Проектирование главной водоотливной установки и системы ее автоматизации шахты им. Дзержинского

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Среди отраслей тяжелой промышленности ведущая роль принадлежит горнодобывающей, является поставщиком сырья топлива и строительных материалов, обеспечивает быстрые темпы развития народного хозяйства, его технический прогресс и топливо-энергетическую независимость Украины.

Добывание угля относится к числу наиболее тяжёлых и трудоёмких работ. Потребность механизировать рабочие процессы является особо острой проблемой. В настоящее время трудоёмкие процессы в основном механизированы, и от механизации отдельных рабочих процессов происходит переход к механизации комплекса рабочих процессов. На данное время механизация очистных работ стремится попасть в состояние прогрессивного развития и совершенствования. Значение механизации очень велико. Установлено, что увеличение количества передвижных механизированных крепей даёт более высокую производительность труда одного рабочего в нём. Происходит замена широкозахватных комбайнов более совершенными узкозахватными комбайнами и струговыми установками. Такой путь развития позволяет с меньшим количеством очистных забоев, с меньшим числом комбайнов и забойных конвейеров добывать угля больше, чем прежде.

Автоматизация управления машинами и на этой основе создание систем разработки и механизации для них, позволяют производить добывание угля без постоянного присутствия людей в очистном забое.

Цель данного дипломного проекта расчитать и спроектировать главную водоотливную установку и систему её автоматизации.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ШАХТЕ

1.1 Местонахождение шахты и её административное подчинение

Шахта им. Дзержинского расположена на территории, административно подчинённой городу Ровеньки Луганской области Украины. В промышленном отношении недра шахты подчинены ГП «Ровенькиантрацит» Минуглепрома Украины. В экономическом отношении шахта расположена в густонаселённом и освоенном промыш-ленном районе с развитой сетью автомобильных и железных дорог.

1.2 Геологическая характеристика шахтного поля

Шахта разрабатывает 2-а пласта Н7 и Н8. Приняты следующие технические границы поля шахты Дзержинского:

На юге - выход угольных пластов под четвертичные отложения;

На севере:

· для пласта Н8 - по оси синклинали до условной линии, проходящей в 110 м западнее скв. №2369 и в 70 м восточнее скв. №3477, далее по сбросу Кленовый III до изогипсы -800 м на северном крыле синклинали, затем по изогипсе -800 м;

· для пласта Н7 - изогипса -750 м на южном крыле синклинали;

По простиранию на западе:

· для пласта Н8 - по горным выработкам бывшей шахты №3 им. Дзержин-ского до 62-го откаточного штрека, далее по сбросу Кленовый I

· для пласта Н7 - сброс Дзержинский;

По простиранию на востоке:

· для пласта Н8 - сброс Степановский, далее по изогипсе -800 м, затем по сбросу Дарьевский I;

· для пласта Н7 - сброс Дарьевский I.

Таблица 1.1 - Размеры шахтного поля и характеристика пластов

Наименование параметра	Пласт Н7	Пласт Н8
Размеры шахтного поля по простиранию, м	4200	4200
Размеры шахтного поля по падению, м	3100	6700
Минимальная мощность пласта, м	0,9	1,15
Максимальная мощность пласта, м	1,5	1,95
Средняя вынимаемая мощность пласта, м	1,1	1,55
Плотность (удельный вес) угля, т/м3	1,75	1,76
Угол падения пласта, град	2...25
Сопротивляемость угля резанию, кН/м	140...180	230...270
Марка угля	А	А
Коэффициент крепости по Протодьяконову	1,8...2	2...2,5
Класс крепости	II
Расстояние между пластами по вертикали, м	160...170

Для выбора способа проведения горных выработок охарактеризуем вмещающие угольный пласт породы. Характеристика углевмещающих пород приведена в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Характеристика вмещающих пород

Слой	Тип породы	Мощ-ность, м	Крепость по Протод.	Тип по обрушае-мости
Ложная кровля	Песчано-глинистый сланец	0,07...0,1		А2
Непосредственная кровля	Песчано-глинистый сланец	1,5...6	f=5...6
Основная кровля	Сланцы песчаные, песчаники грубо-слоистые крепкие	-	f=7...10
Почва пласта	Сланцы песчаные, песчаники	-	f=7...12

Вмещающие породы имеют среднюю устойчивость и среднюю обрушаемость (основная кровля).

1.3 Размеры шахтного поля и производственная мощность шахты

Размеры шахтного поля в указанных границах и краткая характеристика пластов приведены в таблице 1.1.

Балансовые запасы шахтного поля определим из выражения:

ZБ=S*L*m*г;

где S - размеры шахтного поля по простиранию, м;

L - размеры шахтного поля по падению, м;

m - мощность пласта, м;

г - плотность (удельный вес) угля, т/м3

Тогда для пласта Н7:

ZБН7=4200*3100*1,1*1,75=25 063 500 т

Для пласта Н8:

ZБН8=4200*6700*1,55*1,76=76 765 920 т

Всего:

ZБШ=25 063 500+69 336 960=101 829 420 т

2. ВСКРЫТИЕ ШАХТНОГО ПОЛЯ, СПОСОБ ПОДГОТОВКИ И СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ

Шахта вскыта по пласту H8 3-мя наклонными стволами - конвейерный, людской и грузовой, вертикальным стволом на территории бывшей шахты №4 Дарьевская. В настоящее время пробивают вентиляционный вертикальный ствол в районе бывшей шахты №7. Пласт H7 вскыт 3-мя квершлагами с пласта H8.

По причине относительно небольших размеров шахтного поля по простиранию (4200 м) в сравнении с его размерами по падению (6700 м) целесообразно принять панельный способ подготовки. Длина панели по простиранию будет равна 1000...1050 м. По падению панель будет делиться на 4-5 ярусов по 200 м.

Для проведения горных выработок применяем обычный буровзрывной способ, так как комбайновый способ в данном случае неприемлем из-за высокой крепости пород f=5...12 [1, с.28-29,301].

Систему разработки принимаем комбинированную (конвейерный штрек настоящей лавы, забой которого опережает очистной забой на 200 метров, будет служить как вентиляционный для следующей лавы), так как размер панели - сравнительно большой и для её окантуривания потребуется большой разрыв во времени между подготовительными и очистными работами, что приведёт к большим капитальным вложениям без их скорой окупаемости.

3. ШАХТНЫЕ СТАЦИОНАРНЫЕ УСТАНОВКИ

Из стационарных установок на шахте имеются следующие:

· Подъёмные машины

· Вентиляторные установки

· Водоотливные установки

3.1 Подъёмные установки, их характеристика

· БМ1500 - 3 шт, установленные для обслуживания людских или вспомогательных наклонных стволов и уклонов длиною до 1,2 км. Оснащены электрожвигателями, мощностью до 400 кВт, напряженияе 6000 В, тихооборотные. Диамотр каната: 28,0 - 30,5 мм. Откаточные сосуды - людские вагонетки ВЛН1-10 - по 3-и шт. и шахтные вагонетки ВГ-1,6. Скорость до 3 м/с.

· Ц3х2,2АР - обслуживание людского уклона пласта h7. Оснащена электродвигателем, мощностью 315 кВт, напряжением 6000 В, 600 об/мин. Канат диамотром 28 мм, длиной 860 м. Вагонетки ВЛН1-10, скорость 4,6 м/с.

