ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ СТАБІЛЬНОСТІ РОБОТИ ГІРНИЧОГО ВИРОБНИЦТВА

Під стабільною роботою гірничого виробництва мається на увазі створення умов безаварійного простою підприємства під час перерви електропостачання та його здатність нормально функціонувати після відновлення електропостачання.

Критичним чинником, що впливає на здатність виробництва виконувати свої функції, є тривалість перерви електропостачання.

Імовірність виникнення тривалих перерв в електропостачанні дуже мала, однак вона існує. Для багатьох гірничих виробництв навіть тривалі перерви в електропостачанні не становлять значної небезпеки й не створюють загрозу життю трудящих. Після відновлення електропостачання й проведення профілактичних експлуатаційних перевірок підприємство може функціонувати.

Зовсім інше положення в цьому питанні займають потенційно небезпечні виробництва з підземним способом добування корисної копалини, до яких належать і вугільні шахти.

Тут трудящі протягом усього робочого періоду перебувають у підземних умовах, обводненому та метановмісному середовищі й, як правило, не мають змоги виходу на поверхню при відключенні електроенергії. Перерви в подачі електроенергії за певних гірничо-геологічних умовах і технології добування вугілля створюють реальні передумови для виникнення аварій, поломок дорогого обладнання й механізмів, що може призвести до значного зниження сталості роботи шахти, хоча електропостачання й буде відновлено.

Реальна загроза для життя робітників може виникнути при негативних температурах і тривалій перерві електропостачання. У цих умовах створюються сприятливі умови для обмерзання повітроподавального стовбура й припинення подачі повітря в шахту, де працюють люди.

Однак необхідно відзначити, що не при всіх надзвичайних обставинах і не на всіх дільницях гірничого виробництва раптове повне короткочасне припинення електропостачання технологічних і допоміжних установок на поверхні й у підземних виробках викликає катастрофічні наслідки на самій шахті. Так, процес добування й процеси на поверхні шахти, а також допоміжне устаткування можуть бути зупинені відповідно до регламенту в будь-який момент.

В особливому положенні перебувають людські та вантажолюдські клітьові піднімальні установки. У період виконання операцій спуску або підйому людей зависання кліті в стовбурі в результаті раптового припинення електропостачання не становить безпосередньої загрози для життя й не створює умов для поломки обладнання. Однак через психологічний вплив на людей перерв в електропостачанні головні та допоміжні приводи клітьових людських і вантажолюдських піднімальних установок на вертикальних і похилих стовбурах повинні бути забезпечені технологічною бронею електропостачання. Виключення припустиме для випадків, коли люди, що перебувають у завислій кліті, гарантовано можуть бути евакуйовані по сходових відділеннях або якщо піднімальні установки на похилих стовбурах обладнані ручними лебідками.

До електроприймачів аварійної броні відносять ті, перерви в електропостачанні яких на час, що перевищує допустимий, можуть перевести шахту в такий аварійний стан, з якого відновлення її роботи виявиться неможливим або для цього будуть потрібні значні додаткові ресурси у вигляді нового обладнання, робочої сили, енергії та часу. По суті, це електроприймачі, які забезпечують тривалий безаварійний простій шахти.

Аналіз технологічних процесів добування вугілля підземним способом та їхніх взаємозв’язків показав, що аварійною бронею забезпечуються такі електроприймачі.

Стаціонарні енергоємні установки на поверхні та у підземних виробках: вентилятор головного провітрювання, головний і перекачувальний водовідливи, клітьовий людський або ванта- жолюдський підйоми, вугільний підйом.

Гірничі машини й комплекси на підземних роботах: механізми комплексів, установки підземного транспорту, пов’язані з роботою очисних комплексів.

Допоміжні й загальновиробничі установки на поверхні шахти: механізми технологічного комплексу на поверхні,

пов’язані з роботою вугільного підйому; механізми котельні для її роботи з найменшою необхідною теплопродуктивністю; насосна станція госппитного водопостачання, що забезпечує потреби людей і котельні; механізми для ведення відбудовних робіт і механізми механічних майстерень; устаткування лампової в мінімальному обсязі, власні потреби автономного джерела живлення (теплоелектроцентраль (ТЕЦ)).

Названі установки, механізми та устаткування включені до складу електроприймачів аварійної броні з цілком обґрунтованих причин. Так, перерви в електропостачанні вентиляторної установки на шахті, небезпечної щодо виділення метану, призводять до загазування виробок. Причому час загазування для кожної шахти неоднаковий і залежить головним чином від газоносності розроб- лювальних пластів, схеми вентиляції й стану виробок, умов природного провітрювання та ряду інших чинників. Електроприйма- чі вентилятора головного провітрювання не відносять до аварійної броні, якщо шахта не небезпечна щодо вибуху пилу й газу, операції з підтримки працездатності механізмів очисних вибоїв під час простою не ведуться, людей у виробках у цей період немає. В інших випадках вентилятор повинен бути віднесений до електроприймачів аварійної броні, а перерва в електропостачанні може бути допущена на час, що виключає можливість утворення небезпечного за умовами вибуху складу рудникової атмосфери.

Для кожної шахти припустима тривалість перерви в електропостачанні водовідливного комплексу залежить від водопри- пливу, від об’єму й стану водозбірників (порожні або наповнені), від ступеня їхнього замулення на момент раптового припинення подачі енергії. Тривалість перерви визначається з урахуванням наявності додаткових об’ємів водозбірників, призначе- них для регулювання режимів електроспоживання в нормальних умовах експлуатації.

Людський (вантажолюдський) клітьовий підйом повинен бути віднесений до електроприймачів технологічної броні електропостачання. Однак після закінчення її дії під час простою шахти буде потрібно періодично відновляти роботу піднімальних установок. Це пов’язано з тим, що в підземні виробки необхідно спускати людей для обслуговування водовідливного комплексу, підтримки працездатності механізмів в очисних вибоях, контролю рудникової атмосфери, а також для спуску матеріалів і устаткування. Тому один із клітьових підйомів повинен бути віднесений до електроприймачів аварійної броні, для чого вибирається найменш потужна піднімальна установка, з якої можна обслуговувати потрібні горизонти.

Вугільний підйом варто відносити до електроприймачів аварійної броні тільки в тих випадках, коли за гірничотехнічними умовами у період простою шахти необхідно періодично обновляти й підтримувати лінію очисних вибоїв, а вугілля, що надходить із обновлюваних лав у накопичувальний бункер пристовбурного двору, повинен бути піднятий на поверхню. Момент поновлення роботи вугільного підйому та інтенсивність його використання визначаються залежно від необхідної періодичності відновлення лінії вибоїв, їхньої кількості, об’ємів видобутку вугілля та місткості акумулюючого бункера пристовбурного двору.

Вивчення впливу гірського тиску на лави, обладнані механізованими комплексами з пересувними гідрофікованими кріпленнями, показало, що під час тривалого відключення живлення в результаті зближення покрівлі й ґрунту гідравлічне кріплення може втратити свою працездатність. Відбувається це внаслідок спрацьовування запобіжних клапанів секцій і вичерпання запасу розсування кріплення. У такій ситуації неминуча втрата дорогого встаткування та самих лав. Якщо це допустити, то шахта тривалий час не зможе добувати вугілля в заданому обсязі навіть за умови повного забезпечення її електроенергією.

ІЦоб запобігти негативному впливу перерв електропостачання на лави з механізованими комплексами й пересувними і ідрофікованими кріпленнями, необхідно після закінчення певного часу з моменту припинення живлення й із заданою періодичністю обновляти лінію очисних вибоїв. Відновлення ПОЛЯНИ в знятті по всій довжині вибою смуги вугілля шириною, прийнятою в паспорті кріплення для комплексу. Допустимий час простою очисних вибоїв у конкретних гірничо-геологічних умовах - важлива характеристика стійкості процесу добування вугілля до перерв в електропостачанні й повинна встановлюватися в обов’язковому порядку. Досвід експлуатації та спеціальні розрахунки показують, що допустима тривалість перерви в електропостачанні механізмів залежить від багатьох чинників і коливається від 1,5 до 25 діб, а для ряду шахт і більше.

Таким чином, електроприймачі очисних вибоїв, обладнані механізованими комплексами з пересувними гідрофікованими кріпленнями, де за гірничо-геологічними умовами у період простою шахти потрібне відновлення лінії вибою, повинні бути віднесені до аварійної броні електропостачання. До них на шахтах з пологим і похилим заляганням пластів необхідно відносити частину механізмів підземного конвеєрного транспорту, що обслуговує лави, у яких потрібно періодично обновляти лінію очисного вибою. Вугілля з обновлюваної лави транспортується в акумулюючий бункер, розташований у пристовбурному дворі. Для зниження потужності аварійної броні обновляється одночасно мінімальна кількість лав.

На шахтах із крутим і крутопохилим заляганням пластів, де для транспортування вугілля від лав застосовуються акумуляторні електровози й варто обновляти лінію очисних вибоїв, до аварійної броні електропостачання належать пристрої для зарядки акумуляторних батарей електровозів. Кількість зарядних столів установлюється за кількістю електровозів, які будуть обслуговувати процес відновлення очисних вибоїв. Орієнтовно для цього потрібно два-три електровози. На шахтах, де відновлення вибоїв не потрібно, електроприймачі підземного транспорту до аварійної броні не відносяться.

Механізми окремих технологічних дільниць на поверхні шахти включаються в число електроприймачів аварійної броні, якщо вони забезпечують роботи з відновлення лінії очисних вибоїв. Найпростіший технологічний ланцюг у цьому випадку повинен гарантувати транспортування вугілля, що піднімається на поверхню, від вугільного підйому у відкритий склад. Роботи механізмів технологічної дільниці й вугільного підйому тісно пов’язані між собою. На шахтах, де під час простою не потрібно обновляти лінію очисних вибоїв, механізми та установки технологічного комплексу поверхні до складу аварійної броні не включаються. До них варто відносити електроприймачі, що забезпечують роботу котлоагрегатів, мінімальна кількість яких на час дії аварійної броні повинна визначатися виходячи з теплопродуктивності та покриття мінімальних теплових навантажень: обігрів стовбура з метою запобігання його обмерзання, опалення приміщень.

До електроприймачів аварійної броні потрібно відносити частину насосних агрегатів господарського водопостачання. Подача їх повинна бути достатня для водопостачання мінімально необхідної на час дії аварійної броні кількості котлоагрегатів і для забезпечення питних потреб.

При надзвичайних ситуаціях через обмеження електропостачання збиток, що наноситься шахті, може досягати десятків млн. дол. за одна подію. Тому й електропостачальна організація зобов’язана вдосконалювати свою частину схеми, виділяючи для відповідальних навантажень резервні лінії живлення. В окремих випадках повинні розглядатися варіанти спорудження теплоелектроцентралі на базі споживання теплової енергії або розвитку схеми живлення енергосистеми.

Спорудження ТЕЦ - перспективне рішення, оскільки є власне паливо (вугілля), а попит на теплові навантаження найближчих шахт сприяє додатковій економічності нової системи за рахунок відмови від дрібних котелень. Таким чином, під час спорудження ТЕЦ вирішуються два завдання: економічне теплопостачання та надійне електропостачання електроприймачів аварійної та технологічної броні під час одночасного зниження на- иантаження на енергосистему. Економічна й технічна доцільність подібних рішень перевірена практикою на металургійних підприємствах.

Сумарна потужність електроприймачів аварійної броні є складною функцією від тривалості перерви в електропостачанні, складу, черговості включення й тривалості їхньої роботи. Її мінімізація за рахунок регулювання режимів роботи енергоємних установок на гірничих підприємствах необхідна також для зниження потужності відповідних джерел живлення.

Лекція № 4

Тема 5. Зовнішнє електропостачання гірничих підприємств.(2 години)

Електропостачання гірничих підприємств проводиться від: енергетичних систем, автономних джерел живлення, а також від власних електростанцій, зв’язаних з енергосистемою. Головним джерелом живлення гірничих підприємств є районні мережі енергетичних систем, потужність яких в десятки- сотні раз перевищує електричні навантаження окремих підприємств. Від автономних теплових енергостанцій чи пересувних дизель- електростанцій можуть живитися підприємства невеликої потужності, які розташовані в місцях, віддалених від ЛЕП енергосистеми.

Деякі гірничі підприємства за своєю технологією мають значне споживання теплової енергії, що спонукає мати на підприємстві власні теплові електростанції з одночасним виробництвом теплової та електричної енергій. Вони зв’язані з енергетичними системами також за допомогою ЛЕП.

Для гірничих підприємств прийнято розрізняти схеми зовнішнього та внутрішнього електропостачання.

Під зовнішнім електропостачанням розрізняють комплекс споруд, що забезпечують передачу енергії від вибраної точки приєднання в енергосистемі до прийомних підстанцій підприємства. Тобто до нього відносять комірки приєднання на підстанції енергосистеми (ПЕС), ЛЕП незалежно від напруги, що здійснюють живлення підстанцій гірничого підприємства та сама ця підстанція до шин вторинної напруги. Якщо підприємство одержує електроенергію через групову підстанцію, то до зовнішнього електропостачання відносять комірки приєднання від ПЕС, ЛЕП, що живлять групову підстанцію від ПЕС, сама групова підстанція, ЛЕП, що живлять електропідстанцію підприємства від групової та підстанція підприємства до шин вторинної напруги.

При живленні електроенергією сучасних гірничих підприємств широко використовують схеми глибокого вводу. Глибоким вводом називають систему електропостачання з максимальним наближенням вищої напруги до електроустановок підприємства з найменшою кількістю ступенів проміжної трансформації, тобто це лінії напругою 35…220 кВ, що проходять через територію підприємства з відпайками від них до найбільш крупних пунктів споживання електроенергії.

Система глибокого вводу та розукрупнення підстанцій має слідуючи позитивні якості :

а) скорочуються розподільчі мережі напругою 6,10 кВ і відповідно зменшуються втрати електроенергії та витрати кольорових металів;

б) спрощені підстанції на 35…220 кВ виконуються без вимикачів на первинній стороні;

в) підвищується надійність електропостачання у зв’язку з суттєвим скороченням зони аварії та зменшенням ймовірності помилкових переключень;

г) зменшуються робочі струми та струми к.з. на вторинній напрузі тому, що потужність трансформаторів менша ніж на крупних ГПП;

д) підвищується якість напруги на затискачах споживачів.

Важливе значення мають технічні умови на приєднання до енергосистеми, в яких вказуються точки приєднання, напруга живлення ЛЕП, очікуваний рівень напруги в точках приєднання, розрахункові значення струмів к.з., вимоги до релейного захисту, автоматики, до обліку електроенергії, компенсації реактивної потужності, регулювання добового графіка навантаження, даються обгрунтування необхідності підсилення ЛЕП та інше.