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
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 Lз.о.. Величина Lз.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.
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):
/>
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–PAGE_BREAK–
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: />
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: продолжение
–PAGE_BREAK–
/>
— для нагнетательного трубопровода:
/>
Теперь подсчитаем общую депрессию для всасывающего и нагнетательного трубопровода:
— для всасывающего трубопровода:
/>
— для нагнетательного трубопровода:
/>
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
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.
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.
Несмотряев В.И., Косьянов В.Д. – «Проведение горизонтальных подземных выработок и камер». Издательство Московской государственной геологоразведочной академии. Москва 2001г.
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.
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.
Муратов В.Н., Холопкин Ю.И. – «Справочник механика подземных геологоразведочных работ». Издательство «Недра», 1978 г.