Автоматизация режимов работы скиповой подъемной установки рудника "Интернациональный" АК "АЛРОСА" (ПАО)

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова», Политехнический институт (филиал) в Мирном

Автоматизация режимов работы скиповой подъемной установки рудника «Интернациональный» АК «АЛРОСА» (ПАО)

УДК 621.314

Ситников О.Р., студент Харитонов Я.С., ст. преп. mptisvfu@mail.ru

Мирный, Республика Саха (Якутия), Россия (678170, г. Мирный, ул. Тихонова, д. 5, корп. 1)

Аннотации

Рассмотрены подсистемы, влияющие на режим работы скиповой подъемной установки рудника. В статье рассмотрены такие подсистемы как: подъемная установка; комплекс загрузки скипа; шахтная стволовая сигнализация; аэрогазовый контроль и автоматическая газовая защита.

Ключевые слова: автоматизация, горное дело, скип, ствол, рудник, шахта, сигнализация, контроллеры, датчики, режимы.

AUTOMATION OF OPERATING MODES OF SKIP WINDING PLANT OF THE UNDERGROUND MINE « INTERNATSIONALNIY» PJSC ALROSA

Sitnikov O.R., student

Kharitonov Ya.S., sr. lecturer

North-Eastern Federal University n.a. M.K. Ammosov, Polytechnic Institute (branch) of Mirny, Mirny, Republic of Sakha (Yakutia) , Russia (678170, Mirny, Tikhonova str., 5/1) mptisvfu@mail.ru

Considered subsystems that affect the mode of operation of the skip hoist of the mine. The article deals with such subsystems as: winding plant; skip loading complex; mine shaft signal systems; aerogas control and automatic gas protection.

Keywords: automation, mining, skip, trunk, mine, underground, alarm system, controllers, sensors, modes.

АК «АЛРОСА» (ПАО) добывает 97 % всех алмазов России, доля компании в мировом объёме добычи алмазов составляет около 30%. Компания располагает разведанными запасами, достаточными для поддержания текущего уровня добычи не менее 18-20 лет. Прогнозные запасы АК «АЛРОСА» (ПАО) составляют около одной трети общемировых запасов алмазов. Штаб-квартиры компании расположены в Мирном, Республика Саха (Якутия), а также в Москве.

Мирнинский ГОК добывает алмазы на кимберлитовой трубке «Интернациональная», из россыпей «Водораздельные галечники», «Иреляхские россыпи», «Горное», из техногенного месторождения «Хвостохранилище фабрики №5», а также до недавнего времени добывала из трубки «Мир», которая на данный момент законсервирована.

Первым подземным рудником АК «АЛРОСА» (ПАО) является «Интернациональный», который функционирует с 1999 года и обладает очень высоким содержанием алмазов в руде (более 8 карат на тонну). Запасов рудника достаточно для стабильной добычи до 2035 года.

В настоящее время трубка разрабатывается подземным способом. Открытая добыча была завершена в 2011 году.

Трубка «Интернациональная» расположена в пределах Мало-Ботуобинского алмазоносного района, относящегося к Западно-Якутскому алмазоносному региону. Основными геоструктурными элементами алмазоносного района являются Ботуобинская седловина, восточный борт Тунгусской синеклизы, западный борт Вилюйской синеклизы и наложенный Ангаро-Вилюйский прогиб.

В целом, кимберлитовые породы характеризуются как средне- и малоустойчивые, склонные к заколообразованию, шелушению и обрушениям со стенок и кровли выработок. Коэффициент крепости по Протодьяконову 3-4, плотность кимберлитов - 2,35т/м3- 2,40 т/м3.

Горно-геологические условия вскрытия эксплуатационного блока №2 в отметках +85 ч 0м характеризуются как весьма сложные. Вскрытие запасов под дном карьера, на границе и в зоне метегеро-ичерского водоносного комплекса потребует создания системы водоотведения, исключающей формирование опасного водного объекта над местом проведения подземных горных работ, обеспечения устойчивости подземных горных выработок и предотвращения в них прорывов воды.

Запасы в отм. +85м/±0м вскрываются с горизонта +70м от вертикального вспомогательного ствола с помощью воздухо-подающего уклона и вентиляционно-закладочного квершлага.

Спуск-подъем людей, материалов и выдача горной массы непосредственно на поверхность производится по вертикальному вспомогательному стволу.

Запуск эксплуатационного блока№2 планируется в 2019 г., а выход на проектную мощность в 2020 г. За время эксплуатации блока планируется добыть чуть больше 1000 тыс. тонн руды.

Ствол предназначен для выдачи горной массы с горизонта +85м. Скиповым подъемом по стволу выдается на поверхность горная масса, клетевым подъемом осуществляется спуск-подъем оборудования и обеспечивается механизированный выход на поверхность из эксплуатационного блока № 2. Схема маршрута выдачи горной массы на гор. +85м приведена на рисунке 1.

Рис. 1. Схема маршрута выдачи горной массы на гор. +85м

На рисунке 2 изображено сечение и разрез вертикального вспомогательного ствола, расположение сосудов в стволе.

Рис. 2. Сечение и разрез вертикального вспомогательного ствола, расположение сосудов в стволе

В процессе подъема скипа участвуют такие автоматизированные подсистемы, как подъемные установки; шахтная стволовая сигнализация; аэрогазовый контроль и автоматическая газовая защита; комплекс загрузки скипа. Рассмотрим подробнее данные подсистемы.

Подсистема «Подъемная установка» обеспечивает:

1. Централизованный оперативный контроль горным диспетчером состояния существующих подъемных установок на клетевом, скиповом стволах, в том числе и во вновь проектируемом вспомогательном вертикальном стволе рудника;

2. Сигнализацию аварийного состояния механизмов комплексов вагонообмена и загрузки;

3. Учет количества руды и породы, выдаваемой рудником на дневную поверхность поклетевому, скиповому и вспомогательному вертикальному стволам;

4. Учет времени работы подъемных установок;

5. Автоматическое формирование и печать сводок и отчетных форм.

В качестве автоматизированного электропривода шахтной подъемной машины скипового подъема вспомогательного вертикального ствола предусматривается комплектный электропривод, в котором используются современные методы управления, контроля и защиты, основанные на применении микропроцессорной техники.

В полуавтоматическом режиме электропривод запускается дистанционно оператором подъема из помещения оператора, расположенного в машинном зале зданий подъемных машин, начало замедления и точная остановка выполняется автоматически.

В ручном режиме управляется с помощью джойстика расположенного на пульте оператора и предназначенного для выбора направления движения вверх/вниз. Оператор управляет запуском, выбором направления движения, скоростью и остановкой. скиповый рудник автоматический

Работа подъемной машины предусматривается в следующих режимах:

1. Груз (вагонетки, руда, порода);

2. Ревизия (осмотр ствола и канатов);

3. Аварийный режим (доставка людей в случае ликвидации аварии).

Аварийная остановка подъемной машины осуществляется гидравлической тормозной системой, имеющей много возможностей для управления торможением, как по давлению, так и по времени. Кроме того, тормозная система может использоваться и для нормальной остановки с фиксированными параметрами давления с ручным и автоматическим управлением с требуемым постоянным замедлением. По соображениям безопасности в тормозном блоке имеется две параллельные системы клапанов управления давлением.

В системе управления электропривода предусматриваются следующие защиты и блокировки, обеспечивающие безопасную работу подъемной установки:

1. Защиту от переподъема скипов более 0,5м выше уровня приемной площадки осуществляемую с помощью датчиков положения скипа устанавливаемых в копре, кроме того, контроль положения ведется двумя независимыми системами HSC и AHM, схема управления обеспечивает возможность шунтирования датчиков переподъёма скипа при разгрузке для подъёма скипа на высоту заводки длинномерных материалов;

2. Защиту от превышения скорости в установившемся режиме и в период замедления осуществляемую наложением гидравлического тормоза по сигналам двух независимых устройств контроля скорости;

