Механизация горных работ в условиях карьера «Жеголевский» ВАТ «Комсомольского Р/У»

Содержание пояснительной записки

1. Общая часть

1.1. Краткие сведения о предприятии

1.2 Горно-геологическая характеристика месторождения

1.3 Вскрытие и система разработки месторождения

1.4 Расчет и выбор выемочно-погрузочного оборудования

1.4.1 Расположение оборудования на ЭКГ-5

1.4.2 Расчет выемочно-погрузочного оборудования

1.5 Расчет и выбор бурового оборудования

1.6 Транспорт на карьере

1.7 Расчет и выбор оборудования водоотлива

1.8 Электроснабжение карьера

1.8.1 Характеристика электроприемников

1.8.2 Расчет освещения

1.8.3 Расчет и выбор трансформаторов

1.8.4 Расчет воздушных линий

1.8.5 Расчет токов короткого замыкания

1.8.6Выбор электрооборудования

1.8.7 Расчет и устройство защитного заземления

1.8.8 Выбор защиты от перенапряжений

1.8.9 Компенсация реактивной мощности

1.8.10 Мероприятия по экономии электроэнергии

2. Спец. часть. Насадка и снятие полумуфт, шкивов и шестерен

2.1 Сведения о муфтах, шкивах и шестернях

2.2 Снятие полумуфт, шкивов и шестерен

2.3 Насадка полумуфт шкивов и шестерен

2.4 Техника безопасности

3. Организация производства

3.1 Режим работы карьера

3.2 Организация обслуживания и ремонта электрооборудования на карьере

3.3 Расчёт штата рабочих на карьере

3.4 Форма организации труда на карьере

3.5 Формы и системы оплаты труда

4. Экономика производства

4.1 Смета капитальных затрат

4.2 Расчёт фонда заработной платы

4.3 Расчёт расхода и стоимости вспомогательных материалов

4.4 Расчёт расхода и стоимости электроэнергии

4.5 Калькуляция себестоимости 1 т полезного ископаемого

4.6 Технико-экономические показатели

5. Мероприятия по технике безопасности и

противопожарные мероприятия

5.1 Общие правила безопасности при ведении горных работ открытым способом

5.2 Электробезопасность

5.3 Противопожарные мероприятия

5.4 Промышленная санитария

5.5 Охрана окружающей среды Литература

1. Общая часть

1.1 Краткие сведения о предприятии

На юго-востоке территории междуречья Днепра и Дона, некогда называемой «диким полем» русский геолог Иваницкий в 1833 году нашел залежи полезных ископаемых и опубликовал сведения о массиве горного известняка простиравшемся в среднем течении реки Кальмиус и названном впоследствии Каракубским месторождением известняков.

Начало промышленного освоения известняков Каракубского месторождения было положено в работах геологов Лутугина и Бажанова в 1909 году. В 1933;34 году здесь было начато строительство крупного горнодобывающего предприятия — Каракубского рудоуправления по добыче металлургического (флюсового) известняка открытым способом…

Во второй половине 1934 года был введен в действие карьер № 1, на котором к концу года было добыто 87 тыс. тонн флюсового известняка. Все работы по добыче и сортировке продукции выполнялись вручную, и только с 1937 года началось оснащение предприятия горной техникой. В 1939 году было добыто уже 1,6 млн. тонн, а в 1940 году — 1,8 млн. тонн известняка.

Каракубское месторождение флюсовых известняков расположено в юго — западной части Донецкого бассейна. В административном отношении месторождение находится на территории Старобешевского района, Донецкой области. В 50 км к юго-востоку от областного центра г. Донецка и в 16 км от райцентра п.Старобешево.

Каракубское месторождение не имеет естественных границ, т.к. сплошные выводы известняков на дневную поверхность протягиваются широкой полосой вдоль долин реки Кальмиус. Условной площадью Каракубского месторождения считается площадь, на которой расположены действующие карьеры и вспомогательные хозяйства Комсомольского рудоуправления.

В начале 1934 г. был сдан в эксплуатацию ж / д подъездной путь протяженностью 33 км, построены ж/д станции и разъезды, паровозное депо и другие здания бытового назначения. В 1939 г. известняк добывали уже на 6 карьерах, было начато внедрение механизмов для бурения, транспортировки, для выполнения вкрышных и добычных работ. Приступили к строительству первой дробильно-обогатительной фабрики производительностью 2.8млн. тонн в год товарного продукта.

В 1954 г. подготовили к эксплуатации карьер Южный. Построили вторую секцию обогатительной фабрики. Для планирования и контроля учета разработана автоматизированная система управления.

В 1959 г. был построен новый карьер Дальний, на котором применена более современная механика и технология ведения горных работ.

В 1961 г. начались работы по переводу Северного карьера на автомобильный транспорт, а в 1971 г. на комбинированный карьерный транспорт. За этот же период в Комсомольском рудоуправлении были внедрены экскаваторы ЭКГ — 4, ЭКГ- 4.6,а затем и экскаваторы ЭКГ — 5, а так же станки вращательного и шарошечного бурения: 2СБШ -200 и СБШ — 250. Вместо автомобилей МАЗ — 525 в эксплуатацию были внедрены автосамосвалы БЕЛАЗ — 540, а затем 40-тонные БЕЛАЗы — 548.

В своем составе Комсомольское РУ имеет две дробильно-обогатительные фабрики: ДОФ — 1 и ДОФ — 2; такие основные цеха как ГТЦ, АТЦ, ЖДЦ; вспомогательные цеха: ЦРМЦ, Электроцех и т. д., а также на территории предприятия находятся такие карьеры как: Центральный карьер в состав которого входят Северный и Южный карьеры, и Жеголевский карьер.

Для ведения планировочных работ на отвалах и забоях, а так же для строительства автодорог были применены мощные бульдозера ДЭТ — 25Р, Д3 — 94С, ТД — 25 и автогрейдера ДЗ — 98.

К основным производственным процессам относят подготовку горных пород к выемке, выемочно-погрузочные работы, перемещение горной массы, отвалообразование и иногда складирование руды.

Подготовка горных пород к выемке в зависимости от типа пород заключается в осушении, предохранении их от промерзания, оттаивании, механическом рыхлении или взрывном дроблении.

Комплекс работ по осушению проводить необходимо, так как влажная порода налипает и намерзает на рабочие органы горных машин, вследствие чего снижается их производительность.

Заряжание скважин на карьерах — механизированное. Взрывчатое вещество подается в скважины под действием собственного веса (засыпка) или с применением сжатого воздуха (пневмозаряжание). Над зарядом в скважине размещают забойку из песка, шлака или щебня с помощью забоечных машин.

Негабаритные куски, остающиеся после отбойки уступов, подвергают вторичному дроблению. Широко применяют взрывное вторичное дробление теми же методами, что и при подземной разработке. Используют также механическое дробление падающим грузом массой до 5 т.

Отвалообразование вскрышных пород заключается в размещении (складировании) пустых пород на специально отводимых площадях на поверхности или в выработанном пространстве карьера.

Отсыпку отвалов осуществляют уступами. Высота уступов, их число и общая высота отвала зависят от площади, отведенной под отвал, несущей способности пород в основании отвала, физико-механических свойств насыпных вскрышных пород, средств механизации, используемых на отсыпке отвала.

Карьер Жеголевский расположен к югу от Северного участка и ограничен от последнего массивом гранитных пород, которое образует падение структуры на северо-восток, средняя мощность полезного ископаемого 43,3 м, средняя мощность покрывающих пород 27,4 м. Объемный вес известняков 2,5т/м³.

Карьер вскрыт 12 горизонтами до абсолютной отметки +133м развитие и направление горных работ представлено на календарном плане.

Для подготовки фронтов работ требуемой длины с целью обеспечения подготовки нормативных запасов, готовых к выемке для выполнения производственной программы в 2009 году, приоритетным направлением работ являются горные работы на восточной части северного борта карьера, где должен выполнятся основной объем горно-подготовительных работ.

Для выполнения производственной программы предусматривается строительство и реконструкция автомобильных съездов и дорог по горизонтам карьера и на ярусах отвала.

Известняки обводнены притоком воды 700−800м³/час. Для откачки воды применяются водоотливные установки, оборудованные насосами Д1250×125 осуществляющие откачку на дневную поверхность поступающего притока в объемах 18 000 м³/сут. со сбросом в реку Кальмиус. Диаметр труб составляет 420 мм. Защита карьера от поверхностных вод осуществляется нагорными каналами.

Всего на отвале Жеголевского карьера предусматривается разместимость 1657 тыс./м³ пустых пород. Вскрытие пород со всех горизонтов размещается во внутреннем отвале, расположенном на юго-западной стороне участка.

Вывозка пустых пород в отвал осуществляется по существующим транспортным коммуникациям, указанным на плане.

1.2 Горно-геологическая характеристика месторождения

В геологическом строении Каракубского месторождения принимают участие перечисленных при описании геологии района стратегических подразделений, но основное значение имеет описание нижнекаменноугольных, палеогеновых и четвертичных отложений.

Нижнекаменноугольная система представлена: турнейским и визейским ярусами. С обеими ярусами связаны пласты чистых высоко качественных известняков, используемых в качестве флюсов, химического сырья и др. Литология отдельных стратегических горизонтов практически одинакова для всех участков месторождения.

В разрезе турнейского яруса выделены горизонты, в, c, d. Из этих горизонтов c является началом продуктивной толщи и сложен серыми и темно — серыми разнозернистыми, толстоистыми известняками.

Из отложений визейского яруса на месторождении расположены главным образом породы горизонтов:, в+c и d.

Горизонт представлен мелкозернистыми битуминозными известняками от темно — серого до темных цветов, с частыми прослоями глинистых сланцев. Из-за наличия частых прослоев глинистых сланцев горизонт хорошо выделяется среди пород нижнего карбона и является маркирующим. Мощность его невелика 2,5−7м.

Горизонт в+с объединяет однообразную по литологическому составу толщу светло-серых и серых известняков. Мощность горизонта 37,7 — 51,2 м.

Горизонт d перекрывает толщу кондиционных флюсовых известняков и сложен толстоистыми серыми и темносерыми окрешнилыми известняками. Общая мощность 80 м.

Кондиционные известняки образуют пластообразные залежи весьма изменчивой мощности со сложными очертаниями. Полезное ископаемое как на западной так и на восточной площадях месторождения выходит на дневную поверхность или перекрыто рыхлыми отложениями палеогена и четвертичной системы мощностью до 10 м.

По химическому составу известняк делится на два сорта (I-й и II-й). Поставка известняка I-го сорта в количестве до 15% от общих поставок конвертируемого известняка данным горнорудным предприятием.

Характеристика полезного ископаемого Механическая прочность известняка — 750 — 1275 кг/см²

Коэффициент прочности по Протодьяконову — 7 — 10

Удельный вес известняка — 2,5 т/м³

Кроме основного полезного ископаемого флюсового известняка на карьере «Жеголевский» попутно извлекаются скальные и рыхлые породы вскрыши.

Песчано-глинистые породы палеогена четвертого возраста обеспечивают кровлю продуктовой карбонатной толщи. Характеризуется невыдержанностью состава, как по простиранию, так и по мощности, частой перемежаемостью разнородных слоев, большим количеством включений щебней известняков и кусков кремней, что не позволяет использовать их для получения строительных материалов. Общий объем этих пород в контуре проектируемого карьера — 14 млн. м³.

