Горно-техническая характеристика месторождения

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Современные шахты и рудники содержат сложный комплекс электроустановок, размещенных на поверхности и в подземных выработках. В зависимости от производительности предприятия, уровня механизации и автоматизации, глубины залегания пластов или рудного тела, размеров шахтного поля, газового и пылевого режима, водообильности и других горно-геологических факторов общая установленная мощность электропотребителей на шахтах и рудниках достигает десятков MBA [1, стр. 11]. 
На выбор системы электроснабжения добычных участков, помимо горно-геологических и технологических факторов, существенное влияние оказывают способ механизации в забоях и схема транспорта полезного ископаемого от забоя. Специфической особенностью систем подземного электроснабжения является их подвижной характер, обусловленный постоянным перемещением фронта очистных работ. 
         Учитывая совокупность перечисленных факторов и условий, система электроснабжения добычных участков должна быть безопасной в отношении поражения людей электрическим током, исключать возможность открытого искрения, способного вызвать взрыв или пожар; надежной, обеспечивающей качественное и бесперебойное питание электроэнергией потребителей; электрооборудование и кабели должны позволять непрерывное подвигание, расширение и наращивание системы в целом; капитальные затраты и эксплуатационные расходы на участковую систему должны быть минимальными. 
      

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Характеристика предприятия  и готовой продукции

1.2 Горно-техническая характеристика месторождения

1.3 Механизация работ на  участке

2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Исходные данные

2.2 Энергетическая характеристика  электроприёмников

2.3 Расстановка оборудования  на планах(разрезах) участка

2.4 Выбор схемы электроснабжения

2.5 Выбор рода тока и  величины напряжения

2.6 Расчёт освещения

2.7 Расчёт мощности силовых  трансформаторов УПП

2.8 Расчёт токов КЗ, расчёт сечения и выбор проводников в сети ВН

2.9 Расчёт сечения и  выбор проводников в сети НН

2.10 Расчёт токов КЗ в сети НН

2.11 Выбор аппаратов управления и защиты в сети ВН и НН

2.12 Расчёт параметров защиты и проверка чувствительности защиты

2.13 Ведомость выбранного оборудования

3.ОХРАНА ТРУДА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ  ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

ЛИТЕРАТУРА1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1 Характеристика предприятия  и готовой продукции

Открытое акционерное общество "Апатит" было основано 13 ноября 1929 года и вот уже более 70 лет осуществляет разработку Хибинских месторождений апатито-нефелиновых руд, производит их добычу и обогащение с получением апатитового и нефелинового концентратов.

Открытое акционерное общество "Апатит" - один из крупнейших мировых производителей фосфатного сырья. Его доля в поставках фосфорсодержащего сырья на рынке России и СНГ составляет 90%, на рынке Европы - 20%.

ОАО "Апатит" - представляет собой современный горно-химический комплекс, на котором трудится свыше 15 тысяч человек, проживающих в городах Кировске и Апатитах. В состав комплекса входят четыре рудника: два подземных (Кировский и Расвумчоррский) и два открытых (Центральный и Восточный); обогатительный комплекс, железно-дорожный и автомобильный цеха, более 20 других цехов вспомогательного назначения. Научную и экспериментальную работу по комплексному использованию апатито-нефелиновой руды проводит Центральная лаборатория.

За 80 лет существования предприятием было добыто и переработано более 1,5 млрд. тонн руды, выработано более 550 млн. тонн апатитового и 50 млн. тонн нефелинового концентратов.

Помимо апатитового и нефелинового концентратов на комбинате выпускаются эгириновый, сфеновый и титаномагнетитовый концентраты, производятся нефелиновый коагулянт-флокулянт, нефелиновые окатыши и добывается отделочный природный камень хибинит.

 Основными направлениями  развития предприятия на перспективу  являются укрепление рудной базы, модернизация производства, совершенствование  технологий по комплексной переработке  уникальных по качеству апатито-нефелиновых руд для выпуска конкурентоспособной продукции.

1.2 Горно-теническая характеристика месторождения

Рассматриваемый район представляет собой сильно-расчлененный горный массив, возвышающийся над окружающей местностью на 800-1000м. Месторождение “Апатитовый Цирк”, отрабатываемое рудником, в нагорной части вскрыто штольнями на горизонтах +430м, +440м, +470м, +530м, +600м и стволом, пройденным с поверхности до горизонта +308м в районе разреза 11. От ствола пройдены квершлаги к месторождению на горизонтах +470м, +530м, +600м и квершлагом 11 с горизонта +440м.

Буро-доставочные подэтажи связаны между собой уклонами и транспортными выработками, с выездом на поверхность через портал в районе разреза 12+20 м на отм.+610 м и нагор.+470 м в районе разреза 30-31.

Кроме того, гор.+470 м связан с гор.+530 м лифтовым восстающим 2Ю в районе разреза 3+15 м. Горизонты +530 м и +600 м сообщаются между собой лифтовым восстающим 530/600, пройденным в районе разреза 2П.Руда с гор.+530 м выдается по рудоспускам 3 и 4 на капитальную штольню гор.+431 м в районе разреза 17, служащую для вывозки руды, добываемой Расвумчоррским и Центральным рудниками.

С гор. +470 м руда выдается по рудоспускам 1,2 и 4. Перепуск руды с гор.+530 м бл.4/10 (повышенная часть) осуществляется по рудоспускам 8 и 9 нагор.+530 м. Руда с гор.+600 м бл.1/2П выдается по участковым рудоспускам 1,2,3 на гор.+530 м с последующей транспортировкой в капитальные рудоспуски 3 и 4.

Материально-ходовая штольня нагор.+440 м служит для перевозки людей Расвумчоррского и Центрального рудников, прокладки коммуникаций (фидерные сети, сжатый воздух, вода).

Штольни нагор.+470 м, +530 м служат для завозки материалов и оборудования на горизонты и для стока рудничных вод в ручей Кристальный, кроме того, завозка на подэтажи гор.+450 м, +470 м, +530 м и +600 м осуществляется по автосъездам 470/450, 610/596.

1.3 Механизация работ на  участке

На руднике применяются системы разработки:

• этажного принудительного обрушения с отбойкой руды глубокими скважинами и площадным выпуском: бл.14/16 гор.+470м;

• подэтажного обрушения с отбойкой руды глубокими скважинами и торцевым  выпуском: бл.1/2п гор.+600м, бл..0/2 и 4/10 гор.+530м, 1/6 и 6/8 гор.+470м, 2 подэтаж бл.14/16 и 16/19 гор.+470м, бл. 10/13 гор.+450м.

При этажном принудительном обрушении доставка руды производится скреперными  лебедками мощностью 100 кВТ. Отработка месторождения ведется этажами высотой 70 м. Этажи разделываются  на выемочные блоки длиной по простиранию 144-216 м. Ширина блока вкрест простирания равна горизонтальной мощности рудного тела. Днище блока подготавливается откаточными ортами, которые проходятся через 72м и откаточными штреками  через 60м при скреперной доставке. Скреперные штреки и орты проходятся из откаточных ортов и штреков через 11,6-21м.

Бурение глубоких скважин осуществляется буровыми установками «СИМБА», диаметр скважин 102мм, 127 мм, глубина скважин - до 36 м, выход руды с 1м скважины D = 102 мм - 6,0 м3, D = 127 мм - 6,5 м3.

Для зарядки скважин применяется граммонит М-21 и патронированный аммонит 6ЖВ D = 90мм. Зарядка производится зарядчиками МЗКС-160 и зарядными машинами «Паус» и «Чармек».

Руда погор.+530 м и гор.+470 м доставляется электровозами К-14 с 10-12 вагонами ВГ-4,5   на опрокид № 1- 4, пустая порода - на рудоспуск   № 3.   В капитальной штольне гор. + 431 м руда загружается  в 100-тонные думпкары  и  перевозится  на обогатительные фабрики № 2 и № 3.

Доставка руды от забоев до рудоспусков или приемных бункеров дробилок будет осуществляться с помощью ПДМ типа ТОРО- 400Е или ТОРО -1400Е с ёмкостью ковша от 4,3 до 6,0 м3, а  на  главных  откаточных  выработках- 1ППН-5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Исходные данные

Вариант 6

Система разработки: подэтажная отбойка с торцовым выпуском руды, с доставкой самоходными машинами, выпуском через рудоспуски на нижний откаточный горизонт, с транспортировкой локомотивным или конвейерным транспортом в условиях подземного горизонта Расвумчоррского рудника.

Параметры системы разработки: Высота блока- 40м, длина блока- 42м,

ширина блока- 160м

Расстояние между откаточными выработками 24 м., размеры выработок 3,2х2,8м2.

Расстояние от ЦПП до УПП: 1600м

Таблица 1 – Характеристика оборудования участка (цеха)

Оборудование	Количество, шт	Мощность, кВт	Длина кабеля, м
ПДМ	3	110	200
1ППН5	1	14+7,5	50
ВДПУ	2	22	20
ШБУ	2	55	80
Сварочный аппарат	2	20	20
ШБС	2	83	55
Конвейер	1	80	45

 

 

 

2.2 Энергетическая характеристика  электроприёмников

Выбираю трехфазные двигатели в рудничном взрывобезопасном исполнении, т.к. все оборудование работает в агрессивной среде (влажность, запыленность). ВР – асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и мощностью до 400 кВт.

Таблица 2 - Энергетическая характеристика электроприёмников

Оборудование	Р, кВт	Электродвиг.	Р, кВт	Uн, В	Iст, А	η,	cos φ	Iп/ Iн	n, об/миин
ПДМ	110	ВР280М4	110	660	116	93,5	0,89	6,8	1500
Конвейер	80	ВР250M4	90	660	95	92	0,9	6,7	750
ВДПУ	22	ВР180S4	22	660	25	88,5	0,88	5,7	750
ШБУ	55	ВР225M4	55	660	62	91,5	0,85	6,1	3000
ШБС	83	ВР250M4	90	660	95	92	0,9	6,7	3000
1ППН5	21,5	ВР180S4	22	660	25	88,5	0,88	5,7	1000

 

 

2.3 Расстановка оборудования  на планах (разрезах) участка

Рисунок 1 - Расстановка оборудования на откаточном горизонте

 

 

 

 

Рисунок 2 - Расстановка оборудования на 1 буродоставочном горизонте

Рисунок 3 - Расстановка оборудования на 2 буродоставочном горизонте

Рисунок 4 - Расстановка оборудования на 3 буродоставочном горизонте

Рисунок 5– Вертикальный разрез блока

 

 

Таблица 3 - Расстановка оборудования.

Тип оборудования	Место установки	Мощность Рном, кВт	U, В	Кол-во, шт	Коэф. спроса, Кс	Длина кабеля, м
ШБУ	1,3 буродоставочные горизонты	55	660	2	0,35	80
ШБС	1,2 буродоставочные горизонты	83		2	0,45	55
Конвейер	Откаточный горизонт	80		1	0,65-0,8	45
1ППН5	Откаточный горизонт	14+7,5		1	0,35	50
ВДПУ	Откаточный горизонт	22		2	0,7-0,8	20
Сварочный аппарат	2 буродоставочный горизонт	20		1	0,7	20
Сварочный аппарат	Откаточный горизонт	20		1	0,7	20
ПДМ	1,2 и 3 буродоставочные горизонты	110		3	0,45	200

 

 

2.4 Выбор электроснабжения

Схема электроснабжения оборудования горизонта рудника выполнена бронированным кабелем различных напряжений и сечений.. Распределительные пункты установлены на каждом горизонте и запитаны бронированным  кабелем СБГ. От распределительных пунктов (РП) прокладываются кабельные линии, выполненные бронированным кабелем. Количество передвижные трансформаторные подстанции определяется количеством основного технологического оборудования, его расположением по плану ведения горных работ. Подключение электрооборудования рудника производится с помощью гибких кабелей. Питание низковольтных токоприемников осуществляется кабелем КГ. Освещение горизонтов осуществляется лампами накаливания типа РВЛ-40М.

Выбор рода тока и величины напряжения

Для питания силового оборудования, применяемого при добыче полезного ископаемого, используется 3-х фазный  переменный ток.

Принимаю следующие напряжения для силового оборудования:

• 127В – для осветительной сети буродоставочных горизонтов;

• 220В – для питания ручного инструмента и осветительной сети в откаточных горизонтах;

• 660В – для сетей, питающих силовые электроприемники  в подземных выработках и на открытых горных разработках;

• 6кВ — для передвижных трансформаторных подстанций.

2.6 Расчёт освещения

Принимаю для освещения откаточного горизонта светильник типа РВЛ-40М; напряжением 127В; мощностью 100Вт; КПД 65%; световой поток 2480; тип лампы ЛБ40 ПТБ-40. Расстояние между светильниками 6 м. Минимальная горизонтальная освещенность 5 лк. Высота подвеса светильника не менее 1,8м по ЕПБ.

 

Рисунок  6 - Выработка в разрезе и схема расположения светильников

1. Высота подвеса светильника, принимаю h = H-b = 2,8 – 0,3 = 2,5 м.

