску передбачено насосну установку, яка встановлена на комбайні. Забір води здійснюється з протипожежного ставу, вона проходить через спеціальний фільтр, а потім по шлангу високого тиску поступає на систему зрошування комбайна.

2.4 Розрахунок необхідної кількості повітря і вибір вентиляторної установки

Проектна виробка є тупикова і потребує примусового провітрюванім за допомогою ВМП. Його розрахунок та вибір здійснюється по кільком параметрам.

За мінімальною швидкістю повітря: м3/хв.:

м3/хв (2.18)

де V_п — мінімально допустима по ПБ швидкість, м/с:

S — переріз виробки, м²

За мінімальною швидкістю повітря у привибійному просторі виробки, м³/хв.

(2.19)

де V_з.min — мінімально допустима по ПБ швидкість повітря у привибійному

просторі в залежності від температури, м/с.

За кількістю людей у вибої,. м³/хв:

м³/хв (2.20)

де n_ч.э.п — найбільша кількість людей у вибої. чол.

За виділенням метану, м3/хв.: Розрахунок не проводиться, оскільки шахта умовно віднесена до І категорії.

Остаточно для подальшого розрахунку ВМП приймається найбільше значення Qзп:

Q_o = Q_з.п.max = 240 м³/хв.

Для забезпечення гарантованої подачі повітря у вибій визначаються коефіцієнти подачі К_Q та тиску Кр.

(2.21)

де e — основа натурального логарифма, 2,7;

К — коефіцієнт враховуючий аеродинамічний опір і герметичність труб;

L — довжина трубопроводу, м;

d — діаметр трубопроводу, м.

(2.22)

Подача вентилятора, м³/хв.:

м³/хв (2.23)

Тиск вентилятора, Па:

(2.24)

де Q0 — підставляється в м3/с;

R — опір трубопроводу, в залежності від матеріалу труб.

По визначеним Qв і РЕ приймається вентиляційна установка і визначається її режим роботи.

Таблиця 2.5 — Характеристика ВМП.

Використовуючи рівняння:

(2.25)

(2.26)

де Q — подача вентилятора від 0 до 1,25 Qв м³ /хв.

Складемо характеристику трубопроводу Таблиця 2.6 — Характеристика трубопроводу.

2.5 Технологія робіт конструктивної особливості прийнятого обладнання

Проектом передбачено проведення виробки комбайновим методом, що дозволить отримати високі темпи проведення з максимальною механізацією робіт. Всі роботи по відбійки гірничої маси, оформлення вибою, навантажування маси буде здійснювати прохідницький комбайн. Конструкція його дозволяє здійснювані навантаження до 90% відбитої гірничої маси безпосередньо на стрічковий конвеєр. Робота комбайна планується в 3 зміни по циклічному графіку, цикл встановлено ширині кроку кріплення і. Дорівнює 5,8 м. Після кожного циклу комбайн видаляється на (З —4)м під вибою, потім встановлюється запобіжне кріплення пісня чого монтується вручну основне кріплення та затяжка покрівлі та бортів виробки. Нарощування телескопічної частини конвеєра здійснюється за допомогою ходової частини комбайна та тягового ланцюга прикріпленого до висувної частини ЛТП. Всі роботи пов’язані з нарощуванням пожежного, вентиляційного трубопроводу, кабельної мережі плануються на ремонтну зміну в об'ємах достатніх дня роботи вибою на добу.

Доставка матеріалів за допомогою монорельсової дороги ДКН-1 також здійснюється в ремонтну зміну, матеріали складаються не дальше 50 м від вибою. В ремонтну зміну також проводиться обслуговування механізмів та електричних мереж і апаратів згідно графіків ТО. В кінці зміни проводиться випробування механізмів під навантаженням.

Послідовність робіт та їх зміст відображені в паспорті кріплення виробки та планограмі робіт в графічній частині проекту.

2.6 Вибір раціональної схеми електропостачання

Згідно проекту виробки, обладнання для проведешся виробки розміщено в одну лінію на значну відстань, тому в проекті прийнято лінійну схему електропостачання максимальним наближенням джерел живлення до споживачів, що забезпечить незначну довжину низьковольтної мережі та мінімум втрат напруги. Схема живлення складена також з урахуванням вимог ПБ щодо тупикових виробок. Це в першу чергу відноситься до забезпечення роздільного живлення ВМП та тупикової частини вибою. В проекті це забезпечено двома автоматичними вимикачами, встановленими на свіжому повітрі до начала виробки. Живлення тупикової частини буде здійснюватися через груповий пускач, зв’язаний з системами контролю за газовим станом та кількістю повітря в вибої. В місці установки приводів обладнання комплектуються розподільчі пункти, на яких встановлені апарати захисту для управління. Довжина абелів визначена на всю проектну довжину, з урахуванням умов провисання (збільшена на 10%).

Довжина кабелю комбайна прийнята рівного кроку пересування кінцевого розподільчого пункту і дорівнює 50 м.

Використовуючи прив’язку виробки з шахтних умов прийняту технологію та обладнання складаємо розрахункову схему електропостачання. Довжини високовольтних кабелів до початку штреку прийняті на підставі схеми електропостачання шахти.

Для живлення пересувних підстанцій шахтна мережа забезпечує напругу 6кв, яка поступає з поверхні від ГПП до підземної підстанції ЦПП, де вона розподіляється за допомогою кабельної мережі по технологічнім ланкам шахти. На кожному пласту (блоці) обладнуються розподільчі пункти 6кв (РПП-6), які розподіляють 6кв безпосередньо на пересувні підстанції. На кожній дільниці встановлені пересувні підстанції, які забезпечують живлення споживачів напругою 660 В. В проекті прийнята одна пересувна підстанція.

Для мережі освітлювання та ручних інструментів передбачена напруга 127 В. яку забезпечать спеціальні знижувальні трансформатори типу АПШ-1.

Для ланцюгів сигналізації, управління прийнята напруга 36/18 В, яку забезпечать трансформатори встроєні в апарати управління.

Розподільчі пункті встановлені згідно розрахункової схеми, кожний комплектується автоматичним вимикачем, та пускачами по числу споживачів, а також заземлювальною мережею з місцевим заземлювачем. Біля РП-О.66 також встановлюються блоки чи апарат автоматики, пульти керування.

2.7 Розрахунок освітлювальної мережі

Відповідно категорії шахти та призначення виробки приймаємо тип світильника по рекомендаціям довідника. Технічні показники світильника приведені в таблиці 2.7.

Таблиця 2.7 — Характеристика світильника

(2.27)

де L_ш — довжина виробки:

1-відстань між сусідніми світильниками, (8:10) м;

Потужність транс форматора, кВт.

(2.28)

з_с = 0,95 — К.К.Д мережі

Приймаємо агрегати типа АПШ-1 потужністю 4КВА кожний в кількості 3 шт.

Переріз кабелю, мм²

(2.29)

де г - проводимість міді, 50

ДU — втрати напруги, 4%;

М — момент навантаження, вт.м.

(2.30)

де n_св.в — кількість світильників в одній гілці, шт.;

Lв — довжина гілки, м.

Прийнято кабель марки КОГЭШ 3•6+1х4

Схема освітлювальної мережі

33 33 33 33 33 33

333.0 333.0 333.0 333.0 333.0 333.0

АПШ- 1 АПШ- 1 АПШ- 1

2.8 Розрахунок і вибір пересувних підстанцій

Потужність підстанції визначена методом коефіцієнту попиту, який враховує одночасну роботу споживачів. Згідно прийнятого обладнання та схеми електропостачання складемо таблицю навантажень, при цьому використовуємо технічні характеристики електродвигунів з каталогу.

Таблиця 2.8 — Таблиця навантажень.

Потужність підстанцій, КВА.

(2.31)

де УР — сумарне навантаження, кВт;

cosц_ср.взв — коефіцієнт потужності середній, 0,6;

УS_апш — сумарна потужність трансформаторів освітлювання, КВА Кс — коефіцієнт попиту, (0,45?0,55).

По розрахунку приймаємо найближчу по потужності серійну підстанцію.

Табліця 2.9 — Технічна характеристика підстанції.

2.9 Розрахунок кабельної мережі у нормальному і перевірка її в пусковому режимі

Повинна використовуватись умова:

І_к.н? І_к.доп (2.32)

де Ік.н — номінальний струм в кабелі, А;

І_к.доп — допустимий струм в кабелі по каталогу.

