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

p> [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].

Линейная масса вращающихся частей роликоопор [11] :

[pic]кг/м (3.7)

[pic]кг/м (3.8) где [pic]= 16,7 кг и [pic]= 21,5 кг – масса вращающихся частей роликоопор соответственно на груженой и порожней ветвях ленты [10, 11]; [pic]= 1,5 м и
[pic]=3,0 м – расстояние между роликоопорами соответственно на груженой и порожней ветвях ленты [10, 11].

Сопротивление движению на груженой и порожней ветвях конвейера соответственно:

[pic]

[pic]Н (3.9)

[pic]Н (3.10) где g = 9,8 м/с – ускорение свободного падения; w = 0,035 – коэффициент сопротивления движению.

В связи с тем, что конвейер работает по горизонтали, привод устанавливается в конце груженой ветви. Расчетная схема конвейера представлена на рис. 3.1.

[pic]

Рис. 3.1. Расчетная схема для конвейера

Натяжение ленты в точке сбегания с приводного барабана:

[pic] Н (3.11) где kт = 1,2 – коэффициент запаса сил трения на приводных барабанах; F – тяговое усилие на приводном валу конвейера:

[pic]

[pic]Н (3.12) где k1 = 1,08 – коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления на поворотных пунктах и криволинейных участках конвейера; [pic]= 18,78 – тяговый фактор приводных барабанов [9, 11].

Натяжение ленты в остальных точках конвейера:

Sсб = S1 = S2 = 675 H

(3.13)

S3 = S2 · 1,05 = 675,0·1,05 ( 708,8 H

(3.14)

S4 = S3 · 1,01 = 708,8(1,01 ( 715,9 H

(3.15)

S5 = S4 = 715,9 Н

(3.16)

S6 = S5(1,05 = 715,9·1,05 ( 751,6 H

(3.17)

S7 = S6 + WпР = 751,6+3018,0 ( 3769,7 H

(3.18)

S8 = S7·1,05 = 3769,7 ·1,05 ( 3958,2 H

(3.19)

S9 = S8 + Wгр = 3958,2+6243,0 ( 10201,2 H

(3.20)

S10 = S9(1,05 = 10201,2 ·1,05 ( 10711,2 H

(3.21)
S11 = S10 = 10711,2 Н (3.22)

S12 = S11(1,05 = 10711,2 ·1,05 ( 11246,8 H

(3.23)

S13 = S12 = 11246,8 Н (3.24)

S14 = S13·1,01 = 11246,8(1,01 ( 11359,2 H

(3.25)

Проверка по условию допустимого провиса ленты между роликоопорами:

[pic] (3.26) где Sгр min = 4 кН – наименьшее натяжение на груженой ветви конвейера, тогда условие по допустимому провиса ленты между роликоопорами соблюдается, т.е. 4кН = 4кН.

Конвейер соответствует требованиям по условию допустимого провиса ленты.

Для резинотросовых лент расчет на прочность:

[pic] (3.27)

( [pic] где mФ – фактический коэффициент запаса прочности резинотросовой ленты;
(разр = 2500 Н/см – разрывное усилие резинотросовой ленты [10]; SMAX = S14
– максимальное статическое натяжение ленты, полученное расчетом; [m] = 7 – допустимый коэффициент запаса прочности лент [10].

Так как mФ > [m], то эксплуатируемая лента соответствует требованиям.

Суммарная расчетная мощность двигателей приводной станции одного конвейера:

[pic] кВт (3.28) где kр = 1,15(1,2 – коэффициент резерва мощности; ( = 0,87 – коэффициент полезного действия механической передачи.

Выбираем два двигателя КОФ42-4, мощностью по 55 кВт каждый (один в резерве).

Очевидно, что выбранные нами конвейера 2ЛТ100У соответствует требуемым условиям.

4. Стационарные установки

4.1 Вентилятор главного проветривания

Вентиляторные установки

ВЦД-32М - вентиляционный ствол № 2;

ВРЦД-4, 5 - вентиляционный ствол № 3.

Свежий воздух в блоки "Южный" и "Северный" для проветривания очистных и подготовительных забоев подается по вентиляционному - стволу №1 и вспомогательному клетевому стволу, а исходящая струя из этих же блоков выдается на поверхность по вентиляционным стволам №№ 2 и 3.

При этом вентиляционный горизонт принят на отметках -400 (северное крыло) и -450 (южное крыло), а также на горизонте -270, на котором пройден околоствольный двор при основных стволах, соединенный квершлагом и наклонными вентсбойками с горизонтом -400.

