Дільничний водовідлив

Вступ

В нинішній час вугільна промисловість України знаходиться в тяжкому стані. В наслідок з цього становища може стати більш раціональне та економічне застосування експлуатаційного обладнання на шахті а особливо стаціонарного обладнання яке вживає до 50% цієї електроенергії використаної на шахті.

При видобуванні вугілля у підземній виробці безперервно поступає вода. В залежності від гірничо-геологічних умов, на одну тону видобутого вугілля приходиться від 1,1 до 36 тон води. Глибина з яких відкачується вода дуже глибокі від 100 до 1600 м. На ряді шахти притоки сягають до 100 м³/год і більше. Для відкачки води необхідний вірний вибір (згідно ПБ) електронасос них агрегатів.

Забезпечення надійності та економічності роботи відливної установки та зменшення відсотку ручної праці при їх обслуговуванні - тому і буде проведена дана робота.

1. Загальна частина

1.1 Загальні відомості про шахту

Технічний проект шахти «Росія» виробничого об'єднання «Селидіввугілля» виконаний інстітутом «Дніпрогіпрошахт». Будівництво шахти почалося в 1953 році, а в грудні 1960 р. шахта була введена в експлуатацію.

Адміністративно шахта розміщена на території Красноармійського геологопромислового району та входе до складу Селидівської холдингової компанії по видобутку вугілля.

В геологічному відношенні ділянка шахти розміщена на території Котляревсько-Курахівського комплексу, який входе до складу Красноармійського кам’яно — вугільного району Донбасу.

На території дільниці шахти розміщені села Михайлівка та Маринівка. На заході знаходиться місто Селидове, на півночі - місто Новогродівка. Найближчими промисловими підприємствами являються шахта «Україна» з якою шахта має межу на півдні та шахта імені Д. С. Коротченко — на заході.

Дільниця шахти розміщується на водорозділі між верхов ями річки Солона та балкою Мемрик і представляє собою рівнину.

1.2 Коротка геологічна характеристика

Кам’яновугільні відкладення Красноармійського геолого-промислового району формують пологу моноклиналь південно-західного крила Кальміус — Торецької котловини. Площина поля шахти приурочина до висячого крила Селидівського насува, який є її межою.

В геологічній будові шахтного поля приймають участь відкладення свити С₃¹ верхнього карбона та свити С₂⁷, С₂⁶ середнього карбона, перекриті утвореннями нижнєнеогенового та четвертичного віку.

Залягання порід карбону моноклинальне з кутами падіння від 4 до 15 ^о. Простягання порід в основному меридиональне, у Селидівського насува простягання переходять у північно-західне.

Саме велике порушення у межах шахтного поля — Селидівський насув.

Його наявність визначило тектонічну структуру шахтного поля, а саме: розвиток порушеннь збросового та взбросового характеру, значний розвиток дрібноамплітудної тектоніки. Простягання цих порушеннь північно-західне (Котляревські зброси № 1 та № 2), південно-східне (Михайлівський зброс, зброси «А» та «Б»), а також північно-східне (Орловський взброс, взброс № 1 та Новаковський зброс). Кут падіння порушеннь 80 — 85^о.

Гірничими виробками відмічено ряд дрібноамплитудних порушень з амплитудами 0.1 — 0.7 м. Вони не мають великої довжини та закономірності, різні елементи залягання, але нерідко супроводжуються значними зонами послаблення порід (до 10 м)., що приводе до втрати вугілля.

Планом розвитку на 2000;2005 рік розраховується, що в роботі буде 3 робочих пласта т_2, l_1, l₂¹. З них пласт L₁ витриманий; М₂, L₂¹ — не витриманий. Пласт L₂¹ та пласт L₁ характеризуються простою будовою.

По даним ДВГРС та служб ВТБ шахти виділення метану в гірничих виробках шахти «Росія» не виявлено, тому шахта умовно віднесена до першої категорії по газу.

Вугільний пил усіх пластів вибухонебезпечний.

В межах шахтного поля підземні води заключені в четвертичних неогенових та кам’яновугільних відкладеннях.

Водоносними в четвертичних відкладеннях являються лінзи прошари тонкозернистих пісків, які залягають серед глин та суглинків. Вони утворюють водоносний горизонт «верховодка». Рівень її непостійний та залежить від кількості атмосферних опадів. Запаси води в ній незначні, та з великою мінералізацією. Частково використовується населенням для хоз. цілей.

В неогенових відкладеннях водоносними є мілко зернисті кварцеві піски, потужністю до 40 метрів. Живлення водоносного горизонту відбувається за рахунок атмосферних опадів та поверхневих водотоків. Особливої участі у наводненості вони не приймають.

У відкладеннях кам’яновугільних порід підземні води приурочені до пісковиків та ізвесняків.

Водоносні горизонти карбона мають гідравлічний зв’язок з горизонтами неогенових та четвертичних відкладень, які утворюють єдиний водоносний комплекс.

Приток води за IV квартал 2000 року складає 572 м³ за годину. Прогноз — ний приток в шахту складе: нормальний 860, максимальний 945 м³ за годину.

Шахтні води, які відкачуються на поверхню, сульфатно-хлоридні, натрієво-магнієві та сульфатно-магнієво-натрієві з мінералізацією 3,0−3,2 гл.

Вода дуже жорстка (в окремих випадках 60−75 мг-екв/л) переважно з рН 6.9 — 7.75.

На різних стадіях відробки вугільних пластів характер наводненості гірничих виробок різний. При проходці підготовчих виробок притоки води відсутні або незначні. З початком ведення ОР, після посадки покрівлі поступлення води різко збільшується за рахунок дренування запасів в водоносних горизонтах, які знаходяться в зоні впливу гірничих виробок. Потім, хоча площа виробленого простору збільшується, відбувається відносна стабілізація притоку води.

Характеристика вугільних пластів

1.3 Розкриття і підготовка шахтного поля

Поле шахти «Росія» розкрито двома вертикальними центрально-здвоєними стволами глибиною 210 м та вісім'ю вентиляційними стволами різної глибини. На горизонті 210 м розміщене приствольне подвір'я, камери водовідливу, підземна електропідстанція, склад вибухових речовин. Від стволів пройдений капітальний розкриваючий квершлаг горизонту 210 м.

