Выбор схемы, расчет проветривания выемочного участка и проводимой подготовительной выработки
Федеральное
агентство по образованию
Государственное
образовательное учреждение высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский
государственный горный институт им. Г.В. Плеханова
Курсовой проект
По
дисциплине: Вентиляция шахт
Тема: Выбор схемы, расчет проветривания
выемочного участка и проводимой подготовительной выработки
Автор: студент Чепик О.А.
Руководитель работы: доцент Павлов И.А
Санкт-Петербург.
2010 год
Аннотация
В данном курсовом проекте произведен расчет схемы проветривания
выемочного участка для условий Печорского бассейна. Представлен расчет
метановыделения и потребного количества воздуха для проветривания выемочного
участка, а также для проводимой подготовительной выработки. Для данной схемы
рассчитана депрессия выработок выемочного участка.
Содержание
1.
Исходные данные
.
Анализ исходных данных и выбор схемы проветривания выемочного участка
3. Прогноз
метанообильности выработок выемочного участка
3.1
Природная и остаточная метаноносность
.2
Метановыделение из разрабатываемого пласта на выемочном участке
.3
Метановыделение из вмещающих пород
.4
Метановыделение в выработки выемочного участка
4. Расход
воздуха для проветривания выработок выемочного участка
.1 Расход
воздуха для проветривания очистных выработок
5. Расход воздуха для
проветривания выработок выемочного участка с применением мероприятий по
дегазации
.1 Расход воздуха для
проветривания очистных выработок с применением мероприятий по дегазации
.2 Расход воздуха на
выемочном участке
. Метановыделение при проведении
подготовительной одиночной выработки
. Расход воздуха и средства
для проветривания проводимой подготовительной выработки
.1 Расход воздуха в
призабойном пространстве тупиковой выработки
.2 Расход воздуха для
проветривания тупиковой части выработки
.3 Подача и давление
вентилятора местного проветривания
.4 Расход воздуха в месте
установки ВМП
. Расчет депрессии выработок
выемочного участка
Заключение
Список используемой
литературы
1. Исходные
данные
Таблица 1
№
|
Показатели
|
Усл. обозн.
|
Числ. знач.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
13 14
|
Угольный бассейн Мощность
пласта, м Плотность угля в массиве, т/м3 Угол падения пласта,
град. Средневзвешенный коэффициент крепости пород кровли Глубина горных
работ, м Природная метаноносность пласта, м3/т Выход летучих веществ
из угля, % Метановыделение из подрабатываемых пластов спутников, м3/т
Метановыделение из надрабатываемых пластов спутников, м3/т
Суточная нагрузка на лаву, т Проектная длина выемочного участка, м Проектная
длина проводимой подготовительной выработки, м Длина лавы, м
|
BS M Y апл
f H x Vг qсп.п qсп.н Aоч Lву L Lл
|
2 3,2 1,3 8 6 900 20 31 3 4
3500 2300 2300 230
|
2. Анализ исходных данных и выбор схемы проветривания
выемочного участка
При рациональном выборе схемы проветривания участка (шахты) нужно руководствоваться
следующими требованиями:
) максимальное упрощение вентиляционной сети;
) сведения к минимуму числа диагоналей, пересечений воздушных
струй, дополнительных выработок между свежей и исходящей струями и
вентиляционных устройств;
) обособленное проветривание главных наклонных выработок,
оборудованных ленточными конвейерами, или использование их для отвода исходящих
вентиляционных струй (направление движение воздуха в этих выработках при
разности высотных отметок более 10 м должно быть восходящим)
Наиболее рациональной считается фланговая схема проветривания шахты,
особенно при больших размерах шахтных полей по простиранию и при разработке
газоносных или склонных к самовозгоранию угольных пластов.
На газовых шахтах, а также при большой глубине шахты, как правило,
применяют всасывающий способ проветривания. Нагнетательный способ проветривания
целесообразен при незначительной глубине разработки и наличия аэродинамической
связи горных выработок и выработанных пространств с поверхностью и
преимущественно на шахтах не газовых.
Характеристика схемы проветривания:
Таблица 2
Тип
|
Подтип
|
Класс
|
Подкласс
|
Вид
|
ПС
|
НАЗ
|
kс1
|
kс2
|
kв.п
|
3
|
В
|
Н
|
НИСХ
|
ПТ
|
1
|
ВП+ТР
|
-1
|
-1
|
0-1
|
Примечание:
- полностью обособленное разбавление вредностей по источникам их
поступления
В - направление выдачи исходящей из лавы струи воздуха на
выработанное пространство
Н - независимое проветривание очистных выработок на выемочном
участке
НИСХ- нисходящее направление движения воздуха по очистному забою
ПТ - прямоточное направление движения воздуха по очистному забою
ПС - одна подсвежающая струя
НАЗ - назначение подсвежающих струй (разбавление газа, выделяющегося из
выработанного пространства ВП и выделяющегося из транспортируемого вне лавы
угля)
kс2 - коэффициент, учитывающие
дренирующее влияние оконтуривающих выработок со стороны исходящей струи воздуха
kв.п - коэффициент, учитывающий
поступление газа из выработанного пространства в призабойное
Технические данные:
Бесцеликовая выемка длинными столбами по простиранию механизированным
комплексом типа КМ142. В состав комплекса входит узкозахватный комбайн РКУ25,
механизированная крепь М142 и скребковый конвейер типа СП-301. Транспортирование
угля по штреку осуществляется конвейером 2Л100У.
3. Прогноз метанообильности выработок выемочного участка
3.1 Природная и остаточная метаноносность
Природная метаноносность пласта дана в исходных данных и составляет Х =
20 м3/т. Остаточная метаноносность определяется по формуле:
, м3/т
W -
пластовая влажность, %. Для Печорского бассейна W=5%
Aз - зольность угля, %. Для Печорского
бассейна Aз =10%.
xог - остаточная метаноносность в
расчете на сухую беззольную массу
xог = 4,4 м3/т (таблица 4[1])
м3/т
3.2 Метановыделение из разрабатываемого пласта на выемочном
участке
Относительное метановыделение из разрабатываемого пласта на выемочном
участке определяется по формуле:
пл = qо.п + qо.л + qт.л + qт.у
+ qэ.п ,
где: qо.п - метановыделение с поверхности очистного забоя, м3/т;
qо.л, qт.л и qт.у - метановыделение из
отбитого угля, временно оставленного в лаве, транспортируемого по лаве и по
выработкам участка за пределами лавы соответственно, м3/т; qп
- метановыделение из подготовительной выработки, проводимой на выемочном
участке, м3/т.
Метановыделение с поверхности очистного забоя:
о.п = kпл х (1 - kд.е),
где: kпл и kд.е - коэффициенты, учитывающие
соответственно дегазирующее влияние оконтуривающих выработок и естественную
дегазацию обнаженной поверхности пласта.
kпл
= ; kд.е = 1 - k/еn;
зд - ширина условного пояса газового дренирования пласта, м (из табл. 8
[1]) bзд1= 14 м,зд2 = 14 м при Ток1 > 200 дней (монтаж и подготовка лавы)
и Vг =31 kс1 и kс2 -
коэффициенты, учитывающие дренирующее влияние оконтуривающих выработок
соответственно со стороны поступающей в лаву и исходящей струи воздуха и равны
-1; k и n - показатели, характеризующие интенсивность газоотдачи угля.
Для шахт Печорского бассейна k =0,6; а1=0,1; b1=0 [1]
= а1vоч (0,002(27-
VГ)2+1)
где: Vоч
- скорость подвигания очистного забоя, м/сутки;
Скорость подвигания очистного забоя:оч = Аоч/(Lоч
mв g) = 3500/(230 × 3,2 × 1,3) =3,66 м/сут.;
kпл
= =0,88;д.е = 1 - 0,6 /е 0,38
=0,59;о.п = 0,88 × 20 (1 - 0,59) = 7,22 м3/т.
Метановыделение
из отбитого, но не погруженного на конвейер угля в лаве:
о.л = kпл х kд.е
kо.л(1 - bт.л),
где: bт.л - доля отбитого угля, погружаемого выемочной машиной
на конвейер; kо.л - коэффициент газоотдачи, учитывающий время
нахождения отбитого угля в лаве.
Для выемки угля в лаве с учетом технологии выемки (челноковая схема
работы комбайна) bт.л = 0,95
kо.л. = ,
где:
а2 и b2
-эмпирические коэффициенты, для Печорского бассейна,
а2
= 0,115; b2 = 0,25;
То.л. - время нахождения отбитого угля в лаве, мин;
То.л.
= Тсмnсмr/vоч,
где:
Тсм - продолжительность добычной смены, мин, Тсм = 360
мин; nсм - число
добычных смен в сутки, nсм = 3; r -
ширина захвата выемочной машины, м,
r = 0,8 м.
То.л.
= 360 . 3 . 0,8 / 3,66 =236,1мин;
следовательно:
kо.л. = =0,45;о.л
=. 0,88 . 20 . 0,59 . 0,45.
(1 - 0,95) = 0,23 м3/т .
Метановыделение
из отбитого угля транспортируемого по лаве:
qт.л
= kп.л . x kд.с kт.л bт.л,
где:
kт.л - коэффициент газоотдачи, учитывающий время транспортирования
по лаве, при Тт.л = Ту рассчитываемый по формуле 8 [1]; Тт.л
- время транспортирования отбитого угля по лаве, мин, Тт.л = Lоч
/ 60 Vт.л; Vт.л - скорость транспортирования угля по
лаве, м/с, для конвейера СП-301 Vт.л = 1,12 м/с.[3]
Тт.л
= 230 / 60 × 1,12 = 3,4 мин,
по
принятой технологии ведения работ Тт.л = Ту,
следовательно:
т.л =
т.л = 0,115 × 3,40,25 = 0,16;т.л = 0,88 × 20 × 0,59 × 0,16 × 0,95 = 1,58 м3/т.
Метановыделение из отбитого угля, транспортируемого по выработкам участка
за пределами лавы:
т.у = kп.л х kд.е(kт.у - kт.л)bт.л,,
где: kт.у = а2 Тт.уb2 ; Тт.у
- время транспортирования угля в пределах участка, мин.
Тт.у
= + = 18,7
мин,
где:
Li - длина соответствующего транспортного звена, м;тi -
скорость транспортирования угля на этом звене, м/с.т.у = 0,115 × 18,7 0,25 = 0,24;т.у = 0,88 × 20 × 0,59× (0,24 - 0,16)×0,95 = 0,79 м3/т.
Метановыделение
из угля, теряемого на выемочном участке:
qэ.п. = kэ.п. (x- x0
);
kэ.п. - коэффициент эксплуатационных потерь (kэ.п.= 0,05);э.п =0,05 (20 -3,74) = 0,81 м3/т;
пл = qо.п + qо.л
+ qт.л + qт.у + qэ.п
п.л. = 7,22 + 0,23 +1,58 +
0,79 + 0,81 = 10,63 м3/т.
3.3 Метановыделение из вмещающих пород
Метановыделение из вмещающих пород можно считать пропорциональным
метановыделению из пласта:
пор = kпор× qп.л= 0,15 × 10,63= 1,6 м3/т;
где: kпор = 0,15 - коэффициент пропорциональности (для
Печорского бассейна).[1]
3.4 Метановыделение в выработки выемочного участка
Метановыделение в выработанном пространстве:
qвп
= kv [qсп.п(1-kдс.п) + qсп.н(1-kдс.н)
+ qпор(1- )]+ qэ.п(1-kд.п),
где:
kдс.п, kдс.н, kд.п - коэффициенты эффективности
принудительной дегазации соответственно подрабатываемых, надрабатываемых и
разрабатываемого пласта; kv - коэффициент, учитывающий скорость
подвигания очистного забоя, для шахт Печорского бассейна вп = 1 [3
(1-0) +4 (1-0) + 1,6(1-0)] + 0,81 (1-0) = 9,41 м3/т
Метановыделение в очистную выработку составит:о.з = (qо.п
+ qо.л + qт.л)(1 - kд.п) = (7,22 + 0,23 +
1,58)(1-0) = 9,03 м3/т
Полная величина метановыделения в очистную выработку:
qоч = qо.з + kв.п qв.п(1 - kд.в)
= 9,03 +0 × 9,41 (1
- 0) = 9,03 м3/т
Суммарное метановыделение в выработки выемочного участка:уч =
qо.з + qт.у(1- kд.п) + qв.п(1 - kд.в.)
=9,03 + 0,79 + 9,41(1 - 0) = 19,23 м3/т
Средняя за сутки абсолютная величина метановыделения в минуту в любую
выработку выемочного участка:
Ii = qi Aуч / 1440,
где: qi - относительная величина метановыделения в
соответствующую выработку, м3/т;ту = qту. Ауч
/ 1440 =0,79× 3500 /
1440 =1,92 м3/мин;о.з . = qо.з. Ауч
/ 1440 =9,03× 3500 /
1440 =21,95 м3/мин;в.п = qв.п Ауч /
1440 =9,41× 3500 /
1440 =22,87 м3/мин;уч = qуч Ауч /
1440 =19,23× 3500 /
1440 =46,74 м3/мин;оч = qоч Ауч /
1440 =9,03× 3500 /
1440 =21,95 м3/мин;
Таблица 3
Схема проветр. участка
|
Показатели абсолютного
метановыделения, м3/мин
|
|
qпл
|
qс.п
|
qпор
|
qуч
|
Iту
|
Iвп
|
Iоч
|
Iуч
|
3-В
|
10,63
|
7
|
1,6
|
19,23
|
1,92
|
22,87
|
21,95
|
46,74
|
4. Расход воздуха для проветривания выработок выемочного
участка
4.1 Расход воздуха для проветривания очистных выработок
Количество воздуха, которое нужно подать в очистную выработку:
где:
kоз
-частный коэффициент утечек воздуха, учитывающий движение воздуха по части
выработанного пространства, непосредственно прилегающего к призабойному; kут.в - общий коэффициент утечек воздуха через выработанное
пространство; - минимально необходимый расход воздуха для
разбавления до безопасных концентраций выделяющегося на выемочном участке
метана.
Величина
коэффициента kоз
принимается по таблице 15[1], kоз = 1,25.
kут.в = 1 + (k1ут.в - 1)kут.п
где k1ут.в - коэффициент, учитывающий
воздухопроницаемость выработанного пространства; kут.п - коэффициент, учитывающий воздухопроницаемость
подготовительных выработок, примыкающих к выработанному пространству.
Qочг
=
где:
Iоч -средняя за сутки абсолютная величина метановыделения в очистную
выработку, м3/мин.
Qочг
=
Расход
воздуха по минимальной скорости его движения
очv = Vmin S”оч kоз
= 0,25 · 9,4 · 1,25 = 2,94 м3/с,
где:
S”оч - максимальное значение площади поперечного сечения
призабойного пространства лавы, м2 (табл. 14[1]).
Расход воздуха по числу занятых людей:
очл = 0,1 nч
= 0,1 · 7 = 0,7 м3/с.
Для исключения возможности образования местных скоплений метана у
сопряжения лавы с вентиляционной выработкой расход воздуха в очистной выработке
должен отвечать следующему условию:
Принимаем Qоч по максимальному из значений Qоч:
Qоч = 43,5 м3/с.
Скорость движения воздуха в призабойном пространстве
= Qоч / (S’оч kоз)
= 43,5/ (7,2 ·1,25) =4,8 м/с < 4 м/с
В связи с тем, что скорость движения воздуха в призабойном пространстве
превышает максимально допустимую, необходимо провести мероприятия по снижению
метановыделения. Для снижения метоновыделения проведем дегазацию
разрабатываемого пласта kд.п=0,2.
Метановыделение в выработанном пространстве:
qвп
= kv [qсп.п(1-kдс.п) + qсп.н(1-kдс.н)
+ qпор(1- )]+ qэ.п(1-kд.п),
где:
kдс.п, kдс.н, kд.п - коэффициенты
эффективности принудительной дегазации соответственно подрабатываемых,
надрабатываемых и разрабатываемого пласта; kv - коэффициент,
учитывающий скорость подвигания очистного забоя, для шахт Печорского бассейна вп = 1 [3
(1-0) +4 (1-0) + 1,6(1-0)] + 0,81 (1-0,2) = 9,25 м3/т
Метановыделение в очистную выработку составит:о.з = (qо.п
+ qо.л + qт.л)(1 - kд.п) = (7,22 + 0,23 +
1,58)(1-0,2) = 7,22м3/т
Полная величина метановыделения в очистную выработку:
qоч = qо.з + kв.п qв.п(1 - kд.в)
= 7,22 +0 × 9,25 (1
- 0) = 7,22 м3/т
Суммарное метановыделение в выработки выемочного участка с учетом
дегазации:уч = qо.з + qт.у(1- kд.п)
+ qв.п(1 - kд.в.) =7,22 + 0,79(1-0,2) + 9,25(1 - 0) =
17,1 м3/т
Средняя за сутки абсолютная величина метановыделения в минуту в любую
выработку выемочного участка:
Ii = qi Aуч / 1440,
где: qi - относительная величина метановыделения в
соответствующую выработку, м3/т;ту = qту. Ауч
/ 1440 =0,79× 3500 /
1440 =1,92 м3/мин;о.з . = qо.з. Ауч
/ 1440 =7,22× 3500 /
1440 =17,5 м3/мин;в.п = qв.п Ауч /
1440 =9,25× 3500 /
1440 =22,5 м3/мин;уч = qуч Ауч /
1440 =17,1× 3500 /
1440 =41,6 м3/мин;оч = qоч Ауч /
1440 =7,22× 3500 /
1440 =17,5 м3/мин;
Таблица 4
Схема проветр. участка
|
Показатели относительного
метановыделения, м3/т
|
Показатели абсолютного
метановыделения, м3/мин
|
|
qпл
|
qс.п
|
qпор
|
qуч
|
Iту
|
Iвп
|
Iоч
|
Iуч
|
3-В
|
10,63
|
7
|
1,6
|
17,1
|
1,92
|
17,5
|
41,6
|
5. Расход воздуха для проветривания выработок выемочного
участка с применением мероприятий по дегазации
.1 Расход воздуха для проветривания очистных выработок с
применением мероприятий по дегазации
Количество воздуха, которое нужно подать в очистную выработку:
где:
kоз
-частный коэффициент утечек воздуха, учитывающий движение воздуха по части
выработанного пространства, непосредственно прилегающего к призабойному; kут.в - общий коэффициент утечек воздуха через выработанное
пространство; - минимально необходимый расход воздуха для
разбавления до безопасных концентраций выделяющегося на выемочном участке
метана.
Величина
коэффициента kоз
принимается по таблице 15[1], kоз = 1,25.
kут.в = 1 + (k1ут.в - 1)kут.п
где k1ут.в - коэффициент, учитывающий
воздухопроницаемость выработанного пространства; kут.п - коэффициент, учитывающий воздухопроницаемость
подготовительных выработок, примыкающих к выработанному пространству.
Qочг
=
где:
Iоч -средняя за сутки абсолютная величина метановыделения в очистную
выработку, м3/мин.
Qочг
=
Расход
воздуха по минимальной скорости его движения
очv = Vmin S”оч kоз
= 0,25 ·9,4 · 1,25 = 2,94 м3/с,
где:
S”оч - максимальное значение площади поперечного сечения
призабойного пространства лавы, м2 (табл. 14[1]).
Расход воздуха по числу занятых людей:
очл = 0,1 nч
= 0,1 ·7 = 0,7 м3/с.
Для исключения возможности образования местных скоплений метана у
сопряжения лавы с вентиляционной выработкой расход воздуха в очистной выработке
должен отвечать следующему условию:
Принимаем Qоч по максимальному из значений Qоч:
Qоч = 35,3 м3/с.
Скорость движения воздуха в призабойном пространстве
= Qоч / (S’оч kоз)
= 35,3/ (7,2 ·1,25) =3,9 м/с < 4 м/с
Утечки воздуха через выработанное пространство:
kут.в = 1 + (k1ут.в - 1)kут.п
k1ут.в = 1 + bу.к · mв · exp (0,15f -
0,24S1оч) ,
bу.к = 0,7 (полное обрушение);
k1ут.в = 1 + 0,7 · 3,2 · exp (0,15 · 6 - 0,24 · 7,2) =1,98;
Для способа подержания выработки бутовой полосой: kут.п = 1,0.
kут.в = 1 + (1,98 - 1) · 1,0 = 1,98
м3/с.
5.2 Расход воздуха на выемочном участке
Минимально необходимый расход воздуха для разбавления до безопасных
концентраций выделяющихся на выемочном участке газов:
Qучг
= = = 83,9 м3/с
Дополнительный расход воздуха при обособленном разбавлении газа,
выделяющегося из транспортируемого вне лавы угля:
Qдоп. ==
83,9-(35,3 + 20,6)=28,0 м3/с
Qуч = kз (Qоч + Qут.в + Qдоп)=1(35,3+20,6+28)=83,9 м3/с
где
kз -
коэффициент запаса, kз = 1.
Проверка
по газовыделению на выемочном участке: Qуч ³ Qгуч. 83,9 м3/с
=83,9 м3/с
проветривание
дегазация вентилятор депрессия
6. Метановыделение при проведении подготовительной одиночной
выработки
При проведении подготовительной выработки используется комбайновый способ
проходки. В качестве механизма используется проходческий комбайн ГПКС. Форма поперечного
сечения выработки - арочная, сечение выработки в свету Sсв = 14,5 м2.
Способ проветривания - нагнетательный, который на газовых шахтах является
обязательным и единственным. Достоинство его заключается в том, что
проветривание призабойного пространства осуществляется струей свежего воздуха,
выходящего из трубопровода с большой скоростью, за счет чего воздух разбавляет
местные скопления метана. По правилам безопасности на газовых шахтах конец
трубопровода должен располагаться на расстоянии от забоя не более 8 метров, а
для предотвращения рециркуляции вентилятор должен быть установлен на расстоянии
не менее 10 метров от устья проветриваемой выработки.
Рис. 1
Метановыделение из отбитого угля составит:
о.у = (х - хо) j кт.у = (20- 3,74) · 1,2 · 0,22 = 4,3
м3/мин;
где: j - интенсивность разрушения угля в забое - 1,2 т/мин для
проходческого комбайна ГПКС (достаточная для поддержания необходимых темпов
проходки) [3], kт.у - коэффициент, учитывающий степень дегазации
отбитого угля,
kт.у = а2Туb2
= 0,115 · 12,4 0,25 = 0,22;
а2 и b2 - эмпирические коэффициенты; Ту
- время нахождения отбитого угля в призабойном пространстве, мин,
Ту = Sуг Lц g / j = 10,4 · 1,1 · 1,3 / 1,2 = 12,4
мин.
Метановыделение из обнаженных выработкой поверхностей пласта определяется
по формулам:
в призабойной части выработки
пов.з = ап kт.з,
в тупиковой части выработки
пов.т = ап kт.т,
во всей выработке в целом
пов.в = ап kт.в,
где: ап - начальное метановыделение с обнаженной поверхности
пласта,
ап = 4 · 10-4 mп b а (х - хо) n;
п
- полезная мощность пласта, м; b - коэффициент, учитывающий условия фильтрации; а и n - коэффициенты,
характеризующие метаноотдачу угля; kт.з, kт.т и kт.в
- коэффициенты, учитывающие длину соответствующей части выработки и время ее
проведения.
Коэффициент b
зависит от площади поперечного сечения выработки в свету Sсв и
полезной мощности пласта [1]:
/ mп
= / 3,2 = 1,2, отсюда b = 1.
Для
шахт Печорского бассейна а = 0,4и n = 2 [1],
ап
= 4 · 10-4 · 3,2· 1 · 0,4 (20 - 3,74)2 = 0,14
Для шахт Печорского бассейна [1]:
kт.з(т.в)
=
где: Li - длина соответствующей части (призабойной, тупиковой
или выработки в целом) выработки, м; vпр - скорость проведения
выработки, увязанная с темпами подвигания очистных забоев: vпр = 14
м/сут,
kт.т ==12,8;т.в. ==12,8;
где: Li - длина соответствующей части (призабойной, тупиковой
или выработки в целом) выработки, м; vпр - скорость проведения
выработки, увязанная с темпами подвигания очистных забоев.
Iпов.з = 0,14 · 1,19 = 0,27м3/мин;пов.т
= 0,14· 12,8= 1,8 м3/мин;пов.в = 0,14 ·12,8 = 1,8 м3/мин.
Полное метановыделение в призабойную часть выработки:зп = Iо.у
+ Iпов.з,
з.п = 4,3 + 0,27 = 4,57 м3/мин.
Метановыделение в тупиковую часть выработки:
пт = Iо.у + Iпов.т
п.т = 4,3 + 1,8 = 6,1 м3/мин.
Метановыделение в выработку в целом:
п
= Iо.у + Iпов.в
п
= 4,3 + 1,8 =6,1 м3/мин.
7. Расход воздуха и средства для проветривания проводимой
подготовительной выработки
.1 Расход воздуха в призабойном пространстве тупиковой
выработки
Qзп.г
= ,
где: с - максимально допустимая концентрация газа в забое средняя по
сечению, %; с’0 - средняя концентрация газа в воздухе у
места установки ВМП,
с’0 = со + Dс;
Dс - прирост концентрации газа в воздухе за счет газовыделения на участке
от устья выработки до места установки ВМП, %, Dс =0.
Qзп.г
= = 8,0 м3/с.
Расход воздуха по минимальной скорости движения воздуха и с учетом его
температуры:
Qзп.v = S vт.min = 14,5 · 0,25 = 3,63м3/с;зп.t = S vt / 3 =14,5 · 0,5 / 3 = 2,42 м3/с;
где: vт.min и vt - минимально допустимые по
правилам безопасности скорости движения воздуха в тупиковой выработке и в ее
призабойном пространстве соответственно в зависимости от температуры, м/с.
Расход воздуха по числу занятых в выработке людей:
Qзп.л = 0,1 nз.ч = 0,1 ·5 = 0,5 м3/с,
где: 0,1 - нормативный расход воздуха на одного человека, м3/с
[1], nз.ч - наибольшее число людей занятое в призабойной части
выработки.
Принимаем расход воздуха в призабойном пространстве по наибольшему
фактору: Qз.п = 8,0 м3/с.
Принятое значение проверяем по максимально допустимой правилами
безопасности скорости движения воздуха в призабойном пространстве.
Qз.п £ vз.max S / 3 = 4 · 14,5 / 3 = 19,3м3/с; 8,0 < 19,3 м3/с
Принятый расход воздуха не превышает допустимый по максимальной скорости.
Расход воздуха на выходе из трубопровода:
тр = Qзп / nтр,
где: nтр - число параллельных ставов труб в выработке, nтр
= 1тр =8,0 / 1 =8,0 м3/с.
7.2 Расход воздуха для проветривания тупиковой части
выработки
Расчет по потребности призабойного пространства
пт.з = Qтр nтр kут.тр,
где kут.тр - коэффициент утечек воздуха в трубопроводе
Для проветривания выработки применим комбинированный трубопровод
диаметром 1,0 м, тогда kут.тр = 1,27. Для определения kут.тр
используем таблицы 18-21 [1].пт.з = 8,0 · 1 · 1,35 =10,8 м3/с.
Расход воздуха по газовыделению:
Qпт.г
= ,
где:
kн - коэффициент неравномерности газовыделения в выработку kн
= 1,0 [1]пт.г = =10,7м3/с.
Расход
воздуха по числу занятых людей:
пт.л = 0,1 nт.ч,
где:
nт.ч - наибольшее число людей, занятых в тупиковой части выработкипт.л
= 0,1 · 5 = 0,5 м3/с.
Принимаем
расход воздуха для проветривания тупиковой части выработки по наибольшему
значению:пт = 10,8м3/с.
Проверка принятого значения по максимально допустимой скорости воздуха:п.т
£ vв.max S = 4 ·10,4 =41,6
м3/с, что соответствует условиям 10,8 м3/с<41,6 м3/с
7.3 Подача и давление вентилятора местного проветривания
Подача ВМП: Qв = Qтр kут.тр =8,0· 1,35 =
10,8 м3/с. Подача не превышает максимально возможную
производительность ВМП (в настоящее время 12-13 м3/с).
Необходимое давление вентилятора:
hв
= ,
где
Rтр - аэродинамическое сопротивление трубопровода, кm, выражается формулой:
тр = rтр. (Lтр1
+ 20 dтр n’1 + 10 dтр n”1) + rтр.к
(Lтр2 + 20 dтр n’2 + 10 dтр n”2)
,
где:
rтр - удельное аэродинамическое сопротивление трубопровода rтр
= 0,0053 кm, rтр = 0,00153 кm, [1]; n’п и n”п - число поворотов трубопровода,
соответственно под углом 90 и 45 градусов.тр = 0,00153(2100 + 20 · 1
· 1 + 0) +0,0053(200 + 0 + 0) = 4,2 кm,в =
Принимаем
ВМП - ВЦ-11М.
7.4 Расход воздуха в месте установки ВМП
вс = 1,43 kр Qв nтр nв.пар;вс
= Qв nтр nв.пар + 0,15 Sв,
где: kр - коэффициент резерва kр = 1,1 [1]; Sв
- площадь поперечного сечения выработки в месте установки ВМП, Sв =
16,4 м2.
Qвс = 1,43 · 1,1 · 10,8 ·1 ·1 = 17,0 м3/с;
Qвс = 10,8 · 1 ·1 + 0,15 · 16,4 = 13,3 м3/с.
Принимаем максимальное значение: Qвс = 17,0 м3/с.
8. Расчет депрессии выработок выемочного участка
Депрессия каждой выработки:
hi = (a P L / S3) Q2p ,
где:
a - коэффициент аэродинамического сопротивления
выработки, Н · с2/м4 [4]; Р - периметр выработки, м , P=kф, где kф
-коэффициент формы поперечного сечения выработки (для сводчатого и арочного kф = 3,8; для лавы kф =5) [1]; L - длина выработки, м; S - площадь
поперечного сечения, м2; Qр - расчетный расход воздуха по
выработке, м3/c.0-1 = (0,021 ·14,5 · 2300 /14,53 )
· 83,9 2 = 1617,1 Па
Депрессия лавы, оборудованной механизированным комплексом:1-2
= (0,031 ·13,4 · 230 /7,23 ) · 28,242 =204,1Па
Депрессия выработок выемочного участка:
hуч = kм.с S hi = 1,1 · (1617,1+204,1) =2003,3 Па
Таблица 5
Выработка
|
Тип крепи
|
a , ·с2/м4
|
S, м2
|
Р, м
|
L, м
|
Qр, м3/с
|
h, Па
|
v, м/с
|
Мех. крепь
|
0,031
|
7,2
|
13,4
|
230
|
28,24
|
204,1
|
3,9
|
Конвейерный штрек
|
Мет. ароч. 3-х звен. крепь
|
0,021
|
14,5
|
14,5
|
2300
|
83,9
|
1617,1
|
5,8
|
Заключение
Для проветривания выемочного участка была выбрана схема проветривания 3ВН
НИСХ ПТ (прямоточная схема проветривания с выдачей исходящий струи из лавы на
выработанное пространство и нисходящим движением воздуха в лаве при полностью
обособленном разбавлении вредностей по источникам их поступления). Данная схема
проветривания возможна при применении мероприятий по снижению метановыделения,
в данной работе применена дегазация вынимаемого пласта (скважинами по пласту,
пробуренными из подготовительных выработок).
Для проветривания подготовительной выработки на основании расчетов выбран
вентилятор местного проветривания ВЦ-11М.
Список используемой литературы
1. Синопальников К.Г. Проектирование
вентиляции угольных шахт: Методические указания / Санкт-Петербург, 1995.
2. Рудничная вентиляция: Справочник /
под ред. К.З. Ушакова. М., Недра, 1988.
3. Правила безопасности в угольных
шахтах. М., 1995.
4. Решение вентиляционных задач на ЭВМ с
помощью программ С1, С2, С3, С4: методические указания; Сост. К.Г.
Синопальников. СПб, 2002.
5. Машины и
оборудование для шахт и рудников: Справочник/ С.Х. Клорикьян, В.В. Старичнев,
М.А. Сребный и др. - 6-е изд., М., 2000. - 471 с.