Выбор схемы, расчет проветривания выемочного участка и проводимой подготовительной выработки

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Геология


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

http: ///

http: ///

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

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.

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

Выход летучих веществ из угля, %

Метановыделение из подрабатываемых пластов спутников, м3

Метановыделение из надрабатываемых пластов спутников, м3

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:

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

3

В

Н

НИСХ

ПТ

1

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

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)

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

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

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. (x- x0);

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Дополнительный расход воздуха при обособленном разбавлении газа, выделяющегося из транспортируемого вне лавы угля:

Qдоп. == 83,9-(35,3 + 20,6)=28,0 м3

Qуч = kз (Qоч + Qут. в + Qдоп)=1(35,3+20,6+28)=83,9 м3

где kз — коэффициент запаса, kз = 1.

Проверка по газовыделению на выемочном участке: Qуч Qгуч. 83,9 м3/с =83,9 м3

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.

http: ///

http: ///

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

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 [1].

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

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 с24 [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

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

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.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой