от степени турбулентности воздушного потока и количества стыков между отдельными звеньями:, 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 может приниматься равной 20% от статической депрессии:

h_М = 0,2* h_Н ^ст = 0,2*642 = 129 Па

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

Динамическая депрессия гибких трубопроводов:

, где

- средняя скорость движения воздуха в трубопроводе на прямолинейном участке;

- плотность воздуха, кг/м³ .

- для всасывающего трубопровода:

h_д = 9,37² * 1,222/2 = 54 Па

- для нагнетательного трубопровода:

h_д = 15,9² * 1,222/2 = 155 Па

Теперь подсчитаем общую депрессию для всасывающего и нагнетательного трубопровода:

- для всасывающего трубопровода:

h_Т.ВС = 2003 +54 = 2057 Па

- для нагнетательного трубопровода:

h_Т.Н = 642 + 129 + 155 = 926 Па

Необходимая производительность вентиляторов:

- для всасывающего трубопровода

Q_ВС = К_У *Q_З.ВС = 1,63*2,65 = 4,32 м³ /сек = 259,2 м³ /мин

К_У - коэффициент воздухопроницаемости всасывающего трубопровода;

Q_З.ВС - наибольшая расход воздуха в забой, с учётом различных факторов.

- для нагнетательного трубопровода

Q_Н = К_У *Q_З = 1,016*2,0 = 2,03 м³ /сек = 121,8 м³ /мин

К_У - коэффициент воздухопроницаемости нагнетательного трубопровода;

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

Выбор типа вентиляторов.

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

Выбор типа нагнетательного вентилятора.

2 – характеристики вентилятора ВМ-4М

Нагнетательный вентилятор располагается не ближе 110 метров от забоя проектируемой штольни. Длина нагнета-тельного трубопровода 100 метров.

Депрессия нагнетательного трубопровода 926 Па.

Необходимая производительность вентилятора 121,8 м³ /мин. Поэтому принимаем осевой вентилятор местного проветривания с электроприводом ВМ-4М.

Это означает, что вентилятор ВМ-4М способный создавать максимальную подачу равную 156 м³ /мин при максимальной депрессии 1450 Па, обеспечивает требуемую подачу необходимого количества воздуха 121,8 м³ /мин, при депрессии 926 Па и КПД (0,7) лежащим в оптимальной зоне.

Показатель	Ед. изм	Значение
Номинальный диаметр трубопровода	мм	400
Диаметр рабочего колеса	мм	398
Подача:	м3 /мин
- оптимальная		114
- в рабочей зоне		48 - 156
Полное давление:	Па
- оптимальное		1300
- в рабочей зоне		700 - 1450
Максимальный полный К.П.Д
- вентилятора		0,72
- агрегата		0,61
Потребляемая мощность в рабочей области	кВт	2,8 – 3,8
Масса агрегата	кг	140
Размеры:	мм
- длина		740
- ширина		550
- высота		560
Электродвигатель		ВАОМ32-2
Напряжение	В	380/660

Выбор типа всасывающего вентилятора.

Всасывающий вентилятор располагается не ближе 720 метров от забоя. Длина всасывающего трубопровода 700 метров. Депрессия всасывающего трубопровода 2057 Па. Необходимая производительность вентилятора 259,2 м³ /мин. Поэтому принимаем осевой вентилятор с электроприводом ВМ-8М.

Это означает, что вентилятор ВМ-8М способный создавать максимальную подачу равную 600 м³ /мин при максимальной депрессии 4200 Па, обеспечивает требуемую подачу необходимого количества воздуха 259,2 м³ /мин, при депрессии 2057 Па и КПД (0,65) лежащим в оптимальной зоне.

Техническая характеристика вентилятора ВМ – 8М.

Сечение проветриваемых выработок; м2 не более	20
Длина проветриваемых выработок; м не более При работе одного вентилятора При последовательной работе вентиляторов	1000 1600
Диаметр рабочего колеса; мм	800
Частота вращения колеса; об/мин	2960
Производительность; м3 /мин	600
Давление; кгс/м3	320
Полный КПД Вентилятора Вентиляторного агрегата	0,80 0,72
Мощность электродвигателя; кВт	55
Длина; мм	1460
Ширина; мм	880
Высота; мм	1000
Масса; кг	650

Определение необходимого числа вентиляторов.

