Вибір схеми і способу провітрювання шахти.

ХАРАКТЕРИСТИКА ШАХТИ.

 

Розглянута шахта розташована в центральному районі Донбасу і відпрацьовує запаси трьох крутопохилих пластів (55 град.), потужністю відповідно М1 = 1,5 м.; М2 = 1,5 м.; М3 = 1,0 м. Шахтне поле має наступні розміри: по простяганню - 5000 м.; по падінню - 1200 м. Усі шари є небезпечними по газу і пилу, а сама шахта відноситься до понадкатегорійних

Шахтне поле розкрите двома центрально подвійними вертикальними стволами глибиною 700 м. На шахті прийнята поверхова схема підготовки зі спадним порядком відпрацьовування поверхів у межах шахтного поля. Для виконання плану вуглевидобутку передбачене відпрацьовування одночасно всіх трьох пластів у межах поверху. При цьому на пласті М1 одна лава, а на двох інші по дві. У межах поверху прийнятий прямий порядок відпрацьовування запасів. Виїмка вугілля на пластах М1 і М3 ведеться за допомогою відбійних молотків, на пласті М2 - мех. комплексами.

Для розвитку гірничих робіт ведуться підготовчі роботи на нижче розташованому горизонті, що характеризується проведенням центрального квершлагу.

На основному горизонті розміщені камери ЦПП, складу ВМ і електрогараж. Провітрювання цих виробок згідно ПБ - відособлене, ПБ.

Більш детально параметри розглянутої шахти приведені в завданні на роботу.

 

 

Визначення кількості повітря

Для провітрювання виїмчих ділянок,

 

Розрахунок кількості повітря для провітрювання виїмчих ділянок виконується по кількості повітря, необхідного для провітрювання очисної виробки і перевіряється по кількості людей. Тому спочатку варто зробити розрахунок кількості повітря для очисних виробок, з огляду на ПБ.

 

 

Розрахунок кількості повітря для провітрювання

Розрахунок кількості повітря

Визначення витоків повітря через вентиляційні

РОЗРАХУНОК ДЕПРЕСІЇ ШАХТИ.

 

При русі повітря у вентиляційній мережі він на своєму шляху зустрічає опір у виді: тертя об верстати вироблення, у місцях повороту, звуження або розширення повітряного простору потоку (місцеві опори), при зустрічі з перешкодами. розташованими на шляху руху потоку (лобові опори).

Величина депресії шахти:

 

; (5.1)

 

де h_П.В. – депресія гірських вироблень напрямку, Па; знаходиться як сума депресій окремих послідовно з'єднаних вироблень, що входять у напрямок від устя повітря падаючого стовбура до виходу в канал вентилятора:

 

; (5.2.)

 

h_К.В. – депресія каналу вентилятора, Па

 

(5.3)

 

h_К. – депресія повітронагрівачів;

h_К.К. – депресія каналу повітронагрівачів;

(5.4)

Депресія вироблень розраховується по формулі:

 

(5.5)

 

де:

α - коефіцієнт аеродинамічного опору, визначається досвідченим шляхом або розрахунками, частіше вибирається з таблиць, кгс/м²;

l - довжина провітрюваного вироблення, м;

P - периметр вироблення, м;

S - перетин вироблення у світлі, м²;

Q - кількість повітря, що проходить по виробці, м³/с.

Розрахунок депресії зводиться в таблицю.

 

Визначаю значення максимальної і мінімальної депресії шахти:

 

600 +0,11 ∙ 600 + 350 = 1016 Па (5.6.)

 

464 + 0,11 ∙ 464 + 350 = 865 Па (5.7)

 

Для визначення ступеня провітрюваності шахти необхідно визначати її еквівалентний отвір.

Для цього використовується формула:

 

м (5.8)

 

т.к. А_Ш > 1,02 - шахта легкопровітрюєма

 

 

6. ВИБІР ВЕНТИЛЯТОРА ГОЛОВНОГО ПРОВІТРЮВАННЯ.

Вибір вентилятора головного провітрювання виконується по абсолютній витраті повітря і загальшахтній депресії по вихідним характеристикам. при депресії до 150 кгс/м² приймаються осьові вентилятори, при депресії понад 300 кгс/м² - відцентрові, а в проміжки можливі використання і тих і інших. Прийнятий ВГП повинний мати 20% запасу по продуктивності. Орієнтовно продуктивність ВГП розраховується по формулі:

 

=84,85∙1,1∙1,14=106 м³/с (6.1)

 

де К_УТ – коефіцієнт зовнішніх витоків повітря (табл. 8.7.).

 

Розрахункові режими вентилятора, тобто крапки h_Ш і Q_В наносяться на графік областей промислового використання вентиляторів. Для даних умов підходить той вентилятор в ОПВ якого потрапили обидві крапки. На підставі зроблених розрахунків і обліку області промислового використання, у якості ВГП приймаємо вентилятор типу ВОД – 30 М з наступними параметрами:

ПІДГОТОВЧОЇ ВИРОБКИ

На підставі п. ПБ для провітрювання відкаточного штреку ділянки ___ проектом приймається нагнітальний спосіб провітрювання за допомогою ВМП.

Витрата кількості повітря для провітрювання привибійного простору по метановиділенню у вибої виробки:

(7.1)

де:

I_ПЗ - очікуванеметановиділення в при вибійному просторі, м3/хв;

С - припустима концентрація метану (вуглекислого газу) у вихідному вентиляційному струмені або в при вибійному просторі, %, приймається згідно ПБ;

З₀ - концентрація метану (вуглекислого газу) у вентиляційному струмені, що надходить, %, приймається по вимірі або по максимально припустимій величині, згідно "Керівництва".

