Проект защиты от опасностей на комбайновом комплексе рудника СКРУ-3 ПАО

При этом конструкцией проходческо-очистного комбайна предусмотрено нахождение машиниста в закрытой кабине управления, оснащенной системой виброизоляции и пылезащиты.
Недостаточная освещенность в призабойном пространстве является психофизиологическим фактором, который вызывает нервно-психические перегрузки. В случае недостаточной видимости недостаток освещения может привести к травме, и, вызвать при длительном воздействии ухудшение зрения. В связи с этим рассмотрим вопрос производственного освещения в условиях подземных выработок с использованием комбайновых комплексов более подробно.
Осветительные приборы для подземных горных выработок выбираются с учетом требований по взрывозащите и классами взрывоопасной зоны. Определение класса зоны (выработки) производится технологами совместно с электриками проектной или эксплуатирующей организации. Общие рекомендации по применению ОП в выработках шахты основываются на категории опасности шахты и организации проветривания в ее выработках. Эксплуатация осветительных приборов (ОП) в условиях подземных выработок шахт определяется следующими нормативными документами:
– Правилами безопасности,
– Правилами устройства электроустановок,
– Правилами технической эксплуатации и требованиями к взрывозащищенному электрооборудованию ГОСТ Р51330.
В шахте используются следующие виды светильников:
– стационарные осветительные приборы (СОП), устанавливаемые в капитальных выработках (общее освещение), ОП для локального освещения рабочих мест; для производственных машин, механизмов (добычное, проходческое оборудование, электроприводы и т.д.);
– индивидуальные ОП – головные светильники шахтеров;
– информационные ОП – светофоры, индикационные табло, сигнализаторы.
Безопасность применения ОП основывается, как и в случае любого взрывозащищенного электрооборудования, на обязательном применении автоматической газовой защиты, отключающей от сети все электрооборудование, в том числе и ОП, имеющее уровень РВ и ниже [12] при достижении концентрации метана допустимого уровня. На многих горнодобывающих предприятиях применение ОП не допускается без выполнения специальных проектных решений и повышенных мер безопасности.
К вышеперечисленным требованиям необходимо добавить особые условия организации осветительной сети. Питание ОП осуществляется от сети 127 В, 50Гц по бронированному или экранированному силовому кабелю ВББГ, ВРГ, ВРНГ сечением 6,0 мм кв., СБ, СБГ сечением 10 мм кв.
Для установки в пределах участка, где кабель используется непродолжительное время, применяется гибкий кабель КРПСН. В забоях и других местах, где осветительные установки часто перемещаются, применяется гибкий экранированный четырехжильный кабель ГРШЭ. В шахтах не опасных по внезапным выбросам допускается применение гибкого неэкранированного кабеля.
Эффективным решением для ОП является внедрение светодиодных ламп. Использование такого типа ОП позволяет довести срок его службы до 10 тыс. часов (вместо 300-500), снизить потребляемую мощность в 5-10 раз, обеспечить его полную электро- и взрывобезопасность.
Экспериментальные работы с различными вариантами ОП, состоящих из различных ламп мощностью до 15 Вт, позволяет обеспечить освещенность эквивалентную лампам накаливания до 150Вт
В расчетах используются светильники светодиодные EV-1050, EV-2100 с напряжением 12В и силой тока 0,12А. Сила света 1050 и 2100 лм.
Взрывозащищенные светодиодные светильники серии EV-1050 и EV-2100 предназначены для освещения помещений промышленных предприятий, открытых промышленных площадок, и других мест, где возможно присутствие взрывоопасных сред.
Взрывозащищенные светодиодные светильники серии EV-1050 и EV-2100 состоят из алюминиевого корпуса, светодиодной матрицы и термостойкого ударопрочного боросиликатного стеклянного колпака, крепящегося к корпусу с помощью резьбы. Практические испытания позволили подтвердить, что стандартная лампа накаливания мощностью 150 Вт по визуальной чувствительности сопоставима со взрывозащищенным светодиодным светильником EV-4050-1050, а лампа накаливания мощностью 300Вт со светодиодным светильником EV-4060-2100. Этого удалось достигнуть благодаря применению знаний особенностей физиологии человеческого зрения и новейших технологий создания белых светодиодных чипов последнего поколения. Использована технология сужения спектрального излучения.
Область применения – взрывоопасные зоны помещений и наружных установок согласно маркировке взрывозащиты, Гл. 7.3 ПУЭ, Гл. 7.4 ПУЭ, ГОСТ Р 51330.13-99 (МЭК 60079-14-96) и другим нормативным документам, регламентирующим применение электрооборудования во взрывоопасных зонах, а так же эксплуатации в невзрывоопасных зонах на поднадзорных объектах Ростехнадзора РФ и национальных технических надзорах стран СНГ.
Во взрывозащищенных светодиодных светильниках серии EV-1050, EV-2100 применяется вид взрывозащиты Exd взрывонепроницаемая оболочка.  В отличие от светильников других производителей с видом защиты Exm , где применяется компаундирование,  светильники серии EV-1050, EV-2100 разборные и  ремонтно пригодные.   Отсутствие внешних компаундированных элементов,  и применение термостойкого  ударопрочного боросиликатного колпака вместо полимерных защитных линз и пластин не накладывает ограничений на температурные режимы эксплуатации светильников и стойкость устройства  к ударным нагрузкам.  Взрывозащищенные светодиодные светильники серии EV-1050 и EV-2100 лишены таких недостатков, как  химическое и физическое старение полимеров. Фактически срок работы светильника равен сроку эксплуатации его  взрывонепроницаемой Exd оболочки, что составляет более 25 лет. 
Практические испытания позволили подтвердить, что стандартная лампа накаливания мощностью 300 Вт по визуальной чувствительности сопоставима со светодиодным светильником EV-2100. Этого удалось достигнуть благодаря применению знаний особенностей физиологии человеческого зрения и новейших технологий создания белых светодиодных чипов нового поколения. Использована технология сужения спектрального излучения. Время включения светильника и перехода в рабочий режим составляет менее 1 секунды, а спектр излучения светодиодов  характеризуется отсутствием ультрафиолетовой и инфракрасной составляющей.