1.1 Максимальной и нулевой защитой, действующей при перегрузке электродвигателя и отсутствии напряжения;

1.2 Защитой от напуска каната в ствол;

1.3 Блокировку, позволяющую включить реверс только в сторону ликвидации переподъема;

1.4 Защиту от пробуксовки барабана и проскальзывания канатов осуществляемую с помощью сравнивания значений скорости от датчиков импульсов на валах барабана и отклоняющего шкива;

1.5 Защиту, действующую при износе тормозных колодок выше нормы;

1.6 Автоматическим звонком начала периода замедления;

1.7 Защитами, действующими при неисправности электропривода.

В системе электропривода, также организован вход (выход) для выполнения аварийной остановки скиповой подъемной машины от выключателя установленного на пульте управления, второй, аварийно-ремонтной подъемной машины ствола и наоборот.

Для предоставления обслуживающему персоналу информации о работе подъемной машины и неисправностях предусматриваются следующие контрольно-измерительные приборы и устройства:

1. Самопишущий скоростеметр;

2. Амперметры и вольтметры тока главной цепи электродвигателя;

3. Манометры, показывающие давления в тормозной системе.

Автоматизация также предусматриваются следующие виды контроля с выдачей сигналов отклонения в систему электропривода:

1. Контроль температуры подшипников электродвигателя подъемной машины;

2. Контроль температуры воздуха на охлаждение электродвигателя;

3. Контроль температуры воздуха от электродвигателя;

4. Контроль потока воздуха на охлаждение.

Подсистема «Комплекс загрузки скипа»:

Из бункера разгрузочной камеры, расположенного в околоствольном дворе ствола ВВС на отм.+75м при помощи качающегося питателя КТ-8А, горная масса попадает на ленточный конвейер (L=21м), который разгружается в дозаторную камеру оснащенную затвором. Из дозаторной камеры горная масса загружается в скип.

Проектом автоматизации предусматривается:

1. Контроль точной остановки скипа под загрузку;

2. Контроль положения секторного затвора бункера-дозатора;

3. Выдача сигнала разрешения загрузки скипа в аппаратуру загрузочного комплекса;

4. Предпусковая звуковая сигнализация;

5. Аварийная светозвуковая сигнализация;

6. Кнопочные выключатели аварийной остановки механизмов комплекса;

7. Автоматическая загрузка скипа после его точной остановки и выдача сигнала на запуск ПМ вверх;

8. Выдачу аварийных сигналов в АСОДУ.

Автоматизированная система комплекса загрузки предусматривается как надстройка над системой управления ПМ и имеет интерфейс сопряжения с АСОДУ, посредством OPC сервера в системе управления ПМ.

Подсистема «Шахтной стволовой сигнализации»:

Для координации действии обслуживающего персонала (рукоятчика, помощника рукоятчика, стволовых, помощников стволовых, машиниста) сигнализации состояния механизмов комплекса ствола ВВС, установления блокировочной зависимости работы комплексов обмена вагонеток и загрузки скипа на приемной площадке и горизонте с подъёмной машиной и обеспечения безопасности предусматривается система шахтной стволовой сигнализации.

Проектом предусматривается система шахтной стволовой сигнализации и связи, которая получает сигналы от стволовых и транслирует их машинисту для управления подъёмной машиной в зависимости от запроса подъёмного сосуда в определенном режиме.

Подсистема «Аэрогазовый контроль и автоматическая газовая защита»:

Комплекс технических средств подсистемы «Газовый контроль и автоматическая газовая защита» включает аналоговые и дискретные датчики, подземные контроллеры, трансформаторные блоки, источники питания, линии питания и сигнальные линии.

Контроллеры находятся в режиме непрерывного измерения сигналов от аналоговых и дискретных датчиков и передачи измеренных значений на сервер системы.

Сравнение текущих значений сигналов с уставками производится как в контроллере, так и в программах визуализации системы.