Известняки стратегического горизонта, которые по химическому составу не соответствуют требованиям металлургической и химической промышленностей. Данные известняки используются для получения строительного щебня. В контуре проектируемого карьера объем известняков горизонта составляет 0,45 млн. м³.

Залегающие внутри продуктовой толщи глинистые неплотные битумные известняки горизонта, а непригодны в качестве сырья для стройматериалов по физико-механическим свойствам. Общий объем этих известняков составляет 3 млн. м³.

1.3 Вскрытие и система разработки месторождения

Вскрытие месторождения производится въездными траншеями, а подготовка разрезными. Основные параметры траншеи (длина, ширина, уклон, угол откоса бортов) зависят от назначения траншеи, проходческого оборудования, глубины вскрываемого горизонта и физико-механических свойств породы.

Траншеи могут располагаться в пустых породах и в рудном теле. В первом случае породу располагают на бортах траншеи или вывозят в отвалы. По этому признаку выделяют две группы способов проходки траншей — бестранспортные и транспортные.

Бестранспортные способы проходки траншей применяют, если борта траншеи при дальнейшей разработке месторождения не будут отрабатываться и, следовательно, не потребуется повторного удаления породы с бортов.

Транспортные способы проходки траншей могут применяться в самых разнообразных условиях. Наиболее распространена проходка траншеи сплошным забоем с нижней погрузкой. Она используется как в мягких, так и скальных породах, при их погрузке в средства как автомобильного, так и железнодорожного транспорта.

В основу выбора оптимальной системы ведения горных работ на карьере «Жеголевский» приняты:

— сложившаяся технология ведения горных работ и максимально возможное использование имеющегося горнотранспортного оборудования;

— горно-геологические условия залегания полезного ископаемого, физико-механические свойства горных пород;

— необходимость полного извлечения утвержденных запасов полезного ископаемого;

— производительность карьера по полезному ископаемому и по пустым породам;

— взаимное расположение дробильно-обогатительной фабрики, карьера и овалов.

Принимая во внимание, изложенное выше, проектом рекомендуется сохранение транспортной системы с внешним и внутренним расположением отвалов, были приняты на выемочно-погрузочных работах экскаваторы с прямой мех лопатой.

На выемке и погрузке полезного ископаемого предусмотрено использование экскаваторов ЭКГ — 5А и ЭКГ — 10И.

Высота вновь нарезанных уступов принимается равной 13 — 14 м, что соответствует абсолютным отметкам + 7 м и — 7 м.

При выборе вида транспорта по вывозке полезного ископаемого и вскрыши принималось во внимание следующее:

— существующий вид транспорта на карьере «Жеголевский» и возможность использования его при дальнейшей эксплуатации карьера;

— размеры карьерного поля по поверхности 1500×1200 м, при глубине 100−137м и наклоне залегающего полезного ископаемого, предопределяющего сокращения фронта работ по мере углубления карьера;

— расположение дробильного корпуса в выработанном пространстве карьера «Жеголевский»;

— расположение внешних отвалов непосредственно на борту карьера и использование выработанного пространства карьера для размещения внутренних отвалов.

Исходя из всех выше перечисленных условий на карьере «Жеголевский» целесообразно применение при его дальнейшей эксплуатации автомобильного транспорта, который обладает высокой маневренностью, способностью преодолевать значительные уклоны, что позволяет сократить расстояние транспортировки.

Разработка полезного ископаемого и скальных пород вскрыши, которые обладают значительной крепостью, требует предварительного разрыхления с применением буровзрывных работ.

Параметры буровзрывных работ и расход взрывчатых веществ приняты на основании фактических данных многолетней практики ведения взрывных работ на карьере «Жеголевский» и на основании «Справочника по буровзрывным работам на карьере».

Вскрытие месторождения производится въездными и разрезными траншеями с внутренним заложением в контуре карьера. Траншеи проходят вдоль восточного борта с направлением подвигания фронта горных работ в западном, северо-западном и северо-восточном направлениях.

1.4 Расчет и выбор выемочно-погрузочного оборудования

Экскаваторами называются землеройные машины, предназначенные для копания (экскавации) и перемещения горной массы в отвал или для погрузки в транспортные средства.

Все экскаваторы делятся на две большие группы: на одноковшовые периодического (цикличного) действия и непрерывного.

Любой экскаватор состоит из таких основных частей: рабочего, механического, ходового, силового оборудования, механизмов управления, платформы с рамой и кузова.

Одноковшовый экскаватор состоит из трех основных частей:

а) рабочая часть;

б) ходовая часть;

в) поворотная часть.

Рабочая часть состоит из стрелы, на которой крепится рукоять в конце которой находится ковш. На стреле находятся также напорные механизмы и механизмы открывания ковша. Ходовая часть воспринимает и передает на основание нагрузки от веса машины и возникающие при работе, а также обеспечивает передвижение экскаватора.

Поворотная часть состоит из поворотной платформы с механизмами, силовым оборудованием, рабочим оборудованием.

Рабочим оборудованием называется комплекс узлов экскаватора (рабочего органа, стрелы, системы подвески стрелы и рабочего органа), обеспечивающий его действие в зоне работы экскаватора.

В Комсомольском Р/У применяются экскаваторы типа ЭКГ-5 и ЭКГ-10. Эти экскаваторы имеют объем ковша 5 и 10 м³.

Основным отличием в конструкции рабочего оборудования этих экскаваторов является рукоять ковша, у ЭКГ-5 рукоять ковша представляет собой две балки прямоугольного сечения с приводом рукояти, расположенном на стреле, у ЭКГ-10 рукоять ковша представляет собой балку круглого сечения с приводом, установленным на поворотной платформе. Благодаря этому рабочему оборудованию на ЭКГ-10 облегчена стрела и сняты крутящие моменты с рукояти ковша.

Для совершения рабочих движений ковша экскаватора-подъема и напора служат специальные механизмы, приводимые в действие от двигателя или группы двигателей. На экскаваторах ЭКГ-5 и ЭКГ-10 для привода рабочего оборудования применяются двигатели постоянного тока, потому что ими легче управлять, то есть регулировать их частоту вращения.

К экскаватору подводится трехфазный переменный ток напряжением 6000 В. Преобразуется переменный ток в постоянный при помощи системы ДГ (двигатель-генератор), то есть переменный ток подводится к асинхронному двигателю, который вращает генератор постоянного тока, от которого питаются рабочие двигатели. Для безопасного ведения всех видов работ при эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте экскаваторов обслуживающий персонал должен строго выполнять правила техники безопасности, действующие на данном предприятии. При работе экскаватора все ограждения, площадки, переходы, лестницы, перила должны быть исправными и установленными на своих местах.

1.4.1 Расположение оборудования на ЭКГ-5

На ЭКГ-5 установлен преобразовательный агрегат, состоящий из приводного асинхронного двигателя и четырех генераторов постоянного тока: подъемного, напорного, поворотного и ходового, и возбудителя. В передней части платформы располагаются два поворотных механизма. На поворотной платформе расположены компрессор, силовой трансформатор, высоковольтный распределительный шкаф, контакторная панель. Механизм подъема ковша, состоящий из лебедки, двигателя, редуктора и тормоза.

1.4.2 Расчет выемочно-погрузочного оборудования

Расчет выемочно-погрузочного оборудования производим следующим образом:

1. Определяем теоретическую производительность экскаватора:

где, E = 5 м³ — емкость ковша экскаватора;

t_ц = 24сек. — продолжительность цикла экскавации.

2.Определяем техническую производительность экскаватора:

где, Кн — коэффициент наполнения ковша;

К_пр — коэффициент простоев;

К_р — коэффициент разрыхления.

3. Определяем эксплуатационную производительность:

где, Т_см=8часов — продолжительность смены;

Q_техн — техническая производительность экскаватора;

К_м — коэффициент машинного времени.

4. Определяем необходимое количество экскаваторов:

Для добычи:

Для вскрыши:

где, Кнр — коэффициент неравномерности работ;

К_рез — коэффициент резерва;

Т_год — число рабочих дней в году;

п — число рабочих смен в сутки.

Принимаю 2 экскаватора ЭКГ-5А для вскрыши, и 1 (той же марки) для добычи.

1.5 Расчет и выбор бурового оборудования

Для разведки, вскрытия или добычи твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых, а также для различных вспомогательных целей в горных породах бурят вертикальные, горизонтальные или наклонные скважины.

Бурение — процесс сооружения горной выработки цилиндрической формы путём разрушения горных пород в торцевом забое. Скважиной называют искусственное цилиндрическое углубление в горных породах диаметром более 75 мм и глубиной более 5 м. Бурение производится с помощью буровой установки, комплекса оборудования, включающего буровую вышку (мачту), силовой привод, механизм передвижения, оборудование для механизации спускоподъёмных операций и очистки скважин и др.

Буровые станки классифицируются по характеру (способу) разрушения горной породы, типу привода и назначению. Бурение горной породы можно производить механическим и немеханическим способами. Механический способ реализуется в машинах ударного, вращательного, ударно-вращательного бурения, когда разрушение горной породы производится инструментом под действием прикладываемых к нему силовых нагрузок.

По характеру разрушения горной породы буровые станки классифицируются на такие способы бурения:

— ударный способ, осуществляется в результате нанесения ударов инструмента по породе. Удары можно наносить по хвостовику бура, лезвие которого, внедряясь, разрушает некоторый объём породы. После каждого удара буровой инструмент принудительно поворачивается. Этот способ бурения используется в бурильных машинахперфораторах. Удары по породе можно наносить буровым инструментом, периодически падающим с некоторой высоты на забой под действием собственного веса. Так осуществляется бурение станками ударно-канатного бурения.

— вращательный способ бурения, осуществляется в результате скалывания, смятия, истирания вращающихся инструментов с приложением значительной осевой нагрузки. Этот способ реализуется в станках вращательного бурения с шарошечными долотами и резцовыми коронками.

— ударно-вращательный, реализуется в виде непрерывно вращающегося бурового инструмента, по которому наносятся удары. Этот способ реализуется в станках ударно-вращательного бурения с погруженными пневмо-ударниками.

По назначению буровые станки делятся на машины для бурения шпуров и небольших скважин, и машины для бурения скважин большого и среднего диаметра.

По типу привода буровые станки делятся на электрические и тепловые, работающие от двигателей внутреннего сгорания.

Буровой станок вращательного бурения состоит из следующих основных частей:

— рабочее оборудование;

— исполнительные механизмы;

— ходовое и силовое оборудование;

— механизмы управления;

— гидро и пневмосистемы;

— оборудование для удаления и улавливания продуктов разрушения.

Рабочее оборудование буровых станков состоит из бурового инструмента, мачты; механизмов подъёма и опускания мачты, хранения и подачи штанг, свинчивания и развинчивания бурового става.

Буровой инструмент шарошечных станков состоит из пустотелых буровых штанг и шарошечного долота, которое выполняется с одной, двумя, тремя и большим числом шарошек. Наибольшее распространение получили трех шарошечные долота. Основными параметрами буровых станков является: диаметр, глубина и угол наклона пробуриваемой ими скважины.

1. Определяем расчетное усилие подачи бурового станка:

где, f — коэффициент крепости по Протодьяконову;

D₁ — диаметр буримой скважины, м.

2. Определяем техническую скорость бурения станка:

где, n_дв — частота вращения бурового става, мин^-1;

П_б — показатель буримости породы;

D — диаметр шарошечного долота, м;

N_под — паспортное усилие подачи бурового станка, Н.

3. Определяем сменную производительность станка:

где, Т_см — продолжительность смены (8ч);

К_и — коэффициент использования станка по времени для бурения в течении смены (0,06ч0,07);

t_в — удельные затраты времени на выполнение вспомогательных операций (0,03ч0,04).

4. Определяем годовую производительность бурового станка:

где, n_см — количество смен в сутки;

Т_дн.раб — число рабочих дней в году.

5.Определяем выход горной массы с одного метра скважины:

где, qудельный расход взрывчатого вещества (кг/м³);

6. Определяем потребное количество буровых станков:

где, Qгодовая производительность карьера по полезному ископаемому;

бплотность горной массы.

Принимаю для бурения скважин 3 буровых станка СБШ-250МН — 32А.

1.6 Транспорт на карьере

Электровозы Основными параметрами подвижного состава являются сцепной вес, мощность двигателей и мощность источника автономного питания. Рациональный сцепной вес локомотива в значительной мере определяется транспортными параметрами карьера: руководящим уклоном, глубиной карьера, расстоянием транспортирования. Мощность электродвигателей карьерных электровозов определяется режимом работы. Основными влияющими факторами являются глубина карьера, величина уклона и скорость движения на расчетном уклоне.

Конструктивно подвижной состав различается по числу осей, форме кузова и способу питания двигателей энергией. По способу питания электродвигателей современные карьерные электровозы разделяются на контактные, контактно-аккумуляторные, контактно-дизельные и аккумуляторные.

Контактные электровозы — основной тип карьерных электровозов. Они получают электроэнергию от контактной сети постоянного или переменного тока, благодаря чему мощность контактных электровозов практически не ограничивается мощностью источника энергии. Потому контактные электровозы имеют наибольшую удельную мощность по сравнению с другими типами электровозов. Это позволяет с применением электровозов такого типа реализовать большие скорости движения и большие ускорения при трогании с места.

Контактно-дизельные электровозы со вспомогательной дизельной установкой на постоянных путях работают в электровозном режиме, питаясь от контактной сети, а на не электрифицированных передвижных путях работают, получая энергию от дизель-генераторной установки.

В последнем случае дизель мощностью, равной 25−35% номинальной мощности электровоза, вращает генератор, который питает электроэнергией тяговые двигатели. Применение контактно-дизельных электровозов особенно целесообразно при значительной протяженности внутрикарьерных и отвальных передвижных путей.

Контактно-аккумуляторные электровозы при работе на передвижных путях с легким профилем тяговые двигатели электровоза питаются энергией от аккумуляторной батареи. При движении по стационарным путям тяжелого профиля электровоз получает энергию от контактной сети, вместе с этим емкость батареи, израсходованная при работе на передвижных путях, также восстанавливается при помощи подзарядки.

Электровоз состоит из механической, электрической и пневматической частей. К механическому оборудованию относятся: кузов с опорами, тележки с колесными парами, ударно-тяговые приборы рессорное подвешивание, буксы, зубчатые передачи и подвеска тяговых двигателей. Электрическая часть состоит из тяговых двигателей, пускорегулирующей аппаратуры, токоприемников, аппаратуры защиты. В пневматическую часть входят тормозное и пневматическое оборудование.

Кузов электровоза служит для размещения в нем кабины и всего электрического, пневматического и тормозного оборудования. Электровозная тележка состоит из рамы, колесных пар с буксами, рессорного подвешивания и тормозной системы. Рессорное подвешивание служит для смягчения ударов от колесных пар и равномерного распределения нагрузок между осями. Пневматическая часть электровоза состоит из таких систем: тормозной и управления.

Выемочно-транспортирующие машины.

Выемочно-транспортирующие машины предназначены для разработки и перемещения малосвязанных или хорошо разрыхленных скальных пород. Выемочно-транспортирующие машины состоят из базовых тракторов, тягачей или специальных шасси и навесного, прицепного, полуприцепного рабочего оборудования.

К рабочему оборудованию выемочно-транспортирующих машин относятся: бульдозеры, скреперы, грейдер элеваторы, струги, одноковшовые погрузчики.

К характерным особенностям выемочно-транспортирующих машин относятся:

— разработка и перемещение пород за счет тяговых усилий ходовых механизмов базовых тракторов (тягачей), обеспечивающих также движение самих тяговых машин вместе с рабочими органами;

— разработка пород тонкими горизонтами или наклонными слоями мощностью от нескольких сантиметров до 0,5−1м;

— сравнительно легкая автоматизация машин, так как они имеют простые, последовательно выполняемые операции;

— высокая мобильность машин;

При равной производительности в сравнении с экскаваторами выемочно-транспортирующие машины имеют в 3−10 раз меньшую металлоемкость, в 3−5 раз меньшую стоимость, а также обеспечивают снижение затрат на выполнение работ в 3−4 раза. При использовании нескольких видов выемочно-транспортирующих машин может быть обеспечена комплексная механизация основных: и вспомогательных работ на карьере. Выемочно-транспортирующие машины позволяют успешно обрабатывать сложно структурные месторождения полезных ископаемых, а также осуществлять разработку месторождения со сложными горно-геологическими условиями, вести работы в суровых климатических условиях, интерфицировать горные работы при строительстве и эксплуатации карьеров.

Автомобильный транспорт

Достоинства: гибкость, манёвренность, независимость работы авто самосвалов, радиус разворота до 25 м, подъём и уклон до 100^о, на 50% меньше объёмы наклонных траншей, меньше затраты и сроки введения карьера в эксплуатацию, эффективен при строительстве карьеров, увеличивается темп углубления карьера, может применяться при раздельной выемке горной массы.

Недостатки: высокая стоимость большегрузных автомобилей, большие эксплуатационные расходы, жёсткая зависимость от климатических условий и состояния дорог, загазованность атмосферы, дефицитность топлива, большая себестоимость перевозимого груза.

