Выбор схемы, расчет проветривания выемочного участка и проводимой подготовительной выработки
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. Где: — коэффициент аэродинамического сопротивления выработки, Н… Читать ещё >
Выбор схемы, расчет проветривания выемочного участка и проводимой подготовительной выработки (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
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.
1. Исходные данные
2. Анализ исходных данных и выбор схемы проветривания выемочного участка
3. Прогноз метанообильности выработок выемочного участка
3.1 Природная и остаточная метаноносность
3.2 Метановыделение из разрабатываемого пласта на выемочном участке
3.3 Метановыделение из вмещающих пород
3.4 Метановыделение в выработки выемочного участка
4. Расход воздуха для проветривания выработок выемочного участка
- 4.1 Расход воздуха для проветривания очистных выработок
- 5. Расход воздуха для проветривания выработок выемочного участка с применением мероприятий по дегазации
- 5.1 Расход воздуха для проветривания очистных выработок с применением мероприятий по дегазации
- 5.2 Расход воздуха на выемочном участке
- 6. Метановыделение при проведении подготовительной одиночной выработки
- 7. Расход воздуха и средства для проветривания проводимой подготовительной выработки
- 7.1 Расход воздуха в призабойном пространстве тупиковой выработки
- 7.2 Расход воздуха для проветривания тупиковой части выработки
- 7.3 Подача и давление вентилятора местного проветривания
- 7.4 Расход воздуха в месте установки ВМП
- 8. Расчет депрессии выработок выемочного участка
- Заключение
- Список используемой литературы
1. Исходные данные
Таблица 1
№ | Показатели | Усл. обозн. | Числ. знач. | |
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 | 3,2 1,3 | ||
2. Анализ исходных данных и выбор схемы проветривания выемочного участка
При рациональном выборе схемы проветривания участка (шахты) нужно руководствоваться следующими требованиями:
1) максимальное упрощение вентиляционной сети;
2) сведения к минимуму числа диагоналей, пересечений воздушных струй, дополнительных выработок между свежей и исходящей струями и вентиляционных устройств;
3) 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 | |
В | Н | НИСХ | ПТ | ВП+ТР | — 1 | — 1 | 0−1 | |||
Примечание:
3 — 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
НИСХнисходящее 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)
kс1 — коэффициент, учитывающие дренирующее влияние оконтуривающих выработок со стороны поступающей в лаву струи воздуха
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:
qпл = 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:
qо.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;
bзд — ширина условного пояса газового дренирования пласта, м (из табл. 8 [1]) bзд1= 14 м,
bзд2 = 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]
n = а1vоч (0,002(27- VГ)2+1)
где: Vоч — скорость подвигания очистного забоя, м/сутки;
Скорость подвигания очистного забоя:
Vоч = Аоч/(Lоч mв) = 3500/(230 3,2 1,3) =3,66 м/сут.;
kпл = =0,88;
kд.е = 1 — 0,6 /е 0, 38 =0,59;
qо.п = 0,88 20 (1 — 0,59) = 7,22 м3/т.
Метановыделение из отбитого, но не погруженного на конвейер угля в лаве:
qо.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;
qо.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:
kт.л =
kт.л = 0,115 3,40,25 = 0,16;
qт.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:
qт.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;
Vтi — скорость транспортирования угля на этом звене, м/с.
kт.у = 0,115 18,7 0,25 = 0,24;
qт.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. (xx0);
kэ.п. — коэффициент эксплуатационных потерь (kэ.п.= 0,05);
qэ.п =0,05 (20 -3,74) = 0,81 м3/т;
qпл = qо.п + qо.л + qт.л + qт.у + qэ.п
qп.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:
qпор = 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
qвп = 1 [3 (1−0) +4 (1−0) + 1,6(1−0)] + 0,81 (1−0) = 9,41 м3/т
Метановыделение в очистную выработку составит:
qо.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:
qуч = 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;
Iту = qту. Ауч / 1440 =0,79 3500 / 1440 =1,92 м3/мин;
Iо.з . = qо.з. Ауч / 1440 =9,03 3500 / 1440 =21,95 м3/мин;
Iв.п = qв.п Ауч / 1440 =9,41 3500 / 1440 =22,87 м3/мин;
Iуч = qуч Ауч / 1440 =19,23 3500 / 1440 =46,74 м3/мин;
Iоч = qоч Ауч / 1440 =9,03 3500 / 1440 =21,95 м3/мин;
Таблица 3
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 | 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
Qочv = 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:
Qочл = 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
v = Qоч / (S'оч kоз)
