книги из ГПНТБ / Строительство железорудных шахт

механизме. Из разрабатываемых и испытываемых виброгрохотов представляет наибольший интерес виброгрохот-питатель типа СВГ-1 конструкции Института горного дела МЧМ СССР.

Расчеты показывают, что установка перед дробилкой вместо пластинчатого питателя виброгрохота СВГ-1 обеспечит:

сокращение объема выработок дробильного комплекса за счет меньших размеров виброгрохота по сравнению с питателем;

повышение производительности дробильного комплекса 1,5 раза и более в зависимости от содержания мелкой фракции в руде;

сокращение расходов на приобретение и монтаж оборудования за счет исключения конвейера под питателем для уборки просыпи и меньшей стоимости виброгрохота по сравнению с пластинчатым питателем.

Освоение промышленностью выпуска виброгрохотов-питателей СВГ-1 позволит существенно улучшить технико-экономические по­ казатели работы подземных дробильных комплексов.

На основании изучения опыта проектирования подземных дро­ бильных комплексов и исследования их работы на крепких магнетитовых рудах Урала установлены области применения различных типов дробилок, выпускаемых отечественной промышленностью, в зависимости от крупности руды и производственной мощности шахты (рис. 56).

При проектировании подземных дробильных комплексов необ­ ходимо учитывать коэффициент неравномерности часовой подачи руды, равный не менее 1,5.

§ 23. Воздухоснабжение шахт

На ближайшие 10—15 лет энергия сжатого воздуха остается вместе с электрической основным видом энергии для механизмов и машин, эксплуатируемых в подземных выработках железоруд­ ных шахт. По усредненным цифрам расход сжатого воздуха по же­ лезорудным шахтам Урала составляет 45—55 м3 на 1 т руды. В общем балансе расхода электроэнергии на рудниках с подзем­ ным способом добычи расход электроэнергии на производство сжатого воздуха составляет 25—30%.

В течение последнего 20-летия (1950—1970 гг.) на железоруд­ ных предприятиях Урала одновременно с развитием производи­ тельности компрессорных станций ведутся значительные работы по реконструкции и усовершенствованию хозяйства сжатого воздуха.

По проектам института Уралгипроруда сооружены и находятся в эксплуатации центральные компрессорные станции (ЦКС) Вы­ сокогорского, Лебяжинского и Гороблагодатского рудников, осна­ щенные в качестве основных агрегатов поршневыми компрессо­ рами производительностью 100 м3/мин.

На шахте «Северо-Песчанская» в 1967 г. введена в эксплуа­ тацию ЦКС, оснащенная современными центробежными турбоком-

181

Расход охлаждающей воды, м3/ч:

Для предохранения ротора турбокомпрессора от механического износа устанавливают масляные самоочищающиеся фильтры из­ готовления Славянского завода. Фильтры двухпанельные, пропуск­ ной способностью 40 000 м3/ч. Для чистки отработанного масла устанавливают сепараторы масла НСМ-3/1.

Масляная система агрегата «компрессор—редуктор—электро­ двигатель»— принудительная циркуляционная. Главный масляный насос производительностью 250 л /мин, смонтированный на кор­ пусе редуктора, нагнетает масло из бака в систему смазки.

Для периодов пуска устанавливают специальный пусковой насос с электродвигателем, сблокированный в схеме пуска

агрегата.

Система охлаждения компрессоров — замкнутая оборотная, об­ щая для компрессорной станции. Охлаждение компрессорной стан­ ции в составе трех рабочих компрессоров КС-250 обеспечивается двумя центробежными насосами (один рабочий и один резервный)

ней производительностью 1000 м3/ч.

Машинные залы компрессорных станций размещаются на двух этажах: на отметке +3,6 м — основные агрегаты, на отметке

182

шахта им. 40-летия Каз. ССР Донского рудника и другие, потре­ буют также сооружения центральных компрессорных станций, оборудуемых турбокомпрессорами производительностью 250—■ 500 м3/мин.

Характерной особенностью компрессорных станций, сооружае­ мых на рудниках Урала — Северо-Песчанском, Бакальском, Естюнинском — является компоновка их в одном блоке с наиболее энер­ гоемкими потребителями — подъемной и вентиляторной установ­ ками и центральной рудничной подстанцией 110/6 кВ. Такое ком­ поновочное решение обеспечивает удешевление строительства, уменьшение протяженности инженерных сетей, компактность пром­ площадки, а с точки зрения эксплуатации — возможность совме­ щения щитов управления центральной подстанции и ЦКС.

На компрессорных станциях, оборудуемых турбокомпрессорами К-250 в количестве трех-четырех агрегатов, для работы в ремонт­ ные дни устанавливают по одному поршневому компрессору про­ изводительностью 30—50 м3/мин, чем исключается непроизво­ дительная работа мощных агрегатов в нерабочие и ремонт­ ные дни.

Турбокомпрессоры К-250 в качестве привода имеют синхронные электродвигатели СТМ-150. Турбокомпрессоры автоматически ре­ гулируются на постоянное давление дросселированием во вса­ сывающем трубопроводе и снабжены антипомпажным устрой­ ством.

Часто давление сжатого воздуха, поступающего к перфора­ тору, не превышает 4,5—5,5 кгс/см2. Повышение этой величины до 6,5—7 кг/см2, по данным научно-исследовательских работ Сверд­ ловского горного института, обеспечивает увеличение производи­ тельности приемников сжатого воздуха на 20—25%.

В проектах, выполненных для Высокогорского и Гороблагодат­ ского рудников, предусмотрены следующие решения, обеспечиваю­ щие резкое улучшение условий эксплуатации систем воздухоснабжения и улучшения качества (повышение давления и снижение влажности) сжатого воздуха.

1.Сооружение гидропневматических аккумуляторов сжатого воздуха с использованием для них выработок отработанных верх­ них горизонтов. Опыт работы подобных аккумуляторов на Левихинском и Турьинском рудниках, по данным СГИ, показал их вы­ сокую эффективность (окупаемость за 6—7 мес. работы).

2.Применение для осушения воздуха на поршневых компрес­ сорах вместо вторичных (концевых) холодильников радиаторов воздушного охлаждения, заменяющих как вторичные холодиль­ ники, так и воздухосборники.

Для условий Высокогорского рудника гидропневматический ак­ кумулятор (ГПА) запроектирован для воздухоснабжения горизонтов

183

—370 и —450 м с использованием выработок отработанных горизонтов +30 и +90 м.

Вкачестве гидрокамер используют камеры старого электровоз­ ного депо и насосной станции гор. +30 м, соединенные специаль­ ным трубопроводом диаметром 250 мм. Общая емкость камер 2400 м3. Камеры должны быть тщательно герметизированы и от­ делены железобетонными перемычками.

Вкачестве аккумуляторов сжатого воздуха предусмотрено ис­

пользование выработок водосборника гор. +30 м емкостью 2700 м3. Сжатый воздух, аккумулируемый в нем, будет находиться под постоянным напором воды, равным весу столба воды высотой 60 м (высота этажа), или 6 кгс/см2.

Питание всех пневмопотребителей горизонтов —370 и —450 м предусматривается от этого пневмоаккумулятора.

Для контроля за уровнем воды в гидропневмокамерах и для предупреждения возможных выбросов воды и сжатого воздуха предусмотрены автоматические предохранительные устройства и специальные гидравлические затворы.

Для ликвидации возможных утечек сжатого воздуха из пнев­ мокамеры в районе перемычек предусматривается устройство гид­ ростатических затворов (камер, заполненных водой под давле­ нием, равным давлению внутри камеры).

Радиаторы воздушного охлаждения запроектированы для ЦКС Высокогорского и Гороблагодатского рудников вместо работающих в настоящее время рессиверов и вторичных холодильников порш­ невых компрессоров. Радиаторы представляют собой систему реб­ ристых труб диаметром 70 мм, вваренных в коллекторы-отстой­ ники; монтируются они последовательно в сеть для каждого ком­ прессора.

Радиаторы охлаждаются за счет естественных атмосферых фак­ торов (ветер, дождь, снег) и обеспечивают интенсивное охлажде­ ние сжатого воздуха, проходящего по ребристым трубам. Благо­ даря интенсивному охлаждению в радиаторах происходит эффек­ тивное выделение влаги из сжатого воздуха и обеспечивается повышение степени его осушения. В конечном счете это значи­ тельно улучшает условия работы потребителей сжатого воздуха и эксплуатацию воздухопроводов.

Осушение воздуха в сети значительно уменьшает сопротивле­ ние в трубопроводе и соответственно уменьшает потери давления на конечных участках сети.

Интенсивное охлаждение сжатого воздуха радиаторами позво­ ляет отключать большую часть года (зимой, осенью и весной) вто­ ричные холодильники компрессоров, что существенно сокращает расход воды работы насосов охлаждения.

Замена воздухосборников, являющихся наиболее взрывоопас­ ными элементами компрессорных станций, радиаторами повышает безопасность работы обслуживающего персонала.

184

§ 24. Шахтный водоотлив

Действующие шахтные водоотливные установки Высокогор­ ского, Гороблагодатского, Лебяжинского и Северо-Песчанского рудников оборудованы на глубине от 300 до 450 м. С переходом на отработку глубоких горизонтов водоотливные установки запроек­ тированы и проектируются на глубине до 700 м. Коэффициент во­ дообильности колеблется в пределах от 1 до 1,5. Производитель­ ность водоотливных установок 300—600 м3/ч.

Действующие водоотливные установки выдают воду непосред­ ственно на поверхность; с переходом на нижние горизонты про­ ектируется внедрение современных высоконапорных насосов с на­ пором до 800 м. Применение ступенчатой схемы водоотлива це­ лесообразно только в случаях возможности сбора и задержания воды на верхних горизонтах; в условиях современных систем раз­ работки с массовым обрушением это трудно достижимо, поэтому наиболее целесообразной схемой следует считать схему выдачи воды непосредственно с нижнего горизонта на поверхность.

При проектировании в каждом отдельном случае вопрос о схеме водоотлива решается на основе технико-экономического сравнения вариантов. Существенное значение имеют параметры серийно вы­ пускаемых насосов. Только с 1970 г. отечественной промышлен­ ностью начат серийный выпуск насосов с напором до 800 м (тип 8МС-10 производительностью 290 м3/ч), и теперь представляется возможным сооружение водоотливных установок с выдачей воды на поверхность с глубины 750—760 м (в частности, с гор. —450 м на Высокогорском руднике).

Характеристика наиболее крупных водоотливных установок, сооруженных и запроектированных на шахтах Урала, приведена в табл. 15.

Водоотливные установки сооружают в составе не менее трех агрегатов, из которых один — рабочий, один — в ремонте и один —

врезерве.

Втех случаях, когда производительность одного агрегата не обеспечивает откачку притока, устанавливают два рабочих насоса. Общее число насосов водоотливной установки в этих случаях при­

нимают равным пяти.

Производительность водоотливной установки рассчитывают так, чтобы нормальный суточный приток мог быть откачан не более чем за 20 ч.

Водоотливные установки, работающие на основных железоруд­ ных шахтах Среднего и Северного Урала, — заглубленного типа; водосборники расположены вблизи насосных камер на уровне, обеспечивающем постоянный залив насосов. По этим уста­ новкам накоплен значительный эксплуатационный опыт, под­ тверждающий высокие эксплуатационные качества и надеж­ ность работы водоотливных установок заглубленного типа. Установки этого типа обеспечивают повышение к. п. д. работы

185

подключен­ ные парал­ лельно)

насосов; исключают возможность возникновения кавитации на

той всасывания; упрощают схемы автоматизации установок и уве­ личивают их надежность.

Емкость водосборников водоотливных установок рассчитывают обычно на четырехчасовой приток; сечение выработок водосбор­ ников— 10—12 м2. Водосборники обычно сооружают из одной или двух длинных выработок, располагаемых параллельно околостволь­ ному двору и соединяемых с ним одним или двумя ходками, по которым осуществляется сток воды и чистка водосборников. Вы­ работки водосборника отделяются друг от друга герметическими перемычками с шиберными затворами, обеспечивающими перекры­ тие на периоды чистки водосборника. От водосборника камера во­ доотлива отделяется водонепроницаемыми перемычками, устанав­ ливаемыми в подводящих ходках, от околоствольного двора и под­ станции — водонепроницаемыми дверьми. Для предупреждения просачивания воды на стенки водонепроницаемых перемычк нано­ сится специальный гидроизоляционный состав.

Число ходков с перемычками между водоотливной камерой и водосборником принимают из расчета пропуска через перемычку не более двух всасывающих труб. При трех установленных насо­ сах сооружают два ходка с перемычками при пяти насосах — три ходка. Нагнетательные ставы (обычно два става — рабочий и ре­ зервный) размещают:

насосов типа АЯП и MC, имеющих верхнее расположение на­ гнетательного патрубка,— на кронштейнах на высоте 1,7 м над уровнем пола камеры;

186

насосов типа ЗВ, МД и других, имеющих нижнее расположение нагнетательного патрубка,— внизу, в каналах.

