2.2 Схемы электроснабжения добычных участков шахты, отрабатывающих пологие и наклонные пласты

В зависимости от горно-геологических условий, средств механизации, электрической нагрузки участка, системы разработки и технологической схемы наиболее часто применяются следующие схемы электроснабжения.

Схемы электроснабжения участков для сплошной системы разработки.

В настоящее время сплошная система разработки применяется не часто. Однако, при необходимости быстрого развития добычных работ, получения угля как товара такую систему разработки приме­няют исходя из экономических соображений.

При применении сплошной системы разработки на участке проводятся очистные и проходческие работы, поэтому необходимо спроектировать систему электроснабжения для добычного забоя и проходческих забоев откаточного и вентиляционного штреков,

В этом случае ПБ и ПТЭ [1,2] разрешают, если позволяет мощность пласта, проходить вентиляционный штрек по пласту, со­вмещая работы по добыче угля и проходки вентиляционного штре­ка. Откаточный штрек проходится с опережением по отношению к добычному забою. Это опережение рассчитывается горными техно­логами для конкретных условий при соблюдении Правил безопас­ности.

На рис.2.2 приведена схема электроснабжения участка при сплошной системе разработки с обособленным питанием очистного и проходческих участков.

Многие литературные источники, в том числе и нормативные, предлагают схему электроснабжения с одной трансформаторной подстанцией. Такая схема питания может применяться на шахтах негазовых и II категории при небольшом количестве токоприемников и небольшой суммарной длине кабельных линий, которые, в основном, определяют емкость сети электроснабжения участка.

Если шахты III категории и сверхкатегорийные, то обязательно является выполнение требований 100%-го резерва подачи электроэнергии для вентиляторов местного проветривания (ВМП). При наличии на участке двух трансформаторных подстанций это требование легко выполняется путем подключения рабочего вентилятора к подстанции проходческого забоя (УШ-2) и резервного - к под­станции добычного забоя (УГП-1) с помощью автоматических вы­ключателей и пускателей или с помощью магнитных станций КУУВТ (комплектное устройство управления взрывобезопасное для тупиковых забоев).

Схемы электроснабжения участков, отрабатывающих пла­сты длинными столбами по простиранию обратным ходом.

При отработке пластов по простиранию длинными столбами обратным ходом широко применяются механизированные комплек­сы, позволяющие иметь суточную нагрузку с забоя 1000-3000 т. Наиболее распространены механизированные комплексы ОКП, МКМ, КМ-87, КМ-81, КМК-97, КМО97, КСД, МКЭ, КД-80, КД-90 и др., для которых разработаны типовые технологические схемы и схемы электроснабжения [4].

Независимо от названия перечисленные комплексы включают забойную машину, забойный конвейер, перегружатели, насосные станции, станции орошения, кабелеукладчики. Кроме этого обору­дования, при угле наклона пласта 12° и выше обязательно должны применяться поддерживающие лебедки. Для выполнения разнооб­разных работ на участках возможно применение тяговых лебедок ЯВД, ЛГКН, высоконапорных насосов, кондиционеров, ручных электросверл. Обязательным является наличие на участках сигна­лизации, громкоговорящей связи, телефонной связи, освещения, системы газовой защиты.

Все электрооборудование вместе с электрооборудованием погрузочных пунктов, перегружателей, кондиционеров получает питание от передвижных участковых преобразовательных подстанций (ПУПП), число которых зависит от электрической нагрузки участка, а также от угла наклона пласта. В соответствии с этим располагают электрооборудование участка либо на откаточном штреке, либо часть - на конвейерном, а часть - на вентиляционном штреках.

При пологом залегании пластов электрооборудование располагается на откаточном штреке и в лаве. ПУПП и распределитель­ный пункт (РП) также располагается на откаточном штреке.

При наклонном залегании пластов электрооборудование рас­полагается на откаточном и вентиляционном штреках. Питание РП осуществляется от двух подстанций, установленных в этих штреках. РП, от которого питаются основные электроустановки комплекса, принято называть «основным» РП№1. От подстанции, расположенной на откаточном штреке, получают питание электродвигатели вспомогательных механизмов, а также возможен вариант подачи напряжения на электродвигатели нижнего привода забойного конвейера.

На рис.2.3 приведена схема расположения электрооборудования и электроснабжение участка при наклонном залегании пластов.

Необходимо отметить, что при проектировании системы электроснабжения участка необходимо решить вопрос о размещении ПУПП и РП: перед лавой с опережением или за лавой с отставанием.

