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

|Вентствол № 2 | | |6413 |

|Вентствол № 3 | | |12629 |

|ИТОГО: | | |19100 |

Количество воздуха, поступающего на добычные и проходческие участки,

представлено в табл. 1.2 и 1.3.

Таблица 1.2

Количество воздуха, поступающего на добычные участки

|Лава 212-с пласта Тройной |287 |393 |130 |680 |0,15 |

|Лава 412-с пласта |438 |473 |257 |911 |0,3 |

|Лава 312-ю пласта |486 |1099 |263 |1585 |0,3 |

|Лава 522-с пласта Мощный |844 |563 |402 |1407 |0,1 |

|Лава 622-с пласта Мощный |1302 |2001 |620 |3303 |0,4 |

Таблица 1.3

Количество воздуха, поступающего на проходческие участки

| |н | | | |

|Монтажная камера 722-с |609 |646 |1016 |21,0 |

|Квершлаг 42-ю |216 |400 |366 |8,0 |

|Конвейерный штрек 512-с|192 |400 |502 |7,0 |

|Конвейерный штрек 512-с|192 |390 |601 |7,0 |

|юг) | | | | |

|ЮПЛУ |258 |350 |447 |9,0 |

|СГЛУ |430 |540 |845 |15,0 |

Вентиляторные установки размещены в зданиях вентиляторных с

вентканалами, оборудованными вентиляторами для проветривания шахты:

ВЦД – 3,2М – вентиляционный ствол № 2;

ВРЦД – 4,5 – вентиляционный ствол № 3.

Способ дегазации – каптаж метана из подрабатываемых пластов спутников в

зонах, разгруженных от горного давления через подземные скважины,

пробуренные с фланговых выработок.

[pic]

Рис.1.2.1 Микросхема проветривания шахты ''Комсомольская''

2. Механизация очистных работ

2.1. Система разработки и механизация выемки угля

На шахте «Комсомольская» принята система подготовки шахтного поля

полевая, блоковая, панельная. Блоки «Северный» и «2-й Северный»

представляют собой двухстороннюю панель, а блоки «Южный» и «2-й Южный» –

двух- и односторонняя панели. Выемочные столбы подготавливаются одинарными

промежуточными штреками с поддержанием их на границе массив –

выработанное пространство.

Порядок отработки: шахтного поля – прямой; блоков: «Северный» и «2-й

Северный» – лавами по простиранию, нисходящий; блока «Южный» – лавами по

простиранию, нисходящий; блока «2-й Южный» – одинарными лавами по падению

в северной части блока и по простиранию в южной части; выемочных участков –

обратный, с управлением кровлей полным обрушением.

На шахте работает три добычных участка. Данные по структуре и

параметрам механизации очистных работ на шахте «Комсомольская» приведены в

табл. 2.1.

Для пластов «Мощного», «Тройного» и «Четвертого» при принятой системе

разработки в данном проекте принимаем прямоточную схему проветривания

отрабатываемого очистного забоя (участка).

Таблица 2.1

Механизация очистных работ на шахте «Комсомольская»

|Параметры;тип оборудования |Данные по участкам |

| |№6 |№10 |№9 |

|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 | | | |

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

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

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

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

| |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 |

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10

МЕНЮ

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