Повышение энергоэффективности механизированного очистного забоя угольной шахты

Повышение производительности и улучшение технико-экономических показателей очистных забоев угольных шахт достигается переходом на отработку лав с длиной до 500 м и увеличением установленной мощности оборудования механизированного комплекса. Однако при этом возрастает объем потребления и удельный расход электрической энергии, и поэтому актуально повышение энергоэффективности работы забоя. Разработана аналитическая методика расчета удельного расхода электрической энергии очистного забоя как взаимосвязанного технологического оборудования, учитывающая режимы работы забоя в добычные и ремонтную смены. Для механизированного очистного забоя шахты Костромовская ООО ММК-уголь, оборудованного комплексом JOU с комбайном 4LS2, доказано, что при работе очистного комбайна (ОК) по челноковой схеме удельный расход электрической энергии очистного забоя на 15—20% ниже, чем при работе по односторонней схеме, и равен соответственно 2,56—3,29 и 3,02—4,12 кВт·ч/т. Установлено, что наибольший вклад в удельный расход электрической энергии очистного забоя вносят ОК (27,6 — 43,5%), скребковый конвейер (13—20%), насосная станция высокого давления 13—20%), насос орошения (4,1—10,0%). Удельный расход электрической энергии ОК практически не зависит от длины лавы и равен 1,0—1, 1 кВт ч/т, а удельный расход другого оборудования забоя с увеличением длины лавы возрастает. Показано, что применение системы стабилизации погонной нагрузки транспортной системы очистного забоя позволяет снизить его удельный расход электрической энергии на 31—36%, 14,5—17% и 7,5—11,5% соответственно при работе в лаве со средней сопротивляемостью угля резанию 300 , 200 и 150 кН/м. Большие значения снижения удельного расхода соответствуют работе конвейера в лаве с большей длинной. Применение насосной станции высокого давления с системой управления, поддерживающей постоянное давление в гидросистеме комплекса, обеспечивает снижение удельного расхода электрической энергии станции на 34—40% за цикл нагрузки-разгрузки.

Ключевые слова: очистной забой, удельный расход электрической энергии, очистной комбайн, скребковый конвейер, перегружатель, насосная станция высокого давления, энергоэффективность.
Как процитировать:

Бабокин Г. И., Шпрехер Д. М. Повышение энергоэффективности механизированного очистного забоя угольной шахты // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2021. – № 9. – С. 122–134. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_9_0_122.

Благодарности:
Номер: 9
Год: 2021
Номера страниц: 122-134
ISBN: 0236-1493
UDK: 621.314
DOI: 10.25018/0236_1493_2021_9_0_122
Дата поступления: 29.06.2021
Дата получения рецензии: 08.07.2021
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 10.08.2021
Информация об авторах:

Бабокин Геннадий Иванович —д-р техн. наук, профессор, ГИ НИТУ «МИСиС», e-mail: babokinginov@yandex.ru,
Шпрехер Дмитрий Маркович — д-р техн. наук, доцент, Тульский государственный университет, e-mail: shpreher-d@yandex.ru.

 

Контактное лицо:

Шпрехер Д.М., e-mail: shpreher-d@yandex.ru.

Список литературы:

1. Захарова А. Г. Закономерности электропотребления на угольных шахтах Кузбасса: Дис. докт. техн. наук: 05.09.03. — Кемерово: КузГТУ, 2002. — 328 с.

2. Ефимов В. И., Хмелинский А. А., Мефодьев С. Н. Современные подходы к компоновке оборудования для добычи угля на пологих пластах // Уголь. — 2019. — № 6. — С. 36—40.

3. Мешков А. А., Волков М. А., Ордин А. А., Тимошенко А. М., Ботвенко Д.В. О рекордной длине и производительности очистного забоя шахты имени В.Д. Ялевского // Уголь. — 2018. — № 7. — С. 4—7.

4. Казаченко Г. В., Кислов Н. В., Бамсам Г. И. Основы расчета затрат мощности и производительности очистных и проходческих комбайнов. — Минск: БНГУ, 2015. — 75 с.

5. Бабокин Г. И. Исследование влияния технологической схемы работы и длины лавы на удельный расход электрической энергии очистного комбайна // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 2. — С. 139—149. DOI: 10.25018/0236-14932021-2-0-139-149.

6. Бабокин Г. И., Шаллоева В. А. Исследование влияния технологической схемы работы очистного комбайна и длины лавы на удельный расход электрической энергии скребкового конвейера механизированного очистного забоя // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 4. — С. 167—176. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_4_0_167.

7. Кубрин С. С., Решетняк С. Н., Бондаренко А. М. Анализ влияния технологических факторов на удельные параметры расхода оборудования выемочных участков угольных шахт // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 2. — С. 161— 170. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-2-0-161-170.

8. Федоров Г. С., Журавлев Е. И. Расчет оптимальных энергетических параметров работы очистного комплекса в различных горно-геологических условиях на основе имитационной модели очистного комбайна // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2016. — № 12. — С. 356—361.

9. Ордин А. А., Метельков А. А. К вопросу об оптимизации длины к производительности комплексно-механизированного очистного забоя угольной шахты // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2013. — № 2. — С. 100—112.

10. Плотников В. В. Вывод формулы для расчета производительности очистных комбайнов со штрековым, барабанным или корончатым исполнительным органом // Уголь. — 2009. — № 9. — С. 47—55.

11. Jonek-Kowalska I., Turek M. Dependence of total production costs on production and infrastructure parameters in the Polish Hard Coal Mining Industry // Energies. 2017, vol. 10, no. 10, article 1480. DOI: 10.3390/en10101480.

12. Stebnev A. V., Zadkov D. A., Gabov V. V., Mukhortikov S. G. Analysis of operation of powered longwall systems in mines of SUEK-Kuzbass // Eurasian Mining. 2017, no. 2, pp. 28—32. DOI: 10.17580/em.2017.02.07.

13. Brodny J., Alszer S., Krystek M., Tutak M. Availability analysis of selected mining machinery // Archives of Control Sciences. 2017, vol. 27, no. 2, pp. 197—209.

14. Abramov B. I., Derzhavin D. A., Churikov D., Novoselov Yu. B., Suslov M. A., Shevyrev Yu. V. Instrumental studies of the electrical energy quality for oil field under conditions of widespread application of frequency-regulated electrical drives // Oil Industry. 2016, no. 1, pp. 90—92.

15. Малафеев С. И., Малафеев С. С. Информационные и управляющие компоненты электрических карьерных экскаваторов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 4. — С. 33–45. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_4_0_33-45.

16. Stecula K., Brodny J., Tutak M. Informatics platform as a tool supporting research regarding the effectiveness of the mining machines work // CBU International Conference on Innovations in Science and Education, 2017, pp. 1215—1219.

17. Ning Wang, Zongguo Wen, Mingqi Liu, Jie Guo Constructing an energy efficiency benchmarking system for coal production // Applied Energy. 2016, vol. 169, pp. 301—308.

18. Бойков И. Л., Шестаков В. В., Заклика М., Ульрих Н. Опыт внедрения преобразователей частоты для привода забойных конвейеров шахты Воргашорская // Глюкауф. — 2010. — № 1(2). — С. 79—89.

19. Acarnley P. P., Watson J. F., Review of position-sensorless operation of brushless permanent-magnet machines // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2006, vol. 53, no. 2, pp. 352—362.

20. Shi J. G., Mao J., Wei X. H. Research on dynamic tension control theory for heavy scraper conveyor // Applied Mechanics and Materials. 2010, vol. 34–35, pp. 1956—1960.

21. Andreas Wahl КАМАТ: высокоэнергоэффективные насосные станции для длинных очистных забоев // Горная промышленность. — 2016. — № 3. — С. 30—34.

22. Ning Wang, Zongguo Wen, Mingqi Liu, Jie Guo Constructing an energy efficiency benchmarking system for coal production // Applied Energy. 2016, vol. 169, pp. 301—308.

23. Кантович Л. И., Мерзляков В. Г. Горные машины и оборудование для подземных горных работ. — М.: Изд-во «Горная книга», 2014. — 453 с.

24. Серов В. И. Об автоматизации угольных комбайнов // Уголь. — 1985. — № 4. — С. 37—41.

25. Галкин В. И., Шешко Е. Е. Транспортные машины. — М.: Изд-во «Горная книга», 2010. — 588 с.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.