Для розкриття похилої частина пласта l₂¹ від основного квершлагу пройдений розкриваючий похилий польовий квершлаг від горизонту 210 м до горизонту 270 м. Для вихідного струменя служить шурф № 1 пласта k₈.

Підготовка шахтного поля панельна.

Система розробки довгими стовпами по простяганню.

В прийнятій системі розробки виймальні виробки проводяться по пласту з підривкою підошви виробки. Вентиляційний штрек проводиться вприсічку до виробленого простору, а відкаточний — в масиві. Спосіб проведення — широким вибоєм. Напрям проведення виробок — по простяганню, з деяким відхиленням від ізогіпс, з профілем виробки, який забезпечує сток води.

Межами шахтного поля являються:

на сході - ізогіпса мінус 350 м;

на заході - вихід пластів на поверхню карбону під наноси;

на півночи — Селидівський насув;

на півдні (загальна межа з шахтою Україна) — для пластів т₂, l₂¹, l₁ — умовна лінія, яка проходе на відстані 3,4 км південніше головного ствола шахти «Росія». .В майбутньому планується прирізка запасів від шахти «Україна» до шурфа № 10.

Розміри шахтного поля в даних межах складають: по простяганню з півночі на південь — 7,5 км; по падінню — 5,2 км. Площина шахтного поля складає 39 км.

1.4 Механізація та організація очисних робіт

Для виймання вугілля застосовують механізоване кріплення. Виймання вугілля в лавах виконується комбайнами типу ГШ-68, 1К-101, в залежності від потужності пласта.

Виймання відбувається по односторонній схемі. Середня довжина очисного вибою складає 160−220 м.

Вантаж вугілля проводиться шнеком під час виймання вугілля комбайном. Зачистка лави проводиться шнеком при згоні комбайна по лаві. По мірі проходу комбайна вздовж вибою, з відставанням до 2−3 метрів — пересуваються секції кріплення. По мірі просування секцій кріплення проводиться управління покрівлею — повне обвалення в виробленому просторі. Після виймання полоси вугілля по всій довжині лави та закінчення пересування всіх секцій кріплення — пересувають конвеєр.

Виймання ніш виконується за допомогою ВПР. Підривну гірничу масу прибирають вручну на конвеєр.

Верхня та нижня ніші кріпляться індивідуальним кріпленням з металевих стійок під брус.

Сопряжіння з конвеєрним ходком кріпиться механізованим кріпленням РКС-1Р.

Для підтримання вентиляційного та конвеєрного ходків на сопряжінні з лавою викладається ряд клітей з дерев’яних стійок довжиною 1,5 м Роботи по вийманню ведуться в 4 зміни. Тривалість кожної 6 годин. Перша зміна ремонтна, три останні по видобутку вугілля. Роботи ведуться при безперервному робочому тижні.

1.5 Механізація та організація підготовчих робіт

Проведення підготовчих виробок виконується прохідницьким комбайном ГПКС з навантаженням породи на конвеєр СП-202, 1Л-80.

Виробки малої довжини проходяться за допомогою БВР та ручним навантаженням вугілля та породи на скребковий конвеєр СР-70, СП-202.

Роботи впродовж доби організовуються в 4 зміни по 6 годин кожна при безперервному робочому тижні. Перша зміна відведена на ремонтно-підготовчі роботи. Три останні зміни відведені на проведення виробки.

В міру виїмки гірської маси (просування вибою) на відстань одного кроку кріпи провадиться установка нової рами постійного кріплення. Шарожкою виконавчого органа комбайна ГПКС розбурюються лунки в ґрунті під ніжки майбутньої рами постійної кріпи.

Усі роботи ведуться під захистом тимчасового і постійного кріплення. Виключається комбайн — пускач його виключається і блокується, на рукоятку вивішується трафарет «Не включати!». Виробляється оборка боків і покрівлі виробітки оборником довжиною не менш 2-х метрів, при цьому робітники повинні знаходитися під закріпленою ділянкою вироблення. Висувають і встановлюють у вибої висувне тимчасове кріплення й укладають на нього верхняк постійного кріплення.

Два прохідники по обидва боки зачищають лопатами гірську масу до ґрунту на живильник комбайна, далі обушками (ломиками) обробляють лунки для установки ніжок кріпи, укладають лежани в лунки. Ці прохідники одночасно по обидва боки по двох прохідника піднімають ніжки, заводять їх верхнім кінцем за прогін тимчасової кріпи, а нижнім кінцем встановлюють у підготовлену лунку на лежан. Установлена ніжка з'єднується стяжкою з раніше встановленою рамою кріпи. У такий же спосіб установлюється друга ніжка кріпи.

Після установки обох ніжок прохідники розсовують настил на висувному кріпленні і починають установлювати верхняк на ніжки в наступному порядку. З однієї сторони прохідник підтримує ніжку, а два прохідники укладають на неї верхняк. З іншої сторони верхняк підтримується четвертим прохідником. Далі перший прохідник підтримує ніжку з верхняком, четвертий прохідник підтримує ніжку зі своєї сторони, а другий і третій прохідники укладають верхняк на другу ніжку.

Елементи арки (ніжки, верхняк) з'єднуються хомутами, верхняк з'єднується верхньою стяжкою з верхняком раніше встановленої рами. Знову встановлена рама перевіряється по напрямку. Між останніми рамами встановлюється п’ять дерев’яних розстрілів. Знову встановлена рама розклинюється в замках двома дерев’яними клинами і затягується затягуванням відповідно до паспорта спочатку по верхняку, потім боки.

Порожнечі між затягуванням і бічними породами заповнюються породою.

На знову встановленій рамі на 3-й, 5-й і 15-й день після її установки підтягуються гайки на хомутах.

Тимчасове кріплення убирається і цикл робіт з виїмки гірської маси з вибою і кріпленню повторюється.

Тип кріплення, яким кріпляться виробки різний, в залежності від гірничо-геологічних умов, міцності порід, наводненості, часу експлуатації виробки та ін. Кріплення, яке приймається для кріплення виймальних виробок та похилів — КМП-А3 (кріплення металеве податливе аркове трьохланцюгове).

