Автор: Пользователь скрыл имя, 26 Октября 2011 в 20:26, дипломная работа
Существующие схемы подготовки выемочных участков, их проветривания и дегазации не позволяют на пластах с высокой газоносностью отодвинуть газовый барьер до возможной производительности очистного забоя. Отечественная и зарубежная практика показывает, что достижение высоких нагрузок на очистные забои высокогазоносных пластов могут быть достигнуты только с применением многоштрековой подготовки, которая позволяет увеличить количество подаваемого на участок воздуха и существенно расширить возможности подземной дегазации угольного пласта и выработанного пространства.
Введение 6
1 Технология подземных горных работ на шахте 8
1.1 Характеристика Печорского угольного бассейна 8
1.2 Характеристика Воркутского месторождения 8
1.3 Общие сведения о шахте «Заполярная» 9
1.4 Газоносность пластов угля 9
1.5 Вскрытие и подготовка шахтного поля 10
1.6 Система разработки пластов 12
2 Механизация горных работ 14
2.1 Механизация подготовительных работ 14
2.2 Механизация очистных работ 15
2.3 Расчет ресурса проходческого комбайна П–110 15
3 Шахтный подземный транспорт 19
3.1 Транспортирование горной массы, материалов, оборудования и доставка людей 19
3.2 Эксплуатационный расчет ленточного конвейера 22
4 Электроснабжение 27
4.1 Общая существующая схема электроснабжения 27
4.2 Подземное электроснабжение и электрооборудование 28
5 Стационарные установки 29
5.1 Вентиляторные установки 29
5.2 Шахтный подъем 30
5.3 Водоотлив 31
6 Электропривод горных машин 38
6.1 Условия эксплуатации 38
6.2 Электропривод стационарных установок 39
6.3 Электропривод вентиляторов местного проветривания 41
6.4 Электропривод конвейерных установок 41
6.5 Электропривод электровозного транспорта 42
6.6 Электропривод забойных машин 43
6.7 Выбор мощности привода ленточного конвейера 43
7 Экология 44
7.1 Загрязнение воздушного бассейна и охрана атмосферы воздуха 44
7.2 Загрязнение, охрана и рациональное использование водных ресурсов 45
7.3 Отходы, образующиеся на шахте 47
7.4 Охрана недр 50
7.5 Охрана и рациональное использование земель 50
7.6 Основные характеристики воздействия на окружающую среду и ее компоненты 51
7.7 Изменение геологической среды 52
7.8 Акустическое воздействие 52
7.9 Изменения поверхностных и подземных вод 53
7.10 Изменение растительного и животного мира 54
7.11 Защита от воздействия электрического поля 54
7.12 Защита от воздействия радиации 54
8 Охрана труда 55
8.1 Общие положения 55
8.2 Категорийность ш. «Заполярная» по газу и мероприятия, исключающие воздействие данного фактора 55
8.3 Пожароопасность 57
8.4 Электробезопасность 57
8.5 План ликвидации аварий 58
8.6 Анализ производственного травматизма по шахте «Заполярная» в 2007 году 59
8.7 Организация и осуществление производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности на шахте 60
9 Автоматизация производственных процессов 62
9.1 Комплекс управления и диагностики проходческой техники КПТ-13 проходческого комбайна П-110. 62
10 Выбор и обоснование средств механизации проведения спаренных подготовительных выработок по пласту «Тройной» шахты «Заполярная» 66
10.1 Обоснование плановых показателей парной подготовки 66
10.2 Формы и размеры поперечного сечения выработок по пласту «Тройной» 67
10.3 Общий анализ механизации проходческих работ 69
10.4 Проходческие комбайны 70
10.5 Средства транспорта и доставки 79
10.6 Варианты технологических схем и комплектов проходческого оборудования 85
10.7 Организация работ в проходческом забое 90
10.8 Расчета параметров проходческого цикла 90
10.9 Проведение выработок и возведения анкерной крепи комбайном 12СМ30(JOY) 97
11 Электроснабжение проходческого участка 100
11.1 Выбор участковой подстанции 100
11.2 Выбор кабельной сети 100
11.3 Расчет токов короткого замыкания (к.з.) 103
11.4 Выбор пускозащитной аппаратуры 105
12 Расчет технико-экономических показателей проходки 107
Заключение 112
Список использованных источников 113
Ширина межштрековых целиков принималась согласно рекомендаций ВНИМИ, разработанных применительно для условий ОАО “Воркутауголь”.
Размеры выработок и ширина межштрековых целиков, представлены на рисунке 10.1.
Рисунок.10.1 – Размеры выработки и ширина межштрековых целиков
В настоящее время на шахтах ОАО «Воркутауголь» осуществляется перевооружение проходческих забоев новой техникой. Вместо технически и морально устаревших проходческих комбайнов старого образца типа 1ГПКС, 4ПП-2М приобретаются комбайны нового технического уровня: П-110, П-110-01, П-220, КСП-32(33), КСП-42, КПД, ABM-20, 12CM30(JOY), а также самоходные вагоны ВC-15. В эксплуатации находятся ленточные перегружатели: ППЛ-1, 4ПП-2, КСП, ЛП800КП.
Анализ работы проходческих бригад в устойчивом режиме показал, что в настоящее время достигнутые скорости проведения выработок с учетом различных факторов и условий составляют 120-310 м/мес. Данные скорости не отвечают в полной мере требованиям своевременной подготовки выемочных столбов для эффективной их отработки с высокими нагрузками. Как отмечается в концепции, горно-подготовительные работы должны обеспечивать своевременную подготовку выемочных столбов с резервом времени не менее двух месяцев.
Основным направлением повышения эффективности проходческих работ является их концентрация и интенсификация. Решение данных задач возможно за счёт совершенствования технологии горных работ, повышения энерговооруженности и коэффициента машинного времени оборудования, совершенствования автоматизированных систем диагностики, контроля и управления механизированными комплексами.
Руководством ОАО «Воркутауголь» поставлена цель на повышение коэффициента машинного времени ( ) до 0,8, а коэффициента запаса установленной мощности (К) до 1,5.
С целью повышения скорости проведения горных выработок применяемая для этой цели проходческая техника должна отвечать следующим требованиям:
1.
Полное соответствие
2.
Высокие технические
3.
Максимальное совмещение
4.
Механизация крепления
5.
Согласованность работы
6. Компактность и мобильность применяемой техники;
7. Автоматический контроль, возможность управления из безопасной зоны, улучшение санитарно-гигиенических условий труда (применение эффективных современных систем пылеподавления и пылеотсоса) и надёжная система орошения от фрикционного искрения.
В настоящее время в России, вместо ранее выпускаемых заводами СССР шести моделей проходческих комбайнов избирательного действия, выпускаются комбайн легкого класса 1ГПКС массой 25-28т (разной модификации), комбайн среднего класса КП-21 массой 40т и освоено производство комбайна тяжелого класса КП-25 массой 52т. Подготовлены к производству новые современные комбайны: КП-15 (масса 15т), КП-20Б (масса 28т), КП-25Н – для проходки уклонов, модель КП-25А (масса 58т) с оборудованием механизации анкерования, а также проходческо-добычной комбайн ПДКА (масса 65т) по типу комбайна фирмы JOY, производство которых не освоено из-за отсутствия господдержки по финансированию.
Отсутствие отечественных проходческих комбайнов во всем диапазоне мощности и массы (от 8-10 до 80-100 т) было восполнено импортом комбайнов зарубежных фирм, в том числе машиностроительных заводов Украины. Так за последние годы в Украине наметились определенные сдвиги в области создания проходческих комбайнов. Парк действующих машин пополнился новыми моделями: П110 и П220 производства ЗАО «Новокраматорский машиностроительный завод» и КСП21, КСП22, КСП32, КСП42 (модернизированные варианты проходческих комбайнов 1ГПКС, 4ПП2М, 4ПП5) производства ОАО «Ясиноватский машиностроительный завод».
В этой ситуации российскими угольными компаниями возросла закупка зарубежного оборудования. Но в силу экономических возможностей приобретаемая техника только в единичных случаях представляет механизированные комплексы, в основном, – это отдельные машины, использование которых оказалось малоэффективным. При сложившейся организации труда при проведении горных выработок технические возможности импортной проходческой техники реализуются на 15-20% и не превышают, как правило, показателей работы отечественной техники.
В таблице 10.1 представлены технические характеристики проходческих комбайнов отечественных и зарубежных производителей.
Анализируя представленные комбайны, следует сказать, что уровень механизации процессов отделения пород от массива и удаления отделенной массы из забоя обеспечивается этими комбайнами на высоком уровне и с достаточно высокой производительностью. Современные проходческие комбайны избирательного действия четвертого поколения, выпускаемые ведущими зарубежными фирмами Австрии, Германии, США, Великобритании, Украины, способны разрушать породы прочностью на сжатие до 120 МПа и имеют мощность привода исполнительного органа в пределах 110-220 кВт.
В целом зарубежные проходческие комбайны имеют ряд преимуществ по сравнению с отечественными, основные из которых связаны с оснащением их системами автоматизации, средствами диагностики узлов и агрегатов машины, средствами бурения с устройствами для возведения анкерной или рамной крепи, обладают более высокой энерговооруженностью, ресурсом и производительностью.