В зависимости от конструктивного исполнения и условий эксплуатации выемочно-транспортирующие машины могут применятся различные типы ходовых устройств. Ходовые устройства выемочно-транспортирующих машин с навесным рабочим оборудованием определяется ходовыми устройствами базовых тракторов и тягачей. У полуприцепных и прицепных машин ходовые устройства могут быть различными. Гусеничные ходовые устройства благодаря лучшему сцеплению с породами развивают значительно большие тяговые усилия, чем пневмоколесные, а буксование гусеничного хода значительно меньше. Однако гусеничный ход имеет сложную конструкцию, большую массу (в 3−4 раза большую чем пневмоколесный), более высокую стоимость, высокое внутренние сопротивление движению, малый срок службы, низкий КПД и сравнительно низкие скорости движения.

Для перевозки с навесным, прицепным и полуприцепным рабочим оборудованием используются гусеничные и пневмоколесные тракторы, гусеничные и пневмоколесные одно и двухосные тягачи и специальные шасси.

Трактором называется самоходная машина, конструкция которой рассчитана на длительную работу в транспортном режиме.

Тракторы по назначению делятся на:

— сельскохозяйственные;

— общего назначения;

— промышленного назначения.

Тягачи классифицируются по мощности силовой установки и в зависимости от назначения могут быть одно, двух и многоосными.

Конвейерный транспорт

Транспортирование горной массы конвейерами получает на открытых горных разработках широкое распространение. Объясняется это основными преимуществами конвейерного транспорта: немногочисленный обслуживающий персонал, непрерывность транспортирования груза, небольшие габариты конвейерных установок. К недостаткам конвейерного транспорта относятся: быстрый износ дорогостоящей ленты, зависимость работы от климатических условий.

Бульдозеры Бульдозер — самоходная землеройная машина, представляющая собой гусеничный и пневматический трактор, тягач, с навесным рабочим оборудованием в виде отвала расположенным вне базы ходовой части машины.

Бульдозеры классифицируются по следующим признакам:

— номинальному тяговому усилию базовой машины на сверх тяжелые, тяжелые, средние, легкие, сверхлегкие или малогабаритные;

— мощности базовой машины — сверхмощные, мощные, средней мощности, малой мощности, сверхмаломощные;

— способу подвода энергиис автономным источником энергии и с внешним подводом;

— типу ходового устройства — гусеничные и пневматические;

— способу управления — с канатным и гидравлическим управлением;

— способу перемещения призмы волочения — толкающего и тянущего типов;

— способу установки рабочего оборудования — одно и двустороннее;

— типу рабочего оборудования — неповоротные, поворотные, универсальные и специальные;

— характеру движений при выполнении рабочих операций;

— назначению — общего и специального назначения.

Одноковшовый погрузчик — самоходная машина предназначенная для зачерпывания, погрузки на транспортные средства или отвалы разрыхленных горных пород.

Скрепер — выемочно-транспортирующая машина, состоящая из ковша с регулирующей частью и механизма передвижения и предназначенная для постоянного отделения породы с поверхности массива, загрузки в ковш, транспортирования и разгрузки породы на месте укладки.

При работе на выемочно-транспортирующих машинах сам машинист находится среди много действующих механизмов в сравнительно стесненных условиях.

В связи с этим машинист во время работы и обслуживании машин должен быть внимательным и неукоснительно выполнять правила техники безопасности.

Основные требования правил техники безопасности распределяются как на объект работы, так и на перемещение машин по автомобильным дорогам и предусматривают: управление машинами лицами не моложе 18 лет, имеющим удостоверение на право вождения; выполнение работы разрешается только на полностью отремонтированной машине. Машинист обязан постоянно наблюдать за рабочим органом и ходовыми механизмами и предупреждать возможный наезд на людей предупредительным сигналом, остановкой машины, прекращению работ; при остановке устанавливать машину на стоянке тормоза; не оставлять машину с работающим двигателем без наблюдения даже на короткие сроки; опускать рабочий орган машины на землю при остановках машины.

Только соблюдение правил безопасности ведет к нормальной работе без несчастных случаев.

1.7 Расчет и выбор оборудования водоотлива

Водоотлив является третьей стадией осушения месторождения, т. е. в период его эксплуатации. Водоотлив производится в течение всего времени эксплуатации карьера.

В зависимости от физико-механических и гидрогеологических свойств пород и условий осушение производится:

1) с поверхности водопонижающими скважинами;

2) подземными горными выработками в сочетании со сквозными, забивными и корзинчатыми фильтрами, водопонижающими скважинами и колодцами, дренажными канавами;

3) открытым водоотливом, в его состав входят опережающие зумпфы, дренажные канавы, колодцы, оборудованные насосами.

Дренаж почвы производится водопонижающими скважинами, оборудованными глубинными насосами; дренажными канавами, проведенные параллельно или перпендикулярно проведению работ; водопонижающими колодцами, пройденные в почве выработок или карьеров. Данные выработки должны закладываться в пониженных местах рельефа и откачка воды должна производиться систематически, обеспечивая стабильное понижение уровня воды.

Атмосферные осадки и паводковые воды должны регулярно удаляться откачкой или самотеком от действующих забоев, железнодорожных путей, автомобильных дорог. Расположение канав и других водоотливных устройств, а также размер их поперечного сечения и уклоны должны рассчитываться на пропуск максимального притока воды. Должны также учитываться сезонные паводковые воды и приниматься меры для борьбы с ними.

Водоотливные установки предназначены для откачки грунтовых и паводковых вод за пределы карьера. Водоотливная установка состоит минимум из трех насосов, водосборника и трубопровода, а также вспомогательных механизмов и устройств.

Большое распространение получили центробежные насосы, приводимыми трехфазными асинхронными двигателями переменного тока с короткозамкнутыми роторами. На каждый рабочий насос приходится одиндва запасных насоса, другой в ремонте. Благодаря этому в случае поломки рабочего насоса в работу включают другой (запасной). Водоотливная установка должна соответствовать притоку и жесткости воды.