Рис. 4.1. Светильник ЕV-2100

Проведем расчет освещения подземных выработок шахты точечным методом с целью обеспечения нормативной освещенности рабочих мест 10 лк.
Выбираем контрольную точку А таким образом, чтобы расстояние от нее до светильников было одинаковым и она находилась в наиболее неблагоприятных с точки зрения освещенности условиях и определяем расстояния от проекции светильников на плоскость до этой точки. (расчетная схема приведена на рис. 4.2).
В точке А основная освещенность создается светильниками двух групп – первая группа – 2 светильника, находящиеся на расстоянии 3,5 м и вторая группа из 2 светильников, находящихся на расстоянии 10,5 м. Расстояния вычислены из геометрических размеров расположения светильников в шахте (высота подвеса 2 м, расстояние между светильниками – 7 м.).

Рис. 4.2. Схема расположения светильников в забое

Рис. 4.3. Схема для расчета освещения шахты

Далее находим условную освещенность, создаваемую светильниками каждой из групп, используя справочную литературу [14]. Для высоты 2 м и расстояния 3,5 м условная освещенность е100=2,24 лк, угол падения света α = 63º. Сила света для светильников с кривой силы света типа Д, падающим под углом 45º составляет 206 кд. Для высоты 2 м и расстояния 10,5 м условная освещенность е100=0,14 лк, угол падения света α = 80º. Сила света для светильников с кривой силы света типа Д, падающим под углом 70º составляет 99 кд. Занесем эти данные в таблицу 4.
Таблица 4
Расчет освещенности точечным методом
Число светильников, N, шт. Расстояние d, м Условная освещенность, е100, лк Угол α, º Сила света, Iα, кд Освещенность
Е= е100· Iα/100 N·E 2 3,5 2,24 63 155,4 3,48 6,96 2 10,5 0,14 80 99 0,14 0,28 Σе=7,24
Подставим полученные данные в формулу для расчета светового потока:
, (4.1)
где Ен – нормируемая освещенность, лк; Кз – коэффициент запаса, учитывающего старение лампы, запыление и загрязнение светильника (для шахт и рудников принимаем равным 1,5); μ – коэффициент неравномерности освещения, принимаем 1,15; N – число светильников; ( – коэффициент использования светового потока.
лм
Количество светильников определим по формуле:
N=
Для проверки результатов расчета проведено моделирование освещения в программе DIALux.

Рис. 4.4. Значения освещенности на участке шахты


Рис. 4.5. Моделирование освещения участка штрека в шахте
Таблица 5.
Технические характеристики светильника EV-2100
Показатель Значение Световой поток с прозрачным стеклом, лм 1200 Световой поток с матовым стеклом, лм 840 Тип кривой силы света Д Эффективность светильника, лм/Вт 71 Коррелированная цветовая температура, К 5000 Индекс цветопередачи, Ra 70 Угол излучения 2Ɵ 0,5 , град 120 Класс светораспределения по ГОСТ Р 54350-2011 П
Производитель светодиодов Nichia Потребляемая мощность в номинальном режиме, Вт 17
Напряжение, В DC от 20 до 55, AC от 20 до 38 Частота питающей сети, Гц 0;50;60 Потребляемый ток, не более, A 0,9 Класс защиты от поражения электрическим током по ГОСТ Р МЭК 60598-1-2003 I
Класс энергетической эффективности
соотв. А
Диаметр сетевого кабеля, мм от 5 до 10 Маркировка взрывозащиты 2Ex nR IIС T6 Gc X Ex tb IIIC Диапазон рабочих температур, С° от -60 до +45 Степень защиты от внешних воздействий, IP 67 Вид климатического исполнения УХЛ1 Материал корпуса алюминий Материал защитного стекла поликарбонат Гарантийный срок эксплуатации, годы 3
Рис. 4.6. Светотехническая характеристика светильника EV-2100

