книги / Рудничные вентиляторные и водоотливные установки

не реже одного раза в сутки осматриваться работниками, назначен­ ными главным механиком шахты, и не реже одного раза в неделю — главным механиком шахты;

10) своевременный ремонт водоотливных установок является условием надежной и безопасной эксплуатации оборудования. Пла­ новый ремонт необходимо производить в соответствии с «Положе­ нием о планово-предупредительном ремонте оборудования и транс­ портных средств угольной и горнорудной промышленности».

При проведении ревизий, наладок и эксплуатационных испыта­ ний необходимо соблюдать следующие требования по технике без­ опасности [35] :

1)контрольно-измерительные приборы должны устанавливаться

вместах, наиболее безопасных для их обслуживания;

2)перед установкой приборов закрывается задвижка на нагне­ тательном трубопроводе и выключается электродвигатель;

3)включение дифференциальных манометров следует произ­ водить медленным открыванием кранов для того, чтобы избежать разрыва стеклянных трубок;

4)измерение мощности, потребляемой из сети электрической

энергии, должно производиться с участием мастера-электрика и с соблюдением всех правил техники безопасности при работе на установках, находящихся под током высокого и низкого напряжения; 5) особое внимание должно быть обращено на исправное состо­ яние механизмов и приспособлений для сборки и разборки насосов

(лебедок, талей, домкратов, тросов и т. д.).

Г л а в а X

ПЕРЕДВИЖНЫЕ ВОДООТЛИВНЫЕ УСТАНОВКИ § 1. Водоотлив при проходке горных выработок

Для водоотлива при проходке горных выработок применяются передвижные водоотливные установки. Темпы проходки горных выработок в значительной степени зависят от правильного выбора водоотливных средств.

Проходческий водоотлив имеет следующие особенности:

1)переменный приток воды;

2)постоянное перемещение водоотливных средств, обусловлен­

ное производством взрывных работ и продвиганием забоя проходки; 3) переменная длина всасывающего и нагнетательного трубо­

проводов; 4) размещение водоотливной установки на ограниченной пло­

щади;

5) отсутствие водосборника и предварительной очистки воды от механических примесей;

6) водоотливная установка работает во влажной атмосфере. Вышеперечисленные особенности работы проходческих установок определяют применение в качестве водоотливных средств насосов с износоустойчивыми деталями, без сложных регулировочных уст­

ройств и не требующих особого ухода.

Откачка воды из забоя проходки на поверхность осуществляется следующими способами.

1. Водоотлив бадьями. Бадьи заполняются водой с помощью переносных низконапорных насосов и затем поднимаются на по­ верхность для разгрузки. Этот способ водоотлива применяется при притоках воды не более 3—6 м3!ч.

2. Гидроэлеваторный и эрлифтный водоотлив. Гидроэлеваторы при проходке имеют ограниченное применение ввиду малой эконо­ мичности. Их можно использовать при проходке стволов малого сечения, где размещение насосов затруднительно. В некоторых случаях, при наличии на шахте сжатого воздуха, возможно приме­ нение эрлифтов. Для этого необходимо иметь в забое достаточно глубокую буровую скважину.

3. Водоотлив с помощью насосов. В качестве проходческих на­ сосов применяют горизонтальные и вертикальные центробежные, поршневые и винтовые насосы. Поршневые насосы используют при проходке и углубке шахт с притоками до 30—40 м31ч и напоре до 200 м вод. cm. При притоках более 30—40 м3/ч широко исполь­ зуют центробежные насосы. При этом чаще используют вертикаль­ ные подвесные насосы (см. рис. 72), которые монтируют на специаль­ ной раме и подвешивают на канате, а иногда и горизонтальные, устанавливаемые на подвесных полках. Для уменьшения притока воды в забой применяют предварительное осушение, а также улавли­ вание воды в стволе выше забоя.

§ 2ШСхемы проходческого водоотлива

Основные схемы водоотлива при проходке стволов представлены на рис. 124. Водоотливная установка (рис. 124, а) состоит из водоулавливающего желоба 2, эрлифта с петлей 2, трубопровода сжа­ того воздуха 5, смесителя эрлифта 4. Одноступенчатая схема водо­ отлива с использованием подвесного насоса 1 показана на рис. 124, б. Если глубина ствола больше напора насоса, применяют двухсту­ пенчатую схему водоотлива (рис. 124, в). Подвесной насос 1 подает воду в водосборник перекачной станции, оборудованной горизон­ тальными центробежными насосами 2, которые транспортируют ее на поверхность. Иногда применяют последовательную работу двух насосов (рис. 124, г) при достаточном сечении ствола. На рис. 124, д показана двухступенчатая схема водоотлива с буферным

Рис. 124. Основные схемы водоотлива при проходке стволов

баком. Забойный насос 1 подает воду в бак 2, откуда она с помощью подвесного насоса 3 выдается на поверхность. Многоступенчатые схемы водоотлива (рис. 124, е) используют при проходке стволов глубоких шахт.