Расчетное количество воздуха при необособленном проветривании забоев
(применяется в тупиковых проходческих забоях, исходящая из которых поступает в лавы в настоящее время таких забоев - 6) составляет 20703[pic] в минуту. Фактически в шахту подается в минуту 22880[pic] свежего воздуха.

Управление двумя вентиляционными установками производится операторами непосредственно из машинного зала.

Электропривод вентиляторных установок шахты «Комсомольская» нерегулируемый. Предлагаю заменить его на ВЦД-47 («север»), т.к. промышленностью он выпускается серийно заменяемыми блоками. Области промышленного применения данных вентиляторов показаны на ДП.180400.03, рис.4.1.

Расчет депрессии

Депрессия капитальных и подготовительных выработок определяется: h = R · Q2 , (aПа;

(4.61) где R - аэродинамическое сопротивление выработки, к(
Q - расчетный расход воздуха, м3/сек;

[pic], к(; (4.62)
( - коэффициент аэродинамического сопротивления; L - длина выработки, м;
Р - периметр, м; S- площадь сечения выработки, м2;

Результаты расчетов сведены в таблицу 4.1.

Выбор вентилятора главного проветривания производим с учетом его дебита
Qв(м3/с) и h = 272,2 ДаПа.

Qв = 1,2·270 = 324,8 м3/с = 19488 м3/мин;

Для данных условий принимаем вентилятор ВРЦД-4,5 (n = 50 мин-1).

Таблица 4.1

Расчет депрессии блока "Южный"

|Тип |Ном.мощ.|Напряжение,|Ном. ток, А|Напр |Потери, Вт|
|подстанции | |В | | | |
| |кВ·А | | | | |
|СЭР-19М |127 |1200 |93 |0,9 |

[pic] кВ·А (5.18) где: (с = 0.95(0.97 – кпд сети; (свр – кпд электродвигателя сверла; cos(свр – коэффициент мощности; Рсвр. – номинальная мощность сверла, Рсвр =
1,2 кВт.

Определение момента нагрузки:

М = Рсвр ( L = 1,2 ( 80 = 96 кВт /м

(5.19) где L - длина питающего кабеля, L = 80 м.

Определение сечения питающего кабеля:

[pic] ммІ (5.20)

Для питания электросверла принимается кабель, кабель КОГВЭШ 3(4 +1(4
+1(4.

Суммарная потребляемая мощность питающего трансформатора.

S = Sос + Sсвр = 2,1 +1,5 = 3,6 кВА

Исходя из расчётов принимается пусковой аппарат типа АПШ-2, с характеристиками представленными в табл. 5.4.

Таблица 5.4

Характеристика АПШ-2

|Тип |U1ном, В |U2ном, В |I2ном, А |Pном, кВ·А|КПД, % |
|АПШ-2 |1140 |127 |17,4 |4 |94 |

Расчет и выбор кабельной сети участка

Расчет кабельной сети сводится к определению таких сечений магистральных (фидерных) и распределительных кабелей, которые, будучи прочными механически, допустимым по температуре нагрева длительным рабочим током и потере напряжения в рабочем режиме, обеспечивало бы подвод электроэнергии к потребителям при напряжении, достаточным для нормальной работы электродвигателей.

Расчет и выбор фидерного кабеля nф.(Iдоп. ? кр.(Iф

(5.21) где nф – число параллельно включенных фидерных кабелей; Iдоп – допустимый ток для принятого сечения кабеля; кр – коэффициент резерва, кр = 1,1 – 1,2;
Iф – расчетный ток нагрузки на фидерный кабель определяется в зависимости от схемы распределения электроэнергии на участке:

Iф = [pic] (5.22) где Uн – номинальное напряжение сети; (Руст. – суммарная мощность приемников, подключаемых к кабелю; cos( - средневзвешенный коэффициент мощности приемников участка; Кс – коэффициент спроса, определяется для каждой группы приемников отдельно.

Сечение гибких кабелей однодвигательных электроприемников участка выбирается исходя из длительно допустимой нагрузки по нагреву номинальным током.

Iдоп. ? Iном

(5.23)

При питании по одному кабелю нескольких одновременно работающих электродвигателей сечение кабеля выбирают по сумме номинальных токов этих электродвигателей.

Iдоп. ? S Iном

(5.24)

При питании многодвигательных забойных конвейеров от двух пускателей сечение кабелей, приложенных к каждому приводу определяют из условия:

Iдоп. ? Iном

(5.25)

При питании от одного аппарата:

Iдоп. ? n Iном

(5.26) где Iном. – номинальный ток одного электродвигателя; n - число электродвигателей.

Выбор и расчет фидерных, комбайновых кабелей и кабелей других вспомогательных приемников энергии на напряжение 660В и 1140В заносим в кабельный журнал – табл. 5.5.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6