Водоотливные камеры оборудуют или кран-балками грузоподъ­ емностью 10 т, или поперечными балками, размещаемыми над каждым насосом или мотором; при ремонтах на балках подве­ шиваются тали грузоподъемностью 5—-10 т. В качестве электропри­ вода применяют как асинхронные, так и синхронные двигатели (в зависимости от заводской поставки или требований по улучше­ нию коэффициента мощности). На Северо-Песчанском руднике,

вчастности, установлены синхронные электродвигатели СД-12-52-4

взащищенном исполнении мощностью 630 кВт, частотой вращения

1500 об/мин и напряжением 6 кВ.

Водоотливные установки автоматизированы, в основном, с при­ менением комплектной аппаратуры УАВ Конотопского завода. За­ пуск насосов осуществляется на открытые задвижки; при этом мощ­ ность двигателей, как правило, обеспечивает запуск насосов с пе­ регрузкой не более 1,5—1,7, т. е. не превышающей допустимую перегрузочную способность. При включении насосов наблюдаются резкие гидравлические удары; для их смягчения устанавливаются обратные клапаны на нагнетательных ставах как у опорной части, так и на вертикальной части трубопроводов в стволах шахт на расстоянии 180—200 м один от другого.

Запуск и останов насосов происходят автоматически в зависи­ мости от уровня воды в водосборнике. Уровнемеры — поплавко­ вые реле устанавливают или непосредственно над водосборником, в выработке привода шиберного затвора, делящего водосборник на два участка, или в вертикальных трубах, соединенных с водо­ сборником.

Для чистки водосборников, от нагнетательных стволов через перемычки и нижнюю часть водосборников проложены трубопро­ воды диаметром 108 мм с распыляющими гребенками из перфори­ рованных труб. Подачей в трубопровод воды под высоким дав­ лением обеспечивается необходимое взмучивание ила и осадков

участков примерно равных объемов, разделенных шиберным затво­ ром. Для размещения подъемного устройства шиберного затвора над местом установки шибера проходится специальная камера раз­ мерами примерно 2X2 м. В этой камере устанавливают лебедку или таль шибера; здесь же размещают подвесное устройство для листов общешахтного заземления. К камере шиберного устройства проходится специальный ходок.

Значительные мощности водоотливных агрегатов (800— 1000 кВт) и, как следствие, повышенная температура в помещении камер при размещении их в удалении от основных вентилируемых выработок приводят к необходимости организации специальной вентиляции камер; для вентиляции устанавливают вентиляторы

187

СВМ-5, обеспечивающие нормализацию температурного режима камеры.

Для транспортирования оборудования в камеры водоотливных установок проходят специальные ходки с уровня руддворов, ходки сооружают или наклонные с рельсовым путем, оборудуемые тя­ говой лебедкой, или горизонтальные, со спуском оборудования че­ рез монтажную вертикальную выработку при помощи специаль­ ной тали.

§25. Вентиляторные установки

Внастоящее время подземные выработки Уральских шахт про­ ветриваются по нагнетательной и комбинированной схемам; вен­ тиляторные установки оборудованы, в основном, осевыми вентиля­ торами типа ВОКД с диаметрами колес 2,4 и 3,6 м. В табл. 16 приведены основные данные об основных вентиляторных уста­ новках.

Таблица 16

Переход на отработку глубоких горизонтов, так же как и соору­ жение новых шахт на глубоких месторождениях, приводит к зна­ чительному увеличению общешахтной депрессии, величина кото­ рой достигает 400—500 мин вод. ст., мощность венляторных устано­ вок достигает 1600—2000 кВт. При этих параметрах становится

188

целесообразным применение центробежных вентиляторов типа ВОД — двойного всасывания с диаметром колес 3,2—4,5 м.

Характерной особенностью некоторых вентиляторных установок, сооруженных за последнее десятилетие( см. табл. 16), является ре­ версирование путем изменения направления вращения двигателей; это решение позволило отказаться от сооружения обводных кана­ лов, ляд, шиберов, необходимых для реверсирования при обычных типовых схемах установок, уменьшает потери в переключающих устройствах и повышает к. п. д. установок. Применение этого ре­ шения следует считать целесообразным и экономичным для боль­ шинства шахт железорудной промышленности. При реверсирова­ нии осевых вентиляторов ВОКД путем изменения направления вра­ щения производительность вентиляторов снижается до 45—50%, однако для негазовых шахт (к которым относятся железоруд­ ные) это снижение допускается правилами безопасности.