Використовуймо технічні данні кабелів типу КГЭШ та ЭВТ, приймаємо відповідні перерізи, результат закосимо в таблицю 12.

В залежності від умов роботи механізмів, приймаємо переріз кабелів по рекомендаціям довідника, результат заносимо в таблицю 2.10

Таблиця 2.10 — Вибір кабелів.

Перевірка зведена до визначення фактичних втрат напруги в прийнятій мережі та порівняння їх з допустимими втратами.

Допустимі втрати напруги. В:

(2.33)

ДU — втрати напруги в мережі, В.

(2.34)

де ДUтр — втрати в обмотках трансформатора. В;

ДU_фк — втрати напруги в фідерному кабелі, В;

ДU_гкквтрати напруги в гнучкому кабелі комбайна, В.

Визначимо втрати в трансформаторі В: (2.35)

де в — коефіцієнт завантаження трансформатора, КВА

(2.36)

де Sтр р — розрахункова потужність трансформатора, КВА;

S_тр.н — прийнята потужність трансформатора, КВА;.

cosцкоефіцієнт потужності. 0,6;

Uа, UР — відповідно активна та реактивна складові навантаження

трансформатора, %.

% (2.37)

де Ркз — втрати к.з. трансформатора, кВт

(2.38)

де UІКЗ — напруга к.з. трансформатора %

Визначимо втрати напруги в гнучкому кабелі комбайна В В (2.39)

де cosц_дВ — коефіцієнт потужності двигуна комбайна;

І_н.г.к. — номінальний струм в кабелі комбайна, А;

Rкг — активний опір гнучкого кабелю, ом.

(2.40)

де R0 — опір жили кабелю по каталогу, ом;

L_к — довжина кабелю, м.

Визначимо втрати напруги в фідерному кабелі, В

(2.41)

де Lк _ф — довжина фідерного кабелю, м;

Sк_ф — переріз кабелю прийнятий раніше, мм²;

— проводимість міді.

Визначимо сумарні втрати в мережі, В

В (2.42)

Перевірка показала, що втрати напруги в мережі не перевищують допустимі, значить кабелі вибрані вірно.

42,9 < 63 (2.43)

Умова виконується.

Перевірка проводиться з умов пуску найбільш потужного двигуна, як правило це двигун виконавчого органа комбайна. При цьому повинна виконуватись умова.

U_дв.min = 0,8 • 660=523 В Для перевірки необхідно визначити фактичній рівень напруги на клемах двигуна, В.

(2.44)

де Uрп — напруга на розподільчому пункті, В;

(2.45)

І_дв.п — пусковий струм двигуна. А;

R₁ Х₁ — відповідно сумарний активний та індуктивний опір мережі від трансформатора до двигуна, ом.

(2.46)

(2.47)

(2.48)

(2.49)

де І_тр.н — номінальний струм трансформатора на боці 660В;

U_н.тр — напруга трансформатора, 0,69 КВ;

S_тр.н — потужність трансформатора КВА;

cosц_п — коефіцієнт потужності при пуску, 0,5.

(2.50)

(2.51)

(2.52)

(2.44)

Таким чином розрахунок показав, що фактична напруга на клемах двигуна більше, ніж мінімальний допустимий рівень, значить мережа відповідає умовам пуску.

> 530>528 (2.53)

2.10 Розрахунок струмів короткого замикання

Для подальших розрахунків та вибору уставок захисту, необхідно визначити розміри струмів коротких замішань в мережі дільниці. Розрахунки здійснюємо методом приведених довжин, який рекомендований ПБ. Згідно цього метода необхідно всі перерізи прийнятих раніше кабелів привести до одного перерізу 50 мм

Приведена довжина кабелю, м.

(2.54)

де Lк — фактична довжина кабелю, м;

К — коефіцієнт приведення.

(2.55)

SК — переріз кабелю, мм² .

Знаючи приведену довжину, по таблицям, приведених в ПБ, визначаємо величину струму к. з. в розрахункових точках схеми. Результати приведені в таблиці 2.11.

Таблиця 2.11 — Розрахунок струмів к. з.