При проектировании проходческих водоотливных установок часовую подачу насоса Q определяют по формуле

Q = ^ ( h + ^ ) - W i

(155)

где к — коэффициент неравномерности притока воды в забой (к =

= 1,3	+ 1,5);
q — средний приток воды, м3/ч;
11 — время	останова насоса, необходимое для подъема насоса
перед взрыванием шпуров, проветривания забоя и спуска
насоса	= 0,75 — 1,25 ч);

12 — время откачки воды насосом;

W — количество воды, находящейся в порах взорванной породы,

м®.

§3. Электрооборудование и автоматизация проходческих водоотливных установок *

Вкачестве привода насосов проходческого водоотлива приме­

няются асинхронные короткозамкнутые двигатели вертикального и горизонтального исполнения. Их пуск осуществляется прямым включением в сеть. В качестве пусковой аппаратуры используют серийные магнитные пускатели взрывобезопасного или защищенного исполнения. Автоматизация насосных агрегатов проходческого во­ доотлива осуществляется по типовым, а в некоторых случаях и по индивидуальным проектам. Для условий угольной промышленности разработаны две типовые схемы автоматизации АВ-7 и АВ-5. Аппа­ ратура АВ-7 предназначена для автоматического управления про­ ходческими подвесными и перекачными водоотливными установками, состоящими из одного или двух насосов с короткозамкнутыми дви­ гателями мощностью до 120 кет. Аппарат управления изготавли­ вается в нормальном исполнении; он предназначен для установки на поверхности.

Гидравлическая схема упрощенная — обратный клапан и упра­ вляемая задвижка на нагнетательном трубопроводе не устанавли­ ваются.

Для заливки насосы располагают ниже верхнего уровня воды в водосборнике или используют баковые аккумуляторы.

Схема и аппаратура АВ-7 обеспечивают выполнение основных функций, предъявляемых к автоматизированным водоотливным уста­ новкам.

* § 3 написан доц. Ю. Г. Весниным.

Контроль за уровнем воды в водосборнике осуществляется про­ ходческим реле уровня типа РУНП-1 (рис. 125). В герметический корпус 1 из листовой стали встроена резиновая мембрана 2. Внутри корпуса помещен шток 3 с противодействующими пружинами 4

ирычагом 5, воздействующими на штыри микропереключателей НУ

иВУ . Реле подвешивается в водосборнике на требуемом уровне. При заполнении водосборника резиновая мембрана давлением воды прогибается и перемещает шток, рычаг которого воздействует на микропереключатель ВУ. После откачки воды рычаг штока воздей­ ствует на микропереключатель НУ. Контакты микропереключателей В У и НУ кабелем (на схеме не указаны) включены в схему управления.

Рис. 125. Схема реле уровня типа РУНП-1

Настройка реле на требуемые уровни срабатывания осуществляется предварительным сжатием пружин 4. Контроль за подачей насоса осуществляется реле подачи флажкового типа РПФВ-1, которое устанавливается на поверхности в конце напорного става. При этом гидравлическая защита срабатывает не только при снижении подачи, но и при повреждении напорного трубопровода. В качестве пусковых аппаратов применяются магнитные пускатели ПМВ-57 или ПМВ-65.

Выбор режима работы схемы автоматизации АВ-7 осуществляется тумблером Т (рис. 126). При перестановке его в положение А (авто­ матическое) промежуточное реле ПР не возбуждено и своими кон­ тактами готовит цепи автоматического управления. При повышении уровня воды до верхнего замыкается контакт ВУ в цепи катушки реле напряжения PH , последнее возбуждается, создает цепь самопитания через контакт НУ, готовит цепи питания реле автомати­ ческого включения насосных агрегатов 1РА, 2РА и реле гидравли­ ческой защиты 1РГ, 2РГ, а также включает двигатель программного реле времени СД. При повороте дисков программного реле на 15°

замыкается контакт К 3> возбуждается реле		1РА, которое	вклю­
чает магнитный пускатель первого	насоса.	При повороте	дисков
на 150° (через 1,5 мин) размыкается	контакт Къ — двигатель СД

отключается и замыкается контакт /Гв, который готовит цепь реле

гидравлической защиты 1РГ. Если к моменту замыкания контакта К в насос развил нормальную производительность, контакт РПФВ разомкнется и реле 1РГ не возбудится. Система войдет в нормальный режим работы. В конце цикла размыкается контакт #У , реле PH теряет питание, отключает двигатель насоса и включает двигатель

^3808

ЬПР

г2РА

Диаграмма замыканий контакmod программ­ ного реле

программного реле. Диски совершают доворот до 180°, схема при­ ходит в исходное состояние для пуска второго насоса.

Если к концу пуска первый насос не развил нормальную по­ дачу, контакт РПФВ к моменту замыкания K Qостанется замкнутым, возбуждается 1РГ, которое своими контактами создаст цепь самопитания, отключит двигатель первого насоса, включит сигнальную лампу, создаст цепь питания двигателя СД в обход контакту К 6. Программное реле обеспечит запуск второго насоса.

Аппаратура АВ-5 предназначена для автоматизации вспомога­ тельных установок проходческого водоотлива с одним насосом (на­ пример, водоулавливающих станции). В отличие от АВ-7, не имеет гидравлической защиты, что позволило предельно упростить схему автоматического управления.

Г л а в а XI

НЕКОТОРЫЕ ЗАДАЧИ В ОБЛАСТИ ДАЛЬНЕЙШЕГО РАЗВИТИЯ ШАХТНЫХ ВОДООТЛИВНЫХ УСТАНОВОК

Задачи в области шахтного водоотлива в основном сводятся к сле­ дующему.

1. Повышение экономичности и срока службы шахтных центро­ бежных насосов. В практике шахтного водоотлива необходимо применять в обычных условиях центробежные насосы с п8 = 100— 150, так как в этом случае могут быть удовлетворены требования, предъявляемые к шахтным центробежным насосам в отношении напорности и экономичности. В особых условиях (сильно загрязнен­ ная вода, неблагоприятный тепловой режим, большая газообильность и др.) следует разрабатывать специальные технические сред­ ства водоотлива: ступенчатые эрлифтные установки, центробежные насосы с пневмоприводом и др.

2.Исследование и разработка конструкций износостойких про­ ходческих и глубинных насосов для откачки неосветленных шахт­ ных вод.

3.Механизация и автоматизация всех процессов обслуживания шахтного водоотлива (чистка водосборников, трубопроводов и др.).

4.Совершенствование гидравлических и электрических схем автоматизации с использованием блочного принципа; создание надежных технических средств для автоматизации водоотливных установок.

5. Особого внимания требует решение проблемы водоотлива из глубоких шахт. Научно-технический семинар по водоотливу глубоких шахт, состоявшийся в г. Донецке в декабре 1964 г., на основе имеющегося опыта принял рекомендации для проектных ор­ ганизаций с учетом современных технических возможностей, а также наметил пути дальнейшего совершенствования электромеханического оборудования глубоких шахт [И].

Раздел четвертый

РУДНИЧНЫЕ ВЕНТИЛЯТОРНЫЕ УСТАНОВКИ

Г л а в а I

СВОЙСТВА ШАХТНОЙ ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ СЕТИ

Внешней сетью рудничной вентиляторной установки главного проветривания является сложная сеть разветвленных горных выра­ боток, в которых вследствие движения воздуха, вызываемого ра­ ботой вентиляторов или естественной тягой, происходит необходи­ мый воздухообмен, называемый вентиляцией.

Расход воздуха на действующих угольных шахтах достигает 400 мъ!сек, а согласно проектным данным следует ожидать 700 м*1сек. На рудных шахтах расход воздуха достигает 1000 мг1сек. В процессе эксплуатации шахты расход воздуха, необходимый для проветри­ вания, может оставаться постоянным или меняться вследствие из­ менения производительности шахты или повышения газовыделения и температуры горных пород при переходе на более глубокие гори­ зонты. На рудных шахтах ввиду необходимости форсированного проветривания выработок после массовых взрывных работ расход воздуха может быть переменным в течение суток. По данным про­ ектных организаций, расход воздуха для большинства шахт (75— 80%) за время их эксплуатации остается постоянным, и только у небольшого числа шахт (20—25%) он изменяется, увеличиваясь на 30—50% и редко более.

Вентилятор перемещает воздух, не только поступающий в шахту, но проходящий через неплотности в надшахтном здании, вентиля­ ционном канале, перекрывающих и реверсивных устройствах и др. Отсутствие достаточной герметизации этих устройств вызывает

протечки	воздуха. Количество воздуха, поступающего в	шахту
и через	поверхностные неплотности, является подачей вентилятора
	Q = Qm+ AQ.	(156)

Величина поверхностных протечек воздуха согласно существу­ ющим нормам не должна превышать 10% производительности вен­ тилятора.

Разность статических давлений в устьях стволов шахты, равная потерям давления потока воздуха в выработках шахты, называется депрессией шахты. Канал, соединяющий ствол шахты с вентиля­ тором, являясь частью внешней вентиляционной сети, также об­ ладает аэродинамическим сопротивлением. Сумма потерь давления потока воздуха в выработках шахты hm и в канале йк называется депрессией всей шахтной вентиляционной сети:

h = hmJr Ав.

(157)

Депрессия угольных шахт, особенно при большой глубине, ма­ лой мощности пластов, большой производительности, при централь­ ной схеме проветривания и ведении горных работ у границ шахтного поля, может достигать 4500—5000 н/м2, а в некоторых случаях и больших значений. Депрессия рудных шахт при форсированном проветривании достигает 7000 н/м2.

В процессе эксплуатации шахты величина депрессии шахтной вентиляционной сети изменяется как в связи с изменением расхода воздуха, так и вследствие изменения длины и конфигурации горных выработок и состояния их крепления, достигая максимального

Рпс. 127. График изменения эквивалентного от­ верстия шахты

своего значения при ведении горных работ у границ шахтного поля на наиболее глубоком горизонте.

При наличии естественной тяги, в зависимости от ее направления в шахтной вентиляционной сети, может возникнуть положительное или отрицательное противодавление. В большинстве случаев про­ тиводавление в вентиляционной сети шахты, вызываемое естествен­ ной тягой, незначительно и им обычно пренебрегают. Тогда харак­ теристика сети выражается уравнением (16).

Величина эквивалентного отверстия вентиляционной сети зави­ сит от конфигурации, длины, формы поперечных размеров и состоя­ ния горных выработок, по которым перемещается воздух. Характер­ ной особенностью шахтной вентиляционной сети является непрерыв­ ное изменение эквивалентного отверстия. На рис. 127 представлен график изменения эквивалентного отверстия во времени при отра­ ботке шахтного поля от ствола к границам. Резкое увеличение эквивалентного отверстия соответствует времени перехода работ на новый горизонт. При прямой отработке шахтного поля эквива­ лентное отверстие бывает максимальным в начале эксплуатации шахты и минимальным в конце эксплуатации, а при обратной отра­ ботке поля — наоборот.

Амплитуда колебаний эквивалентного отверстия X, равная отно­ шению максимального его значения к минимальному, за время эксплуатации шахты оказывает существенное влияние на выбор вентиляторов, двигателей, способов регулирования и на расход энергии вентиляторной установкой. Для действующих и проекти­ руемых шахт значение X при центральной схеме проветривания равно 1,8—2,3, при диагональной схеме проветривания 1,2—1,5.

Величина эквивалентного отверстия вентиляционных сетей суще­

ствующих шахт лежит в пределах А = 0,5 -г- 5 м2.

отвер­

Различным

эквивалентным

стиям

соответствуют

разные

характе­

ристики

вентиляционной

сети.

На

рис. 128 построены три характеристики

при эквивалентных

отверстиях

А, А г

и

А 2,

причем

А г ^> A,

a

i

2 < 4 ,

т. е. чем

меньше эквивалентное отвер­

стие сети,

тем

круче

располагаются

характеристики.

параметров

вен­

При

изменении

тиляционной сети — расхода

и

экви­

валентного

отверстия — необходимая

депрессия

при

новом вентиляционном

режиме может быть определена по

уравнению (15) или из соотношения

старой и новой депрессий, получаемого

из того же

уравнения.

Рис. 128.

Характеристики

Изменение параметров внешней сети

шахтной вентиляционной сети за

время

эксплуатации

шахты может

быть следующим:

1) увеличение расхода воздуха при постоянном эквивалентном отверстии сети (режимы в точках 1 и 2), при этом новая депрессия сети будет

A2 = 4 ç r ) 2;

(158)

2) увеличение или уменьшение эквивалентного отверстия сети при постоянном расходе воздуха (режимы в точках 1 и 3 или 1 и 4). Этот случай наиболее распространен на практике, при этом депрес­

сия сети будет
h3 = h l ( ^ T	или ^4= /li('^ r)2;	(159)

3) увеличение или уменьшение эквивалентного отверстия сети при увеличении расхода воздуха (режимы в точках 1 и 5 или 1 и 6). Новая депрессия сети будет