2. Расстояние от светильника до средней между светильниками точки:

К1=l/2=6/2=3 м

3. Горизонтальная освещенность на почве в точке К1 от двух светильников:

где, - поправочный коэффициент;

α – угол  наклона лучей к нормально освещаемой плоскости в точке К1:

tg = l/(2h) =6/(2*2,5) =1,2;       =500;    cos =0,64;

Iα – сила света под углом 500 для светильника РВЛ-40М, 6,2>5лк, что удовлетворяет требуемым нормам Emin³5лк;

4. Определяю количество светильников:

где, L = 2*L+2*В = 2*160+2*42= 404 м

L – длина откаточного  орта, м;  В – длина откаточного штрека, м.

5. Выбираю источник питания

Мощность ламп:

Р∑л=Рл*nл=40*67= 2680 Вт

Рассчитываю мощность осветительного прибора:

Принимаю агрегат осветительный шахтный АОШ-5, номинальной мощностью 5 кВА, так как шахта опасная по газу и пыли. Два агрегата, на каждый орт по одному.

6. Определяю момент нагрузки:

где: Р∑=nсв*Pсв=34*40=1360– суммарная мощность всех светильников одного плеча;

l1 – расстояние от источника до первого светильника;

L – длина освещаемой выработки.

7. Определяю сечение жил осветительного кабеля:

где: С=8,5 – коэффициент, зависящий от материала жил кабеля, напряжения сети, равномерной нагрузки;

ΔU=4% - допустимая потеря напряжения

Принимаю кабель  КГ  – 3×4+1×2,5 с сечением основных жил  4 мм2.

Для освещения буродоставочных горизонтов принимаю светильники типа РВЛ-40М-У5; напряжением 127В; мощностью 40 Вт; КПД 65%; световой поток 2480 лм. Расстояние между светильниками 7 м. Тип лампы ЛБ40ЛТБ-4.

8. Первый буродоставочный горизонт

Количество светильников:

Общая расчетная мощность питания осветительной сети:

9. Второй буродоставочный горизонт

Количество светильников:

Общая расчетная мощность питания осветительной сети:

10. Третий буродоставочный горизонт

Количество светильников:

Общая расчетная мощность питания осветительной сети:

 

Принимаю агрегат осветительный шахтный АОШ-5, номинальной мощностью 5 кВА, т.к. шахта опасная по газу и пыли. По 2 АОШ-5 для каждого бурового горизонта.

 

Наим. выр-ки	Длина выр-ки, м	Хар-ка светильни-ков, тип, Рном	Расстояние между светильника-ми, м	Напряжение, Uном	Кол-во светильников	Суммарная мощность, Вт
						люмин.
Откаточный горизонт	404	РВЛ-40М	6	127	68	2680
I БДГ	384	РВЛ-40М-У5	7	127	54	2160
II БДГ	364	РВЛ-40М-У5	7	127	51	2040
III БДГ	344	РВЛ-40М-У5	7	127	48	1920

Таблица 4 - Тип и количество светильников 
2.7 Расчёт мощности силовых трансформаторов УПП

Таблица 4 - Тип и количество светильников 
2.7 Расчёт мощности силовых трансформаторов УПП

Для выбора мощности трансформатора распределим все имеющееся оборудование на две группы:

а) Откаточный  и первый буродоставочный горизонты;

б) Второй и третий буродоставочные горизонты;

Таблица 5 – Деление оборудования на группы.

1 группа			2 группа
Оборудование	Кол-во, шт	Pрасч, кВт	Оборудование	Кол-во, шт			Pрасч, кВт
Сварочный аппарат	1	20	ШБС	1			83
Конвейер	1	80	ШБУ	1			55
1ППН5	1	14+7,5	Сварочный аппарат	1			20
ВДПУ	2	22	ПДМ		2	110
ШБУ	1	55	АОШ-5		4	5
ШБС	1	83
ПДМ	1	110
АОШ-5	4	5

 

1. Суммарная мощность  для первой группы:

∑Р1=20*1+80*1+(14+7,5)*1+22*2+55*1+83*1+110*1+5*4= 20+80+21,5+44+55+83+110+20=433,5 кВт

2. Суммарная мощность  для второй группы, кВт

∑Р2 = 83*1+55*1+20*1+110*2+5*4=83+55+20+220+20= 398 кВт

3. Коэффициент спроса  для первой группы:

4. Коэффициент спроса  для второй группы:

5. Расчетная мощность  силового трансформатора:

5.1. Для первой группы:

=0,6, так как месторождение  с пологими пластами.

5.2. Для второй группы:

6. Уточненная мощность  для первой группы:

1. Уточненная мощность для второй группы:

8. Выбор трансформатора

Для первой группы – ТСВП-400/6, т.к. 400>317,6

Для второй группы – ТСВП-400/6, т.к.  400>296,8

Таблица 6 – Расчетные данные силовых трансформаторов

№	Тип трансформатора	Sн, кВА	Sр, кВА	Коэф. загрузки	Iнн, А	Iвн, А	Uк, %	Ркз, Вт
1	ТСВП-400/6	400	317,6	1,26	38,5	335	3,5	3600
2	ТСВП-400/6	400	296,8	1,35	38,5	335	3,5	3600

 

 

Т - трансформатор

С -  силовой

В – взрывобезопасный

400 – номинальная мощность

6 - напряжение

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 7 - Расположение оборудования в двух УПП, одна из них - на буродоставочном горизонте

 

2.8 Расчёт токов КЗ, расчёт сечения и выбор проводников в сети ВН

1.Ток нагрузки кабеля  ВН от ЦПП до УПП:

где: =1,1 – коэффициент перегрузки трансформаторов;

Iн – номинальные токи первичной обмотки трансформаторов;

Выбираю по ближайшему большему длительно допустимому току 85 А бронированный кабель с медными жилами сечением 35 мм2.

2. Проверка по допустимым  потерям напряжения:

где, L= 380 м - длина кабеля с учетом провиса 10%;

γ – удельная проводимость жилы кабеля  для меди;

S – сечение жилы кабеля, мм2.

Uдоп = 5%*Uн = 0,05*6000 = 300В

ΔUрасч ≤ Uдоп = 30,4 < 300 – условие соблюдается;

3. Проверка по экономической  плотности тока:

,   31,4>25 - кабель проходит  проверку, значит принимаю по  стандарту 35 мм2.

j – экономическая плотность.

4. Проверка по термическому  действию тока К.З.

, 13<35 мм2, следовательно принимаю сечение 35 мм2.

Iк.з. – установившееся значение тока К.З.;

С – термический коэффициент для меди 165;

tф – фактическое время срабатывания защиты.

Окончательно выбираю кабель типа СБГ-6-3×35: с медными жилами, с свинцовой оболочкой, с броней из плоских стальных лент, голый, с обеднено-пропитанной изоляцией жил сечением 35мм2 , Iн= 85 А и длиной 380 м.

 

Рисунок 8 - Схема сети ВН

5. Ток КЗ на шинах ЦПП (точка К1):

где, Sк – максимальная допустимая мощность КЗ на подземной подстанции .

6. Ток КЗ на шинах УПП (точка К2):

Суммарное сопротивление кабеля:

Z∑=Zс+Zк=0,72+0,24=0,96 Ом

Полное сопротивление кабеля:

Полное сопротивление в точке КЗ кабеля от ЦПП до УПП:

Активное сопротивление кабеля от ЦПП до УПП:

Индуктивное сопротивление кабеля от ЦПП до УПП:

Ток КЗ на шинах УПП

7. Ток КЗ на вводе в ТСВ-400/6(точка К3):

Принимаю кабель СБГ-6-3×35 длиной 10 м.

Принимаю Iк.з.(3) = Iк.з.(2) = 3608 А

8. Ток КЗ на вводе в ТСВ-400/6(точка К4):

Принимаю кабель СБГ-6-3×35 длиной 50 м.

Активное сопротивление кабеля:

Индуктивное сопротивление кабеля:

Полное сопротивление в точке КЗ кабеля от УПП до ПУПП:

Суммарное сопротивление кабеля:

Z∑=Zс+Zк+Zмк=0,72+0,0273+0,96=1,7 Ом

Ток КЗ на вводе в ТСВ-400/6

 

Таблица 7 – Длина и марка кабеля (ЦПП-УПП-ПУПП/ТСВП-400-6)

№	Начало	Конец	Iнагр, А	Длина, м	Марка
1	ЦПП	УПП	63	380	СБГ
2	УПП	ПУПП	63	50	СБГ
3	УПП	ТСВП-400/6	63	10	СБГ

 

 

 

2.9 Расчёт сечения и выбор кабелей НН

 

Таблица 8 – Характеристика приемников

Эл. приемник	Рном, кВт	Uном, В	cosφ	η, %	Lк, м	Кс, Од.	Кс, Гр.
ПДМ	110	660	0,89	93,5	200	0,45	1
ШБУ	55		0,87	91,5	80	0,35	1
ШБС	83		0,85	92	55	0,45	1
ВДПУ	22		0,88	88,5	20	0,7-0,8	1
Св.апп.	20		0,9	92	20	0,7	1
АОШ-5	5		1	100	10	0,85	1
1ППН5	21,5		0,88	88,5	50	0,88	1
Конвейер	80		0,89	93,5	45	0,65-0,8	1