1.6 Транспорт на шахті

Для доставки матеріалів до лави використовується ДКН (по вентиляційному та відкаточному штреках). На відкаточному штреку для транспортування вийманого вугілля використовують два конвеєра 1ЛТ80, а біля лави конвеєр СП 202 довжиною 200 м, який скорочується при просуванні лави.

З очисного вибою (зі скребкового конвеєра СП-202) гірнича маса поступає на стрічковий конвеєр 2ЛТ80.

Телескопічний конвеєр 1ЛТП80 призначений для роботи в комплексі з прохідницьким комбайном. Конвеєр може подовжуватися, хвостову станцію пересувають слідом за комбайном гідроціліндрами, що живляться від маслостанції комбайну. Гірнича маса від проходки подається на конвеєр у бортовій виробці за допомогою мостового перевантажувача, один кінець якого шарнірно закріплений на комбайні, а інший на тележці, що пересувається по хвостовій частині 1ЛТП80. Це дозволяє комбайну маневрувати в межах вибою, а хвостова станція конвеєру пересувається за необхідністю. Піся вичерпання запасу стрічки, вона нарощується.

Перевантажувальні пристрої з конвеєру на конвеєр, якщо вони розміщені в одній виробці складаються з лотка, який спирається на балку коробчатого перерізу за допомогою ребер, та одночасно служать спрямовуючими для матеріалу приймальної воронки. В бункер корисна копалина транспортується за допомогою двох стрічкових конвеєрів 1Л100У. З бункера вугілля відкачується за допомогою живителя ПТК-2.

1.7 Стаціонарні установки

Піднімальні установки Двухскіповий вугільний підйом головного ствола. Головний ствол (скіпової) пройдений до гір. — 210 м. Глибина складає 235 м. Обладнаний двухскиповим вугільним підйомом, що служить для видачі всього добутого вугілля на шахті. Використовувана піднімальна машина типу 2,5×2,3 із приводом від електродвигуна постійного струму типу АБК-285−60, потужністю 950 квт. Обсяг скіпа 10,6 м³, вантажопідйомність 9500 кг.

Копрові шківи діаметром 4000 мм. Головні канати навішені діаметром 46,5 мм. Керування піднімальною машиною автоматизоване.

Двухскиповий породний підйом допоміжного ствола обладнаний машиною типу 2×4×1,8 із приводом від ассинхронного електродвигуна типу ЛАФ-1707−12 потужністю 500 квт. Для видачі породи прийняті скіпи ємністю — 3,3 м³. Головні канати навішені - 37 мм. Копрові шківи діаметром 4000 мм. Керування вручну.

Одноклітьовий підйом розміщений у допоміжному стволі і використовується для спуска-підйому людей і виконання допоміжних операцій. Застосовуються одноповерхові кліті, число одночасне людей, що піднімаються, у кліті - 26 чоловік. Головні канати — навішені. Діаметр — 51 мм. Копрові шківи діаметром 5000 мм.

Водовідливні установки Максимальний приплив води, що надходить по періодах експлуатації у водозбірник головної водовідливної установки, складе до 860 м³/ч. Для відкачки цей приплив води з 9 встановлених агрегатів в одночасній роботі повинні знаходиться 4 (інші в резерві і ремонті) на 2−3 трубопроводу в допоміжному стовбурі.

Характеристика, та місце розміщення прийнятих водовідливних установок

Вентиляційні установки

Починаючи з 1981 року система провітрювання на шахті комбінована, з подачею свіжого повітря по допоміжному стволі.

Схема провітрювання шахти — флангова з видачею вихідного струменя по шурфах. Частково вихідний струмінь виділяється по головному стволі (від провітрювання камер приствольного двору). Схема провітрювання виймальних ділянок — возвратоточна.

ЗА даними ДВГРС і служб ВТБ шахти виділення метану в гірських виробітках шахти «Росія» не виявлена, тому шахта умовно віднесена до першої категорії по газі.

Виділення вуглекислого газу відбувається в основному з відпрацьованих ділянок і заперемичених гірських виробках у розмірі 0,1−1%.

Провітрювання шахти відбувається по допомозі вентилятора головного провітрювання ВОКД — 3.0 нагнітаючим способом, що встановлений у головному стовбурі, а також вентиляторною установкою ВЦ — 31,5, установленої на шурфі № 6 шару т₄², що працює на усмоктування.

Калориферні установки

Підігрівання повітря, яке поступає в шахту у зимовий період, проводиться за допомогою калориферних установок на клітьовому стволі та повітроподаючих стволах № 2, № 3. Площина нагрівання калориферними установками на цих стволах по 5000 м². Автоматизоване регулювання теплопродуктивності виконується направляючим апаратом АН-1−2-2 на вентиляторів з приводом АО2−91−6. Виконавчий механізм на направляючим апараті КДУ. Контроль і регулювання температури повітря в стволі в межах +2 +3⁰С виконується імпульсивним регулятором РТК-2.

Пневматичні установки В теперішній час пневматична енергія на шахті не використовується.

Установки для кондиціювання повітря В теперішній час кондиціонери на шахті не використовується.

1.8 Енергопостачання

Зовнішнє енергопостачання шахти «Росія» здійснюється від Курахівської ГРЕС через П/С 110/6 кВ, де розташовані два трансформатори типу ТДТН-31.5−110/35/6 потужністю по 31.5 МВт кожен. коефіцієнт завантаження складає 0.61. Для прийому і розподілу електроенергії на території шахти є трансформаторна підстанція 6/0.4−0.23 кВ. Вона складається з розподільного пристрою 6 кВ з вічками камерного типу, силових трансформаторів.

Приводні двигуни шахтних машин та механізмів живляться трьохфазним струмом. Розподіл електроенергії між стаціонарними пристроями, а також у підготовчих і очисних виробках здійснюється за допомогою розподільних підземних пунктів — РПП-660.

Живлення підземних електричних навантажень здійснюється наступним чином: від поверхневої підстанції шахти живиться підземна підстанція шахти, яка живить в свою чергу: насоси головного водовідливу, силове навантаження біля стволового подвір'я, очисні та підготовчі роботи.

Для зниження навантаження на стволові кабеля и підвищення коэфіцієнта потужності в камері ЦПП та РПП-6 похилів встановлюють батареї статичних конденсаторів типу УК-6−450.

Електропостачання основних силових користувачів здійснюється напругою 660 В, а ручного інструмента и освітлення — 127 В від трансформаторів ТСШ и АПШ-1.