С целью уменьшения капитальных затрат датчики аэрогазового контроля и положения вентиляционных и противопожарных дверей подключены к ближайшим контроллерам АСОДУ или АСУТП локальных объектов.

Для измерения газового состояния атмосферы в руднике применены следующие датчики:

1. Измерение концентрации метана - ДМС-03 с диапазоном измерения 0-5%;

2. Измерение концентрации водорода - ТХ6373 с диапазоном измерения 0-0,2%;

3. Измерение концентрации сероводорода - СДТГ 04.01.01 с пределом измерения 0...100ppm;

4. Датчик скорости воздуха СДСВ 01.01.01-10 с пределом измерения 0,1…10м/с;

5. Датчик оксида углерода ИДИ-20.00.00 диапазон 0…2%об;

6. Датчик окиси углерода СДТГ 01.01.01;

7. Контроль положения вентиляционных дверей - ДПМГ.

Предусматривается организация газового контроля:

1. На метан 0-5 или 0-100% в 17-ти точках в околоствольных дворах, транспортных выработках, камерах электроподстанций, камере перегрузочных материалов, камерах пункта обслуживания самоходного оборудования, в подходных выработках к рудному телу, в очистных блоках, камеры насосных станций, раздаточной камере ВМ, на выходе из ствола ВВС, в верхней части гермозоны ствола ВВС;

2. На оксид углерода (0-200ppm) в 2-х точках в камерах аварийного воздухо-снабжения на гор. ±0м, +85м;

3. На окись углерода в 4-х точках в камерах самоходного оборудования и в аварийного воздухоснабжения на гор. ±0м, +85м;

4. На сероводород в 14-ти точках на гор. ±0м, +85м.

Проектируемая система обеспечивает:

1. Формирование звуковых и визуальных предупредительных и аварийных сигналов: Предупредительный (диспетчеру)

1.1. При превышении концентрации метана 0,25%; Аварийный - при превышении ПДК:

1.2 Метан - 0,5 %;

1.3 Водород - 0,5 %;

1.4 Окись углерода - 0,0017%;

1.5 Сероводород - 0,00071%.

2. Автоматическое отключение потребителей электроэнергии участка при превышении ПДК контролируемых горючих газов;

3. Формирование таблиц и графиков текущих и ретроспективных значений концентрации газов в точках измерения газового состояния стационарными датчиками.

4. Время срабатывания АГЗ для стационарных метанометров не превышает 15 с.

5. Задержка времени срабатывания АГЗ не превышает 0,5 с.

6. Средняя задержка передачи сообщения не превышает 5 сек.

Заключение

В сущности, автоматизация подъемной установки состоит из двух систем, которыми являются:

1. Система управления подъемным двигателем (подсистемы «Подъемная установка» и «Загрузка скипа»);

2. Подсистема «Шахтной стволовой сигнализации», которая в свою очередь работает совместно с подсистемой «Аэрогазовый контроль и автоматическая газовая защита».

При детальном моделировании режимов работы скиповой подъемной установки, необходимо учесть аспекты работы всех подсистем, которые влияют на работу подъемной установки.

Список литературы

1. АЛРОСА Корпоративный сайт http://www.alrosa.ru/

2. Акишев А.Н., Колганов А.Н. Коренные месторождения алмазов Западной Якутии. Справочное пособие, г. Новосибирск, 2011.

3. Бежок В.Р., Дворников В.И., Манец И.Г., Пристром В.А. Шахтный подъем, Донецк,2007.

4. Гришко А.П., Стационарные машины. Том 1 Рудничные подъемные установки, Москва, 2006.

5. Отчет независимых экспертов о запасах и ресурсах месторождений алмазов группы компаний «АЛРОСА», 2016.

6. Матул Г.А., Семёнов А.С. Анализ аппаратных и программных решений в программируемых логических контроллерах ведущих мировых производителей // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2018. № 7. С. 32-36.

7. Петрова А.А., Семёнов А.С. Модернизация электропривода шахтной подъемной установки // Международный студенческий научный вестник. 2017. № 4-2. С. 158-161.

Размещено на Allbest.ru