Рассчитываем водоотливную установку исходя из условия, что весь суточный приток должен быть откачан за 20 часов;

Требуемая расчетная подача насоса:

где,Q_o — часовой приток по карьеру;

18 000 м³/ч — суточный приток (из условия).

Ориентировочный напор насоса:

где, Н_г — геодезическая высота напора воды (м).

Из этого условия принимаю 2 насоса ЦНС-1250−140

(один в работе и один в резерве).

Расчетная мощность электродвигателя:

где, Q_н — производительность насоса м³/ч;

с — плотность воды;

з-кпд двигателя;

Н_г — геодезическая высота напора.

Принимаю двигатель «Украина» — 560L4У5, с техническими характеристиками — N_ном= 630кВт; частота вращения 1485 об/мин; ток статора 73А; кпд 94,7%; cosц =0,87.

1.8 Электроснабжение карьера

1.8.1 Характеристика электроприемников

Все потребители горных предприятий по требуемой степени бесперебойности электроснабжения в соответствии с требованиями ПУЭ подразделяют на три категории.

К потребителям первой категории относятся такие, для которых перерыв в подаче электроэнергии может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, связанный с повреждением оборудования, массовым браком продукции, расстройством сложного технологического процесса. Потребители первой категории должны быть обеспечены 100% -ным резервным питанием от двух независимых источников электроэнергии, а перерыв в подаче электроэнергии допускается только на время необходимое для ввода резервного питания (АВР).

К электроприемникам второй категории относят такие, у которых перерыв в подаче электроэнергии связан с массовым недоотпуском продукции, простоем рабочих, механизмов и транспорта. Перерыв в подаче электроэнергии допускается только на время, необходимое для включения резервного питания дежурным персоналом или выездной оперативной бригадой. Электроприемники второй категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.

Для потребителей третьей категории перерыв в подаче электроэнергии допустим на время необходимое для ремонта или замены поврежденного оборудования, это время не должно превышать одни сутки.

Характеристику электроприемников запишем в таблицу:

1.8.2 Расчет освещения

Продолжительность темного времени суток зимой и летом в зависимости от расположения района открытых горных разработок колеблется в широких пределах. Поэтому необходимо правильно организовать электрическое освещение при этом возрастает производительность труда и повышается качество выполняемых работ, улучшаются условия труда, сокращаются аварии и травматизм, повышается безопасность перемещения людей и всех видов транспорта в карьере.

Кроме того, нормальное освещение создает хорошую обозреваемость всей территории карьера, отдельных забоев, отвалов. При устройстве электрического освещения на карьерах необходимо учитывать большие пространства, особенности погоды (дождь, снег, туман и т. д.) и большую запыленность воздуха.

При расчете освещения на карьере необходимо учитывать такие величины как световой поток — лучистый поток, оцениваемый по его действию на глаз; сила света — угловая пространственная плоскость светового потока, излучаемая источником; а также освещенность на карьере должна быть не менее 0,2 лк.

Освещение на карьерах осуществляется электрическими осветительными приборами дальнего действия к ним относятся прожектора и светильники с ксеноновыми лампами.

Для расчета освещения сначала необходимо рассчитать площадь карьера и суммарный световой поток.

1. Определяем площадь карьера:

2. Определяем суммарный световой поток:

где, Е_min=0,2лк-требуемая освещенность для отдельных участков;

К_з = (1,2ч1,5)-коэффициент запаса;

К_п = (1,15ч1,5)-коэффициент потери.

Для освещения карьера выбираем светильник СКсН с лампой ДКсТ-20 000. Напряжением 380 В, мощностью 20 кВт, F_л=600 000 лм.

3. Определяем количество светильников:

принимаем 3шт.

1.8.3 Расчет и выбор трансформаторов

Трансформатор на ГПП выбираем по нагрузке, с учетом коэффициента спроса. Результаты расчетов сведем в таблицу:

1. Определяем полную мощность трансформатора:

На ГПП карьеров, имеющих потребители 1-й и 2-й категорий по бесперебойности электроснабжения, должно быть установлено два трансформатора. При аварии или выводе в плановый ремонт одного из них второй должен обеспечивать всю нагрузку потребителей.

Исходя из этого принимаем два трансформатора типа ТМ 4000/35

Техническая характеристика ТМ 4000/35

Номинальная мощность, кВА 4000

Верхний предел напряжения, кВ ВН 35

НН 6,3

Потери, Вт:

х.х. при номинальном напряжении 9500

к.з. при номинальном нагреве 33 500

Напряжение к.з.,% от номинального 7,5%

Ток х.х.,% от номинального 3%

Чтобы выбрать трансформатор для подключения бурового станка СБШ-250 при помощи ПКТП необходимо рассчитать мощность трансформатора.

3. Определяем расчетную мощность трансформатора для СБШ-250:

Выбираем трансформатор типа ТМ 400/6

Техническая характеристика ТМ 400/6

Номинальная мощность, кВА 400

Верхний предел напряжения, кВ:

ВН 10

НН 0,4

Потери, Вт:

х.х. при номинальном напряжении 1600

к.з. при номинальном нагреве 5800

Напряжение к.з.,% от номинального 4,5%

Ток х.х., % от номинального 3%

1.8.4 Расчет воздушных линий

L₁=1075м L₁₀=1250м

L₄=1375м L₇=800м

L₁₁=100м

L₂=250м L₅=100м L₈=100м

L₁₂=275м

L₃=650м L₆=275м L₉=375м

L₁₃=250м

L₁₄=375м Главными элементами воздушной ЛЭП являются неизолированные провода. В настоящее время применяются алюминиевые, сталеалюминевые и медные провода. По конструкции провода могут быть однопроволочными изготовленными из одного металла, многопроволочными изготовленными из нескольких металлов.