При выборе проходческого комбайна следует учитывать, что экономичной считается работа по породам, имеющим прочность около двух третей от максимальной. Таким образом, для условий Воркутского месторождения и в частности пласта «Тройной» режущий орган должен быть рассчитан на породы с максимальной прочностью не менее 100 МПа.
Исходя из технических характеристик (см. таблицу 10.1) и опыта эксплуатации проходческих комбайнов, как у нас в стране, так и за рубежом, для условий пласта «Тройной» шахты «Заполярная» ОАО «Воркутауголь» при парной подготовке угольных рекомендуются следующие проходческие комбайны:П110-01/04/01М, КСП32(33); АМ105; Dosco LH-1300A/1400A; АВМ20; 12СМ30 (JOY). Эти комбайны смогут обеспечить необходимые скорости проходческих работ.
Таблица 10.1 – Проходческие комбайны
Наименование показателей | |||||
Класс | Легкие | ||||
Страна производитель | Россия | Австрия | Украина | ||
Фирма производитель, торговая марка | КМЗ | Voest Alpine | ГМ | ||
Модель | 1ГПКС-06/ 1ГПКС-01 | 1ГПКС-07/ 1ГПКС-02 | 1ГПКС-09/ 1ГПКС-04 | АM50D | КПЛ |
Предел прочности разрушаемых пород, МПа / абразивность, мг | 70/15 (f=5ед) | 70/15 (f=5ед) | 70/15 (f=5ед) 110 - буримых | 80 (f=5ед) | 80/15 |
Форма сечения проводимых выработок, Пр-прямоугольная; Кр-круглая; А-арочная; Т-трапецевидная | А, Пр, Т | А, Пр, Т | А, Пр, Т | А, Кв, Т | А, Пр, Т |
Сечение проводимых выработок, | (2,6-4,7)×(2,1-4,05) | (2,6-4,7)×(2,1-4,05) | (2,6-4,7)×(2,1-4,05) | 4×4,8 | 7-20 |
Техническая производительность, | 0,23 ( |
0,23 ( |
0,23 ( |
0,3-3,0( |
н.д. |
Угол наклона проводимых выработок, | +/- 12 | 20 | +/- 12 | +/- 18 | +/- 12 |
Тип исполнительного органа | Стреловидный с продольно-осевой коронкой | Стреловидный с продольно-осевой коронкой | Стреловидный с продольно-осевой коронкой | стреловидный c двумя аксиальными коронками (поперечно) | стреловидный телескопический с двумя аксиальными коронками |
Суммарная номинальная мощность электродвигателей, кВт | 110/100,5 | 110/100,5 | 110/132 | 155 | 202,5 |
Мощность электродвигателя исполнительного органа, кВт | 55/75 | 55/75 | 55/75 | 100 | 110 |
Скорость движения, м/мин | 6,5 | 6,5 | 6,5 | н.д. | |
Напряжение, В | 380/660 | 380/660 | 380/660 | н.д. | 660/1140 |
Габариты, мм: | |||||
длина | 10500/10000 | 10500/10000 | 10500/10000 | 8200 | 8650 |
ширина по корпусу | 2230/2100 | 2100 | 2230/2100 | 2105 | 2800/3900 |
Строительная высота по корпусу | 1600/2000 | 1600/2000 | 1600/2000 | 1645 | 1850 |
Масса комбайна, кг | 25000 | 27000 | 25000/28300 | 25 | 27000 |
Автоматизация и дистанционное упр.-е | нет | нет | нет | да | -/да |
Наличие дополнительного оборудования (под заказ) | ленточный перегружатель мостового типа (L=20м) | – | навесное бурильное оборудование; перегружатель (L=20м) | перегружатель, устройства для установки анкерной крепи | две ручн. бурильные установки для анкерной крепи, перегружатель |
Продолжение таблицы 10.1
Наименование показателей | |||||
Класс | средний | ||||
Страна производитель | Украина | Россия | Германия | ||
Фирма производитель, торговая марка | НКМЗ | ЯМЗ | ГМ | КМЗ | Eickhoff |
Модель | П-110 | КСП32(33) | КПД | КП21 | ET120-L |
Предел прочности разрушаемых пород, МПа / абразивность, мг | 100/15 | 100/15 | 100/15 | 100/15 | 100/15 |
Форма сечения проводимых выработок, Пр-прямоугольная; Кр-круглая; А-арочная; Т-трапецевидная | А, Пр, Т | А, Пр, Кр, Т | А, Пр, Кр, Т | А, Пр, Т | А, Пр, Т |
Сечение проводимых выработок, | 6-25 | 10-29 (32) | 7-25 | 8-28 | 24 |
Техническая производительность, | 0,3-1,7 | 0,3-1,8 | н.д. | 0,25-1,8 до 2,4 | 0,34-0,5 |
Угол наклона проводимых выработок, | +/- 12 | +/- 12 | +/- 12 | +/- 18 | +/- 15 |
