Проект проведения подземной горной выработки

Разработка паспорта проветривания

Выбор схемы проветривания:

Основной задачей проветривания тупиковых выработок является поддерживание установленных Правилами безопасности параметров рудничной атмосферы. Исходя из горнотехнических и горно-геологических условий данной выработки, наиболее приемлемым будет является комбинированный способ проветривания (выработка не опасна по газу и пыли). Комбинированный способ проветривания рекомендуется Правилами безопасности как основной. Его используют в выработках протяжённостью более 300м. Комбинированный способ проветривания тупиковых выработок представляет собой сочетание 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.

Основным недостатком этого способа в обычных условиях является наличие двух вентиляторных установок. Необходимость регулирования режимов их работы и увеличение эксплуатационных затрат.

Учитывая то, что данная горная выработка имеет большую протяжённость 380м, площадь поперечного сечения – 8,5м2, и неопасна по газу и пыли, 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 устанавливаемый в выработке должен располагаться от забоя на расстоянии не менее длины зоны отброса газов Lз.о..

Найдём длину зоны отброса газов по формуле:

, Принимаем Lз.о. = 110м

Где  - количество одновременно взрываемого ВВ, кг (86,4кг);

- площадь поперечного сечения выработки в свету, м2 (8,3м2);

- подвигание забоя за один цикл, м (2,1м);

 - плотность горной породы, кг/м3 (2650 кг/м3).

По Правилам безопасности отставание трубопровода от забоя допускается в горизонтальной выработке не более чем на 10м. Исходя из этого, длина нагнетательного трубопровода будет равна. LТ = 110 – 10 = 100м

Принимаем длину всасывающего трубопровода 380м, так как всасывающий трубопровод устанавливается на расстоянии не менее 18ч20 м от забоя, а всасывающий вентилятор должен располагаться не ближе чем в 20м от устья штрека во избежание подсасывания загрязнённого воздуха.

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

Количество воздуха необходимого для проветривания (подаваемое в забой), исходя из разбавления газов после взрывных работ по обводненным породам, по формуле В.И. Воронина для нагнетательного вентилятора:

 м3/мин

- длина проветриваемой выработки;

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

 - продолжительность проветривания, мин

А - масса ВВ, взрываемого в одном цикле проходки;

 - площадь поперечного сечения выработки в свету.

Количество воздуха, удаляемого из забоя всасывающим вентилятором при отсутствие перемычки на границе зоны отброса газов:

QЗ.ВС = 1,3* QЗ = 1,3*220,6 = 286,8 м3/мин = 4,78м3/сек

Проверяем полученное значение  на допустимую скорость движения воздушной струи по выработке: Vd = QЗ.ВС/S = 4,78/8,3 = 0,5м/сек

Для эффективного выноса пыли из проектируемой выработки, скорость движения воздушной струи по штреку лежит в допустимых пределах

Определим количество воздуха исходя из минимальной скорости движения воздуха.

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 разбавления газов после взрывных работ

Количество воздуха, удаляемого из забоя всасывающим вентилятором:

Выбор типа и диаметра вентиляционного трубопровода.

Тип вентиляционных труб должен соответствовать площади поперечного сечения и длине выработки. Диаметр вентиляционных труб выбирается из расчёта, чтобы скорость движения воздушной струи по трубопроводу не превышала 20м/с. Для нагнетательного вентилятора принимаем текстовинитовые гибкие вентиляционные трубы. Их главное достоинство – небольшая масса и невысокое аэродинамическое сопротивление.

Принимаем для нагнетательного вентилятора трубы из прорезиненной ткани (тип МУ) диаметром 500мм. У гибкого трубопровода в один из швов вмонтированы специальные крючки, с помощью которых он подвешивается к анкерной крепи

Скорость движения воздуха по трубопроводам удовлетворяет требованиям безопасности

Техническая характеристика гибких труб

Для стыковки гибких труб друг с другом в их концы вмонтированы стальные разрезные пружинящие кольца. Для соединения соседних звеньев пружинное кольцо одного звена сжимают и вводят внутрь другого. При включении вентилятора стык самоуплотняется.

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

Скорость движения воздуха по трубопроводам удовлетворяет требованиям безопасности

Расстояние от конца всасывающего трубопровода принимаем:

Техническая характеристика металлических труб

Расчёт аэродинамических параметров трубопроводов

Проветривание проектируемой горной выработки при её проведении осуществляется с помощью вентиляторов местного проветривания.

Аэродинамическими параметрами трубопровода являются аэродинамическое сопротивление, воздухопроницаемость и депрессия. По трубам воздух движется за счет разности давлений у их концов, которая 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:

 H*c2/м2

где - коэффициент аэродинамического сопротивления;

 - диаметр вентиляционной трубы для всасывающего вентилятора.

- для нагнетательного вентилятора:

 H*c2/м2

 - коэффициент аэродинамического сопротивления;

 - диаметр вентиляционной трубы для нагнетательного вентилятора.

Найдём воздухопроницаемость трубопроводов:

- коэффициент подсосов для всасывающего трубопровода:

 - коэффициент, характеризующий плотность соединения звеньев трубопровода (при хорошем качестве сборки).

- длина одной трубы, м;

LТ=380м- длина всасывающего трубопровода, м;

 - диаметр труб, м;

R1=95 - аэродинамическое сопротивление всасывающего трубопровода;

- коэффициент утечек для нагнетательного трубопровода 1,08

Депрессия вентиляционных трубопроводов:

Общая депрессия, которую должен преодолеть вентилятор:

где

 - статическая депрессия, Па;

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

 - динамическая депрессия, Па.

Под депрессией вентиляционного трубопровода понимаются потери напора.

Статическая депрессия трубопровода (статистический напор вентиляторов):

, где

 - коэффициент воздухопроницаемости трубопровода;

 - необходимая подача свежего воздуха, м3/с.

 - аэродинамическое сопротивление трубопровода.

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

- для всасывающего трубопровода

hвс ст = 1,25*4,782 *95 = 2713 Па

- для нагнетательного трубопровода

hН ст = 1,07*3,72 *62 = 908 Па

В действительности, в трубопроводе из-за утечек расход воздуха по длине трубопровода непостоянен, поэтому при расчёте мы пользовались среднегеометрическим значением.

Депрессия на преодоление местных сопротивлений в гибком трубопроводе – зависит 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:

hМ = 0,2* hН ст = 0,2*908 = 182 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:

hд = 16,92 * 1,222/2 = 175 Па

- для нагнетательного трубопровода:

hд = 18,82 * 1,222/2 = 216 Па

Теперь подсчитаем общую депрессию для всасывающего и нагнетательного трубопровода:

- для всасывающего трубопровода:

hвс = 2713 + 175 = 2888 Па

- для нагнетательного трубопровода:

hн = 908 + 182 + 216 = 1306 Па

Необходимая производительность вентиляторов:

- для всасывающего трубопровода

QВС = КУ*QЗ.ВС = 1,25*4,78 = 6,0 м3/сек = 360 м3/мин

КУ - коэффициент воздухопроницаемости всасывающего трубопровода;

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

- для нагнетательного трубопровода

QН = КУ*QЗ = 1,07*3,7 = 4,0 м3/сек = 240 м3/мин

КУ- коэффициент воздухопроницаемости нагнетательного трубопровода;

QЗ - 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 вентилятора производится из производительности и аэродинамических характеристик вентилятора.

Выбор типа нагнетательного вентилятора

Аэродинамические характеристики вентиляторов:

а – ВМ-3М (1) и ВМ-4М (2); б – ВМ-5М; в – ВМ-6М.

Технические характеристики вентиляторов

Нагнетательный вентилятор располагается не ближе 110метров от забоя проектируемого штрека. Длина нагнетательного трубопровода 100метров.

Депрессия нагнетательного трубопровода 1306Па.

Необходимая производительность вентилятора 240 м3/мин. Поэтому принимаем осевой вентилятор местного проветривания с электроприводом ВМ-5М.

Выбранный вентилятор ВМ-5М способен создавать максимальную подачу равную 270м3/мин при максимальной депрессии 2120 Па, что обеспечивает требуемую подачу необходимого количества воздуха 240м3/мин, при депрессии 1306Па и КПД (0,65) лежащим в оптимальной зоне

Выбор типа всасывающего вентилятора

Всасывающий вентилятор располагается не ближе 400метров от забоя. Длина всасывающего трубопровода 380метров. Депрессия всасывающего трубопровода 2888Па. Необходимая производительность вентилятора 360м3/мин. Поэтому принимаем осевой вентилятор с электроприводом ВМ-6М.

Определение необходимого числа вентиляторов

Потребное количество вентиляторов для проветривания всей выработки рассчитывается по уравнению:

 - всасывающий вентилятор:

n = hТ.ВС/0,85* hВЕН = 2888/0,85*3400 =0,99 » 1шт

где hТ.ВС - депрессия всасывающего трубопровода;

hВЕН - оптимальное давление вентилятора, Па.

- нагнетательный вентилятор:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6