Опережение или отставание - это расстояние от ПУПП или РП до лавы, называемое шагом перемещения ПУПП или шагом перемещения РП. Выбор варианта зависит от того, будут ли поддерживаться выработки или они будут погашаться вслед за очистными работами.

Независимо от принятого варианта шаг перемещения ПУПП принимают 200-250 м, шаг перемещения РП - 30-50 м. Возможные варианты комплектации энергопоездов (ПУПП вместе с РП) описа­ны ниже.

Схемы электроснабжения участков, отрабатывающих пла­сты длинными столбами по восстанию.

В зависимости от горно-геологических условий, свойств вме­щающих пород, водообильности пласта и других факторов на шах­тах Донбасса может применяться система отработки длинными столбами по восстанию. Для выемки угля применяется такое же оборудование, как при системе отработки длинными столбами по простиранию.

При отработке пластов по восстанию столбы окантуриваются бортовыми выработками (ходками), которые могут называться бор­товыми бремсбергами или уклонами в зависимости от того, какое поле отрабатывается - бремсберговое или уклонное. Бортовые вы­работки предназначаются для подачи воздуха в забой, транспорта угля, породы, материалов, людей. Линия направления движения за­боя при такой системе разработки направлена встречно направле­нию падения пласта и перпендикулярно изогипсе.

При размещении электрооборудования в бортовых выработ­ках необходимо выполнять требования Правил безопасности [1] в отношении проветривания выработок.

В газовых шахтах при углах наклона выработки более 10° движение воздуха в очистных выработках и на всем дальнейшем нуги следования за ними должно быть восходящим. Нисходящее проветривание допускается, если схема проветривания выполнена в соответствии с требованиями Руководства по проектированию вентиляции угольных шахт [16], но при этом в выработках с нисходящей отработанной струей воздуха не должно быть электрического оборудования и кабелей.

При восходящем проветривании требования к расположению электрооборудования аналогичны требованиям к схемам электроснабжения при столбовой и сплошной системах разработки по простиранию.

В зависимости от длины столба ПУПП может устанавливаться на откаточном или вентиляционном штреках, а РП в бортовых выработках. Выбор места расположения ПУПП зависит от величины напряжения электрической сети, и окончательный вариант может быть выбран после проведения технико-экономических расчетов.

На рис.2.4 приведена схема расположения электрооборудова­ния и электроснабжения участка при отработке наклонных пластов длинными столбами по восстанию.

Схемы электроснабжения участков, отрабатывающих пла­сты длинными столбами по падению. Применение такой системы также определяется горно-геологическими условиями, особенно­стями раскройки шахтного поля и т.п. Такая система разработки от­личается от вышеописанной направлением движения очистных ра бот. Линия направления движения забоя совпадает с линией паде­ния пласта, но так же, как и при отработке по восстанию, перпенди­кулярна изогипсе. Бортовые выработки могут быть бремсбергами или уклонами, проветривание нисходящим и восходящим.

К размещению электрооборудования, построению схемы электроснабжения применяются требования, как для схемы электро­снабжения участков, отрабатывающих пласты столбами по восста­нию.

На рис. 2.5. приведена схема расположения электрооборудования участка при отработке пластов длинными столбами по паде­нию.

Схемы электроснабжения проходческих забоев. По сравнению с добычными участками проходческие участки могут иметь или небольшую электрическую нагрузку при буро­взрывном способе проходки, или большую при проходке комбайна­ми или проходческими комплексами.

В первом случае токоприемниками являются бурильные и по­родопогрузочные машины, буровые станки, колонковые или ручные электросверла, лебедки, насосы орошения, вентиляторы местного проветривания.

При проходке выработок проходческими комбайнами или комплексами необходимо учитывать, что комбайны имеют мощные многодвигательные приводы, вспомогательные машины и механиз­мы.

Правила безопасности предъявляют особые требования к электроснабжению вентиляторов местного проветривания (ВМП), которые относятся к токоприемникам I категории.

На шахтах I и II категории разрешается установка одного ВМП, на шахтах Ш категории и сверхкатегорийных необходимо уста­навливать два ВМП: рабочий и резервный. Поэтому необходимо иметь две ПУПП, отдельный РП для питания вентиляторов. Авто­матическое включение резервного вентилятора с помощью системы автоматизации контроля воздуха и магнитных станций типа КУУВТ, возможно также дистанционное включение вентиляторов с пульта диспетчера шахты.

На рис. 2.6. показана схема размещения электрооборудования в забое и схема электроснабжения проходческого забоя при буровзрывном способе проходки.