Проветривание подземной горной выработки

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени Серго Орджоникидзе

Кафедра Горного дела

ИТОГОВОЕ ЗАДАНИЕ № 2

ТЕМА: «Разработать паспорт проветривания подземной горной выработки»

Вариант № 14

Выполнил: студент группы

______________

Руководитель: профессор ______________

___________________________

-2006г.-

Исходные данные:

1. Выбор схемы проветривания

Основной задачей проветривания тупиковых выработок является поддерживание установленных Правилами безопасности параметров рудничной атмосферы. При проходке выработках протяжённостью более 300 м правилами безопасности рекомендуется комбинированный способ проветривания с сочетанием нагнетательного и всасывающего способов. Он позволяет до максимума сократить время удаления газов и особенно целесообразен для проветривания протяжённых выработок большой площадью сечения, а также при скоростных проходках.

Учитывая то, что заданная горная выработка имеет большую протяжённость (400м), площадь поперечного сечения – 9,8 м² , принимаем комбинированный способ проветривания. При его использовании по всей длине трубопровода прокладывается только всасывающий трубопровод, а в призабойной части выработки – трубопровод, по которому в рабочую зону подается воздух из незагрязненной части выработки.

Нагнетательный вентилятор должен находится от забоя выработки на расстоянии не менее длины зоны отброса газов L _{з.о .} . Величина L _з.о обычно лежит в пределах 50-90 м.

Найдём длину зоны отброса газов по формуле: , где

- количество одновременно взрываемых ВВ, кг (50 кг);

- площадь поперечного сечения в свету, м² (9,8 м² );

- подвигание забоя за один цикл, м (1,6 м);

- плотность горной породы, кг/м³ (2600 кг/м³ ).

Длина нагнетательного трубопровода

Всасывающий вентилятор монтируется в выработке, проветриваемой за счёт общешахтной депрессии. Принимаем длину всасывающего трубопровода 390 м, так как всасывающий трубопровод устанавливается на расстоянии не менее 10 м от забоя.

2. Рассчитаем необходимое количество свежего воздуха подаваемого на забой и необходимого для разжижения и выноса вредных газов:

На основании исходных данных и Правил безопасности подачи воздуха рассчитывается по углекислому газу, по газам от взрывных работ, по пыли и наибольшему числу одновременно работающих в выработке людей.

Поскольку проектируемая выработка не опасна по взрыву газа и пыли расчет по данному фактору не ведем.

Расчётаем подачи свежего воздуха для разжижения вредных газов от взрывных работ при комбинированном способе проветривания:

Количество воздуха исходя из разбавления газов после взрывных работ по сухим породам, по формуле В.И. Воронина для нагнетательного вентилятора

- длина зоны отброса газов при взрыве, равная ≈ 67,58 м;

- фактическая газовость ВВ, т.е. объём условной окиси углерода, выделяемой при взрыве 1 кг ВВ, л/кг (40 л/кг);

- продолжительность проветривания, мин (в соответствии с ПБ , ).

Расход воздуха у забоя всасывающим вентилятором при отсутствие перемычки на границе зоны отброса газов:

Количество воздуха исходя из минимальной скорости движения воздуха.

Для эффективного выноса пыли из выработки, скорость движения воздуха по выработке должна быть не ниже 0,3 м/с. С учётом этого, подача воздуха по пылевому фактору составит:

Количество воздуха по числу людей одновременно работающих в забое.

Если в выработке не ведутся работы, связанные с пылеобразованием и отсутствуют другие вредные вещества, подача воздуха должна составлять не менее 6 м³ /мин на каждого человека, считая по наибольшему числу людей в выработке:

,

- количество людей в забое.

Таким образом, для дальнейших расчётов принимаем количество воздуха на забой, исходя из условия минимальной скорости движения воздуха

Расход воздуха у забоя всасывающим вентилятором при отсутствии перемычки на границе зоны отброса газов (во избежание рециркуляции воздуха):

3. Выбор типа и диаметра вентиляционного трубопровода

Диаметр вентиляционных труб выбирается из расчёта, чтобы скорость по трубопроводу не превышала 20 м/сек. Для нагнетательного вентилятора принимаем гибкие вентиляционные трубы.

Техническая характеристика гибких труб

Для всасывающего вентилятора принимаем металлические вентиляционные трубы.

.

Учитывая длину всасывающего трубопровода, для приведения аэродинамического сопротивления в оптимальный предел значений принимаем диаметр всасывающего трубопровода равным 0,6 м.

Техническая характеристика металлических труб

Расстояние от конца нагнетательного трубопровода до забоя должно быть не более:

Расстояние от конца всасывающего трубопровода принимаем:

4. Расчёт аэродинамических параметров трубопроводов

Аэродинамическими параметрами трубопровода являются аэродинамическое сопротивление, воздухопроницаемость и депрессия. По трубам воздух движется за счет разности давлений у их концов, которые затрачивается на преодоление сопротивлений, оказываемых ими. Аэродинамическое сопротивление трубопровода при любой форме его сечения определяется по формуле:

, где

- коэффициент аэродинамического сопротивления,;

- длина трубопровода, м;

- диаметр трубопровода, м.

Найдём аэродинамическое сопротивление трубопровода:

- для всасывающего вентилятора:

- для нагнетательного вентилятора:

Найдём воздухопроницаемость трубопроводов:

- коэффициент подсосов для всасывающего трубопровода:

, где

- коэффициент, характеризующий плотность соединения звеньев трубопровода.