· Ц2х1,5 - на грузовом уклоне ш.2 для откатки грузов и перевозки людей. Эл. Двигатель 160 кВт, напряжением 660 В, 770 об/мин.канат диаметром 25,5 мм, длиной 600 м. Сосуды - ВЛН1-10 - 2 шт, ВГ-1,6. Скорость 2,6 м/с.

· 2Ц3,5х2А - для обслуживания главного наклонного ствола шахты, длиной 1080 м. Эл. двигатель 400 кВт, напряжением 6000 В, 290 об/мин. Канат, диаметром 30,5 мм, сосуды ВГ-1,6, скорость перемещения 3,5 м/с.

· МПУ6,3х3,15 - поверхностная грузолюдская машина для обслуживания вертикального клетевого ствола. Эл. двигатель 630 кВт, напряжением 6000 В, 365 об/мин. Канат диаметром 45,5 мм, длина навивки 1300 м. Клети - КНВ5,4

· Ц1,6х1,2 - 2 шт. На поверхности у вертикального ствола (контрольный подъём) и для обслуживания породного конусного отвала. Электрожвигатели соответственно на 160 и 90 кВт, напряжением 380 В.

· Ц1х2,5х2-20 - для выполнения вспомогательных операций по обслуживанию конвейерного наклонного ствола шахты. Электродвигатель 320 кВт, 6000 В, 740 об/мин. Канат диаметром 25,5 мм, длина намотки 1364 м.

3.2 Вентиляционные установки, их характеристика

Проветривание выработок и пылегазовый режим. Шахта им. Ф.Э.Дзержинского относится к негазовым, неопасным по взрывчатости угольной пыли и по самовозгоранию угля. Абсолютная и относительная газообильность шахты по углекислоте составляет 6,5 м3/мин и 6,9 м3/т.с.д. соответственно. Способ проветривания шахты - всасывающий, схема проветривания смешанная. Вентиляционная сеть шахты проветривается двумя вентиляторными установками главного проветривания:

· восточной вентиляционной сбойки №3: вентилятор ВОКД-2,4 (1965 г выпуска г. Каменск, ввод в экспл. 1969г., производительность 32-134 м2/с, факт 2900 м3/мин, двигатель СДН-1,4-46-8, 810 кВт, 750 об/мин, 6000 В - 1шт.);

· западной вентиляционной сбойки №1: вентилятор ВОКД-1,8 (1953 г выпуска г. Каменск, ввод в экспл. 1955г., производительность 23-93 м2/с, факт 2830 м3/мин, двигатель СД-4, 630 кВт, 750 об/мин, 6000 В - 1шт.);

Количество воздуха, поступающего в шахту равно: 6210 м3/мин (расчётное количество 5054 м3/мин) т.е. 122,8% от расчётного. Схема проветривания горных выработок прилагается в графической части.

Для проветривания очистных забоев расходуется 1764 м3/мин воздуха, что составляет 28,4 % от общего количества воздуха, поступающего в шахту и 104,4 % от расчётного количества для очистных забоев.

Подготовительные выработки (забои) расчётным количеством воздуха в основном обеспечены, за исключением двух забоев.

Внешние утечки воздуха значительны и составляют 30,2 % от суммарной производительности вентиляторов. Общие потери воздуха в вентиляционной сети 4812 м3/мин или 54,1 % от общей производительности вентиляторов.

По удельному показателю расхода электрической мощности на подачу 1 м3/с полезноиспользуемого воздуха - 5,05 кВт*с/м3. Шахта относится к труднопроветриваемым.

Депрессия вентиляционной струи восточного крыла шахты (ВОКД-2,4) максимально составляет 432 мм.вод.ст., западного - 238 мм.вод.ст., суммарно - 400 мм.вод.ст.

Температура воздуха в очистных и подготовительных забоях высокая и составляет 26...30 0С, при предельной владности, поэтому температурно климатические условия в шахте тяжёлые. Увеличение подачи воздуха в шахту для снижения температуры невозможно из-за предельных режимов работы вентиляторных установок (высокая депрессия, притечки и утечки из-за несовершенства схемы проветривания и пр.), а также по условиям максимальной скорости движения воздуха в очистных выработках (по фактору запылённости) и подготовительных (из-за заниженности сечений).

Для проветривания тупиковых подготовительных забоев применяются вентиляторы местного проветривания типов ВМ6, ВМЦ8, ВЦО и др, с использованием трубопроводов из гибких прорезиненных труб диаметром 600 и 800 мм. В забой выработки подаётся не менее 50 % количества воздуха, подходящего к всасу вентилятора (с учётом потерь в воздухопроводе).

3.3 Водоотливные установки, их характеристика

Фактические притоки воды по горизонтам (усреднённое значение за последние 5 лет работы) приведены в таблице 1,2

Таблица 3.1.1

Горизонт	Водоприток, м3/ч
	нормальный	максимальный
Горизонт 41-42 штреков, в том числе собственный приток	350 18	420 20
Горизонт 51-52 штреков, в том числе собственный приток	332 25	400 35
Горизонт 65-66 штреков, в том числе собственный приток	307 275	365 325
Уклонное поле горизонта 65-66 штреков	32	40

Схема откачки воды из шахты на поверхность - трёхступенчатая.

Для аккумулирования, перекачки и выдачи на поверхность воды на шахте действует:

· водоотливная установка на горизонте 41-42 штреков пласта h8 для откачки воды на поверхность. Емкость водосборника - 3300 м3;

· водоотливная установка на горизонте 51-52 штреков пласта h8 для перекачки воды на горизонт 41-42 штреков пласта h8 . Емкость водосборника - 3700 м3;

· водоотливная установка на горизонте 65-66 штреков пласта h8 для перекачки воды на горизонт 51-52 штреков пласта h8 . Емкость водосборника - 3700 м3;

· водоотливная установка на 68 штреке пласта h8 для перекачки воды на горизонт 65-66 штреков пласта h8 . Емкость водосборника - 1200 м3;

В работе по откачке воды из шахты на поверхность находится главная водоотливная установка гор. 65-66 штреков и перекачные водоотливные установки гор. 51 и гор. 41 штреков, каждая из которых оборудована двумя насосными агрегатами, типа ЦНС 300-480.

Откачка воды с гор. 41 штреков на поверхность осуществляется по двум водоотливным ставам Ду 250 мм, один из которых проложен по наклонному конвеерному стволу пл.h8, второй-по вспомогательному стволу.

Перекачка воды с гор. 51 штреков в водосборник гор. 41 штреков осуществляется по двум водоотливным ставам Ду 250 мм проложенным по конвеерному уклону и выработкам гор. 41 штреков и по вспомогательному уклону №1.

Перекачка воды с гор. 65-66 штреков в водосборник 51 штреков осуществляется по трем водоотливным ставам Ду 250мм, проложенным по откаточным выработкам гор. 65-66 штреков и вспомогательному уклону №2.

В работе по перекачке воды в водосборник гор. 65-66 штреков находятся участковые водоотливные установки гор. 68 штреков из двух насосов типа ЦНС 180-218 и ЦНС 180-170, а также участковая водоотливная установка на приемной площадке

штрека № 702 пл. H8 из двух насосов, типа НШ-250.

