книги / Проходческо-очистные комбайновые комплексы калийных рудников. Ч. 1

31

суточный срок. Ликвидация рабочей зоны должна быть оформлена соответствующим распоряжением главного инженера рудника.

Все пласты и рабочие зоны в них, отнесенные к числу опасных по газу, по уровню газовой опасности могут быть отнесены к следующим группам:

I. Опасные по горючим газам.

П. Опасные по горючим газам и ГДЯ.

III.Особо опасные по горючим газам (или по газам и ГДЯ).

Кгруппе I опасных по газу относятся рабочие зоны, в которых:

-по технологии работ отсутствуют тупиковые выработки с превышением относительной газомобильности 0,1 м3/т;

-в тупиковых выработках при длине более 50 м после прекращения проветривания в течение 6 часов концентрация газов достигнет величины не менее 0,5 %;

-возникает суфлярное выделение газа.

Ко II группе относятся рабочие зоны, в которых произошло хотя бы одно ГДЯ или имеются прогнозы о возможности таких явлений.

К П1 группе относятся все рабочие зоны с признаками повышенной газовой опасности: все рабочие зоны карналлитового пласта, в которых ведутся очистные и подготовительные работы; рабочие зоны сильвинитовых пластов, в которых ведутся работы по проходке восстающих и вскрывающих выработок, тупиковые выработки длиной более 300 м, а также другие зоны при сложной гипсометрии пласта и наличии геологических нарушений.

Специфика формирования газовой обстановки на рудниках Верхнекамского месторождения состоит в том, что опасные скопления газов, приводящие к возникновению аварийных ситуаций, возможны только в выработках рабочих зон газоносных пластов при отсутствиии или нарушении режима их проветривания. За пределами рабочих зон на поступающих и исходящих струях блоков, добычных участков, панелей, пластов (даже наиболее газоносного карналлитового пласта), в общерудничных исходящих струях в течение всего времени эксплуатации рудников с помощью существующих методов и приборов газового контроля не было обнаружено содержания горючих газов [4].

Особенно высока опасность повышенной концентрации вредных и опасных газов в атмосфере комбайновых выработок (угарный газ СО, сероводород H2S).

При комбайновой выемке калийных пластов отмечается повышенный выход мелких фракций, а основная часть газов (среди них и СО, и H2S) выделяется в призабойное пространство выработок. Кроме того, путь следования свежеотбитой руды, из которой интенсивно выделяется газ, проходит в непосредственной близости

32

от рабочих мест машинистов комбайна и самоходного вагона. На состояние и состав рудничной атмосферы влияют также интенсивность ведения взрывных работ, при которых происходит ускоренное выделение газов из разрушаемого горного массива и выделение ядовитых газов при разложении взрывчатых веществ (ВВ) в момент взрыва. Свою долю в ухудшение рудничной атмосферы вносит и использование оборудования с двигателями внутреннего сгорания (ДВС).

Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений подземным способом (ЕПБ) предъявляют жесткие требования к рудничному воздуху с целью обеспечения нормальной жизнедеятельности людей в подземных условиях. Содержание кислорода в воздухе выработок, в которых находятся или могут находиться люди, должно быть не менее 20% (по объему). Содержание углекислого газа в рудничном воздухе не должно превыш ать в рабочих местах 0,5% , в выработках общей исходящей струи шахты - 0,75% и при проведении и восстановлении выработок по завалу - 1%. Воздух в действующих подземных выработках не должен содержать ядовитых газов (паров) больше установленной ЕПБ предельно­ допустимой концентрации (ПДК) [7].

			Таблица 1.1.
Наименование		Предельно-допустимая концентрация
ядовитых газов	Формула	газа в действующих выработках шахт
(паров)		% по объему	мг/м3
Окись углерода (оксид
углерода)	СО	0,0017	20
Окислы азота (оксиды
азота) в пересчете на
N02	N O 2	0,00026	5
сернистый газ
(диоксид серы,
сернистый ангидрид)	S02	0,00038	10
Сероводород	H2S	0,00071	10
Акролеин	СзНдО	0,000009	0,2
Формальдегид	CH20	0,00004	0,5
Ртуть металлическая	Hfl	-	0,01

Примечание: При проверке достаточности разжижения ядовитых продуктов взрыва 1 л окислов азота принимать эквивалентным 6,5 л окиси углерода, 1 л сернистого газа - 4,5 л окиси углерода и 1 л сероводорода - 2,5 л углерода.

- 33 -

Все обязанности по обеспечению санитарных норм рудничной атмосферы и климатических условий (температура воздуха, скорость воздушного потока и т.д.) для нормальной трудовой деятельности возлагаются на службу вентиляции рудника.

1.6. ПРОВЕТРИВАНИЕ КАЛИЙНЫХ РУДНИКОВ.

Главной задачей проветривания (вентиляции) калийных рудников является подача во все выработки, где находятся люди, необходимого нормированного количества воздуха с целью:

-разжижения всех ядовитых, взрывоопасных и других вредных компонентов до предельно-допустимой концентрации (ПДК);

-механического выноса газов и пыли из забоев (рабочих зон).

При этом должны соблюдаться санитарные нормы качества (состава) воздуха, его температура и допустимые скорости воздушного потока. На Верхнекамском месторождении применяются две схемы проветривания рудников - центральная и фланговая.

Центральная схема проветривания характеризуется тем, что воздухоподающие и вентиляционные стволы находятся на одной промплощадке и чаще всего расположены в центре шахтного поля.

Фланговая схема проветривания характеризуется тем, что воздухоподающие и вентиляционные стволы располагаются друг от друга на значительном расстоянии. Чаще всего воздухоподающие

стволы находятся в центральной части,	а вентиляционные
отнесены к границам шахтного поля.

На калийных рудниках применяется всасывающий способ проветривания. В непосредственной близости от вентиляционного ствола расположены две мощные центробежные вентиляторные установки типа ВРЦД-4,5 или ВЦД-47У Таким образом, практически все выработки находятся под разряжением.

При центральной схеме проветривания, например на БКПРУ-4 и БКПРУ-2, воздух поступает в рудник по двум стволам и разделяется на два потока по северному и южному главным полевым выработкам. Затем он растекается по полевым панельным штрекам, поступает в районы ведения очистных работ и по панельным выработкам попадает в оба крыла главного полевого вентиляционного штрека и выдается на поверхность через вентиляционный ствол (Рис.1.17).

При фланговой схеме проветривания (БКПРУ-1) воздух в рудник подается по трем стволам, обтекает как и в первом случае, районы ведения очистных работ, а исходящая струя удаляется по четвертому стволу, отнесенному к границе шахтного поля (рис.1.18).

34

Рис.1.17 Центральная схема проветривания рудника

1 - полевые штреки,	2 - пластовые штреки и районы
ведения очистных	работ.

<VJ

Рис.1Л 8 Схема фланговой вентиляции рудника

1 - выработки откаточного горизонта, 2 - пластовые выработки, 3 - районы ведения очистных работ.

35 -

Фланговая схема проветривания имеет тот недостаток, что для ее осуществления необходимо предварительно проходить горные выработки большой протяженности для соединения воздухоподающих и вентиляционного стволов.

Для правильного распределения воздуха и устранения его утечек в рудниках возводится большое количество вентиляционных перемычек из самых различных материалов (кирпичные, чураковые, насыпные, парусиновые, из транспортерной ленты) и вентиляционных дверей.

Схемы вентиляции панелей многообразны и зависят от способов подготовки шахтных полей, количества одновременно отрабатываемых пластов и других факторов. Наиболее эффективными из них являются схемы, которые характеризуются минимальными утечками воздуха и требуют наименьшего количества выработок, проводимых специально для целей вентиляции.

Количество воздуха, подаваемого в калийные рудники должно определяться по «Инструкции по расчету количества воздуха, необходимого для проветривания Верхнекамских калийных рудников», но должно быть не менее количества воздуха, найденного как сумма потребностей по газовому фактору всех сильвинитовых и карналлиговых пластов (из расчета 1,4 куб.м/мин и 2,1 куб.м/мин соответственно на 1 куб.м среднесуточной добычи горной массы) и расчетного количества воздуха, необходимого для проветривания выработок по каменной соли и камер служебного назначения [6].

В соответствии с ЕПБ количество воздуха, необходимого для проветривания выработок, должно рассчитываться по наибольшему числу людей, занятых одновременно на подземных работах; по углекислому газу, ядовитым и горючим газам, пыли, ядовитым газам, образующимся при производстве взрывных работ; по вредным компонентам выхлопных газов, выделяющихся при применении оборудования с двигателями внутреннего сгорания, а также по минимальной скорости движения воздуха, причем принимается к учету наибольшее количество воздуха, полученного при расчете по вышеуказанным факторам.

Количество воздуха, рассчитываемого по числу людей, должно быть не менее 6 м3/мин на каждого человека, считая по наибольшему числу одновременно работающих людей в смене.

Скорость движения струи воздуха в подготовительных и очистных выработках соляных и калийных рудников должна быть не менее 0,15 м/с.

Скорость движения воздуха не должна превышать следующих норм в очистных и подготовительных выработках — 4 м/с; в

- 36 -

квершлагах, вентиляционных и главных откаточных штреках, капитальных уклонах - 8 м/с; в остальных выработках - 6 м/с; в стволах, по которым производятся спуск и подъем людей и грузов - 8 м/с; в стволах, служащих только для подъема и спуска грузов - 12 м/с; в стволах, оборудованных подъемными установками, предназначенными для подъема людей в аварийных случаях и осмотра стволов, а также в вентиляционных каналах - 15 м/с.

