ного конвейера 1 поступает в разгрузочную камеру 2 (рис. 29), пройденную в монолитной каменной соли. Далее руда пересыпает­ ся в бункер 3, откуда через загрузочное устройство камеры дозатора 4 поступает в скип 5 и поднимается по стволу 6 на-гора (на поверх­ ность рудника).

Далее отработанная порода поступает на фабрику, находящую­ ся на территории рудника, где происходит процесс обогащения до­ бытой руды.

1.4. Обогащение полезного ископаемого

Целью обогащения полезного ископаемого является повыше­ ние качества продукции за счет удаления вредных или ненужных компонентов, а также улучшение потребительских свойств продук­ ции (повышение процентного содержания полезного ископаемого, избежание слеживаемости и т. д.).

цам хлорида калия и выталкивают их на поверхность смеси для по­ следующего отделения. После просушки влажность розового хлори­ стого калия составляет всего ОД мае. %.

Конечный продукт обогащения называется концентратом, а ненужные вещества, получившиеся в процессе обогащения,—

отходами (хвостами) производства. Отходы с обогатительной фабрики по системе конвейеров, расположенных в транспортной галерее 7, поступают на солеотвалы 2 (рис. 30).

1.5.Электроснабжение

иэлектрооборудование рудника

Производственный процесс калийного рудника, как уже было описано в предыдущих подразделах, включает следующие этапы:

-отбойка руды в очистных забоях проходческо-очистными комбайнами, накопление отбитой массы в бункере-перегружателе

ипогрузка ее в самоходные вагоны или другие средства доставки;

-доставка руды самоходным вагоном от забоя до гезенка или рудоспуска и ее транспортировка по панельным транспортным вы­ работкам с помощью конвейеров для погрузки в вагонетки электро­ возной откатки или магистральный конвейер;

-доставка руды магистральным транспортом в общешахтные бункеры до ствола со скиповым подъемом;

-погрузка руды в скипы и подъем руды на поверхность;

-транспортировка руды конвейерами в отделение сухого раз­ мола руды;

-грохочение (сортировка сыпучих материалов по крупности частиц (кусков) на грохотах) и размол руды с помощью дробилок

имельниц;

-транспортировка молотой руды конвейерами на склад или на обогатительную фабрику для получения конечного продукта.

Современные калийные предприятия представляют собой сложный комплекс электроустановок, размещенных на поверхно­ сти и в подземных выработках. Подземный технологический ком­ плекс рудника включает в себя совокупность машин и механиз­ мов, предназначенных для отбойки полезного ископаемого и дос­ тавки его к стволу для выдачи на поверхность. Поверхностный технологический комплекс рудника включает в себя здания и со­

оружения, машины и механизмы, предназначенные для приема полезного ископаемого из подземных выработок, его сортировки, дробления, обогащения, погрузки в транспортные средства для от­ правки потребителю, приема и доставки пустой породы и отходов в отвалы и шламохранилища, питания электроэнергией машин

имеханизмов рудника, для хранения добытого полезного ископае­ мого и необходимых запасов материалов, для ремонта машин

имеханизмов.

Комплекс электроснабжения калийного предприятия состоит из нескольких основных звеньев, имеющих свою специфику в части построения, технических характеристик и исполнения применяемо­ го электрооборудования. Электроснабжение калийного комбината состоит из систем внешнего и внутреннего электроснабжения, включающего в себя электроснабжение поверхностного технологи­ ческого комплекса и подземного комплекса.

Внешнее электроснабжение калийного предприятия осуществ­ ляется высоким напряжением UBH= 110 кВ по воздушной линии электропередач (ЛЭП) от районной подстанции энергосистемы. На территории предприятия организуется главная понизительная подстанция предприятия (ГПП), предназначенная для преобразова­ ния высокого напряжения UBH= 110 кВ в напряжение UHн = 6 кВ питания электропотребителей, распределения электроэнергии по всему поверхностному и подземному комплексу предприятия, а также для обеспечения бесперебойности питания. В состав ГПП предприятия входит распределительное устройство (РУ) напряже­ нием 110 кВ, понижающие трансформаторы 110/6 кВ, РУ напряже­ нием 6 кВ, элементы защиты, управления и учета. РУ состоит из вы­ соковольтных ячеек, состоящих из коммутационных аппаратов, устройств защиты и автоматики, измерительных приборов, сбор­ ных и соединительных шин. Высоковольтные ячейки выполняют функции приема и распределения электрической энергии, защиты электроустановок и управления токоприемниками шахт.

От ГПП предприятия электроэнергия напряжением 6 кВ по воз­ душным и кабельным линиям передается к цеховым подстанциям, расположенным на поверхности, и в подземные выработки. Переда­ ча электроэнергии с поверхности в подземные выработки осущест­ вляется через вертикальные или наклонные шахтные стволы при

Для защиты персонала от поражения электрическим током все металлические нетоковедущие части электрооборудования связаны в непрерывный общешахтный контур защитного заземления.

В связи с высоким электрическим сопротивлением калийных пород главный заземлитель создается в земле на поверхности. Корпусы всех электроустановок в руднике присоединяются к общешахтному контуру заземления, который специальным проводником, проходя­ щим через ствол, подключен к главному поверхностному заземлителю, расположенному у ГПП.

1.6. Горное давление и крепление горных выработок

При проходке выработки повышается горное давление, дейст­ вующее на породу. Горное давление возникает в массиве горных по­ род в результате действия [1]:

-веса пород вышележащей толщи;

-тектонических (природных) сил;

-флюидов (вода, нефть, газ и т. д.).

Горная крепь — это искусственное сооружение, возводимое для предотвращения обрушения окружающих выработку горных пород, сохранения необходимых размеров поперечного сечения и рабочего состояния выработок. Совокупность работ по ее возве­ дению (установка или монтаж) называют креплением горных выра­ боток.

Каждая отрасль горнодобывающей промышленности имеет свои особенности, обусловленные происхождением, условиями за­ легания и свойствами полезного ископаемого. Этим определяется пригодность и возможность вовлечения месторождения в промыш­ ленную эксплуатацию, способы и технология вскрытия и подготов­ ки промышленных запасов, проходки и крепления горных вырабо­ ток, виды и материалы применяемых крепей. Для калийных и каменно-соляных месторождений характерна растворимость со­ ляных пород в воде и способность к проявлению деформаций пол­ зучести в течение всего времени эксплуатации. Поэтому простое перенесение опыта из других видов горнодобывающих отраслей, угольной или железорудной, в соляную не всегда дает положитель­ ные результаты. Например, разработка калийного или соляного ме-

ными крючками прямой или Z-образной формы. Расстояние между кольцами определяется устойчивостью пород. Крючья изготавли­ ваются из стали круглого профиля. Пространство между кольцами и породной стенкой защищается деревянной затяжкой из досок ши­ риной 150-200 мм и толщиной 40-50 мм.

Для повышения устойчивости крепи, особенно при проходке ствола буровзрывным способом, между кольцами устанавливают трубчатые стойки-распорки из труб диаметром 100-150 мм.

Монолитный бетон возводится вслед за углубкой стволов. Толщина временной бетонной крепи при проходке определяется исходя из времени набора бетоном необходимой прочности до мо­ мента замерзания, высоты участка бетонирования ствола, высоты заходки и продолжительности периода между возведением времен­ ной и постоянной крепей.

При проходке стволов в прочных породах с цементацией и при возведении постоянной крепи сверху вниз вслед за проходкой ство­ ла временную крепь не применяют.

Постоянная крепь стволов калийных и соляных рудников в надсоляных породах относится к типу подпорных, препятствую­ щих смещению породной стенки внутрь ствола. По своей конструк­ ции и механическим характеристикам это жесткие, сложные и дос­ таточно дорогостоящие крепи.

Постоянная крепь должна после окончания всех работ по крепле­ нию и обустройству ствола обеспечить полное исключение водопритока через крепь в ствол, притока подземных вод в зону растворимых пород или в рудник, соединения вод одного водоносного горизонта с другим, растворения или размыва окружающих ствол горных пород.

Всложных горно- и гидрогеологических условиях калийных

исоляных месторождений для крепления шахтных стволов в надсолевых обводненных породах, как правило, применяются двух-, трехслойные комбинированные крепи. В качестве составной части крепи, обеспечивающей водонепроницаемость, обычно применяют чугунные тюбинги. Чугунная тюбинговая крепь в сочетании с дру­ гими видами крепей является основой водонепроницаемых крепей стволов калийных и соляных рудников.

Кнаиболее распространенным комбинированным конструкци­ ям постоянных крепей с использованием чугунных тюбингов отно­ сятся следующие крепи (рис. 42):

следований [5] установлено, что смещение контуров выработок, пройденных по солевым породам, с течением времени не прекраща­ ется. Поэтому для сохранения капитальных выработок в пригодном для эксплуатации состоянии применяют различные меры охраны, позволяющие в какой-то степени снизить напряжения в породном массиве в пределах контура выработки и тем самым уменьшить ве­ личины смещения контура выработки. Меры, направленные на со­ хранение проходимой выработки, сводятся либо к упрочнению ее контура или породного массива вокруг выработки, либо к разгрузке ее от разрушающих напряжений. Упрочнение достигается за счет увеличения жесткости отдельных элементов контура, изменения формы, соотношения размеров сечения или размещения выработки в более прочных породах.

Распространенным способом упрочнения контура выработки является возведение постоянной крепи. Выбор рационального типа крепи в тех или иных условиях зависит от размеров выработки, предполагаемого срока ее эксплуатации и горно-геологических ус­ ловий.

Деревянная крепь (в настоящее время в капитальных выработ­ ках калийных и соляных рудников имеет ограниченное примене­ ние). Древесина как крепежный материал обладает рядом преиму­ ществ перед другими материалами. Она имеет достаточно высокую прочность, легко поддается обработке, обладает упругостью и срав­ нительно малой стоимостью. Основными недостатками древесины являются неогнестойкость, невыдержанность прочностных свойств и подверженность гниению.

Каменная крепь сооружается из штучного материала — есте­ ственного камня, кирпича, бетонитов, литых шлаковых и бетонных блоков. Наиболее распространенная форма выработок, закреплен­ ных каменной крепью,— арочная с вертикальными стенками. Чаще всего каменную крепь применяют для крепления капитальных гор­ ных выработок вне зоны ведения очистных работ.

Монолитная бетонная и железобетонная крепи представля­ ют собой сплошные конструкции, закрывающие кровлю, стенки, а иногда и почву горной выработки. Монолитные крепи имеют в ос­ новном сводчатые формы и применяются для крепления капиталь­ ных выработок с продолжительным сроком эксплуатации. Чаще

всего это выработки общерудничного назначения, расположенные вне зоны ведения очистных работ. Основными недостатками моно­ литных крепей являются необходимость устройств опалубки (фор­ ма, в которую укладывают арматуру и заливают бетон), трудоем­ кость возведения, особенно в выработках сложной конфигурации, высокая жесткость крепи.

Одной из разновидностей бетонной крепи является набрызгбетонная крепь, которая, в отличие от монолитной крепи, возводится без применения опалубки. Бетонная смесь наносится на предвари­ тельно увлажненную поверхность породных стенок выработки слоями по 50-70 мм пульверизаторами со сжатым воздухом. При нанесении первого слоя происходит заполнение трещин, разрывов и неровностей стенок выработки, а за счет скорости струи и трам­ бующего воздействия крупного заполнителя — упрочнение этого слоя и породной стенки. После твердения бетона крепь образует с окружающим породным массивом единую конструкцию, способ­ ную воспринимать значительные нагрузки.

Анкерная крепь представляет собой систему стержней, располо­ женных в определенном порядке по периметру выработки, вставляе­ мых в специально пробуренные скважины — шпуры (рис. 43). Шпу­ ры обычно бурятся при проходке выработки бурильной установ­ кой 7, расположенной на очист­ ном комбайне (см. рис. 22). Ан­ керная крепь используется как временная — при проходке вы­ работок и как постоянная. По­ стоянная крепь с использовани­ ем анкеров может быть двух ти­ пов — когда породные стенки и кровля выработок закреплены только анкерной крепью (собст­ венно анкерная крепь) и когда анкеры являются одним из эле­ ментов постоянной крепи, со­ стоящей, кроме анкеров, из бето­ на, набрызгбетона, различного рода сеток, щитов и балок.

метана лампа светильника начинает мигать с частотой 4-8 Гц, с та­ кой же частотой мигает лампа и при обрыве цепей датчика.

Лампа светильника также начинает мигать в случае вызова гор­ норабочего с диспетчерского пункта (это так называемая система индивидуального оповещения горнорабочего). Для этого на отдель­ ных участках шахты устанавливаются контакторы сигнализации, подающие сигнал определенной частоты на нужный светильник. Управляющие сигналы на контактор с диспетчерского пункта пода­ ются по кабельным линиям.

Рис. 53. Установка погружного центробежного электронасоса

гружного электродвигателя 1 и протектора (защитного толстого ре­ зинового слоя) 2 (или протектора с компенсатором). Электродвига­ тель расположен непосредственно под насосом, поэтому насос имеет боковой прием жидкости, которая поступает в него из коль­ цевого пространства между эксплуатационной колонной и электро­ двигателем через фильтр-сетку 3.

Наземное оборудование скважин состоит из устьевой армату­ ры 7, автотрансформатора 9 и станции управления 10. Автотранс­ форматор предназначен для повышения (понижения) напряжения от силовой сети (380 В) до рабочего напряжения электродвигателя (350-2000 В, в зависимости от марки двигателя). По кабелю б, на­ мотанному на барабан 8, питается погружной электродвигатель 1. Для защиты от пыли и снега трансформатор устанавливают в буд­

ке. Станция управления позволяет вручную или автоматически за­ пускать в действие, останавливать установку и контролировать ее работу.

Устьевая арматура 7 предназначена для отвода продукции скважины в выкидную линию, герметизации затрубного простран­ ства с учетом ввода в это пространство кабеля и перепуска газа из этого пространства при чрезмерном увеличении его давления.

Принцип действия установки следующий. Электрический ток из промысловой сети через трансформатор 9 и станцию управления 10 поступает по кабелю 6 к электродвигателю 7, в результате чего начинает вращаться вал двигателя и насоса.

Во время работы агрегата жидкость проходит через фильтр, ус­ тановленный на приеме насоса, и нагнетается по насосным трубам на поверхность. Чтобы жидкость при остановке агрегата не слива­ лась из колонны труб в скважину, в верхней части насоса смонтиро­ ван обратный клапан. Кроме того, над насосом устанавливают сливной клапан, через который жидкость сливается из колонны труб перед подъемом агрегата из скважины.

Установки центробежных электронасосов обозначаются шиф­ ром УЭЦН, а установки с повышенной износостойкостью насоса — УЭЦНИ.

Установка погружного винтового электронасоса (УЭВН) со­ стоит из агрегата (двигателя, гидрозащиты, насоса), спускаемого в скважину на насосно-компрессорных трубах; кабеля; оборудова­ ния устья скважины; автотрансформатора и станции управления, т. е. все узлы установки, за исключением самого насоса, такие же, как и в установке погружного центробежного электронасоса. Разница состо­ ит в том, что подача нефти к устью скважины осуществляется на вин­ товых лопастях насоса (рис. 54). В установках погружных винтовых электронасосов применяют четырехполюсные погружные электро­ двигатели с синхронной частотой вращения вала 1500 об/мин, в то время как в установках ЭЦН применяют двухполюсные электродви­ гатели с частотой вращения вала 3000 об/мин.

Винтовые насосы, в отличие от ЭЦН, используются для добычи вязкой нефти, с высоким газовым фактором и значительным коли­ чеством механических примесей.

Погружной винтовой насос имеет следующие основные узлы и детали: пусковую муфту, с помощью которой вал насоса через вал

Рис. 54. Рабочие органы одновинтового насоса (обойма и винт)

протектора соединяется с валом погружного электродвигателя (ПЭД); эксцентриковые муфты (со смещенной осью); правые и ле­ вые обоймы с винтами; предохранительный клапан, шламовую тру­ бу. Его рабочими органами являются однозаходные стальные вин­ ты и резинометаллические обоймы, внутренняя полость которых представляет собой двухзаходную винтовую поверхность с шагом, в два раза большим шага винта.

Прием жидкости из скважины ведется через две фильтровые сетки. Нагнетаемая жидкость поступает в полость между винтами и за обоймой проходит к предохранительному клапану и далее в подъемные трубы. Пустое пространство между винтом и обоймой ограничивается контактной уплотняющей линией так, что всасы­ вающая полость отделяется от нагнетательной полости как в непод­ вижном, статистическом положении, так и в любой момент враще­ ния винта в обойме. Винт, вращаясь в обойме, совершает сложное планетарное движение (перемещение осей вокруг центра). За один оборот винта замкнутые полости, имеющие винтообразную форму, перемещаются с заключенной в них жидкостью на один шаг обой­ мы в осевом направлении в сторону нагнетания. При вращении вин­ та непрерывно открываются и замыкаются полости, образуемые винтом и обоймой. Жидкость перекачивается практически без пуль­ сации, не создавая стойкой эмульсии из нефти с водой.

Отличительной особенностью рабочего винта является то, что любое поперечное сечение, перпендикулярное оси вращения, пред­ ставляет собой правильный круг. Центры этих кругов расположены

на винтовой линии, ось которой является осью вращения всего вин­ та. Поперечные сечения обоймы в любом месте вдоль оси винта одинаковы, но повернуты относительно друг друга. Сечение внут­ ренней полости обоймы образовано двумя полуокружностями с ра­ диусами, равными половине диаметра сечения винта, и двумя об­ щими касательными.

Продукция нефтяных скважин, в том числе и фонтанных, пред­ ставляет собой газожидкостную смесь (ГЖС). Газовая фаза смеси состоит из нефтяного (попутного) газа. Жидкая фаза состоит из нефти или смеси нефти и пластовой воды. Обводненность нефти, т. е. содержание воды в жидкой фазе, в потоке может колебаться от долей процента до 90 % и более.

2.3. Подготовка и перекачка полезного ископаемого

Обеспечение разработки нефтяных залежей и эксплуатации до­ бывающих и нагнетательных скважин месторождения осуществля­ ется нефтегазодобывающим управлением (НГДУ). В состав НГДУ входит сложный комплекс подземных и наземных объектов, соору­ жений и коммуникаций.

Укрупненная структурная схема производственных объектов НГДУ приведена на рис. 55. Продукция добывающей скважины (скважин) 1 по индивидуальному нефтепроводу поступает на авто­ матизированную групповую замерную установку (АГЗУ) 2. В про­ дукцию, как правило, добавляют реагент (удаляет парафины и солеотложения, препятствует коррозии, помогает при обезвоживании и обессоливании), а если ГЖС высоковязкая или теряет текучесть при сравнительно высокой температуре, сопоставимой с температу­ рой окружающей среды, то ее подогревают в печи 3. Затем она на­ правляется в газожидкостную сепарационную установку первой сту­ пени сепарации (дегазации — отделение от попутного газа) 4 и далее на установку подготовки и перекачки нефти (УППН) в сепарацион­ ную установку второй ступени сеперации 5. После этого отделенная от газа водонефтяная смесь (ВНС) поступает в деэмульсационную установку* 6, где происходит обезвоживание и обессоливание нефти, а затем — в стабилизационную установку 7 (предназначена для уда-

*Данная установка в литературе может иметь название УПСВ — установка

предварительного сброса воды — трехфазный сепаратор (нефть, газ и вода).

Рис. 55. Структурная схема добычи и подготовки добываемой продукции

нефтегазодобывающим предприятием

ления остаточного количества углеводородных газов и легких жид­ ких фракций). В технологическом блоке 8 определяют количество и качество товарной нефти перед сдачей ее в товарный парк. Если по каким-либо причинам готовая нефть не удовлетворяет заданным па­ раметрам, то она автоматически направляется на повторную дора­ ботку [20].

Выделившейся из нефти газ в установках 4, 5и7 после соответ­ ствующей обработки подается на компрессорную станцию 9 и да­ лее — на газоперерабатывающий завод.

Дренажная вода после деэмульсационной установки 6 поступа­ ет на установку очистки нефтепромысловых сточных вод 10, где подготавливается для использования ее в системе поддержания пластового давления (ППД)* и направляется на кустовые насосные станции (КНС) 13, откуда — в нагнетательные скважины 14 место­ рождения. На КНС подается также пресная вода с водозаборных устройств 11 через очистные сооружения 12.

Все скважины 7, как уже было сказано, по системе нефтепрово­ дов присоединяются к АГЗУ. АГЗУ предназначена для автоматиче­ ского измерения дебита скважин при однотрубной системе сбора

"Система ППД предназначена для поддержания внутрипластового давления,

в результате чего обеспечивается повышение эффективности фонтанной добычи.

нефти и газа (передача ГСЖ со всего куста скважин по одному неф­ тепроводу — одной трубе), для контроля за работой скважин по на­ личию подачи ГСЖ, а также для автоматической или по команде с диспетчерского пункта блокировки скважин или установки в целом при аварии.

Принципиальная технологическая схема АГЗУ показана на рис. 56. Установка состоит из переключателя скважин на замер, из­ мерительного блока, отсекателей скважин при аварийном состоя­ нии установки.

Принцип действия этой установки следующий. ГСЖ из всех подключенных к АГЗУ скважин поступает в многоходовой переклю­ чатель 4, который приводится в действие гидроприводом 15 через цилиндр управления 14. Полый патрубок (находится внутри пере­ ключателя 4), поворачиваясь на определенный угол по заранее задан­ ной программе, последовательно соединяется с одним из нефтепро­ водов от устьев подключенных к АГЗУ скважин. Продукция, преду­ смотренная для замера, разделяется на два потока последовательно в гидроциклоне 5, затем в газосепараторе 6, откуда газовый поток на­ правляется в трубопровод газовой линии, а жидкость — в накопи­ тель 7. Трубопроводы жидкостного потока, подключенные к турбин­ ному счетчику-расходомеру 10, образуют гидравлический затвор для накапливаемой жидкости в накопителе 7.

Накопление жидкости до заданного уровня и выпуск ее до на­ чального осуществляются с помощью поплавкового регулятора 8, связанного через блок местной автоматики 16 с краном 9 на газовой линии. Всплывающий поплавок 8 перекрывает при достижении за­ данного уровня кран 9 на газовой линии. Давление в накопительной емкости 7, возрастая, превышает давление гидрозатвора и выдавли­ вает жидкость через турбинный счетчик 10 в общий коллектор 12.

Как только уровень жидкости в накопителе 7 понижается до минимального заданного уровня, кран 9 на газовой линии открыва­ ется, давление в накопителе снижается и снова начинается цикл на­ копления жидкости. Время накопления жидкости и число циклов продавливания ее через счетчик 10 за период измерения зависят от дебита скважины.

После АГЗУ под напором скважинных насосов или под дейст­ вием пластовой энергии ГЖС поступает на дожимную насосную