4. ТРАНСПОРТ НА ШАХТЕ, ХАРАКТЕРИСТИКА ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Транспорт антрацита от забоев лав пл. h7 и пл. h8 до конвейерной линии по наклонному конвейерному стволу пл. h8 осуществляется ленточными конвейерами.

Для транспорта антрацита от лавы №708 пласта h8 до конвейерной линии по наклоннойму конвейерному стволу пласта h8 конвейерный штрек пласта h8 горизонта 1190 м оборудован ленточным конвейером типа 2Л100У; конвейерные уклоны №1 и №2 пласта h8 - ленточными конвейерами 3Л100У; конвейерный штрек №66 пласта h8 - ленточным конвейером 2Л100У; капитальный уклон №2 пласта h8 - 3Л100У и 1ЛУ120.

Для транспорта антрацита от лавы №1 пласта h7 на конвейерную линию по наклонному конвейерному стволу полевой конвейерный уклон, квершлаг №2 пл. h8 - h7 и конвейерный штрек №1 пл. h7 оборудованы ленточными конвейерами типа 1Л100.

Транспорт грузов по основным откаточным выработкам гор. 41-42 штреков и гор. 65-66 штреков осуществляется в шахтных вагонетках ВГ-1,6 с помощью контактных электровозов типа К-10.

Для обслуживания уклонного поля пласта h8 по доставке на горизонт 1190 м оборудования, материалов, людей и выдачи породы грузовой уклон оборудован одноконцевой откаткой с подъёмной машиной типа Ц-2х1,5.

На работу откатки по грузовому уклону с гаражированием людских вагонеток имеется разрешение Госнадзорохрантруда.

Для доставки оборудования и материалов в уклонное поле пласта h7 и выдачи породы от его подготовки в людском уклоне пласта h7 оборудована одноконцевая откатка с подъёмной машиной типа Ц-3х2,2АР.

В общем подземный транспорт представляет собой слодную многоступенчатую схему, однако после произведённой в 1989 году реконструкции транспортной системы шахты доставка угля была полностью конвейеризирована от очистного забоя до дневной поверхности (при установке 8 ленточных конвейеров и длине линии более 5 км). Был пройден конвейерный ствол 1920 м, построен подземный угольный бункер, ёмкостью 400 м3, построен новый технологический комплекс поверхности. Пропускная способность была повышена до 2600 т/сут и ликвидировалось «узкое место» по транспорту.

Но в настоящее время из-за невозможности своевременного восстановления по износу увеличился уровень аварийности конвейерной линии и не обеспечивается необходимая пропускная способность (1050 т/сут).

Работу вспомогательного транспорта осложнена отсутствием на шахте контактных электровозов, низкой пропускной способностью вертикального ствола, наличием изношенных устаревших машин ОЛЗ-2100 на наклонных ступенях и прочими причинами.

5. ОХРАНА ТРУДА И ПРОТИВОПОЖАРНАЯ ЗАЩИТА НА УЧАСТКЕ

установка водоотливный шахта

5.1 Пылегазовый режим шахты

Согласно «Руководству по борьбе с пылью в угольных шахтах» проэктом предусматривается следующий ряд мероприятий:

· предварительное увлажнение угольного массива путем нагнетания воды в пласты;

· бурение шпуров с промывкой;

· орошение при работе исполнительного органа комбайна,а также в местах пересыпа угля при его транспортировке и места погрузки угля в вагонетки,на погрузочном пункте;

· побелка горных выработок.

6.2 Противопожарная защита на участке

Самыми радикальными мероприятиеми по борьбе с рудничными пожарами является профилактика теплвых импульсов.

Однако пожар может возникнуть при обстоятельствах,при которых трудно и нельзя предвидеть его.Поэтому на шахте,в частности на добычном участке должны быть заблаговременно проведены мероприятия противопожарной защиты, обеспечивающие своевременное тушение или надежную локализацию возникшего пожара и спасение застигнувших им людей.

Основными средствами тушения подземных пожаров активным способом является вода и подручные средства.На распредпункте участка должны быть 4 огнетушителя два порошковых, два пенных,лопата,бак с песком или инертной пылью емкостью 0,2м .Вода барется из противопожарного трубопровода.

6.3 План ликвидации аварий на участке (оперативная часть)

Для каждой шахты состовляется план ликвидации аварий.В нем предусматривается:

· мероприятия по спасению людей застигнутых аварией в шахте;

· мероприятие по спасению людей ликвидации аварии в начальной стадии ее возникновения, а также действие рабочих при возникновении пожара;

· действие ВГСЧ в начальной стадии возникновения аварии.

План ликвидации аварий составляется главным инженером шахты на каждый месяц.Согласуется план с начальником ВГСЧ и утверждается главным инженером производственного объединения за 15 дней до выхода плана в действие.

При составлении и утверждении плана должны быть предоставлены следующие документы :

· акт проверки реверсивных устройств,продувка реверсивной струи по схеме, предусмотренной планом,акт наличия вентиляционных устройств,обеспечивающие реверсирование воздушной струи;

· акт проверки исправности противопожарного трубопровода;

· акт исправности выхода из лав,участков шахты и пригодности их для проведения и прохода горноспасателей.

План ликвидации аварий разрабатывается с фактическим положением в шахте.

Список должносных лиц и учереждений, которые должны быть извещены об аварии и по родам их действия, находится на телефонной станции шахты.При возникновении аварии на шахте ответственность за аварии и главным руководителем по ее ликвидации является главный инженер шахты.

6. ОХРАНА ПРИРОДЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Проект предельно-допустимых сбросов

Шахтные воды образуются при подземной разработке угля, которую ведёт предприятие. При этом вскрываются водоносные горизонты и образуются водотоки, объёмный расход которых зависит от степени обводнённости шахтного поля.

Шахтные воды формируются за счёт подземных и поверхностных вод, в том числе и атмосферных осадков, проникающих в подземные выработки. Стекая по выработанному пространству к горным выработкам, они загрязняются взвешенными веществами, и обогащаются химическими веществами. Техногенное загрязнение нефтепродуктами происходит при горных работах с использованием машин и механизмов. Для очистки этих вод на шахте предусмотрена следующая схема.

Шахтные воды, стекая по водоотливным канавкам, собирается в подземные водосборники, расположенные на различных горизонтах горных выработок. Локальные очистные сооружения (водосборники) обеспечивают грубую очистку шахтных вод по взвешенным веществам до остаточной концентрации 50-80 мг/л. Затем шахтные воды насосами марки ЦНС, установленных в насосных камерах различных горизонтов шахты , перекачиваются на поверхность, в объёме (по проекту) QГОД=3342 тыс. м3. Часть шахтных вод используется на технологические нужды шахты (пылеподавление: орошение при выемке угля, при ведении подготовительных работ). Водоотведение учитывается в величине водоотлива, основной объём которого составляет шахтный водоприток.