- длина одной трубы, м;

- длина всасывающего трубопровода, м;

- диаметр труб, м;

- аэродинамическое сопротивление трубопровода ;

- коэффициент подсосов для нагнетательного трубопровода:

Для гибких трубопроводов коэффициент воздухопроницаемости определяется с учётом воздухопроницаемости одного стыка, общего числа стыков и диаметра трубопровода.

Приближённо определяется по числу стыков в трубопроводов

Депрессия вентиляционных трубопроводов:

, где

- статическая депрессия, Па;

- депрессия за счёт местных сопротивлений (уменьшение диаметра, повороты трубопровода), Па;

- динамическая депрессия, Па.

Статическая депрессия трубопровода:

, где

- коэффициент воздухопроницаемости трубопровода;

- необходимая подача свежего воздуха, м³ /с.

- аэродинамическое сопротивление трубопровода.

Депрессия вентилятора, необходимая для преодоления сопротивления трубопровода и определяется по формуле:

- для всасывающего трубопровода

- для нагнетательного трубопровода

Депрессия на преодоление местных сопротивлений в гибком трубопроводе:

, где

- число стыков по всей длине трубопровода;

- коэффициент местного сопротивления одного стыка;

- скорость движения воздуха в трубопроводе, м/с;

- плотность воздуха, кг/м³ .

Приближённо депрессия на преодоление местных сопротивлений в гибком трубопроводе принимается равной 20% от статической депрессии:

В металлическом трубопроводе депрессия на преодоление сопротивлений на стыках невелика, и ею можно пренебречь.

Динамическая депрессия для жёстких и гибких трубопроводов:

, где

- средняя скорость движения воздуха в трубопроводе на прямолинейном участке;

скорость движения воздуха по правилу безопасности должен быт не более 20м/с (в данном случае условия выполняется)

- плотность воздуха, кг/м³ .

- для всасывающего трубопровода:

- для нагнетательного трубопровода:

Теперь подсчитаем общую депрессию для всасывающего и нагнетательного трубопровода:

- для всасывающего трубопровода:

- для нагнетательного трубопровода:

5. Выбор типа вентиляторов

Производительность вентиляторов определяем с учётом количества воздуха, необходимого для проветривания выработок, и коэффициента воздухопроницаемости.

Выбор типа нагнетательного вентилятора

Нагнетательный вентилятор располагается не менее 60 метров от забоя.

Производительность нагнетательного вентилятора определяется по формуле:

где

- коэффициент воздухопроницаемости нагнетательного трубопровода;

- наибольшая подача воздуха в забой, с учётом различных факторов.

принимаем вентилятор ВМ-5М

Производительность нагнетательного вентилятора ;

Коэффициент полезного действия ;

Мощность электродвигателя ; Электродвигатель ВАОМ32-2;

Полные давления 2,4-0,6 Кпа

Рабочие давления(2-3,5).10⁵

Диаметр трубопровода 500-600ММ

Выбор типа всасывающего вентилятора.

Производительность всасывающего вентилятора определяется по формуле:

где

- коэффициент утечек всасывающего трубопровода;

- производительность нагнетательного вентилятора.

Депрессия всасывающего трубопровода 1895,2 Па. Поэтому принимаем вентилятор ВМ-6М

Производительность нагнетательного вентилятора ;

Коэффициент полезного действия ;

Мощность электродвигателя ;

Полное давление 2,4-0,6 КПа

Рабочие давления(3 - 5).10⁵

Диаметр трубопровода 600ММ

6. Определение необходимого числа вентиляторов

Потребное количество вентиляторов для проветривания всей выработки рассчитывается по уравнению:

- всасывающий вентилятор:

, где

- депрессия всасывающего трубопровода;

- давление вентилятора, Па.

- нагнетательный вентилятор:

, где

- депрессия всасывающего трубопровода;

- давление вентилятора, Па.

Коэффициент 0,85 в формуле вводится для того, чтобы исключить возможность образования зон разрежения в трубопроводе.

Проверочный расчёт мощности привода вентилятора ВМ-6М

Проверочный расчёт мощности привода вентилятора ВМ-5М

По произведенным расчетам мощности видно, что тип и марка вентилятора выбраны правильно.

7. Составление паспорта проветривания

Проветривание горизонтальных горных выработок, их проведение осуществляется в соответствии с паспортом проветривания. Паспорт проветривания составляется руководителем горных работ и утверждается главным инженером экспедиции или партии.

Все работающие в выработке должны быть ознакомлены с паспортом под роспись.

Рис. 6. Схема проветривания штрека.

1- штрек, 2-нагнетательный вентилятор; 2- вентиляционная труба; 3- перемычка; 4- свежая струя воздуха; 5- отработанная струя воздуха,

6- всасывающий вентилятор.

Список используемой литературы.

1. Несмотряев В.И., Косьянов В.Д. – «Проведение горизонтальных подземных выработок и камер». Издательство Московской государственной геологоразведочной академии. Москва 2001г.

2. Лукьянов В.Г., Грибчак Л.Г., Рогов В.Ф., Смирнов Ю.Т., Громов А.Д., Новиков Г.П., Махотин В.В., Крец В.Г., Щукин А.А. – «Справочное пособие. Проведение горизонтальных горноразведочных выработок скоростным методом». Издательство «Недра», 1989 г.

3. Братченко Б.Ф., Нечушкин Г.М., Гаркуша Н.Г., Бабак Г.А., Богомолов Н.А., Пак В.В., Сидорович В.Г., Дьякова Г.Е. – «Стационарные установки шахт». Издательство «Недра», 1977 г.

4. Муратов В.Н., Холопкин Ю.И. – «Справочник механика подземных геологоразведочных работ». Издательство «Недра», 1978 г.