Температура воздуха в подготовительных, очистных и других действующих выработках не должна превышать 26°С, при температуре свыше 26°С должны приниматься специальные меры по

ееснижению.

1.7.РУДНИЧНЫЙ ТРАНСПОРТ

Вобщей схеме доставки руды на рудниках можно выделить две взаимосвязанные подсистемы участкового и магистрального транспорта, а также имеющий подчиненное значение вспомогательный транспорт.

В качестве примера на рис. 1.19 представлена схема подземного транспорта крыла одного из калийных рудников.

Участковый транспорт обеспечивает доставку отбитой руды от забоя до магистральных выработок (выработки главных направлений, главные откаточные и конвейерные штреки).

Магистральный транспорт обеспечивает доставку руды по выработкам главных направлений до общешахтных бункеров в околоствольных дворах.

Вспомогательный транспорт обеспечивает доставку людей к месту работы и обратно, доставку материалов и оборудования.

Участковый транспорт, в зависимости от применяемой технологии выемки и способа подготовки выемочного участка, представлен различными средствами доставки.

При комбайновом способе выемки доставка отбитой руды от забоя до выемочного или конвейерного штрека осуществляется самоходными вагонами типа 5ВС-15М грузоподъемностью 15 т. В случае складирования отбитой руды в камере ( при буровзрывной выемке ) для ее доставки до рудоспуска или конвейера применяются погрузочно-транспортные машины типов ПД или самоходные вагоны в комплексе с погрузочными машинами типов ПНБ. При выемке карналлитового пласта В для доставки руды по камере применяют скреперные лебедки «Калий-4» или самоходное погрузочно-транспортное оборудование 2ПНБ-2 и 5ВС-15М или погрузочно-доставочные машины типа ПД-8РВ.

- 37

Рис. 1Л9 Схема подземного транспорта к р ы л а рудника

1 -	магистральный	транспорт, 2 - участковый транспорт,
3 -	аккумулирующие	емкости ( бункеры },	4 - шахтные
стволы,

Рис. 1.20 Схема участкового транспорта с применением мощных ленточных конвейеров

/ —комбайн; 2 —самоходный вагон; 3 —рудоспускная скважина; 4, 5 —ленточный кон­ вейер типа КЛЗ-500; 5 —участковый бункер*. 7 —ленточный конвейер типа ЛК-1200; а — магистральный конвейер типа ЛК*1200

38

При полевой подготовке выемочных участков для доставки руды по выемочным штрекам до пунктов перегрузки на откаточные или конвейерные штреки используют скребковые конвейеры типа СП-301 или СПШ-1.

Преобладающим средством доставки руды по панельным (блоковым) транспортным выработкам являются ленточные конвейеры типов КЛЗ-500, КЛ-600 производительностью до 600 т/ч. В связи с тенденцией концентрации горных работ, все чаще в качестве участкового транспорта по групповым конвейерным штрекам применяются более мощные ленточные конвейеры типа 1Л- 120,2Л-120В производительностью до 1500 т/ч.

В узловых пунктах загрузки и перегрузки транспортируемой ленточными конвейерами руды устраивают аккумулирующие емкости (бункеры) вместимостью от 80 т и выше. Устройство бункеров повышает эффективность и надежность работы конвейерных линий, нормализует работу горных комплексов и добычных участков.

На рис. 1.20 приведена наглядная схема транспортировки руды от забоя до магистрального конвейера при полевой подготовке панелей.

В камерах на пластах АВ и Красный П отбитая комбайнами (1) руда самоходными вагонами (2) доставляется до рудоспусков (3). Затем руда попадает по панельным конвейерам КЛЗ-500 (4,5) в участковый бункер (6), который разгружается на групповой, а потом на магистральный конвейер (7,8) типа 1Л-120.

Магистральный транспорт на руднике БКПРУ-1 представлен электровозной откаткой. Доставка сильвинитовой руды осуществляется в вагонетках УВГ-4, УВГ-4,5 при помощи одинарных или спаренных электровозов 14КР-2, 10КР-2. Для транспортировки карналлитовой руды используются также вагоны ВГ-1,2, ВШ-143.

Ширина колеи на БКПРУ-1 принята равной 900 мм. На главных откаточных выработках уложены рельсы Р-43, Р-33, а на вспомогательных - Р-24.

На остальных рудниках в качестве магистрального транспорта применяются мощные ленточные конвейеры типа 1Л-120, 2Л-120В производительностью до 1500 т/ч (см. раздел 4).

Управление участковыми и магистральными конвейерами осуществляется дистанционно с помощью аппаратуры АУК-1М, БИСУК, САУКЛ. Конвейерные линии оборудуются средствами пылеподавления и пожаротушения.