Тип исполнительного органа | стреловидный телескопический с двумя аксиальными коронками | Стреловидный с продольно-осевой коронкой | стреловидный телескопический с двумя аксиальными коронками | Стреловидный с продольно-осевой коронкой | поперечный |
Суммарная номинальная мощность электродвигателей, кВт | 195 | 200 | 262 | 216,5 | 217,5 |
Мощность электродвигателя исполнительного органа, кВт | 2×55/1×110/2×110 | 110 | 110/132/75 | 110 | 132 |
Скорость движения, м/мин | 1,5/6,0 | 1,0/5,0 | 1,1 | 1,2/4,8 | |
Напряжение, В | 660/1140 | 660 | 660/1140 | 380/660/1140 | 380/500 |
Габариты, мм: | |||||
длина | 12700 | 10500/13200 | н.д. | 12910 | 9000 |
ширина по корпусу | 2300 | 2600/3670 | 3200 | 2400 | 2520 |
Строительная высота по корпусу | 1500 | 2000/2310 | 1600 | 1700 | 1730 |
Масса комбайна, кг | 39000/41000 | 45000 | 36000 | 40000 | 32000 |
Автоматизация и дистанционное управление | да | нет (да) | да | дист. упр. | да |
Наличие дополнительного оборудования (под заказ) | подключение бурильных установок для анкерования, агрегат обеспыливающий, высоконапорное орошение, мостовой ленточный перегружатель | установка для бурения шпуров, перегружатель (L=20м) | две гидравлические бурильные установками с крепемонтажным устройством для возведения анкерной крепи; агрегат обеспыливания | устройство для подсоединения дополнительного гидрооборудования (16 МПа) | бурильные установки, пылеулавливающее устройство |
Продолжение таблицы 10.1
Наименование показателей | |||||
Класс | средний | Тяжелые | |||
Страна производитель | Англия | Австрия | Украина | Украина / Польша | |
Фирма производитель, торговая марка | Dosco | Voest Alpine | НКМЗ | НКМЗ / «Карбоавтоматика» | |
Модель | Mk-2b | MD-1100 | AM65 | П-110-01 | П-110-01М* |
Предел прочности разрушаемых пород, МПа / абразивность, мг | 100 | 100 | 100/15 | 120 | 120 |
Форма сечения проводимых выработок, Пр-прямоугольная; Кр-круглая; А-арочная; Т-трапецевидная | А, Пр, Кр, Т | А, Пр, Кр, Т | А, Пр, Т | А, Пр, Т | А, Пр, Т |
Сечение проводимых выработок, | 24 | 26 | 26,4 (4,3×6,3) | 30 (5,2×5,8) | н.д. |
Техническая производительность, | 0,3-2 (3) | 1,5/1,75 | 0,3-3,0( |
0,3-3,0( |
н.д. |
Угол наклона проводимых выработок, | +/- 14 | +/- 14 | +/- 18 | +/- 12 | +/- 12 |
Тип исполнительного органа | поперечная сдвоенная и продольная осевая | осевой / поперечный | стреловидный c двумя аксиальными коронками (поперечно) | стреловидный
телескопичесикй с двумя |
поперечная сдвоенная и продольная осевая |
Суммарная номинальная мощность электродвигателей, кВт | 194 | 194 | 223 | 305 | н.д. |
Мощность электродвигателя исполнительного органа, кВт | 82/112 | 82/112 | 132 | 2×110 | Двухскоростной н.д. |
Скорость движения, м/мин | 2,4/8,4 | 2,28/7,2 | 1,65 (4,3/7,5) | до 10 | |
Напряжение, В | 660/1140 | 660/1140 | 660/1140 | 660/1140 | 660/1140 |
Габариты, мм: | |||||
длина | 10223 | 8842 | 9200 | 1300 | н.д. |
ширина по корпусу | 3430 (гус.2700) | 3000 | 2250 | 2550 гус. | н.д. |
Строительная высота по корпусу | 1950 | 1860 | 1530/1680 | 1850 | н.д. |
Масса комбайна, кг | 44000 | 34000 | 36000 | 52000 | н.д. |
Автоматизация и дистанционное управление | да | да. | да | да | да (портативный) |
Наличие дополнительного оборудования (под заказ) | воздушная завеса Coanda | многоствольные буровые станки (буровая каретка), воздушная завеса Coanda | устройства для установки анкерной крепи, система пылеподавления | Анкероустановщик («Дальманн-Ханиэль») | анкероустановщик для крепления кровли и боков выработки или крепеподъемник, перегружатель, пылеулавливающая установка, централизованная система смазки |