Хозяйственно-бытовые сточные воды, так же как и шахтные воды обеззараживаются путём хлорирования и сбрасываются по водовыпуску, расположенному в балке Козья, в пруд-отстойник, ёмкостью 30 тыс. М3 и площадью зеркала 10 тыс. м2. Пруд расположен в балке Большая Козья. Дополнительная очистка в пруде отстойнике позволяет доочистить сточные воды до остаточной концентрации взвешенных веществ - 25 мг/л.

После очистки сточные воды сбрасываются в балку Большая Козья, имеющую длину 3,5 км, затем в реку Нагольная и далее в реку Миус.

Шахтные воды, сбрасываемые шахтой Дзержинского в гидрографическую сеть являются высокоминерализованными, особенно по ионам сульфатов.

В число гидрохимических показателей, характеризующих состав и свойства шахтных вод входят следующие ингридиенты: цветность, прозрачность, запах, растворимый кислород, водородный показатель рН, взвешенные вещества, сухой остаток, хлориды, сульфаты, азот аммонийный, нитриты, нитраты, фосфаты, БПК, ХПК, нефтепродукты. Кроме того в шахтных водах встречаются разнообразные микроэлементы: железо, фенолы, цинк, медь, алюминий, марганец, титан, селен, олово, СПАВ.

Количство загрязняющих веществ, сбрасываемые в водные обьекты составило: взвешенные вещества - 68,5 т/год; сухой

остаток - 6719,5 т/год; хлориды- 510,9 т/год; сульфаты - 3223,2 т/год; азот аммонийный - 1 т/год; нитриты - 0,08 т/год; нитраты - 14,8 т/год;

БПК - 7,9 т/год; ХПК - 39,7 т/год; нефтепродукты - 77,9 кг/год;

фосфаты - 134,2 кг/год; железо - 268,5 кг/год; фенолы - 2,7 кг/год;

СПАВ - 26,8 кг/год; цинк - 24,2 кг/год; медь - 26,8 кг/год;

алюминий - 214,8 кг/год; марганец - 115,4 кг/год; олово - 8,1 кг/год;

титан - 59,1 кг/год; селен - 5,4 кг/год.

В мероприятия по охране водных ресурсов включены следующие пункты:

· Проведение регулярного ремонта и очистки шахтных водосборников и водоотливных канавок в штреках и квершгалах, что способствует повышению эффективности очистки вод от взвешенных веществ.

· Проведение регулярного контроля работы очистных сооружений и очистка их от шламовых накоплений в случае необходимости, что способствует уменьшению сброса взвешенных веществ в водные обекты

· Разработка проекта предельно-допустимого сброса загрязняющих веществ, что позволит позволит нормировать показатели качества и свойств сбрасываемых вод.

· Отбор проб воды на химический анализ, что позволит вести контроль за качеством сточных вод и работой очистных сооружений.

Химический состав воды до отстойников:

· Взвешенные вещества - 86 мг/л

По проекту ПДС количественно-качественная характеристика воды после отстойников перед сбросом в окружающую среду должна будет иметь значения, представленные в таблице 10.3

Таблица 6.1 - Фактические и допустимые по проекту ПДС состав и сброс веществ со сточными водами:

№	Показатели сос-тава сточных вод	Факт. конц. мг/л	Факт. сброс г/час	Утв. доп конц. мг/л	Утв. ПДС г/час	Сброс оценочн. т/год
1	Взвешенные в-ва	43,9	13455,13	15	7050	61,8
2	БПК	2,7	827,54	4,5	2115	18,5
3	ХПК	16,78	5142,99	30	14100	123,5
4	Минерализация	2855,9	875319,1	1538,4	723048	6333,6
5	Сульфаты	1304,9	399945,3	670,6	315182	2760,9
6	Хлориды	217,7	66723,96	252	118440	1037,5
7	Азот аммонийный	0,17	52,1	0,17	79,9	0,7
8	Нитриты	0,03	9,19	0,08	37,6	0,33
9	Нитраты	3,5	1072,73	11	5170	45,29
10	Фосфаты	0,048	14,71	0,15	70,5	0,62
11	Нефтепродукты	0,031	9,5	0,05	23,5	0,21
12	Железо общее	0,1	30,65	0,1	47	0,41
13	Алюминий	0,07	21,45	0,07	32,9	0,29
14	Медь	0,011	3,37	0,011	5,2	0,05
15	Цинк	0,017	5,21	0,017	7,99	0,07
16	Марганец	0,03	9,19	0,03	14,1	0,12
17	Фенолы	0,002	0,61	0,002	0,94	0,008
18	Селен	0,0017	0,52	0,0017	0,799	0,007
19	Фтор	0,43	131,79	0,43	202,1	1,77
20	Олово	0,006	1,84	0,006	2,82	0,38
21	СПАВ	0,015	4,6	0,015	7,05	0,06
22	Титан	0,023	7,05	0,023	10,81	0,09

План мероприятий по достижению ПДС веществ с возвратными водами шахты им. Дзержинского представлен в таблице 7.2:

Таблица 6.2 - План мероприятий по достижению ПДС

Наименование мероприятия	Водоохранный результат (эффект)	Сроки реализации	Испол-нители
Проведение системати-ческого лабораторного контроля за качеством возвратных вод, степени их влияния на водные обьекты в соответствии с графиком контроля сог-ласованного с органами Госнадзора	Проведение количест-венной идентефика-ции веществ в возв-ратных водах, выпол-нение требований Водного Кодекса Украины, постанов-ления КМУ от 11.09.96 №1100	ежегодно	Админи-страция шахты
Обеззараживание сточ-ных вод, сбрасываемых на пруды-отстойники до нормативных требований (индекса ЛКП, коли-фаги в БОЕ не более 1000 в 1л)	Обеспечение эпидемической безопасности сточных и возвратных вод	постоянно	Админи-страция шахты
Определение минималь-ного уровня воды в водо-сборниках водоотливов, исключающих вынос крупных взвесей(>0,1мм) при откачке воды на поверхность	Снижение взвешен-ных частиц в сточных водах, поступающих на пруды-отстойники и в водные обьекты. Уменьшение объёмов иловых отложений в прудах-отстойниках и в водных обьектах	постоянно	Админи-страция шахты
Очистка водосборников, каналов главных водоот-ливов от шлама, обеспе-чение правильной их эксплуатации	Снижение взвешен-ных веществ в возв-ратных водах до нор-мативных показате-лей. Уменьшение объёмов иловых отложений	постоянно	Админи-страция шахты
Очистка прудов-отстой-ников, водовыпусков возвратных вод , приле-гающих к ним террито-рий от мусора, веток, деревьев и др.	Предупреждение и снижение загрязнения возвратных вод и вод-ных объектов органи-ческими веществами, предупреждение про-цессов эвтрофикации	постоянно	Админи-страция шахты
Разработка комплеска мероприятий по выпол-нению мероприятий, ут-верждённый в приложе-нии постановления КМУ от 11.09.96 №1100, которые необходимо осуществить до 2008 г. в связи с утверждением перечня загрязняющих веществ, сброс которых нормируется.	Обеспечение экологи-ческой безопасности водных обьектов. Определение основных требований по нормированию ПДС веществ, которые образуются в процессе угледобычи	в течение 2004г.	Админи-страция ГП «Ровеньки-антрацит»

7. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА

7.1 Общие сведения о проектируемом участке

В условиях шахты при максимальной глубине ведения горных работ равной 1250 м и форме шахтного поля, имеющего большую длину по падению, чем по простиранию целесообразно принять ступенчатую схему водоотлива, при которой вода будет откачиваться с нижележащего горизонта на вышележащий до откачки воды на поверхность.