Стаціонарна кабельна мережа виробок виконана кабелем марки ЦСПНУ и СБНУ, освітлення — кабелями КРПСН.

Користувачами електроенергії на поверхні являються подіймальні установки, фабрика и інші допоміжні на проммайданчика шахти.

1.9 Автоматизація виробничих процесів

Автоматизація виробничих процесів необхідна для підвищення продуктивності праці, поліпшення якості продукції, забезпечення керування виробничим процесом у небезпечних і важкодоступним для людини середовищах. По функціональному призначенню, пристрої застосовувані на шахті поділяються на:

пристрою автоматичного контролю (сигналізація і захист) — контроль напруги в мережі, контроль температури, токовий і тепловий захист людини, газовий захист масляних трансформаторів, захист від замикань на землю, нульовий захист електродвигунів від зникнення напруги;

пристрою регулювання і керування — керування установками і процесами, автоматичний пуск, стоп, піднімальна машина, запуск, переключення;

пристрою автоматичного блокування — застосовується для подачі сигналу при виконанні операцій, що можуть привести до аварійної ситуації.

У даний час на шахті діє система оперативно-дистанційного керування шахтою на базі пульта ПГДМ. Прийнято апаратуру телемеханіки УФИ-1М, датчики ДКМ. Обробка і подача інформації здійснюється за допомогою відповідної апаратури, пульт ПГДМ розташований на 2-м поверсі АБК.

Комплекс технічних засобів дозволяє здійснювати:

Ш контроль механізмів в очисних і підготовчих вибоях;

Ш облік видобутку по ділянках;

Ш контроль роботи завантажувальних пристроїв, вент. дверей;

Ш контроль роботи вентиляторів головного і місцевого провітрювання, насосів і ін.;

Ш головного водовідливу;

Ш контроль роботи апаратури обміну вагонеток і електровозів.

Автоматизація конвеєрних ліній в очисних і підготовчих вибоях здійснюється за принциповою схемою автоматизованого ДУ апаратурою АУК-1, при якому автоматизуються телефонний зв’язок і керування стаціонарними і напівстаціонарними конвеєрними лініями: пуск і зупинка, стан конвеєра і його елементів, при якому автоматизується відключення двигунів при різних порушеннях режиму роботи і стани конвеєра, натяг стрічки, робота системи зрошення й ін.

Технічна характеристика апаратури АУК-1:

Номінальна напруга живильної мережі, В…36

Максимальне число конвеєрів у лінії одного напрямку…10

Витримка часу на пуск конвеєра, с…5−25

Виконання…РВ; 1В; И Розмір пульта керування і блоку керування…40×410×415

Маса ПУ, кг…62

БУ, кг…62

1.10 Організація ремонтної служби на шахті

Для виконання робіт з ремонту оснащення на шахті є ряд цехів, розміщених в одному будинку.

Цех ремонту забійного устаткування, гідроцех, токарський цех, механічний цех, електроцех, кузня. Будівельний цех розміщений на території лісового складу. На промплощадці є новий будинок гідроцеху, а в старому будинку розташована майстерня по ремонту конвеєрів.

Ремонт устаткування й обслуговування механізмів здійснюється високо-кваліфікованими працівниками. На шахті передбачається планово-попереджувальний ремонт машин, механізмів, апаратури, транспортних засобів. Для виконання поточного ремонту на шахті діє електромеханічна служба. Щомісячне обслуговування, здійснюване машиністами і черговими електрослюсарями здійснюється в плині зміни, між змінами або в період простою устаткування.

Щоденна перевірка, щомісячні ремонти, поточний ремонт машин і устаткування виконується ремонтними електрослюсарями, що працюють у ремонтно-підготовчу чи зміну у вихідні дні. Поточний ремонт виконується ремонтними бригадами на місці установки устаткування і шахтної майстерень.

1.11 Охорона навколишнього середовища

Підземні роботи:

Для забезпечення нормальної експлуатації об'єктів в межах впливу гірничих робіт шахти «Росія» розраховані ймовірні деформації земної поверхні та розроблені міри по охороні споруд від підробки.

Вода з шахти насосами відкачується на поверхню. Там після очищення попадає в річку Солона.

Технологічний комплекс на поверхні.

Вплив на навколишнє середовище на поверхні мають:

ь вугільний комплекс;

ь породний відвал;

ь допоміжні цехи;

ь складське господарство.

Велику шкоду приносе пил, який здувається з породного відвалу. Крім цього, не технологія відваловлаштування, не проводяться профілактичні міри. Відвал відноситься до розряду інтенсивнопалаючих. Річна подача у відвал складає 420 тис. т. Ливневі стоки відвалу не уловлюються і не очищуються, що забруднює територію, яка прилягає до відвалу.

Аналіз по породному відвалу:

Формувати відвал з профілактикою самозапалювання потрапляючих мас. Старі вогнища горіння на відкосах відвала будуть гаснути без поступління нових. Для цього необхідно як можна більше породи залишати в шахті, використовуючи закладку виробленого простору.

Аналіз по деревообробці.

Встановивши циклони Гідродревпрому (очистка до 85%) на бункер приведе до зниження древесного пилу:

на пилорамі - на Ф4,15 т/рік;

на комплексному станку — на 1,89 т/рік;

на будівельному цеху — на 1,27 т/рік.

Покращення санітарно-гігієнічних умов на території промислових площадок.

Для покращення санітарно-гігієнічних умов на теріторії промислових майданчиків використовуються такі заходи:

полив у літній час;

засадження проммайданчика деревами та рослинами перспективними для вловлення забруднюючих речовин, представлені в таблиці.

Перелік повітрьоохоронних заходів по зниженню об'ємів викидів забруднюючих речовин до нормативного рівня.

Ш Підвищити коефіцієнт корисної дії пилеочисних установок до 85%:

1. Прибрати другорядний пилоунос.

2. Наладка котлоагрегатів на оптимальний режим роботи.

3. Іспит та наладка циклонів на оптимальний режим роботи.

Ш Ефективність використання — 36,4% Підвищити коефіцієнт корисної дії пилеочисних установок до 85%:

Прибрати другорядний пилоунос:

виконати ревізію пилевлавлюючих пристроїв;

виконати роботи по герметизації пилевлавлюючих пристроїв виконати заміну сер — щих затворів на пилоразгрузочних пристроях від бункерів БЦ на затвори мигалки.