v = 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
qвп = 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:
qо.з = (qо.п + qо.л + qт.л)(1 — kд.п) = (7,22 + 0,23 + 1,58)(1−0,2) = 7,22 м3/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:
qуч = 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;
Iту = qту. Ауч / 1440 =0,79 3500 / 1440 =1,92 м3/мин;
Iо.з . = qо.з. Ауч / 1440 =7,22 3500 / 1440 =17,5 м3/мин;
Iв.п = qв.п Ауч / 1440 =9,25 3500 / 1440 =22,5 м3/мин;
Iуч = qуч Ауч / 1440 =17,1 3500 / 1440 =41,6 м3/мин;
Iоч = 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 | 1,6 | 17,1 | 1,92 | 22,5 | 17,5 | 41,6 | ||
5. Расход воздуха для проветривания выработок выемочного участка с применением мероприятий по дегазации
5.1 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
Qочv = 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:
Qочл = 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
v = Qоч / (S'оч kоз)
v = 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 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:
Iо.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 / 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
Iпов.з = ап kт.з,
в тупиковой части выработки
Iпов.т = ап kт.т,
во всей выработке в целом
Iпов.в = ап kт.в,
где: ап — начальное метановыделение с обнаженной поверхности пласта, ап = 4 10-4 mп а (х — хо) n;
mп — полезная мощность пласта, м; - 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 зависит от площади поперечного сечения выработки в свету Sсв и полезной мощности пласта [1]:
/ mп = / 3,2 = 1,2, отсюда = 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.з == 1,19;
kт.т ==12,8;
kт.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 = 0,27 м3/мин;
Iпов.т = 0,14 12,8= 1,8 м3/мин;
Iпов.в = 0,14 12,8 = 1,8 м3/мин.
Полное метановыделение в призабойную часть выработки:
Iзп = Iо.у + Iпов.з,
Iз.п = 4,3 + 0,27 = 4,57 м3/мин.
Метановыделение в тупиковую часть выработки:
Iпт = Iо.у + Iпов.т
Iп.т = 4,3 + 1,8 = 6,1 м3/мин.
Метановыделение в выработку в целом:
Iп = Iо.у + Iпов.в
Iп = 4,3 + 1,8 =6,1 м3/мин.
7. Расход воздуха и средства для проветривания проводимой подготовительной выработки
7.1 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 + с;
с — прирост концентрации газа в воздухе за счет газовыделения на участке от устья выработки до места установки ВМП, %, с =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 = 3,63 м3/с;
Qзп.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 = 19,3 м3/с; 8,0 < 19,3 м3/с Принятый расход воздуха не превышает допустимый по максимальной скорости.
Расход воздуха на выходе из трубопровода:
Qтр = Qзп / nтр,
где: nтр — число параллельных ставов труб в выработке, nтр = 1
Qтр =8,0 / 1 =8,0 м3/с.
7.2 Расход воздуха для проветривания тупиковой части выработки
Расчет по потребности призабойного пространства
Qпт.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.
Qпт.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]
Qпт.г = =10,7 м3/с.
Расход воздуха по числу занятых людей:
Qпт.л = 0,1 nт.ч,
где: nт.ч — наибольшее число людей, занятых в тупиковой части выработки
Qпт.л = 0,1 5 = 0,5 м3/с.
Принимаем расход воздуха для проветривания тупиковой части выработки по наибольшему значению:
Qпт = 10,8 м3/с.
Проверка принятого значения по максимально допустимой скорости воздуха:
Qп.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, к, выражается формулой:
Rтр = 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 к, rтр = 0,153 к, [1]; n'п и n"п — число поворотов трубопровода, соответственно под углом 90 и 45 градусов.
Rтр = 0,00153(2100 + 20 1 1 + 0) +0,0053(200 + 0 + 0) = 4,2 к,
hв =
Принимаем ВМП — ВЦ-11М.
7.4 Расход воздуха в месте установки ВМП
Qвс = 1,43 kр Qв nтр nв.пар;
Qвс = 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 = (P L / S3) Q2p ,
где: — 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.
h0−1 = (0,021 14,5 2300 /14,53) 83,9 2 = 1617,1 Па Депрессия лавы, оборудованной механизированным комплексом:
h1−2 = (0,031 13,4 230 /7,23) 28,242 =204,1Па Депрессия выработок выемочного участка:
hуч = kм.с hi = 1,1 (1617,1+204,1) =2003,3 Па
Таблица 5
Выработка | Тип крепи | с2/м4 | S, м2 | Р, м | L, м | Qр, м3/с | h, Па | v, м/с | |
Лава | Мех. крепь | 0,031 | 7,2 | 13,4 | 28,24 | 204,1 | 3,9 | ||
Конвейерный штрек | Мет. ароч. 3-х звен. крепь | 0,021 | 14,5 | 14,5 | 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
Синопальников К. Г. Проектирование вентиляции угольных шахт: Методические указания / Санкт-Петербург, 1995.
Рудничная вентиляция: Справочник / под ред. К. З. Ушакова. М., Недра, 1988.
Правила безопасности в угольных шахтах. М., 1995.
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.