Вибір і перевірка пускової апаратури та уставок захисту

Вибір апаратів здійснюється на підставі таких вимог:

Вибір пускачів:

(2.56)

Вибір автоматичного вимикача:

(2.57)

Вибір установки захисту пускача:

(2.58)

Вибір установки захисту автомата, групового пускача

(2.59)

де І_пн.дв — пусковий струм найбільш потужного двигуна, А;

УІ_н.о.дв — сума номінальних струмів інших двигунів. А.

Перевірка уставок захисту на чутливість:

(2.60)

Перевірка апарату на відключення:

(2.61)

— трьохфазний струм к. з на клемах апарата, А На підставі цих вимог і технічних характеристик приймаються необхідні апарати та проводяться відповідні перевірки. Результати зведені в таблицю 2.12.

Таблиця 2.12 — Вибір, перевірка апаратів.

2.12 Вибір високовольтного кабелю

Для розрахунку високовольтної мережі складаємо її схему.

КТПВ- 250/6

6кВ К1

К3 400.0

ЦПП 1300.0 РП- 6

КТПВ- 400/6

К2

1700.0

Рисунок 2.6 — Схема мережі 6 кВ Розрахунок кабелю по нагріву робочим струмом

Повинна виконуватись умова:

(2.62)

де І_к.доп — допустимий струм в кабелі по каталогу, А;

І_н — номінальний струм в кабелі по розрахунку, А

(2.63)

Uн — номінальна напруга, 6КВ.

По технічним характеристикам кабелів марки ЭВТ, СБН приймаємо відповідний переріз.

Від ЦПП до РП -6 CБН 3×16

Від РП — 6 до ТСВП ЭВТ 3×16+1×10

Вибір кабелю по струму термічної стійкості:

(2.64)

де t_ф — час дії струму к. з., 0,15с;

С — коефіцієнт який враховує температуру нагріву, 122;

І? — діюче значення стійкого струму к. з. трьохфазного, А.

(2.65)

де S_кзцпп — потужність к. з. на шинах ЦПП, МВА; прийнята по технічному

проекту шахти.

Вибір кабелю по втратам напруги

(2.66)

де ДU_доп — допустимі втрати напруги в мережі 6КВ, 150В;

Lк — довжина кабелю по проекту, м;

у — проводимість міді. 50;

cosцср — коефіцієнт потужності середній, 0,6.

Остаточно з трьох визначених перерізів приймаємо найбільше значення та кабель.

Від ЦПП до РП-6 CНБ 3×16

Від РП-6 до КТПВ250/6- СБН 3*16

Від РП-6 до КТПВ400/6- СБН 3*10

2.13 Вибір і перевірка комплексних розподільчих пристроїв та установок захисту.

Вибір КРП здійснюється по кільком параметрам.

По номінальному струму та напрузі

(2.67)

А, А (2.68)

Використовуємо технічні данні КРП типа КРУВ — 6, вибираємо необхідний апарат.

По максимальному струму відключення

(2.69)

І? — трьохфазний струм к. з. на клемах апарата, А визначений в розділі 2.12, 4800 А По струму електродинамічної та термічної стійкості

Визначимо вдарний струм к. з., А.

(2.70)

К_у — вдарний коефіцієнт.

Визначимо ефективне значення струму к. з., А

(2.71)

Визначимо струм термічної стійкості

(2.72)

t_ф — час дії струму к. з., 0,15с;

t — розрахунковий час термічної стійкості 1с.

По отриманим результатам проводимо вибір КРП результати знесені в таблицю 2.13.

Таблиця 2.13 — Вибір КРП.

Вибір та перевірка уставок захисту КРП Визначимо струм спрацювання реле захисту. А

(2.73)

де КТp — коефіцієнт трансформації ТСВП, 87;

Іпн — пусковий струм найбільшого двигуна А

УЙ_н.о — сума найбільших струмів, залишившихся споживачів. А.

Перевіримо уставку на чутливість:

(2.74)

1=

2=

Перевірка виконується. 5,2 > 1,5

Для встановлення розрахункової величини уставки на блоці захисту КРУП 6 необхідно визначити значення поділки на шкалі.

(2.75)

2.14 Автоматизацій виробничих процесів

Згідно проекту, деякі технологічні процеси планується автоматизувати, що 4 забезпечить підвищення видобутку вугілля, та зменшення кількості робітників.

Крім того за допомогою автоматичних систем можна отримувати оперативну інформацію, контроль за роботою механізмів, відключення аварійних режимів. Прийняті такі види автоматичних пристроїв:

Апаратура монорельсової дороги УМД

Комплект апаратури забезпечує управління монорельсовою дорогою типа ДМКУ — 1 на всю її довжину до 2000 м по трьох провідній лінії з голих дротів, які закріплені на ізоляторах вздовж транспортної мережі.

Схема забезпечує аварійну зупинку в любому місці транспортної виробки та подачу звукового сигналу перед запуском. Система подачі сигналів іскробезпечна напругою 18 В, виконана в вибухобезпечному варіанті.

Комплекс автоматизації конвеєрного транспорту АУК — 1 М

Комплекс може забезпечувати автоматизацію до 10 конвеєрів любого типу. Управління здійснюється одним оператором на пункті навантаження. Апаратура виконує такі функції:

1. Послідовний пуск конвеєрів в автоматичному режимі;

2. Подачу звукового сигналу по всій лінії перед запуском конвеєра;

3. Світлову та звукову сигналізацію при аварії конвеєра;

4. Контроль швидкості і стрічки конвеєра;

5. Контроль сходу стрічки та стан пересипів;

6. Телефонний зв’язок між оператором та приводити на конвеєрах;

7. Аварійну зупинку в любому місці лінії;

8. Ручне управління при виконанні ремонтів і обслуговування.

Комплекс контролю за роботою вентиляторів місцевого провітрювання АПТВ Призначений за контролем роботи ВМІІ. виконує такі функції:

1. Автоматичний запуск ВМП в імпульсному режимі.

2. За допомогою датчика контролю повітря (ДКП визначає кількість повітря у вибої, якщо його нестача досягає 25% автоматично знімає живлення дільниці:

3. Подача звукового -(світлового) сигналу за 2 хвилини перед виключеннямі живлення.

4. Автоматичний запуск резервного ВМІІ;

5. Передачу сигналів телеуправління та телеконтролю на пульт диспетчера;

6. Затримку часу до 8 хвилин на подачу живлення в тупикову виробку, після виключення ВМП необхідного для повного її провітрювання;

2.15 Технічне обслуговування і ремонт обладнання дільниці

Для забезпечення надійної та безаварійної роботи шахтних машин, механізмів, електричних мереж, електричної апаратури та систем автоматики на шахті діє спеціальна служба, керована головним механіком. В склад цього підрозділу входять різні технічні підрозділи (гідравліки, електроцех, стаціонарного обладнання, ремонту гірничих машин та інше). Ці підозрілі мають необхідне обладнання та допоміжні цехи (токарний, зварювальний, ковальний, склади ГШО та ГММ).

Всі вони укомплектовані відповідним по професії штатом робітників та УТР. На дільницях шахти також передбачений штат слюсарів чергових та ремонтних, а також механіки дільниць. Діяльність служби ЕМВ направлена на своєчасне, правильне обслуговування та експлуатацію гірничого обладнання, проведення поточних ремонтів згідно рекомендації заводів, випускаючих відповідну продукцію.

Для надійної експлуатації, на шахті створені графіки обслуговування, ремонту, монтажу, котрі затверджуються головним механіком на початку року. ІІередбачено такі види обслуговування та ремонту:

ТО1 — щозмінне технічне обслуговування — проводиться кожної зими. черговим персоналом дільниць. В склад робіт входить візуальний контроль за станом обладнання, перевірка систем захисту, рівня мастил та робочих сумішей. контроль роботи механізмів по показникам контролюючих приладів, та зовнішнім відзнакам, підтягування кріплення та інших технічних робіт, пов’язаних з технологічним процесом

Т02 — щодобове технічне обслуговуванні - проводиться складом слюсарів ремонтників гірничих робітників, машиністів гірничо — виймальної техніки під керівництвом механіка дільниці. При цьому проводиться долив робочих сумішей, мастил; скорочення (добавлення) мереж, трубопроводів; огляд апаратів з відкриттям камер та дверей, з відключенням напруги. При необхідності проводяться необхідні регулювання та регламентні роботи. В кінці зміни проводяться випробовування механізмів під навантаженням .