2. Спеціальна частина

2.1 Загальні відомості про водовідливну установку

Водовідливна установка розташована горизонті 475 м, яка відкачує приплив води тим самим забезпечує безпечні і сприятливі умови праці для робітників вона розташована в насосній камері яка складається з двох насосів типу ЦНС60 — 150 які відкачують воду з східного похилу до головного водовідливу.

2.2 Вихідні данні для розрахунку водовідливної установки

Водовідливна установка знаходиться на горизонті 475 метрів яка відкачує нормальний 55 м³ та максимальний 60 м³ приплив води воду відкачують два насоси типу ЦНС60 — 150 по похилу довжина якого 1100 м

2.3 Визначення кількості і типу насосів

Розрахункова подача насоса

м³/год (1)

де — добовий максимальний приплив води в шахту; м³

20 — кількість годин роботи насоса по відкачуванню добового максимального припливу, згідно ПБ.

Згідно ПБ головні водовідливні установки та установки з припливом води понад 50 м³/год повинні бути обладнанні не менш трьома насосними агрегатами.

Геометричний напір при проектуванні дільничної водовідливної установки

H_r=h_вс+l_H•sinб =3+1100•0,2588=287,7 м (2)

де h_вс — оріентировочна висота всмоктування; м

l_H — довжина напірного трубопроводу; м

б — кут похилу до горизонту напірного трубопроводу Орієтировочний напір насоса.

H_ор= 1,1•H_r= 1,1•287,7=316,5 м (3)

Передбачається установка трьох насосів типу ЦНСШ, що має в оптимальному режимі м³/год, і напір H_опт.=340 м.

Напір на одне робоче колесо при нульовій подачі визначається по характеристиці насоса H_ко=36 м Напір на одне робоче колесо H_r=34 м Описання технічної характеристики насоса.

Необхідна кількість послідовно з'єднаних робочих колес насоса.

приймаємо 10 шт. (4)

Напір насоса при нульовій подачі

H_o=Z_kH_ko=10•36=360 м (5)

Перевірка за умови стійкої роботи насоса

H_r?0.95 H_o (6)

287.7<360

Умова виконується насос вибраний вірно.

2.4 Розрахунок трубопроводу

Головна водовідливна установка повинна бути обладнана не менш ніж двома напірними трубопроводами, одним з яких є резервним. Якщо кількість робочих трубопроводів не перевищує трьох, повинен бути один резервний, більше трьох — два.

Проектом передбачається обладнання водовідливної установки двома напірними трубопроводами. Приймаючи до даного розрахунку насосну камеру, складаємо схему трубопроводу.

Довжина всмоктую чого трубопроводу

l_вс= l₁+ h_вс+ l₂=3+3+8=14 м (7)

де l₁-глибина занурення приймаючої сітки з клапаном; м

l₂ — відстань від вісі колодязю всмоктуючого патрубка найбільш віддаленого насоса.

До арматури всмоктую чого трубопроводу входить: приймальна сітка з клапаном, три коліна.

Довжина напірного трубопроводу

l_н= l₃+ l_пох=20+1100=1120 м (8)

де l_пох — довжина похилу, м

l₃ — орієнтировочно прийнята довжина насосной камери; м Арматура напірного трубопроводу 1 засувка, 1 зворотній клапон, 7 колін, 1 трійник.

Визначення діаметра трубопроводу Оптимальний діаметр напірного трубопроводу б_опт=k•0.0131•Q^0.476= 1•0,0131•80^0.476=0,105 м (9)

де k — коефіцієнт що залежить від кількості напірних трубопроводів, По найденому діаметру вибираємо труби стандартного діаметра.

Приймаємо діаметр напірного трубопроводу 114 мм Визначаємо товщину стінки труби

(10)

де — коефіцієнт що враховує міцністні властивості матеріалу труб Д — зовнішній діаметр труби; м р — тиск в нижній частині колони труб, МПа

— швидкість корозійного зносу зовнішньої поверхні труби, мм/рік

— швидкість корозійного зносу внутрішньої поверхні труби, мм/рік Т — строк служби трубопроводу; років

— коефіцієнт що враховує мінусовий допуск товщини стінки Приймаємо для напірного трубопроводу труби безшовні горячедеформовані з внутрішнім діаметром

d_вс= d_н -2д=114−2•4,9=104 м (11)

Для забезпечення більшої надійності всмоктування, діаметр всмоктую чого трубопроводу приймаємо на 55 мм більше напірного, а труби для нього з зовнішнім діаметром Д_вс=0,104 м, з внутрішнім діаметром d_вс=0,150 м.

Визначення швидкості руху води Швидкість води у всмоктую чому трубопроводі

м/с (12)

Швидкість води в напірному трубопроводі

м/с (13)

Коефіцієнт гідравлічного тертя у всмоктуючому трубопроводі

(14)

Коефіцієнт гідравлічного тертя в напірному трубопроводі

(15)

Визначення збитків напору трубопроводів Втрати напору у всмоктую чому трубопроводі

м (16)

де — сума коефіцієнтів місцевих опорів.

=_пс+_к=7+0,3•0,6=8,8 (17)

Втрати напору в напірному трубопроводі

м (18)

=_в+_вк+_к+_т=0,26+10,7•0,6+1,5=15,96 (19)

Сума втрати напору

м (20)

Повний напір насоса Н=Н_г== 287,7+10,4=298,1 м (21)

2.5 Визначення робочого режиму насоса

Для визначення робочих параметрів насоса необхідно побудувати характеристику трубопроводу, на яку працює насос.

Характеристика трубопроводу будується згідно формули Н=Н_Г+RQ²; м (22)

де R — постійна трубопровода,

(23)

По рівнянню Н=Н_Г+RQ² в координатних вісях Q — Н будуємо характеристику трубопроводу по точкам розрахованим для значень Q.