Для обеспечения требуемой ЕПБ величины дебита при ревер­ сировании (60%) схемой электропривода предусматривается воз­ можность включения обоих вентиляторов установки (рабочего и резервного) на параллельную работу.

В качестве электропривода вентиляторов в большинстве слу­ чаев принимают синхронные двигатели; в отдельных случаях, когда это определяется комплектностью поставки заводом-изготовителем, устанавливают асинхронные двигатели.

При выборе мощности синхронных двигателей особое значение имеет проверка по пусковому режиму: как правило, мощность синхронного электродвигателя при расчете на допустимое время разгона превышает максимальную расчетную мощность на валу вентилятора на 30—40%.

При выборе привода вентилятора в расчет принимают обычно двухкратный пуск с перерывом 5 мин, нагрев пусковой клетки при этом допускается не более 245° С (данные ХЭМЗ).

В общем балансе расхода электроэнергии по руднику с подзем­ ным способом разработки расход электроэнергии на вентиляцию составляет 10—12%. До настоящего времени вопросу повышения к. п. д. вентиляторных установок и устройств не уделяется долж­ ного внимания. Повышение к. п. д. установок необходимо осу­ ществлять как за счет улучшения конструкций вентиляторов (что является функцией заводов-изготовителей), так и за счет улучше­ ния конструкций вентиляторных установок, в комплекс которых входит система каналов, ляд, шлюзов.

К. п. д. вентиляторных установок в значительной степени опре­ деляются правильностью расчета параметров вентиляции и пра­ вильностью выбора вентиляторов и режимов их работы.

Увеличение объемов и усложнение конфигурации и протяжен­ ности транспортных выработок приводит к усложнению расчетов вентиляции и необходимости введения современных новых мето­ дов расчетов с использованием моделирующих и электронно-вы­ числительных устройств и машин.

189

Для улучшения работы систем вентиляции рудников и повы­ шения к. и. д. вентиляторных установок необходимо улучшение системы управления комплексом вентиляторных устройств, в число которых входят как собственно вентиляторные установки, так и вентиляционные шлюзы и двери, от работы которых во многом зависит нормальный режим вентиляции.

Необходимо возобновление изготовления вентиляционных две­ рей различных типоразмеров с гидро-электро- и пневмоприводами на одном из машиностроительных заводов (в 1960—1969 гг. двери изготовлял Нальчинский завод).

Необходима дальнейшая работа по переводу всех вентилятор­ ных установок и устройств на автоматическое и телеуправление. Для нормализации систем управления необходимо в ближайшие два-три года внедрить на всех рудниках контрольно-измерительную аппаратуру в подземных выработках (на основных участках) — депрессиомеры и расходомеры.

§ 26. Механизация обмена вагонеток в клетях

Механизация обмена вагонеток в клетях на поверхности на уральских шахтах запроектирована и осуществляется в двух ва­ риантах:

I вариант —■с использованием самокатных уклонов и переста­ новочных тележек (типа «Шибебюне» — осуществлены на шахте «Валуевская» Гороблагодатского рудника и «Капитальная» Бого­ словского рудника).

II вариант — челноковая схема с использованием самоходных толкателей нижнего действия типа ТС, осуществленная в натуре на шахте «Клетевая» Северо-Песчанского рудника.

Перестановочные тележки выполняют одновременно функции компенсаторов высоты, теряемой вагонетками при движении по самокатному уклону на пути от клети до опрокидывателей. Про­ цесс заталкивания вагонеток в клеть и выталкивания груженых вагонов из клети осуществляется толкателями верхнего действия.

В комплекс механизмов Челноковой схемы обмена входят:

механизм отрывания стопоров в клети; опрокидыватель пневматический для вагонеток с откидными

бортами; самоходный толкатель нижнего действия типа ТС;

стопор — задерживающий и дозирующий с гидроэлектропри­ водом.

Груженая вагонетка, поднятая в клети на уровень приемной площадки (+9,0 м), выталкивается из клети порожней вагонет­ кой, подаваемой самоходным толкателем, и по самокатному уклону і = 0,008 движется до стопоров у опрокидывателя. После опроки­ дывания вагонетки операция повторяется в обратном направлении.

Руда и порода разгружаются в бункера, из которых при по­ мощи электровибрационных питателей загружается в автомашины.

190