Потребное количество вентиляторов для проветривания всей выработки рассчитывается по уравнению:

- всасывающий вентилятор:

n = h_Т.ВС /0,85* h_ВЕН = 2057/0,85*4200 =0,6 » 1шт

где h_Т.ВС - депрессия всасывающего трубопровода;

h_ВЕН - оптимальное давление вентилятора, Па.

- нагнетательный вентилятор:

n = h_Т.Н /0,85* h_ВЕН = 926/0,85*1300 =0,84 » 1шт

где h_Т.Н - депрессия нагнетающего трубопровода;

h_ВЕН - оптимальное давление вентилятора, Па.

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

Проверочный расчёт мощности потребляемой электродвигателем привода вентилятора ВМ-8М:

Р = (Q_ВС * h_Т.ВС )/1000h = (4,32*2057)/1000*0,65 = 14 кВт

Проверочный расчёт мощности потребляемой электродвигателем привода вентилятора ВМ-4М

Р = (Q_Н * h_Т.Н )/1000h = (2,03*926)/1000*0,7 = 2,7 кВт

По произведенным расчётам мощности видно, что тип и марка вентилятора выбраны правильно, а установленные на вентиляторах двигатели обеспечивают их нормальную работу.

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.

В текстовой части паспорта 6 разделов:

Первый раздел: Характеристика выработки.

- наименование выработки………… штольня

- глубина заложения от поверхности……. 300 м

- площадь поперечного сечения в свету 6,8 м²

- длина проветриваемой выработки……700м

Второй раздел: Характеристика системы проветривания.

1. Способ проветривания – комбинированный.

2. Расход воздуха поступающего к забою (м³ /с)

Q ³ 1,43*Q_ВС = 1,43*4,32 = 6,2 м³ /с

3. Производительность вентилятора, работающего на нагнетание (м³ /с)

Q_Н = 2,03 м³ /с

4. Производительность вентилятора, работающего на всасывание (м³ /с):

Q_ВС = 4,32 м³ /с

5. Средняя скорость воздушного потока в выработке в 25 метрах от забоя (м³ /с). Количество воздуха, проходящего по выработке в 25 метрах от забоя (м³ /с):

Q_ВП = Q – Q_Н = 6,2 – 2,03 = 4,17

Скорость движения воздуха в 25 метрах от забоя:

n = Q_ВП /S = 4,17/6,8 = 0,6 м/с

6. Количество вентиляторов в системе проветривания – 2 шт.

7. Общая мощность вентиляторов, кВт: 16,7

8. Максимальный расход взрывчатых веществ (кг/м³ ):

q = q_ц /V = 78,5/13,6 = 5,77

q_ц = 78,5кг - расход ВВ на один цикл;

V = 6,8*2 = 13,6 м³ - объём взорванной породы за цикл.

Третий раздел: Характеристика вентиляционных трубопроводов.

1. Назначение трубопровода:

- для подачи воздуха нагнетательным вентилятором;

- для подачи воздуха всасывающим вентилятором.

2. Материал вентиляционных труб:

- для нагнетательного трубопровода - МУ;

- для всасывающего трубопровода - листовая сталь.

3. Диаметр вентиляционных труб, м:

- гибкие - 400 мм;

- металлические - 600 мм.

4. Способ соединения звеньев:

- гибкие - пружинящими стальными кольцами;

- металлические - фланцевым болтовым соединением с прокладкой в стыке.

5. Способ подвески трубопроводов в выработке:

- гибкие к тросу, протянутому по выработке;

- металлические - при помощи подвесок.

Четвёртый раздел: Характеристика вентиляторов.

1. Марка вентиляторов:

- работающего на нагнетание - ВМ-4М;

- работающего на всас - ВМ-8М.

2. Производительность (при проектной протяжённости), м³ /с:

- работающего на нагнетание - 2,03 м³ /с;

- работающего на всас – 4,32 м³ /с.

3. Депрессия при проектной протяжённости (Па)

- работающего на нагнетание - 926 Па;

- работающего на всас - 2057 Па.

4. Диаметр рабочего колеса, мм:

- ВМ – 4М – 398 мм;

- ВМ – 6М – 800 мм.

5. Мощность электродвигателя:

- ВМ – 4М – 4 кВт;

- ВМ – 8М – 55 кВт.

Пятый раздел: Режим работы системы в случае пожара.

(излагаются мероприятия согласно плану ликвидации аварии)

Шестой раздел: Дополнительные сведения о средствах и способах проветривания и борьбы с запылённостью воздуха в призабойном пространстве.

1. Интенсивная вентиляция.

2. Бурение шпуров с промывкой водой.

3. Орошение водой поверхности призабойного пространства выработки (длиной 20 метров) перед выниманием. Поверхность выработки орошать за 30 минут до взрывания. Расход воды на 1 м² выработки 1,5 – 1,8 л.

4. Для подавления пылегазового облака при ведении взрывных работ устанавливать водяные завесы в 20 м от забоя. Для создания водяных завес используются два конусных туманообразователя ТК – 1.

Техническая характеристика ТК – 1

Расход воды, л/мин……………………………23÷43

Расход воздуха, м³ /мин………………… .1,2÷3,4

Диаметр оросительного факела, м ……… ...2,5

Угол раствора факела, градус …… ……90

Дальнобойность, м

- активная………………… …………….8

- максимальная………………… ………...13

- масса, кг ………………… ………… …0,72

5. Орошение водой взорванной породы до и во время погрузки при помощи механических разбрызгивателей.

6. Использование средств индивидуальной защиты – респираторов.

В графической части паспорта проветривания схемой проветривания на плане выработки в масштабе 1:100 и поперечный разрез выработки в масштабе 1:50.

Даются также эскизы монтажа вентилятора и способы подвески трубопроводов.

6. Расчёт параметров процесса уборки и транспортировки породы

Расчёт складывается из определения эксплуатационной производительности уборки и продолжительности уборки.

Эксплуатационная производительность ковшовой машины при собственно погрузке породы с использованием перегружателя, снижающего простои из-за маневров.

Коэффициент разрыхления породы ориентировочно определим из выражения:

К_Р = 0,16*f^1/2 + 1,34 = 1,99

Объём породы, подлежащей уборке в цикле, составит:

При буровзрывном способе проведения выработок уборка породы занимает до 30 % времени проходческого цикла и на него приходится значительная часть всех трудовых затрат.

Определим эксплуатационную производительность породопогрузочной машины в данных условиях:

, где

- коэффициент, учитывающий крупность кусков породы (менее 300 мм);

- техническая производительность породопогрузочной машины;

- скорость при замене гружёных вагонеток на порожние с помощью электровоза;

- вместимость кузова вагонетки;

- коэффициент заполнения вагонетки;

n _в =- число вагонеток под погрузкой;

l =50м- среднее расстояние от забоя выработки до пункта обмена вагонеток;

.

Q_Э = 60/[1/1,2 + 2 + 2*50/(85*1,3*0,9*1)] = 15,6

Продолжительность уборки породы в цикле составит:

Т_У = V_п /Q_Э + t _п.з. = 13,6/15,6 + 0,1 = 0,97ч

t _п.з. = 0,1ч - затраты времени на выполнение подготовительно-заключительных операций при погрузке породы.

Расчёт локомотивной откатки:

Максимальная сила тяги электровоза не может быть больше силы сцепления ведущих колёс с рельсами:

, где

- коэффициент сцепления с подсыпкой песка при условии, что рельсы чистые и сухие;

Р_сц = 45кН - сцепной вес аккумуляторного электровоза

F = 1000* Y * Р_сц = 1000*0,24*45 = 10800кН

Допустимый вес гружённого состава определяется путём сравнения силы тяги электровоза с сопротивлениями движению при различных режимах – трогание с места (по сцеплению колёс с рельсами), равномерное движение, торможение на среднем уклоне (по тормозным средствам поезда). По наименьшему из трёх полученных значений рассчитывают число вагонеток в составе.

