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: Показатель Единицы измерения Значение Название выработки штрек Площадь поперечного сечения проходимой выработки в свету м2 9,8 Форма поперечного сечения «Т» Длина выработки м 400 Масса ВВ, расходуемого в одном цикле проходки кг 50 Газовость ВВ л/кг 40 Обводнённость пород средная Плотность пород кг/м3 2700 Опасность по взрыву газа и (или) пыли нет 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 Диаметр 0,5 м Тип МУ Тканевая основа «чефер» с двусторонним ПХВ покрытием Масса 1 м 1,9 кг Длина 20 м Коэффициент аэродинамического сопротивления, Нс2 /м4 0,0046 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 Диаметр 0,6 м Материал металл Длина звена 10 м Масса 1 м 6 кг Коэффициент аэродинамического сопротивления, Нс2 /м4 0,003 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.