Нормальный приток воды в шахте QН=370 м3/ч; максимальный приток - QМ=440 м3/ч. Вода с повышенной кислотностью.

7.2 Расчёт и выбор необходимого оборудования

Выбор насоса

В условиях шахты при максимальной глубине ведения горных работ равной 1250 м и форме шахтного поля, имеющего большую длину по падению, чем по простиранию целесообразно принять ступенчатую схему водоотлива, при которой вода будет откачиваться с нижележащего горизонта на вышележащий до откачки воды на поверхность.

Нормальный приток воды в шахте QН=370 м3/ч; максимальный приток - QМ=440 м3/ч. Вода с повышенной кислотностью.

Рассчитаем насосную установку, водосборник и трубопровод камеры главного водоотлива, откачивающую общешахтный приток воды с горизонта 495 м непосредственно на поверхность. Насосная камера главного водоотлива будет располагаться в комплексе околоствольного двора.

Требуемая расчётная подача насоса

QР=24*QН/16=24*370/16=555 м3/ч

Геометрический напор

HГ=H+HВС+HП;

где HВС - ориентировочная геометрическая высота всасывания, м

HП - превышение труб над уровнем устья ствола шахты.

Тогда

HГ=495+3+2=500 м

Ориентировочный напор насоса определим по формуле:

HОР=1,1*HГ=1,1*500=550 м

Предусматривается установка 4-х насосов ЦНС 300-600, имеющих в оптимальном режиме подачу QОПТ=600 м3/ч (при работе двух насосов одновременно по параллельной схеме) и напор HОПТ=600 м, при напоре на одно рабочее колесо HК=60 м. Напор одного рабочего колеса при нулевой подаче HК.О=67 м.

Необходимое число последовательно соединённых рабочих колёс одного насоса:

ZК=HОР/HК=550/60=9,16

Принимаем ZК=10.

Напор насоса при нулевой подаче

H0=ZК*HК.О=10*67=670 м

Проверка по условию устойчивой работы:

HГ < 0,95*H0=0,95*670=636,5 м,

500 < 636,5

Условие выполняется.

Расчёт трубопровода

Предусматриваем оборудование водоотливной установки двумя напорными трубопроводами. Составляем схему трубопровода.

В насосной камере трубопровод прокладывается по схеме

(рис. 4.2.1), предусматривающей наличие в стволе двух напорных ставов 1 и 2 (рабочий и резервный) закольцованных в насосной камере коллектором 3. Каждый из трёх насосов (№1, №2 и №3) имеет свой подводящий трубопровод 4. Напорные трубопроводы 5 насосов снабжены обратными клапанами 6 и подсоединены к коллектору. Посредством управляемых распределительных задвижек 7 насос может быть соединён с любым напорным ставом. По трубе 8 с помощью задвижек 9 можно выпустить воду в колодец 10 из ставов 1 и 2 в случае их ремонта. Крепление труб к стенкам камеры производится на закреплённых в этих стенках кронштейнах или балках.

Рисунок 7.1 - Схема шахтного водоотливного трубопровода

Длина подводящего трубопровода lП=13 м, в его арматуру входят: приёмная сетка с клапаном и три колена.

Длину напорного трубопровода определим из выражения:

lн = НГ/sin б+l1+l2+l3\;

где б - угол наклона ствола шахты, 0

l1 - длина труб в насосной камере от наиболее удалённого насоса до трубного ходка (для типовых камер l1=20...30 м);

l2 - длина труб в наклонном ходке (l2=15...20 м);

l3 - длина труб на поверхности от ствола до места слива, (берётся из проекта поверхности шахты до 150 м или, при его отсутствии, принимается равной 15...20 м);

lн =500/sin 220+30+20+20=1341,5+30+20+20=1411,5 м

Таким образом длина напорного трубопровода lН=1412 м; его арматура: одна задвижка, один обратный клапан, девять колен и один тройник.

Оптимальный диаметр напорного трубопровода определим по формуле:

dОПТ=k*0,0131*Q0,476;

где k - коэффициент, зависящий от числа напорных трубопроводов (при двух трубопроводах k=1).

Тогда

dОПТ=1*0,0131*6000,476=0,275 м

Принимаем трубы с наружным диаметром 299 мм [4, с.397].

При определении требуемой толщины стенки по формуле (4.44) принимаем срок службы трубопровода T=10 лет, материал труб - сталь 20, давление у напорного патрубка p=6 МПа.

Толщину стенки трубопровода определим по формуле:

д=100*(k1*D*p+(б1+б2)*T)/(100-kС);

где k1 - для стали 20: k1=2,27;

D - наружный диаметр трубы, м;

p - давление в нижней части колонны труб, МПа

б1 - скорость коррозионного износа наружной поверхности труб (при ведении взрывных работ в шахте б1 =0,25 мм/год);

б2 - скорость коррозионного износа внутренней поверхности труб (для воды с повышенной кислотностью, как в нашем случае б2=0,4);

T - срок службы трубопровода, лет;

kС - коэффициент, учитывающий минусовый допуск толщины стенки, %

По ГОСТ 8732-78 для труб обычной точности изготовления при толщине стенки до 15 мм: kС=15 %, при толщине стенки от 15 до 30 мм: kС=12,5 %.

Подставим числовые значения и определим толщину стенок труб:

д=100*(2,27*0,299*6+(0,25+0,4)*10)/(100-12,5)=12,08 мм

Принимаем толщину стенки д=12 мм.

Таким образом, окончательно принимаем для напорного трубопровода трубы бесшовные горячедеформированные (ГОСТ 8732-78) с внутренним диаметром dН=275 мм и толщиной стенки д=12 мм.

Диаметр подводящего трубопровода для большей надёжности всасывания принимают на 25...50 мм больше напорного. Для подводящего трубопровода принимаем трубы с наружным диаметром 325 мм и внутренним диаметром dП=301 мм.

Скорость воды в подводящем трубопроводе по формуле:

UП=4*Q/(р*dП2)=4*300/(3600*3,14*0,3012)=1,17 м/с

То же в напорном трубопроводе:

UН=4*Q/(р*dН2)=4*600/(3600*3,14*0,2752)=2.8 м/с

Коэффициент гидравлического трения в подводящем трубопроводе определяется по формуле:

лП=0,021/dП0,3=0,021/0,3010,3=0,0301

То же в напорном трубопроводе:

лН=0,021/dН0,3=0,021/0,2750,3=0,0309

Принимая значения коэффициентов местных сопротивлений, определяем суммарные потери напора в подводящем трубопроводе:

УhП=(лП*lП/dП+?оП)*uН2/(2*g);

где ?оП - суммарное значение коэффициентов местных сопротивлений в зависимости от типа арматуры и фасонных частей трубопровода принимают по приведённым ниже данным.