Вес порожнего состава (кН) из условия сцепления колёс с рельсами при трогании с места:

, где

F = 10800кН- сила сцепления ведущих колёс с рельсами;

- сопротивление движению за счёт уклона – 4%;

- удельное сопротивление движению порожней вагонетки;

- пусковое ускорение (ускорение при трогании);

Q_п = 560 кН

Вес гружёного состава (кН) по условию торможения на среднем уклоне:

где

- коэффициент сцепления при торможении с подсыпкой песка при условии, что рельсы чистые и сухие;

Р_т =Р_сц - тормозной вес электровоза

- сопротивление движению за счёт уклона – 4%;

- удельное сопротивление движению вагонеток;

- скорость при длительном режиме работы электровоза;

В соответствии с ПБ тормозной путь на преобладающем уклоне при перевозке грузов 40 м. Отсюда, приняв, что на участке торможения режим движения поезда равнозамедленный:

- замедление при торможении.

Q_гр = 1012 кН

Вес поезда по условию сцепления колёс с рельсами, при установившемся движении с равномерной скоростью :

на расчётном прямолинейном подъёме:

Q_гр =1000*Y * Р_сц /(w _гр + i_c ) = 1000*0,24*45/(12+4)=675 кН

на расчётном прямолинейном спуске:

Q_гр =1000*Y * Р_сц /(w _гр - i_c ) = 1000*0,17*45/(7-4)=2550 кН

Допустимый вес поезда принимается по рассчитанным выше минимальным значениям

Q_п ^min = 560кН – минимальное значение веса порожнего состава,

Q_г ^min = 1012кН – минимальное значение веса груженого состава.

- вес порожней вагонетки;

Максимальное число вагонеток в составе:

- порожнем: n_п = (Q_п ^min – P )/G₀ = (560 – 45)/6.2 = 80 шт

- гружёном: n_г = (Q_г ^min – P )/( G + G₀ )= (1012 – 45)/(19,89+6,2) = 37 шт

Вес породы в вагонетке (кН) определяется по формуле:

, где

- коэффициент заполнения вагонетки;

- ускорение свободного падения;

- вместимость вагонетки;

- насыпная плотность транспортируемого материала;

k _р – коэффициент разрыхления породы при разгрузке (1,99 при f=16).

ρ_н = ρ / k _р = 2720/1,99 = 1367кг/м³

G = k _з * ρ_н *g*V*10^-3 = 0.9*1367*9.81*1.3*10^-3 = 15,7кН

Найдём относительную продолжительность движения:

τ = Т_дв /( Т_дв + Т_ман ) = 0,8/(0,8+2) = 0,29мин

Т_дв = 2*L/(60*0,75*υ_дв ) = 2*50/(60*0,75*2,77) = 0,8мин

- скорость при длительном режиме работы электровоза;

L = 50м- среднее расстояние от забоя выработки до пункта обмена вагонеток;

- коэффициент, учитывающий уменьшение скорости на закруглениях пути.

Т_ман = 2мин- продолжительность манёвров за один рейс.

Число рейсов электровоза, необходимое для откатки всей породы в одном цикле проходки выработки:

n_p = (S * L _ух * K _p * K _ис )/(V_в * K _з )= (6,8*2,0*1,5*1,15)/(1,3*0,9) = 20рейсов

- площадь поперечного сечения вчерне;

5 - коэффициент излишков сечения выработки;

- длина уходки за цикл;

Для нахождения скоростей движения, необходимо рассчитать силы тяги в период установившегося движения:

- для гружёного состава:

F_гр = (Р+n*G_гр )*(w _гр - i_c ) = (45+20*21,9)*(7-4) = 1449 кН

G_гр = 15,7 + 6,2 = 21,9- вес гружёной вагонетки.

- для порожнего состава:

F_пор = (Р+n*G₀ )*(w _гр + i_c ) = (45+20*6,2)*(12+4) = 2700 кН

Сила тяги, приходящаяся на один двигатель электрооза:

F_1гр = F_1гр / n_дв = 1449/2


29-04-2015, 00:54