Таким образом, на каждый участок шахты длиной 21 м требуется 4 светильника марки EV-2100, которые будут обеспечивать заданную освещенность в шахте. По результатам расчетов интенсивности освещения, высчитывается необходимое количество осветительных приборов на 1 м2. Как видно из расчетов освещенности выработки длиною в 100 м, необходимое количество светодиодных светильников EV-2100 будет составлять 20 штук.
Вывод

В курсовом проекте разработан проект защиты от опасностей на комбайновом комплексе рудника СКРУ-3 ОАО «Уралкалий» в системе «человек – машина – окружающая среда» на примере рабочего места машиниста комбайнового комплекса. Для разработки проекта подробно изучена конструкция комбайнового комплекса, выявлены основные опасности в окружающей среде, которой является горная выработка шахты рудника СКРУ-3, и описаны основные вредные факторы на рабочем месте машиниста.
Так, компоненты системы «человек – машина – окружающая среда» характеризуются следующими опасностями:
– окружающей среды – внезапные выбросы соли и газа; обрушения породы кровли, стенок выработки, разрушения пород почвы, сопровождающиеся газовыделением; явления комбинированного типа;
– комбайновый комплекс – является источником повышенного шума и вибрации, имеет движущиеся части конструкции (исполнительные органы), оборудование, находящееся под напряжением;
– для машиниста опасность представляют повышенное содержание вредных веществ и пыли в воздухе, повышенный уровень шума и вибрации и недостаточное производственное освещение.
Учитывая то, что конструкция комбайна предуматривает защиту машиниста с помощью закрытой кабины управления, оснащенной системами виброизоляции и пылезащиты, в проекте рассмотрен вопрос защиты от недостаточного освещения в шахте. Выполнен расчет системы искусственного освещения с помощью светодиодных светильников марки EV-2100 во взрывозащищенном исполнении.
Список использованных источников

Пинский В.Л. Очистная выемка калийных руд в камерах: уч. пос. / В.Л. Пинский, Д.В. Брусиловский. – М.: НИИТЭХИМ, 1981. – 80 с.
Руководство по эксплуатации. – ОАО "Копейский машиностроительный завод", 2004. – 246 с.
Горные машины и оборудование. Проходческо-очистной комбайн «Урал-10А». Устройство и принцип действия: метод. указания к лабораторной работе / В.В. Габов [и др.]. – Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет), 2010. – 26 с.
Безопасность жизнедеятельности: учебник / под ред. В.А. Трефилова. –М.: Academia, 2011
Методы и средства защиты человека от опасных и вредных производственных факторов: уч. пос. / И.М. Башлыков, О.В. Бердышев, Л.М. Веденеева, С.Н. Костарев [и др.]; под ред. В.А. Трефилова. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2007. – 346 с.
Средства защиты в машиностроении. Расчет и проектирование: справочник / С.В. Белов [и др.]; под ред. С. В. Белова. – М.: Машиностроение, 1989 . – 365 с.
Государственный стандарт СССР ГОСТ 12.0.003-74* «Система стандартов безопасности труда. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация» (утв. постановлением Госстандарта СССР от 13 ноября 1974 г. N 2551);
Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых» (утв. приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 11 декабря 2013 года N 599)
Федеральный закон от 21 июля 1997 г. N 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (с изменениями и дополнениями);
РД 06-376-00 Методические рекомендации по классификации аварий и инцидентов на опасных производственных объектах горнорудной промышленности и подземного строительства (утв. постановлением Госгортехнадзора России от 11.08.2000 № 45);
Единые правила безопасности при взрывных работах (утв. постановлением Федерального горного и промышленного надзора России от 30 января 2001 г. N 3);
Инструкция по безопасной эксплуатации электроустановок в горнорудной промышленности (утв. постановлением Госгортехнадзора РФ от 5 июня 2003 г. N 65);
СНиП 23-05-95* Естественное и искусственное освещение: Взамен СНиП 11-4-79; введ. 01.01.1996 г., с изм. №1/ Госстрой России. – Изд. Официальное. – М., 2005. – 53 с.
Козловская В.Б. Электрическое освещение. / В.Б. Козловская. – Минск: Техноперспектива, 2007. – 255 с.
«Правила организации и осуществления производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности на опасном производственном объекте» (утв. постановлением Правительства РФ от 10 марта 1999 г. N 263);
РД-15-11-2007 «Методические рекомендации о порядке составления планов ликвидации аварий при ведении работ в подземных условиях» (утв. приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 24 мая 2007 г. N 364);
Федеральный закон от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (с изменениями и дополнениями).












17


20


Защита

Технические средства защиты

Организационно-технические средства защиты

Организационные средства защиты

Методы защиты

Одиночный

Комбинированный

Комплексный