Магистральные конвейеры доставляют руду в общешахтные бункеры емкостью 600-800 м3 При двух скиповых стволах между

39

бункерами установлены реверсивные конвейера для перенаправления грузопотока.

На рудниках с конвейеризацией магистрального транспорта, доставка материалов и оборудования на участке осуществляются с использованием тракторов типа ТДТ-55, ТДТ-40, МТЗ-52, самоходных машин «Мули-Т», 1ВОМА и др. (см. раздел 5). Доставка людей осуществляется на автомобилях «Минка-26М-67>>, МТ-353, МТЛ-363.

На рудниках с электровозной откаткой доставка материалов и оборудования по откаточным выработкам производится контактными электровозами типа К-10, 14КР-2 в обычных и специально оборудованных вагонетках. Доставка людей на горные участки осуществляется с использованием вагонеток ВП-18. Подъем и спуск материалов и оборудования по гезенкам осуществляется лебедками типа ЛМГ-6300.

Руда, выдаваемая на гора скипами по вертикальным стволам согласно технологическому процессу поступает на обогатительные и химфабрики поверхностного комплекса.

1.8.СТАЦИОНАРНЫЕ УСТАНОВКИ.

Кстационарным установкам на руднике относятся вентиляторы главного проветривания, шахтные подъемные и насосные установки. Компрессорные установки относятся к поверхностному комплексу и здесь не рассматриваются.

Вентиляторные установки главного проветривания на калийных рудниках являются уникальными по своей конструкции, установленная мощность двигателей единичного привода достигает 6000 кВт, а производительность - 570 м3/с. Все установки оборудованы средствами автоматизации.

Вкачестве вентилятора главного проветривания, например, на БКПРУ-2 применяется ВРЦД-4,5. Это центробежный вентилятор с диаметром рабочего колеса 4,8 м. Регулирование его производительности осуществляется путем изменения угла лопаток направляющего аппарата. На каждой установке имеется по два вентилятора главного проветривания (основной и резервный), приводимых во вращение независимыми электроприводами. Реверсирование воздушной струи осуществляется с помощью ляд, переключающих воздушную струю через обводные каналы. Таким образом, вентиляторные установки, представляют собой сложные строительные сооружения, содержащие здание вентиляторной установки с прилегающими вентиляционными каналами, расположенными ниже и выше уровня земли, всасывающие будки,

40

диффузоры и т.д. Вентиляторы, электродвигатели, аппаратура управления и автоматики, приборы контроля производительности и давления, другое оборудование размещаются в машинном зале.

Вентиляторы осуществляют всасывающий способ проветривания с выбросом отработанного воздуха в атмосферу.

На БКПРУ-1 и БКПРУ-2 вентиляторные установки оснащены нерегулируемыми двухдвигательными электроприводами на базе асинхронного и синхронного двигателей. В связи с большими маховыми массами вращающихся частей установки пуск каждого привода осуществляется в два этапа следующим образом.

Возьмем в качестве примера одну из вентиляторных установок БКПРУ-1. На первом этапе включается в работу и разгоняется в функции скорости асинхронный двигатель АКС-16-44-24 мощностью 500 кВт. Он доводит скорость соединённого с ним общим валом синхронного двигателя и рабочего колеса вентилятора до 240 об/мин. На втором этапе асинхронный двигатель отключается от сети и подаётся напряжение на синхронный двигатель СДНЗ-17-76-12 мощностью 4620 кВт. Этот двигатель увеличивает скорость привода до 500 об/мин. Такой двухступенчатый пуск электропривода позволяет снизить пусковые токи мощного синхронного двигателя, уменьшить динамические нагрузки в механических частях оборудования и посадку напряжения в питающей сети. При неработающем синхронном двигателе обеспечивается половинная производительность вентилятора за счет вращения асинхронного двигателя.

На вентиляторной установке главного проветривания БКПРУ-4 установлен современный двухдвигательный регулируемый электропривод, выполненный по схеме асинхронно-вентильного каскада. Центробежный вентилятор ВРЦД - 47,5 «Север» находится между двумя соединенными с ним общим валом асинхронными двигателями, каждый мощностью 3150 кВт. Статорные обмотки двигателей включены последовательно и с помощью высоковольтных масляных выключателей могут переключаться со «звезды» на «треугольник». Роторные обмотки двигателей соединены с трехфазными выпрямителями, которые могут быть включены между собой параллельно или последовательно. Выходное напряжение обоих выпрямителей через сглаживающий дроссель поступает на последовательный трехфазный управляемый инвертор, который преобразует электрическую энергию ротора и направляет ее в питающую сеть. Мощность инвертора равна суммарной мощности двигателей, что позволяет осуществлять разгон привода, начиная с нулевой скорости. Роторные выпрямители неуправляемые, поэтому регулирование момента и скорости двигателей осуществляется за