Таким образом:

УhП=(0,0301*13/0,301+4,5+0,6*3)*1,172/(2*9,81)=0,53?1 м

То же в напорном трубопроводе

УhН=(лН*lН/dН+?оН)*uН2/(2*g);

УhН=(0,0309*1411,5/0,275+0,26+10+0,6*9+1,5)*2,82/(2*9,81)=70,23?70 м

Напор насоса:

H=HГ+Уh=500+71=571 м

Характеристика трубопровода строится в соответствии с формулой:

H=HГ+R*Q2;

где R - постоянная сети;

Постоянная сети R определяется из выражения:

R=H-HГ/Q2=Уh/Q2=71/6002=0,000197

Следовательно:

H=500+0,000197*Q2

Результаты расчётов по этому выражению приведены ниже:

	0	ј Q	Ѕ Q	ѕ Q	Q	5/4 Q
Q, м3/ч	0	150	300	450	600	750
H, м	500	504	518	540	571	611

Определение рабочего режима насосов

При параллельном соединении центробежных насосов суммарная характеристика их получается суммированием абсцисс характеристик каждого насоса, а рабочий режим - точкой пересечения суммарной характеристики с характеристикой трубопровода, причём подача параллельно соединённых насосов будет всегда меньше суммы подачи этих же насосов при их самостоятельной работе на тот же трубопровод.

Рисунок 7.2 - Рабочий режим соединённых параллельно насосов ЦНС 300-600

При параллельном соединении двух одинаковых насосов, расположенных в одном пункте, подача и напор будут больше этих показателей каждого самостоятельно работающего насоса на один и тот же трубопровод.

На рисунке 7.2 показана характеристика двух параллельно соединённых насосов ЦНС 300-600 и характеристика трубопровода, построенная по приведённым в подразделе 4.2.2 данным. По точке пересечения этих характеристик устанавливаем рабочий режим насоса:

QР=640 м3/ч; HР=580 м; з=0,73; HВДОП=4 м. Режим находится на рабочей части характеристики.

К.п.д. трубопровода определим по формуле:

зГ=HГ/H=500/580=0,86

Проверка производительности

Для надёжности откачки воды подача каждого насосного агрегата, согласно ПБ [3], должна обеспечить откачку максимального суточного притока не более, чем за 20 часов. В связи с этим, потребная минимальная подача насоса должна определяться из выражения:

QМИН=QМ/20, м3/ч

где QМ - максимальный суточный приток, м3/сут.

Тогда

QМИН=440*24/20=528 м3/ч

В рабочей точке фактическая подача насоса должна быть больше (или равна) минимальной .

QР > QМИН

640 м3/ч > 528 м3/ч

Условие выполняется.

Проверка на отсутствие коавитации

Проверка на отсутствие кавитации производится по условию:

НВАК < НВАК.ДОП..,

где НВАК = НВС+?НВС -действительная вакуумметрическая высота всасывания насоса , м .

Принимаем высоту всасывающего трубопровода HВС=3 м

НВАК =3+0,5=3,5 м

3,5 < 4

Условие выполняется.

Определение размеров водосборника

В соответствии с ПБ (п.7.1.1.) главные , вспомогательные и участковые водоотливные установки должны иметь водосборники , состоящие минимум из двух ветвей .

Суммарная емкость водосборников главного водоотлива согласно ПБ должна расчитываться на прием 4-х часового максимального притока шахты в случае аварии (прекращение подачи электроэнергии , выхода из строя всех имеющихся нагнетательных трубопроводов )

W = 4*QМАКС=4*440?1760 м3 .

Для вспомогательных и участковых водоотливов емкость водосборника должна быть равна 2 - х часовому притоку .

В случае требования энергосбыта выполнять график суточной нагрузки энергопотребителя емкость водосборника

WВ = W + WСТ ,

где WСТ - емкость части водосборника, принимающего приток воды в период стоянок по требованию энергосбыта, м3;

tСТ = 2 ч - время , в течении которого запрещается включение насоса .

WСТ = QМАКС* tСТ=440*2=880 м3

Тогда

WВ =1760+880=2640 м3

Суммарную длину горных выработок водосборника определим из выражения

?lВОД=WВ/SТ;

где Sт - типовое сечение горной варыботки , м3 (Sт = 11,6 м 2).

Тогда

?lВОД=2640/11,6?228 м

В связи с тем, что водосборник представляет собой систему горизонтальных и наклонных выработок большой протяженности, механизация его непосредственной очистки связана с большими трудностями, так как любое устройство, предназначенное для этого, в процессе работы должно перемещаться по всей выработке. Гораздо эффективнее механизация очистки шахтных водосборников решается путем использования стационарно расположенного оборудования. Однако для этого необходимо обеспечить осаждение твердых частиц из воды в одном месте. С этой целью перед водосборником сооружается предварительный отстойник, имеющий небольшие размеры. В нем осаждается значительная часть твердых частиц, поступающих с водой.

Очистка предварительного отстойника осуществляется значительно проще , чем всего водосборника , так как его длина обычно не превышает 10 м . Ниже приводится расчет предварительного отстойника.

Обычно предварительный отстойник имеет форму усеченной пирамиды. Ширина зеркала воды в нем может быть принята на 20 - 30 % меньше ширины выработки, где он сооружается .

Задавшись шириной отстойника В, определяют его остальные параметры.

Средняя скорость движения воды в отстойнике

uОТ=0,278*QМАКС/(В*h);

где QМАКС - максимальный часовой приток воды , м3/ч ;

h - глубина проточного слоя , равная глубине протока воды в подводящей канавке, м (принимать h = 0,2 ...0,4 м).

Тогда

uОТ=0,278*440/(2*0,3)=203,87 мм/с

Наиболее опасным для насосов являются частицы крупностью более 0,1 мм , поэтому для осаждения этих частиц проектируют предварительные отстойники , при этом скорость движения воды в отстойнике должна быть не более 0,13 м/с . Количество параллельных ветвей отстойника

nв= uот/130= 203,87/130=1,568.

Округляем nв до большего целого значения. Принимаем nв=2. Фактическая скорость воды

uот ф = uот/nв= 203,87/2=102 мм/с .

Исходя из данных условий, определяют минимальную длину предварительного отстойника

L0=б*uОТ.СР*h/(v0 - w)=1,4*102*0,3/(9,6-4,08)=7,76 м

где uот ср - фактическая скорость воды в проточной части отстойника , мм/с ;

vо - гидравлическая крупность частиц размером 0,1 - 0,2 мм , которую можно принимать равной 9,6 мм/с при этой скорости ;

б = 1,4 - коэффициент , учитывающий наличие в гидросмеси частиц различной крупности ;

w - вертикальная составляющая скорости :

при u < 90 мм/сw = 0,01*uот ф

при u=(90 ... 130) мм/с w = (0,03 - 0,05)*uот ф.

Так как u=103,3, то

w=0,04*102=4,08

Объем нижней части отстойника , предназначенный для сбора шлама , определяется по количеству твердого , выпадающего из воды в течении суток:

WН = 1,5qТ QМ ,

где WН - емкость нижней части отстойника , м3 ;

qт - объемная концентрация твердого в шахтной воде , которую для расчетов можно принимать равной qт = 0,0015 - 0,005 (принимать qт = 0,002).

QМ - максимальный суточный приток , м3/сут .

WН = 1,5*qТ* QМ =1,5*0,002*440*24=31,68 м3.

7.3 Электроснабжение объекта

Схема электроснабжения шахты от РП до ГПП

Рисунок 7.3 - Схема электроснабжения шахты от РП до ГПП

Изображаем общую схему электроснабжения шахты от районной подстанции до центральной подземной подстанции.

Шахта расположена в районе, электроснабжение которого обеспечивают Краснолучские электрические сети ТАЭК Луганскоблэнерго. Источник питания - районная подстанция “Дзержинская” 35/6 кВ.

Мощность короткого замыкания на шинах ГПП ш. «Дзержинской»: SК.З=58 МВ*А

Все подстанции шахты оборудованы ячейками КСО с маслянными выключателями типа ВМГ-133 и ВМГ-138.

Выбор стволовых кабелей

Подземные эл. приёмники ЦПП1 получают питание от существующей поверхностной подстанции ГПП ш. «Дзержинской» по 2-м принятым кабелям ВЭВПШв 3х120, проложенным по наклонному стволу, длиной 1325 м. Расстояние от главной поверхностной подстанции до устья ствола принимаем 50 м. Тогда общая длина кабелей от ГПП до ЦПП1 будет равно LСТВ.К=1,375 км.

Расчёт токов короткого замыкания в высоковольтной сети

Исходя из данных величин мощности к.з. на главной поверхност-ной подстанции, за базисную мощность принимаем мощность короткого замыкания на шинах ГПП, равную SБ=58 МВ*А, базисное напряжение UБ=6,3 кВ, а базисный ток определим из выражения:

IБ= SБ/(v3*UБ);

Тогда

IБ=58/(v3*6,3)=5,315 кА.

Ток короткого замыкания в точке k1:

IК.З(3)=IБ/хБ.С;

Так как SК.З на шинах ГПП 6 кВ больше, чем 50 МВ*А, активное сопротивление сети принимаем равным нулю, а индуктивное базисное сопротивление в таком случае будет равно:

x*Б.С=SБ/SК.З=58/58=1

Отсюда ток короткого замыкания в точке k1:

IК.З(3)=5,315/1=5,315 кА

Определяем ток и мощность к.з. в точке k2-6:

Базисное сопротивление стволового кабеля:

rСТВ*Б=r0*LКАБ*SБ/UБ2;

хСТВ*Б=х0*LКАБ*SБ/UБ2;

Полное базисное сопротивление определяется по формуле:

z*Б1=v(rХБ+r*К1)2+(хБ.С+х*К1)2

где r0 =0,151 Ом/км для кабеля ВЭВБбШв 3х120;

х0=0,076 Ом/км для кабеля ВЭВБбШв 3х120;

Тогда:

rСТВ*Б=0,151*1,375*58/6,32=0,3034 Ом

хСТВ*Б=0,076*1,375*58/6,32=0,1527 Ом

Для питания электродвигателей насосов главного водоотлива, типа ВАО-630М4, мощностью 800кВт, напряжением 6кВ, с номинальным током статора 90 А [9, с.152], принимаем кабели типа ВЭВПШв 3х35, с допустимой токовой нагрузкой IДОП=110 А [9, с.181].

Должно выполняться условие :

IН<IДОП

90 А < 110 А

Условие выполняется, окончательно принимаем кабель ВЭВПШв 3х35.

Длины кабелей от ячеек до приводных электродвигателей насосов с учётом суммарной длины насосной камеры и камеры ЦПП1

равной LК=80 м и с учётом запаса кабеля принимаем:

L1=80м; L2=70м; L3=50м; L4=40м; L5=30м;

Для насоса №1:

Базисное сопротивление кабеля насоса №1:

r*К1=0,55*0,08*58/6,32=0,0643 Ом

х*К1=0,087*0,08*58/6,32=0,01017 Ом

Полное сопротивление кабеля насоса №1:

z*Б1=v(rХБ+r*К1)2+(хБ.С+х*К1)2=1,075 Ом

Для насоса №2:

Базисное сопротивление кабеля насоса №2:

r*К2=0,55*0,07*58/6,32=0,0563 Ом

х*К2=0,087*0,07*58/6,32=0,0089 Ом

Полное сопротивление кабеля насоса №2:

z*Б2=v(rХБ+r*К1)2+(хБ.С+х*К2)2=1,0711 Ом

Для насоса №3:

Базисное сопротивление кабеля насоса №3:

r*К3=0,55*0,05*58/6,32=0,0402 Ом

х*К3=0,087*0,05*58/6,32=0,00636 Ом

Полное сопротивление кабеля насоса №3:

z*Б3=v(rХБ+r*К1)2+(хБ.С+х*К3)2=1,0634 Ом

Для насоса №4:

Базисное сопротивление кабеля насоса №4:

r*К4=0,55*0,04*58/6,32=0,03215 Ом

х*К4=0,087*0,04*58/6,32=0,0051 Ом

Полное сопротивление кабеля насоса №4:

z*Б4=v(rХБ+r*К1)2+(хБ.С+х*К4)2=1,0596 Ом

Для насоса №5:

Базисное сопротивление кабеля насоса №5:

r*К5=0,55*0,03*58/6,32=0,0241 Ом

х*К5=0,087*0,03*58/6,32=0,00381 Ом

Полное сопротивление кабеля насоса №5:

z*Б5=v(rХБ+r*К1)2+(хБ.С+х*К4)2=1,0559 Ом

Для трансформаторной подстанции:

Базисное сопротивление кабеля трансформаторной подстанции:

r*К5=0,55*0,1*58/6,32=0,08037 Ом

х*К5=0,087*0,1*58/6,32=0,0127 Ом

Полное сопротивление кабеля насоса №5:

z*Б5=v(rХБ+r*К1)2+(хБ.С+х*К4)2=1,083 Ом

Определим трёхфазные токи короткого замыкания в точках k7-11 по формуле:

I(3)К.З(Дi)=IК.З/z*Бi

Следовательно:

I(3)К.З(Д1)=IК.З/z*Б1= 5315/1,075=4944,2 А

I(3)К.З(Д2)=IК.З/z*Б2= 5315/1,0711=4962,2 А

I(3)К.З(Д3)=IК.З/z*Б3= 5315/1,0634=4998,1 А

I(3)К.З(Д4)=IК.З/z*Б4= 5315/1,0596=5016 А

I(3)К.З(Д5)=IК.З/z*Б5= 5315/1,0559=5033,6 А

I(3)К.З(КТП)=IК.З/z*Б5= 5315/1,083=4907,7 А

Двухфазные токи к.з. определяются по формуле:

I(2)К.З=I(3)К.З*v3/2

Тогда:

I(2)К.З(Д1)=4944,2*0,866=4281,8 А

I(2)К.З(Д2)=4962,2*0,866=4297,4 А

I(2)К.З(Д3)=4998,1*0,866=4328,5 А

I(2)К.З(Д4)=5016*0,866=4344 А

I(2)К.З(Д5)=5033,6*0,866=4359,2 А

I(2)К.З(КТП)=4907,7*0,866=4250,1 А

Учитывая влияние асинхронных двигателей на ток короткого замыкания:

iДВ=(v2*0,9/х*Н.ДВ.)*?IН

где х*Н.ДВ - индусктивное базисное сопротивление двигателя.

Индуктивное базисное сопротивление двигателя определяем из выражения:

х*Н.ДВ.=хН.ДВ.*SБ/UБ2; Ом

Индуктивное сопротивление двигателя:

хН.ДВ.=z*sin ц; Ом

cos ц=0,5 - для пускового момента;

sin ц=0,86

Полное сопротивление двигателя:

z=UН/IП; Ом

где IП - пусковой ток двигателя, определим из выражения:

IП=6,5*IН; А

Подставив числовые значения в формулы , получим:

IП=6,5*90=585 А

z=6000/585=10,26 Ом

хН.ДВ.=10,26*0,86=8,82 Ом

х*Н.ДВ.=8,82*58/6,32=12,89 Ом

iДВ=(v2*0,9/12,89)*(90*1)=8,887 А

Ток короткого замыкания с учётом влияния двигателей будет равен:

I(3)К.З=I(3)К.З на ГПП в т. K1+iДВ; А

Тогда: I(3)К.З=5315+8,887?5324 А

Выбор ячейки на ЦПП шахты

Для данных условий: IРАСЧ=90 А; UН=6000 В

Принимаем к установке распределительное устройство КРУВ-6.

Техническая характеристика КРУВ-6:

· Номинальное напряжение: 6кВ

· Номинальный ток отключения: 9,6 кА

· Односекундный ток термической стойкости: 9,6 кА

· Ток включения (амплитудное значение): 25 кА

· Ток динамической стойкости: 25 кА

Проверку КРУ сводим к проверке силового выключателя, так как другие элементы оборудования соответствуют его параметрам:

a) проверка по току термической стойкости:

IФТ.С=I(3)К.З*v(2/t)=5,324 *v(2/1)=5,324*1,4142=7,53 кА < 9,6 кА

b) по динамической устойчивости:

c)

iУД=0,87*I(3)К.З*kУД*v2; А

где kУД =1,8 (10, с.11)

Тогда

iУД=0,87*5324*1,8*v2=11790,84 А

IДИН > iУ =>

25 кА > 11791 кА

d) по коммутационной способности:

I(3)К.З < IО

5,034 кА < 9,6 кА

КРУ типа КРУВ-6 проходит по всем 3-м факторам.

Выбор и проверка уставок максимальной токовой защиты КРУ

Уставки срабатывания реле по току перегрузки выбираем по расчётному току:

IР.MAX=kП*IН.ДВ=6,5*90=585 А

где kП - коэффициент, учитывающий увеличение тока при пуске

Выбираем уставку срабатывания реле по току:

IСР=k0*IР.MAX/(kВ*kТ.Т);

где k0 - коэффициент отстройки реле (1,3);

kВ - коэффициент возврата реле (0,85);

kТ.Т - коэффициент трансформации трансформатора тока (40);

Тогда

IСР=1,3*585/(0,85*40)=22,37 А

Принимаем уставку срабатывания реле:

РТ 40/50=23 А [9, с.267]

Первичный ток срабатывания защиты по току:

IСР=RТ.Т*IУ=40*23=920 А

Проверка по коэффициенту чувствительности:

kЧ=I(2)К.З/IСР=4610,6/920=5,01>1,5

Условия выполняются. Уставка выбрана верно.

7.4 Автоматизация объекта

Общие сведения

Водоотливные установки должны обеспечивать надежную откачку воды из подземных выработок при возможно меньших эксплуатационных расходах. В соответствии с требованием ПБ водоотливные установки должны быть оборудованы аппаратурой автоматизации. Автоматически действующая аппаратура, выполняющая операции вместо машинистов насосов, обеспечивает точность, безошибочность и своевременность этих операций. Это позволяет продлить межремонтные сроки за счет исключения случаев холостой работы водоотлива и дает 'возможность экономить значительные средства.

Автоматизированная водоотливная установка должна функционировать без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Схемой автоматизации предусмотрено два вида управления - автоматическое и ручное, причем перевод на ручное управление любого числа насосных агрегатов должен осуществляться без нарушения работы остальных агрегатов в автоматическом режиме. Схема обеспечивает автоматическое включение насосных агрегатов при достижении водой установленного верхнего, повышенного или аварийного уровня. Отключение насосных агрегатов осуществляется автоматически после откачки воды до заданного нижнего уровня. Кроме того, схема обеспечивает неодновременность пуска электродвигателей насосов и автоматическое включение резервного агрегата взамен отключившегося по технической неисправности.

Автоматизированная водоотливная установка снабжена блокировками, предотвращающими: пуск агрегата при незалитом насосе; включение моторного привода задвижки до пуска насосного агрегата; останов агрегата до момента полного закрытия задвижки; включение агрегата при отсутствии воды в водосборнике, а также повторное включение отключившегося насоса до устранения причины, вызвавшей его аварийное отключение.

Схемой автоматизации водоотливной установки должны быть предусмотрены следующие виды защит, вызывающие аварийный останов: при снижении или потере производительности; при перегреве подшипников; при исчезновении напряжения или к. з. в цепях управления. Производительность каждого насосного агрегата, температура подшипников, а также положение задвижек на подводящем трубопроводе (для установок с заглубленными камерами) должны контролироваться непрерывно [8, с.146-147].

Способы заливки насосов

В горной промышленности в основном применяют центробежные насосы, нуждающиеся в заливке перед пуском. Безотказная и четкая работа автоматизированных насосных установок в значительной степени зависит от правильного выбора способа заливки насосов.

Заливка будет осуществляется вспомогательными погружными насосами и сифонным способом, из баковых аккумуляторов, из напорного трубопровода.

Баковые аккумуляторы используют для заливки центробежных насосов перекачного водоотлива и для заливки насосов малой и средней производительности участкового и главного водоотливов. Баковый аккумулятор БАВ применяется для насосов с максимальной высотой всасывания 5 м, причем максимальная емкость подводящего трубопровода не должна превышать 80 л.

На чертеже показана схема заливки насоса с помощью бакового аккумулятора. При пуске насоса вода из бакового аккумулятора /, смешиваясь при помощи находящегося в нем дросселя с воздухом из подводящего трубопровода 4, поступает в насос 2. Благодаря разрежению, возникающему в баке, вода из водосборника 3 заполняет подводящий трубопровод. При остановке насоса баковый аккумулятор остается заполненным водой.

Заливка насоса из напорного трубопровода осуществляется при помощи трубки (см. чертеж), соединяющей напорный и подводящий трубопроводы. На трубке установлен управляемый вентиль 2, который предназначен для дистанционного открывания или перекрывания трубки. В схемах автоматизации водоотливных установок вентиль используется для заливки насосов при давлении в напорном трубопроводе до 3 МПа и как пусковое устройство для удаления водовоздушной смеси при заливке насосов баковыми аккумуляторами.

Заливка с помощью погружных насосов, размещаемых непосредственно в водосборнике. Применяемый центробежный заливочный насос ЗПН с вертикальным приводным валом и одним рабочим колесом обеспечивает одновременную заливку трех насосов главного водоотлива [8, с.147-148].

Средства автоматического управления и контроля

К средствам автоматического управления и контроля водоотливных установок относятся: реле уровня, реле производительности, реле контроля ...