При эксплуатации воздушных ЛЭП необходимо учитывать и принимать соответствующие меры против таких явлений как: гололеда, вибрации проводов, грозовых поражений, разрывов жил и т. д.

Для кабельных ЛЭП применяют силовые кабели с медными или алюминиевыми жилами в свинцовой, алюминиевой или поливинилхлоридной оболочке.

Выбор сечений жил проводов и жил кабелей производится с учетом влияния нескольких факторов. К техническим факторам относятся: способность проводника выдерживать длительную токовую нагрузку; термическую стойкость в работе в режиме к.з.; потери напряжения в проводниках от проходящего по ним тока; механическая прочность. К экономическим факторам относится экономическая плотность тока.

1. Определяем расчетные токи линий:

I_экс — расчетный ток экскаватора:

I_бс — расчетный ток бурового станка:

I_в— расчетный ток водоотлива:

I_c— расчетный ток светильника:

I_L1 -расчетный ток линии L₁:

Все остальные расчеты проводим аналогично.

Принимаем провода марки А.

2. Определяем сечение провода:

а) по нагреву По расчетному току находим сечение провода из справочника и результаты сводим в таблицу.

б) по механической прочности.

По условиям механической прочности на воздушных ЛЭП напряжением до 35 кВ минимальным сечением для алюминиевых проводов является — 25 мм ².

в) по экономической плотности.

Где, j_эк — нормированное предельное значение экономической плотности тока, зависящее от материала проводника и продолжительности использования максимума нагрузки в год (стр. 31 задачник по ГЭТ Авсеев).

г) по потере напряжения.

Определяем сечение провода (мм²) по допустимой потере напряжения по формуле:

где, г =32 удельная проводимость алюминия.

ДU_доп — допустимая потеря напряжения, В;

Результаты расчетов сводим в таблицу:

1.8.5 Расчет токов короткого замыкания

Коротким замыканием называется нарушение нормальной работы электроустановки, вызванное замыканием фаз между собой, или замыканием фазы на землю.

Токи к.з. в современных мощных электросистемах могут достигать огромных значений (10−100 тыс. ампер). Поэтому оборудование электроустановок должно обладать достаточной электродинамической (механической) и термической стойкостью к действию токов к. з.

Причинами возникновения короткого замыкания могут быть:

1. Нарушение изоляции происходящее вследствие её несовершенства, или посторонних причин (обрыв, удар молнии, попадание посторонних предметов).

2. Ошибки при ремонтных работах, включениях и отключениях.

Несмотря на все меры, принимаемые при проектировании и эксплуатации, вероятность короткого замыкания не исключена, поэтому правильный выбор электрооборудования, основанный на знании характера протекания короткого замыкания и ожидаемого тока, является самой действенной мерой предотвращения опасных последствий к.з.

Короткие замыкания бывают:

· трёхфазные — возникающие при одновременном замыкании накоротко всех трёх фаз;

· двухфазные;

· однофазные — возникающие при замыкании между фазой и землёй.

Процесс протекания короткого замыкания слагается из двух режимов:

1. Переходного:

o ударный ток — возникает в течении первых 0,01−0,2 секунд, сопровождается электродинамическим эффектом, способным сорвать провода с изоляторов, повредить обмотки двигателей, трансформаторов;

o разрывной ток — появляется в течении первых 0,2 секунд, в течении которых сеть должна быть отключена автоматической защитой.

2. Установившегося. Возникает при несрабатывании защиты, ведёт к злектротермическому эффекту.

Для вычисления токов короткого замыкания по расчетной схеме составляют схему замещения, в которой указывают сопротивления всех источников и потребителей, и намечают вероятные точки для расчета токов короткого замыкания.

Расчет токов короткого замыкания рекомендуется производить в относительных единицах.

1. Расчетная схема:

2. Схема замещения:

3. Принимаем базисную мощность и базисное напряжение:

U_б1=6,3кВ; U_б2=0,4кВ; S_б=10мВА

4.Определяем базисные токи:

5. Определяем индуктивное сопротивление системы:

6. Определяем индуктивное сопротивление отдельных участков:

а) индуктивное сопротивление трансформаторов на ГПП б) индуктивное сопротивление карьерной ВЛ и кабельных линий где, Х₀=0,4 Ом/км в) активное сопротивление карьерной ВЛ и кабельных линий где, с=28 — для алюминия и 54 — для меди;

S — сечение провода.

для кабелей R₀ приведены в таблице 9.8 (стр. 193. Медведев Г. Д. Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий)

7.Определяем результирующее сопротивление до точек к. з.:

8. Определяем результирующие сопротивления:

до точки К₁:

до точки К₂:

до точки К₃:

до точки К₄:

до точки К₅:

до точки К₆:

9. Определяем установившийся трехфазный ток к.з.:

10. Определяем ударный ток:

кА

11. Определяем установившийся ток:

кА

12. Определяем мощность короткого замыкания:

МВА Данные расчетов сводим в таблицу:

Проверяем выбранное сечение кабеля экскаватора по термической устойчивости к токам к.з.

где, Ik⁽³⁾-установившийся ток к.з.;

t_ф — 0,2 время прохождения тока к.з.(принимается равным времени действия защитного реле + собственное время отключения силового выключателя);

С — 141 коэффициент для кабелей с медными жилами.

Окончательно выбираем кабель КГЭ — 3×16,1×10.

1.8.6 Выбор электрооборудования

В схеме открытого РУ 35 кВ на ГПП принимаем отделители, короткозамыкатели, разъединители. Выбор этого оборудования производим по напряжению, току и по току термической стойкости.

Выбираем отделители типа ОД (3) — 35/630 У1, короткозамыкатели КРН — 35 У1 и разъединители РВ (3) — 35/630 УЗ.

Технические характеристики: