Совершенствование разработки калийных месторождений

(контакт с покровной каменной солью)* Через тюбинги 2 ,4 ,8 этого кольца закачали 82,5 м3 цементного раствора*

Все остальные шпуры, цробурённые через тампонажные отверстия тюбингов раствор не цринимали, так как происходило резкое возрас­ тание давления нагнетания.

В результате проведения работ установили, что скорость фильт­ рации рассола в бетоне, находящегося мевду тюбингами и вмещающими породами (солью, карналлитом), равна 3 , 5 - 4 м/сут. За тюбинговой 1фепью имеются пустоты или участки с недостаточно плотным запол­ нением.

Таким образом, опыт проведения последующей цементации закрепного пространства стволов ставит перед объединением "Уралкалий" следующие задачи:

I* Изучение процессов, происходящих в захфепном пространст­ ве, для оцределения скорости коррозии бетона и оценки образовав­ шихся полостей.

2. Разработка тампонажных материалов с более высокой прони­ кающей способностью и с повышенной (в 2 -2,5 раза) водонепроницае­ мостью и химической стойкостью в растворах КСе и NaCB.

УДК 622.251.8

В.Ф. Миллер, Г.Д. Трифанов

МЕХАНИЗАЦИЯ ОЧИСТКИ ШАХТНЫХ ОТВОДОВ ОТ СОЛЯНЫХ ОТЛОЖЕНИЯ

(Пермский политехнический институт)

При эксплуатации шахтных стволов калийных рудников на тюбин­ говой 1фепи и армировке постоянно образуются соляные отложения. Толщина отложений достигает 0 ,3 -0 ,4 м. Верхний слой имеет прочгную соляную корку толщиной 0,05-0,01 м. Под коркой отложения представляют собой довольно пористую, рыхлую соляную массу, в порах которой скапливаются насыщенные рассолы.

Соляные отложения значительно осложняют контроль за сос­ тоянием крепи и армировки. Они вызывают коррозию металлических и бетонных частей шахтного отвода и оборудования, размещенного в стволе, уменьшают поперечное сечение ствола. Срывающиеся куски

соли представляют болыцую опасность для обслуживающего персонала.

общего времени на техническое обслуживание и ремонт оборудования шахтного ствола. Кроме того, для очистки всей поверхности крепи, покркгой соляными отложениями, выделяется дополнительное время

за счет работы подъема.

Поверхность крепи удалена от подъемных сосудов на 1-2 м. Чтобы очистить ее, рабочие выходят за пределы цредохра нительного зонта, подвергаясь повышенной опасности. Поэтому перед тем, как цроизводить очистку крепи, данный участок ствола оборудуется полками, снижающими опасность, но при этом увеличивается вре­ мя очистки.

Снижение простоев подъемных установок во время очистки не­ посредственно зависит от увеличения цроизводительности труда по очистке. В связи с этим необходимо механизировать процесс очистки шахтных стволов.

Для механизации ручного труда кафедрой горной механики ПЛИ сонвестно с п/о "Уралкалий" разработан и изготовлен пневматичес­ кий инструмент для очистки крепи и армировки шахтных стволов и соляных отложений. Он цредставляет собой пневматический ударник бесклапанного типа с трубчатой штангой и рабочим органом, выпол­ ненным в виде пики. Инструмент комплектуется набором пик различ­ ной формы. Трубчатая штанга ИП соединена с рукоятью гибкой рези­ новой трубкой, которая обеспечивает гашение вибраций инструмента. Техническая характеристика ИП:

давление сжатого воздуха 0,5 МПа, расход сжатого воздуха 0 ,8 м3/мин, масса (с пикой) 4,5 . . . 5,0 кг, длина (с пикой) 1,5 . . . 2,0 м.

Для определения работоспособности инструмента и эффектив­ ности его применения для очистки цроведены испытания в шахтном

проложенный в стволе и подключенный к воздухосборнику подъемной машины.

Испытания включали очистку тюбинговой крепи от соляных от­ ложений механизированным и ручным (ширмой) инструментом. Работы по очистке выполнялись бригадой крепильщиков.

В качестве рабочего органа испытывались пики цилиндрической, плоской (в виде лопатки) и винтообразной форм. Последняя пика имеет плоский наконечник, переходящий в винтовую поверхность.

При разрушении наростов цилиндрической пикой скалываются небольшие куски соли. При этом часто происходит внедрение пики без сколов вследствие плаотичности и пористости соляной массы.

Применение рабочего органа в виде плоской лопатки позволило уве­ личить величину откалываемых кусков, но при этом наблюдалось частое заклинивание пики в массиве. Лучшие результаты получены при работе с пикой винтообразной формы. В этом случае не проис­ ходило заклинивания рабочего органа в соляных отложениях, что увеличило производительпость труда при очиотке.

Результаты испытаний показали, что црименение пневматическо­ го инструмента повышает производительность работ цри очистке ствола примерно в 2 раза. Инструмент обеспечивает очистку крепи со смотровой площадки скипа и крыши клетки практически по всему периметру шахтного ствола без оборудования специальных полков. Возможность ведения работ под црикрытием защитного зонта повы­ шает их безопасность.

Инструмент имеет небольшой вес, прост в эксплуатации,обес­ печивает разрушение црочных соляных отложений и удаление разрых­ ленной массы. Он рекомендован к внедрению на рудниках п/о "Урал­ калий*1.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Единые правила безопасности цри разработке рудных, не­ рудных и раосыпных месторождений подземным способом. - М.: Недра,

В. В. Жигилей

РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ И РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В КАБЕЛЬНОЙ СЕТИ РУДНИКА С ПОМОЩЬЮМИКРОЭВМ

(Белорусский политехнический институт)

Установка устройств поперечной компенсации реактивной мощнос­ ти в кабельной сети рудника повышает эффективность работы систе­ мы электроснабжения за счет увеличения пропускной способности трансформаторов и линий, снижает потери активной мощности на пе­ редачу реактивной мощности (РМ), уменьшает потери напряжения в элементах схемы, повышая при этом качество напряжения на зажимах электрооборудования и увеличивая допустимую электроудаленность потребителей. Дополнительный эффект достигается за счет снижения потерь мощности в питающей сети энергосистемы, увеличения коэф­ фициента мощности рудоуцравления и облегчения условий централизо­ ванного регулирования напряжения трансформаторами главной понизи­ тельной подстанции (ГПП).

Компенсировать РМ в электрической сети рудника можно, уста­ новив компенсирующие устройства (КУ) на ПШ, центральной подзем­ ной подстанции (ЦПП), распределительном подземном пункте средне­ го напряжения (РШ -6), передвижной участковой подстанции (ПУПП), распределительном пункте низкого напряжения (РПП-0,66). Чем бли­ же к электроцряемнику устанавливается КУ, тем больший участок сети разгружается от потоков реактивной мощности. Однако при этом происходит дробление необходимой суммарной мощности КУ и увеличе­ ние количества пускореелируадей аппаратуры, а, следовательно, удорожание мероприятия. Немаловажно, что коэффициент использова­ ния КУ в случае индивидуальной компенсации РМ оказывается весь­ ма низким, так как очистной комплекс функционирует около 30-36# времени рабочей смены. Окончательный выбор централизованной, груп­ повой или индивидуальной компенсации РМ должен цроизводиться в соответствии с действующими правилами технической эксплуатации на основании технико-экономического анализа конкретной схемы электроснабжения и типа КУ.

В настоящее время в качестве дополнительных средств компен­ сации РМ широко применяются шунтовые батареи статических конденса­ торов (БСК), которые дешевы, просты в обслуживании и надежны в эксплуатации. В сетях калийных рудников целесообразно использо-

124

вать регулируемые БСК с учетом специфики режимов электропотребле­ ния добычных и проходческих комплексов. Изменение выдаваемой БСК реактивной мощности может осуществляться ступенчато. Для включе­ ния-отключения ступени батареи црименяются вакуумные выключатели, разработанные и успешно испытанные во Всесоюзном электротехничес­ ком институте им. Ленина. Возможно также плавное регулирование посредством тиристорного управления.

Регулирование мощности БСК в различных режимах питающей сети целесообразно и с позиции энергосистемы. В соответствии с действующими тарифами [ I ] предприятие обязано поддерживать эконо­ мически обоснованные значения реактивных мощностей в режимах мак­ симальных и минимальных нагрузок энергосистемы, которые регламен­ тируются энергоснабжающей организацией. Кроме максимального и ми­ нимального, существует ряд промежуточных режимов, в которых вели­ чина PM Q3i задается предприятию по условиям экономичной работы

сети [ 2 ] . В общем случае имеется некоторая разность 0,-L между оп­ тимальным Q§L и фактическим 0фС значениями потребляемой пред­ приятием реактивной мощности:

и оптимальной степени использования каждого источника реактивной мощности сводится к минимизации функции суммарных затрат, обус­ ловленных генерацией и передачей РМ от п +/-источников к шинам

Экстремум функции приведенных затрат находится на основе ме­ тода неопределенных множителей Лагранжа. При этом вводится вспомогатнльная функция з '

п.

3 = 3~Л 2 Z 1QK !С*0

где Л - коэффициент Лагранжа,

Е,

/с=0 ^ 2 К

Значения мощностей QK t соответствующие экстремумам функ­ ций (I) и (2 ), определяются решением системы /?*2 -уравнений:

4£г=з +гъ а -А,

,к 2к

В соответствии с правилами установки и эксплуатации для ве­ дения экономичного режима работы электрических сетей с перемен­ ным графиком реактивной нагрузки, БСК оборудуются автоматически­ ми регуляторами (АР). Управление мощностью БСК с помощью АР осу­ ществляется обычно с учетом коэффициента мощности, тока нагрузки, времени суток или напряжения. Примечательно, что АР реагируют на локальные параметры режима в тех точках сети, к которым присоеди­ нены БСК. При этом батареи действуют рассогласованно и не обеспе­ чивают суммарного режима потребления РМ, заданного предприятию.

Представляется целесообразным в случае 1рупповой или индиви­ дуальной компенсации координацию величины РМ, задаваемой энерго­ системой, и состава БСК возложить на микроЭВМ. Для этого в память ЭВМ вводится оптимальная функция потребляемой в течение суток ре­

ной мощностью включенных БСК и подает управляющий сигнал по кана­ лам дистанционного управления на включение-отключение мощности

При наличии в кабельной сети рудника нескольких БСК важно определить не только величину изменения суммарной РМ, но и конк­ ретную батарею, можность которой должна быть изменена. Для этого предварительно вычисляются коэффициенты /Су , исходя из условия максимальной экономичности работы сети, которые получаются в ре­ зультате расчета по уравнениям (2 ) - (4 ) . После сравнения коэффици­

ГПП. На современных ГПП устанавливаются трансформаторы, оборудо­ ванные устройствами регулирования под нагрузкой (РПН), которые способны изменять напряжение на шинах, не прерывая электропитания. Согласование фактического значения напряжения И ф ^ ) ъ данный мо­ мент времени с оптимальным U^(t) вычисляется по условию

u3i(t)-u^(t)=±mL(t). (6)

Значения U3 -(t) следует отнести к условно-постоянной информа­ ции и хранить в памяти микроЭВМ. Они представляют собой оптималь­ ный закон регулирования нацряжения в центре питания. В зависимос­ ти от знака и величины д и ^ ф Ъ Ш подает сигнал на РПН. Таким об­ разом осуществляется взаимосвязанное централизованное регулирова­ ние напряжения на ГПП и децентрализованное регулирование РМ ба­ тареями конденсаторов#

Отечественной промышленностью выпускаются сравнительно недо­ рогие малогабаритные ми1фоЭВМ, которые позволяют реализовать предлагаемый алгоритм. При выборе ЭВМ следует ориентироваться на "Электронику—6 0 которая обладает наиболее развитым програмным и аппаратным обеспечением. В качестве центрального органа

также MOI^ T быть использованы "Электроника С5", "Электроника НЦ"* "Электроника K I-I0".

Таким образом, регулирование напряжения и реактивной мощнос­ ти в кабельной сети с помощью микроЭВМ позволит обеспечить качест­ венное и бесперебойное электроснабжение горно-добычного оборудо­ вания, а повышение эффективности работы системы электроснабжения увеличит, в свою очередь, коэффициент использования и эффектив-

ность работы комбайновых комплексов и производительность горных участков.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Прейскурант J&09-01. Тарифы на электрическую и тепловую энергию, отпускаемую энергосистемами и электростанциями Минис­ терства энергетики и электрификации СССР. - М.: Прейскурантиздат, 1980. - 48 с .

2. Правила пользования электрической и тепловой энергией. - М.: Энергоиздат, 1982. - 112 с .

3. Указания по компенсации реактивной мощности в распреде­ лительных сетях. - М.: Энергия, 1974. - 72 с.

УДК 622.833.1

В.А. Коротких, Ю.Н. Падерин, С.Я. Жихарев

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ГЛИНОСОЛЯНОЙ КРОВЛИ ОДИНОЧНОЙ ВЫРАБОТКИ

(Пермский политехнический институт, п/о "Уралкалий")

Напряженно-деформированное состояние (НДС) глиносоляной кровли горных выработок калийных месторождений во многом опреде­ ляется горно-геологическими условиями залегания пород. На Верхне­ камском калийном месторождении они представлены неоднородными газоносными слоистыми породами со сложной гипсометрией. У плас­ тов, слагающих кровлю горных выработок, наблюдается изменение мощности слоев, количества и мощности глинисто-ангидритовых про­ слоев. Все это, и особенно наличие на контакте слоев глинистых прослоев, определяет црочностные и деформационные свойства по­ род кровли.

Изучение фактического материала по газодинамическим явлени­ ям, цроисшедшим за период эксплуатации рудников ШКРУ-2 и БПКРУ-3,

Основными способами повышения устойчивости глиносоляной кров­ ли являются ее анкерование, проведение выработок с подрубкой гли­ нистых коржей и с оставлением защитной пачки. В последнем случае немаловажную роль для управления НДС кровли выработки играет пра­ вильный выбор мощности защитной пачки с учетом истинного коэффи­ циента бокового распора. В данной работе предпринята попытка оценить влияние этих факторов на НДС глиносоляной кровли одиноч­ ной выработки.

Рассматриваем горную выработ­ ку, пройденную в пласте сильвинита комбайном типа "Урал-20КС" с ос­ тавлением защитной пачки до един­ ственного глинистого прослоя в кровле мощностью Ь гл = 0,1 м (рис. I ) . Первоначально калийные соли ведут себя как упругие тела. Поэтому задачу определения НДС горного массива рассчитываем по те­

ории упругости методом конечных эле­

ментов в условиях плоской деформации.

В качестве расчетной схемы принимается нагруженная сжимающими нагрузками квадратная пластина с вырезом, соответствующим конту­

одиночной горной выработки с глинистым црослоем в ее кровле и без него с различным коэффициентом бокового распора Л •

Наибольшее влияние глинистый прослой оказывает на ЦДС кров­ ли. Поэтому построены эпюры изменения концентраций компонент тензора напряжений именно в этой области (рис. 2 ). Глинистый црослой резко изменяет картину НДС кровли. Над ним выполняются гра­ ничные условия, задаваемые на торцах пластинки [2 3

в,'«у и » ,

Максимальными напряжениями являются горизонтальные напряжения