Таблиця 2.1 — данні для побудування характеристики трубопроводу Рисунок 2.1 — Характеристика трубопроводу По точкам перетину характеристик визначається робочий режим

Q _Р — 60 м³/год; Н_р= 320 м³/год; з_р = 0,7;

К.К.Д. трубопровода з== (24)

2.6 Перевірка вакуметричной висоти всмоктування

Перевірка вакуметричної висоти всмоктування

H_вак=h_вс+?h_вс=3+0,9=3,9 м (25)

Якщо умова Н_вак< то насос буде працювати в нормальному режимі.

3,9<4.6

Умова виконується насос буде працювати в нормальному режимі.

2.7 Визначення потужності електродвигуна

Для насосів використовуються асинхронні двигуни з коротко замкненим ротором, тому що установка синхронних двигунів утруднена в підземних умовах, завдяки використанню на цей час двигунів з короткозамкненим ротором, значно зменшилась величина пускового струму.

конструкція двигунів для шахтних насосів, повинна бути стійкою до сирості, попаданню води і задовольняти умовам безпеки до вибуху рудникового газу і пилу.

Розрахунок потужності двигуна кВт (26)

Проектом приймається електродвигун типа ВАО2−280ІЛ0

N = 75кВт; n = 600 об/хв.; з_дв = 92,3; U = 660В;

І_н = 86.25; І_пуск =331,25 А;

Коефіцієнт запасу потужності

(27)

Кількість годин роботи насоса для відкачування нормального припливу год (28)

Кількість годин роботи насоса для відкачування максимального припливу год (29)

Річні втрати електроенергії

кВт/год (30)

де — робочий коефіцієнт корисної дії

— к.к.д. двигуна

— к.к.д. електричної мережі

Q_Р — робоча подача насоса; м /год Н_р — робочий напір; м

— кількість годин роботи насоса для відкачування нормального припливу.

— кількість днів у році з нормальним припливом води

— кількість годин робот насоса для відкачування максимального припливу

— кількість днів у році з максимальним припливом води Річний приплив води Ав=24 (Qнпnдн•Qмп•nдм)=24 (50•330+55•35)=442 200 м³ (31)

Питомі витрати електроенергії

кВт/год/м³ (32)

Коефіцієнт корисної дії водовідливної установки з_у=з_р•з_д•з_т=0,7•0,92•0,75=0,48 (33)

де з_д — к.к.д. двигуна з_т — к.к.д. трубопроводу

2.8 Визначення розмірів насосної камери

Насосна камера головного водовідливу повинна з'єднуватися:

зі стволом шахти — похилим хідником, місце введення якого в ствол повинне розташовуватися не нижче як на 7 м від рівня підлоги насосної камери;

з приствольним двором — хідником з герметичними дверима;

з водозбірником — через пристосування, яке дає змогу регулювати надходження води та герметизувати насосну камеру.

Насосна камера головного водовідливу має бути обладнана вантажопідйомними механізмами. Підлога насосної камери повинна бути влаштована на 0,5 м вище за підошву приствольного двору. Якщо припливи менші за 50 м/годину, то дозволяється обладнання водовідливних установок без спеціальних камер.

Крила водозбірника пройдені похило: при сполученні з відкаточною виробкою рівні цих виробок співпадають, при сполученні з камерою рівень їх нижче на 5−6 м рівня підошви насосної камери.

Приймальну сітку з клапаном треба розташовувати нижче мінімального рівня води в колодязі на 0,5 м, щоб виключити підсмоктування повітря, І на 0,5 м вище дна колодязя, щоб зменшити імовірність попадання в насос твердого осадку. Від стінок колодязя приймальна сітка повинна знаходитися на відстані 0,3 м.

Місткість водозбірника головного водовідливу повинна розташовуватися не менш ніж на 4 — годинний максимальний приплив, не враховуючи замулення, а дільничного на 2 — годинний приплив.

Довжина насосної камери

1_к=2•1_m+zІ_а+zІ₃+Д=2•1500+3•(1230+1765)+3•800+5000=19 385 мм (34)

де 1_m — 1500 — транспортний зазор; мм

І_а — основний розмір по довжині електронасосного агрегата; мм

І_а= І_н+ І_д = 1230+1765=2995 мм

І_н — довжина насоса; мм

І_д — довжина двигуна; мм

Z — кількість установлених електронасос них агрегатів;

І₃ — 800 мм — зазор між агрегатами; мм Д — діаметр колодязя Ширина насосної камери в_к=в_т+в_а+в₃=600+4600+700−5900 мм (35)

де в_т — транспортний зазор; мм в_а — максимальний основний розмір агрегата; мм в₃ — зазор між стіною камери і агрегатом; мм Висота насосної камери з урахуванням розташування підйомно транспортного обладнання і трубопроводу приймається проектом 5 м.

Площина насосної камери

S= 1_к• в_к=19,3•5,9=113.9 м²(36)

2.9 Визначення місткості водозбірника і способу його очищення

Місткість водозбірника

W?2•Q_мп=2•55=110 м³

У водозбірнику відбувається освітлення води, тому що вода тече з невеликою швидкістю і проходить велику відстань, при цьому всі механічні суміші осідають на дно.

Довжина водозбірника

L_вд=V_осв•t_осв•3600=2•6•3600=43 200 мм (37)

де V_осв — швидкість освітлення 2; мм/с

t_осв — час освітлення 6; год Переріз водозбірника

м² (38)

Переріз водозбірника відповідає типовому перерізу гірничої виробки.

2.10 Вибір пускової апаратури

Розрахунок перерізу кабелю ведеться з умов струму навантаження, збитків напруги і термічної стійкості.

Допустиму величину збитків напруги приймаємо 63 В.

мм² (39)

Вибираємо кабель по механічній міцності приймаємо кабель КГЭШ 3Ч16+1Ч10+3Ч4 пускач вибирається з умов

і_пві> І_н; А

125>86.25

Пускач перевіряється на розривну здібність

І_{доп.відкл}?І_кз⁽²⁾; А

2650>2640

Вибираємо пускач для керування захисту електродвигуна насоса

І_н — 86,25 А; І_пуск =331,25 А; І_кз⁽²⁾ — 2200 А; N — 75кВт Вибираємо пускач ПВИ-125М; U = 660В; І_н = 125 А Допустима потужність двигуна 75 кВт, гранична уставка максимального захисту І_у = 350 А; гранично відключаємий струм 350 А.

Згідно ПБ уставка максимального захисту повинна бути на 25% більше фактичного пускового струму, що захищає з'єднання.

Приймаємо

Іу=1,25•Ін; А (40)

І_у-350 А Перевіряємо вразливість токової уставки на спрацювання Умова викинеться струм уставки вибраний вірно.

2.11 Вибір автоматичного фідерного вимикача

По номінальному струму двигуна споживача, працючих одночасно І_н — 172 А; вибираємо фідерний вимикач АВ-400ДО; що має такі параметри:

І_н = 200 А; межа токової уставки захисту І_у = 417 А; гранично розривний струм І = 500 А

2.12 Розрахунок освітлення насосної камери

Для освітлення насосної камери використовуються рудникові світильники. Для живлення освітлювальної мережі використовується напруга 127 В.

Потужність освітлювального трансформатора, що живить світильники з люмінесцентними лампами:

кВт (41)

де Р_сум — Сумарна потужність підключених до трансформатора магістральних ламп.

— к.к.д. електричної мережі

— к.к.д. світильника

— коефіцієнт потужності світильника.

Кількість світильників визначається за методом світлового потоку.

Сумарний світловий поток для освітлювання насосної камери.

F_сут=4,9Е_min•S=4,9• 10•113,9=5581 лм (42)

де Е_min — мінімальна освітленість по нормам освітленості

S — площина насосної камери; м Проектом приймаються світильники типа РВЛ-20; напругою 127 В. потужність лампи 20Вт, тип лампи ЛБ — 20; = 0,7; =0,5;

cвітловий поток F =2400 лм Кількість світильників

шт. (43)

Приймаємо 3 світильники типу РВЛ — 20

Проектом приймається трансформатор АШП — 1 для живлення освітлювальної мережі насосної камери, напругою 127 В. Переріз кабелю вибирається таким чином, щоб втрати напруги на зажимах ламп найбільш віддалених від освітлювального трансформатора не перевищували 8% номінального.

мм² (44)

де М — момент навантаження кВт. м с — коефіцієнт — 8,5

Момент навантаження для мереж з рівномірно розподіленим навантаженням.

кВт/м (45)

де L — довжина лінії; м М=600кВт.м

S=4 мм²

Проектом приймається кабель марки КГШТ 3Ч4+1Ч10

2.13 Вибір схеми автоматизації водовідливної установки

По проекту вибираємо апаратуру автоматизації ВАВ-1 м.

Вибухобезпечна апаратура автоматизації ВАВ-1 м призначена для автоматичного керування водовідливними установками, обладнаними агрегатами з низьковольтними або високовольтними асинхронними двигунами з короткозамкненим ротором.

У комплект ВАВ-1 м входять:

СТВ — сигнальне табло водовідливу;

БУН — блок керування насосами;

ЗПН — заливальний заглибний насос;

ПРИЗПН — пускач насоса;

РДВ — реле тиску води;

РПН — реле продуктивності насоса;

ПЗ — привід засувки;

ПРА — пускач приводу засувки;

ТД — термодатчики (для контролю перегріву підшипників) Схема складається з наступних елементів:

КАО — вимикач перевантаження засувки;

РЗ — реле захисту;

РУ — реле рівня;

ЛН — лампа номера непрацюючого насоса (червона);

РВ — моторне реле часу;

РВП-1, РВП-2 — реле повторюваного РВ;

Д8 — теристор;

ТР-3 — трансформатор для керування Д8;

КВО — кінцевий вимикач засувки на відкривання;

КВЗ — кінцевий вимикач засувки на закривання;

ГС — генератор сигналів;

ПС — приймач сигналів на СТВ;

РАУ — реле аварійного рівня.

Нормальний стан схеми:

Напруга 660 В надходить на трансформатор ТР1, із трансформатора 1 на клеми 31,42 трансформатора ТР2, що включає Р3, через КАО й ТД, реле захисту підготовляє до включення Р и РВ, і включає ЛН і Р3.

Робота апаратури ВАВ-1М.

Працює схема ВАВ-1М від замикання датчика ЕВ до відкачки води нижче ЕН.

Поки вода не підійшла до датчика ЕВ схема не працює, як тільки вода підійшла до ЕВ він включає ТР3, трансформатор у свою чергу включає Д8 і РУ, реле з'єднує відразу ЕН, ЗПН і РВ. Відбувається заливання насоса, такий принцип роботи робить неможливим пуск незалитого насоса — включається РДВ, він підготовляє до включення Р, через 300с включається РВ4, це реле включає Р — здійснюються запуск насоса й ПРА. Якщо засувка несправна, то реле продуктивності не працює й відключає насос (РН).

Після відкриття засувки вимикається КВО, потім відключається ПРА кінцевим вимикачем КВ3, що підготовлює повторне включення ПРА на закриття засувки.

При нормальній подачі насоса включається РН, що включає ланцюг шунта РУ й РВП-2.

Після відкачки води за ЕН вимикається ланцюг струму й включається ТР3, Д8 і РУ, що включає привід засувки на закриття й після закриття засувки відключається КВ3, Р та комірку КРУВ-6.

Сигналізація забезпечується СТВ, що перебуває в диспечерской за допомогою ГС і ПС. Дистанційне керування забезпечується системною теле сигналізацією (з диспечерской можна виключити насоси). Місцеве керування забезпечується каналами керування насосами, з яких можливо включить або виключить насоси або перемкнути їхні режими роботи.

2.14 Технічне обслуговування й поточний ремонт водовідливної установки

Цикл технічного обслуговування складається із щозмінного технічного обслуговування ТО-1, щодобового ТО-2, щотижневого ТО-3.

Структура циклу технічного обслуговування для водовідливних установок з автоматичним керуванням:

ТО-2 — ТО-2 — ТО-2 — ТО-2 — ТО-2 — ТО-2 — ТО-3.

При поточних ремонтах виконують роботи із часткової заміни швидкозношувальних деталей або вузлів, очищенню, промиванню й ревізії механізмів, перевірці й заміні деталей, що вийшли з ладу.

Ремонтний цикл водовідливних установок складається із щомісячного ремонтного обслуговування РО1, щоквартального поточного ремонту Т₁, річного поточного ремонту Т₃, капітального ремонту К.

Структура ремонтного циклу для шахтних головних водовідливних установок має вигляд К-2РО₁-Т₁-2РО₁-Т₁-2РО₁-Т₃…-К.

Щодобове технічне обслуговування ТО-2. На всі роботи даного виду обслуговування виділяється 3−4 години. Перед початком робіт обслуговуючий персонал повинен ознайомитися із записами. Книги огляду й обліку роботи водовідливних установок за період часу після виконання попереднього ТО — 2 й одержати інформацію про роботу встаткування в машиніста водовідливних установок, а також виконати роботи з ТО-1 для автоматизованих водовідливних установок. При виявленні витоків змащення з підшипникових вузлів підтягують кріплення на елементи кришок підшипників або заміняють прокладки. Несправні прилади відключає, і ремонтують або заміняють. Для ліквідації витоків води через стики з'єднань здійснюють їхню підтяжку.

Щотижневе технічне обслуговування ТО-3 на всі роботи з ТО-3 приділяється близько 1,5 год. Виконують обсяг робіт по ТО-2, а потім перевіряють розбіг ротора насоса. Для цього при відключеній установці зрушують ротор за напівмуфту убік двигуна до відмови й вимірюють величину зрушення по контрольній рисці, що не повинна перевищувати 3 мм.

Для перевірки підшипникових вузлів насоса відключають установку, від'єднують і зрушують убік сальника кришку підшипника з боку усмоктування й знімають її з боку нагнітання. Перевіряють наявність змащення й при необхідності поповнюють її. Підшипникова камера повинна бути заповнена змащенням у кількості не більше 2/3 вільного обсягу для підшипників кочення або на 1/5 діаметра вільного висячого кільця змащення для підшипників ковзання.

Перевірку герметично прийомного клапана здійснюють при відключеній установці шляхом заливання насоса, переконуючись у повнім заповненні його площин і трубопроводу, що підводить. Через 3 хв. роблять повторне заливання, вимірюючи обсяг заливає води, що, що не повинна перевищувати 100 л.

Засувку перевіряють при працюючій установці шляхом відкривання й закривання її, огляду й при необхідності, змащення разом. Хід засувки повинен бути плавним без заїдань. Різьблення гвинта не повинна мати видимих ушкоджень, поверхня її повинна бути покрита рівномірним шаром змащення.

Щомісячне ремонтне обслуговування РО1.

Тривалість РО1 становить 6−7 годин. Спочатку виконують всі роботи, передбачені технічним обслуговуванням ТО-3, а потім заміняють змащення гвинтів засувок і змащення в підшипникових вузлах насоса; перевіряють герметичність всмоктуючого трубопроводу, і ваккуметричну висоту насоса, а також болтові з'єднання; роблять очищення прийомного пристрою й колодязя.

Для заміни змащення в підшипникових вузлах насоса необхідно від'єднати кришку підшипникового вузла з боку усмоктування й кришку підшипникового вузла з боку нагнітання, видалити старе змащення, промити підшипниковий вузол гасом і заповнити підшипникову камеру змащенням до необхідного обсягу (до 2/3 обсягу для підшипників кочення або на 1/5 діаметра вільно висячого кільця змащення для підшипників ковзання).

Перевірку герметичності всмоктуючого трубопроводу, здійснюють шляхом заливання його водою й огляду місць стиків труб. При наявності теч через фланцеві з'єднання заміняють ущільнювальну прокладку. Видаляють старе змащення із гвинтів засувок, промивають їхнім гасом і наносять нову. При цьому вся поверхня гвинта повинна бути покрита тонким шаром змащення. Перевіряють затягування болтів, що кріплять насос, двигун і захисний кожух до рами, а також болтів, що кріплять раму до фундаменту.

Щоквартальний поточний ремонт Т₁. Тривалість виконання робіт з Т₁ становить 9−10 год. У цей ремонтний цикл входять всі роботи, передбачені ремонтним обслуговуванням РО₁, а також перевірка розвантажувального пристрою, центрування валів насоса й двигуна.

Річний поточний ремонт Т₃. Тривалість робіт з Т₃ становить 20−21 год. У першу чергу виконують роботи, передбачені Т₁^, потім перевіряють прийомний пристрій, зворотний клапан, засувку й стан поверхонь деталей чепцевих вузлів. Для контролю прийомного пристрою перекривають засувку й відкачюють з нього воду спеціальним насосом, очищають сітку прийомного пристрою металевою щіткою. Потім від'єднують прийомний пристрій від всмоктуючого трубопроводу, і витягають його із прийомного колодязя.

Капітальний ремонт К (заміна насоса). Тривалість всіх операцій (підготовка до демонтажу насоса; демонтаж насоса, огляд і перевірка стану фундаменту, рами й елементів кріплення; заміна рами (при необхідності); монтаж насоса; огляд і перевірка справності водовідливної установки після монтажу) даного ремонтного циклу становить біля двох доби.

3. Охорона праці

Охорона праці - це система законодавчих актів, соціально-економічних, організаційних, технічних, гігієнічних і лікувально-профілактичних заходів і засобів, що забезпечують безпеку, збереження здоров’я й працездатності людини в процесі праці.

3.1 Загальні питання з охорони праці

Внутрішньовідомчий контроль за станом охорони праці здійснюють управління техніки безпеки й промислової санітарії Міністерства вугільної промисловості, що відповідні відділи виробничих об'єднань, служби безпеки шахт, постійно діючі комісії з Безпеки праці виробничих об'єднань і шахт.

Для забезпечення безпечних умов праці на всіх робочих місцях на кожній шахті розробляється щорічно комплексний план поліпшень умов охорони праці й санітарно — оздоровчих заходів, що спрямований на попередження нещасних випадків, захворювань й аварій, санітарно-побутове й лікувально-профілактичне забезпечення працюючих на виробництві. Трудові колективи обговорюють і схвалюють комплексні плани й контролюють їхнє виконання.

3.2 Заходи щодо забезпечення захисту від ураження електричним струмом

Причини электротравматизма при підземній розробці вугільних родовищ різні. Частіше поразки електричним струмом відбуваються в результаті дотику людей зі струмоведучими частинами електроустановок, до кабелів і проводів з порушеною ізоляцією.

Засоби колективного захисту.

Заходи щодо запобігання випадкового дотику до струмоведучих частин електроустаткування полягають в наступному:

— монтаж струмоведучих частин на безпечній висоті (контрольні проведення);