 

Розрахунок кількості повітря по мінімально припустимій швидкості руху повітря у виробленні:

 

= 60 ∙8,5 ∙0,5 = 225 м³\хв (7.2)

де:

Vmin - мінімально припустима швидкість руху повітря у виробленні, приймається згідно ПБ;

S_СВ - площа поперечного переріза виробки у світлі, м2.

 

Розрахунок кількості повітря для провітрювання вироблення в цілому по метановиділенню:

 

(7.3)

 

де:

I_П - повне газовиділення у вироблення, м³/хв;

К_Н - коефіцієнт нерівномірності газовиділення для Донбасу

 

До подальших розрахунків приймається максимальне зі значень, обумовлених по попередніх формулах.

 

Розрахунок кількості повітря для розведення отруйних газів після підривних робіт:

 

(7.4)

де:

V_ВВ - кількість отруйних газів, що утворяться після вибуху ВВ, л/кг;

 

= 100 ∙ 0 + 40 ∙ 14 = 660 л/кг (7.5)

 

де:

В_УГ, В_ПОР - кількість ВВ що підривається одночасно, кг;

L_П - критична довжина тупикової частини виробки, м; приймається рівної Lт, якщо Lт < 500м, у противному випадку L = 500м;

К_ОБВ - коефіцієнт, що враховує обводненість виробки;

КУТ_.В - коефіцієнт витоків повітря в трубопроводі для критичної довжини виробки, вибирається по орієнтованій довжині виробки по вираженню:

 

= 8,5∙0, 5=4,25 м³/с (7.6)

 

Розрахунок кількості повітря по тепловому фактору виробляється по формулі:

 

= 20 ∙ 8,5 ∙0, 5 = 85 м³/хв. (7.7)

 

де:

V_З.MIN - мінімально припустима швидкість повітря по тепловому фактору, ПБ.

 

Розрахунок кількості повітря по числу людей ведеться по формулі:

 

= 6 ∙ 4 = 24 м³/хв. (7.8)

 

 

На підставі наказу МУП України для газових шахт Qпз повинне бути не менш 200 м³/хв. Приймаємо Q пз = 200

 

Необхідна продуктивність ВМП знаходиться по формулі:

 

200∙1,07=214 м³/хв. (7.9)

 

 

При цьому повинно дотримуватися умова:

 

(7.10)

 

Для провітрювання тупикової частини відкаточного штреку проектом пропонується використовувати прогумовані труби типу 1А діаметром 0,6 мм. і довжиною ланки 20 м. Аеродинамічний опір даного трубопроводу складе:

 

0,071∙(110+20∙0,6∙2+10∙0,6∙0)=10 кμ

 

(7.11)

 

де:

r_ТР - питомий опір трубопроводу для проектного r = 0,071 кm /м;

n₁, n₂ - число поворотів трубопроводу відповідно на 45⁰ і 90⁰ град.

 

Депресія вентилятора складе:

 

 

(7.12)

 

На підставі зроблених розрахунків до установки приймається вентилятор типу ВМП - 6 з наступними параметрами:

 

 

Розміри провітрюваного вироблення

- перетин, м2 < 14

- довжина, м < 600

Продуктивність, м³/сек 2,5-6,6

Тиск, Па 13-30

Витрата стиснутого повітря, м³/хв 15

Габарити, мм

- довжина х ширина х висота 700х800х875

Маса, кг. 270

Ціна, грн. 358,6

До всасу вентилятора необхідно подати повітря в обсязі:

 

= 1.43 ∙ 225 ∙ 1,07 ∙ 1,1 = 379м³/хв. (7.13)

 

де: Кр коефіцієнт запасу, зв'язаний зі східчастим регулюванням продуктивності ВМП; приймається рівним Кр = 1,1.

КУТ_.В - див. таблицю

Q_ПЗ - максимальна можлива продуктивність прийнятого ВМП;

 

 

ХАРАКТЕРИСТИКА ШАХТИ.

 

Розглянута шахта розташована в центральному районі Донбасу і відпрацьовує запаси трьох крутопохилих пластів (55 град.), потужністю відповідно М1 = 1,5 м.; М2 = 1,5 м.; М3 = 1,0 м. Шахтне поле має наступні розміри: по простяганню - 5000 м.; по падінню - 1200 м. Усі шари є небезпечними по газу і пилу, а сама шахта відноситься до понадкатегорійних

Шахтне поле розкрите двома центрально подвійними вертикальними стволами глибиною 700 м. На шахті прийнята поверхова схема підготовки зі спадним порядком відпрацьовування поверхів у межах шахтного поля. Для виконання плану вуглевидобутку передбачене відпрацьовування одночасно всіх трьох пластів у межах поверху. При цьому на пласті М1 одна лава, а на двох інші по дві. У межах поверху прийнятий прямий порядок відпрацьовування запасів. Виїмка вугілля на пластах М1 і М3 ведеться за допомогою відбійних молотків, на пласті М2 - мех. комплексами.

Для розвитку гірничих робіт ведуться підготовчі роботи на нижче розташованому горизонті, що характеризується проведенням центрального квершлагу.

На основному горизонті розміщені камери ЦПП, складу ВМ і електрогараж. Провітрювання цих виробок згідно ПБ - відособлене, ПБ.

Більш детально параметри розглянутої шахти приведені в завданні на роботу.

 

 

ВИБІР СХЕМИ І СПОСОБУ ПРОВІТРЮВАННЯ ШАХТИ.

 

Самим завданням на проект запропонована детальна схема провітрювання шахти. Ця схема є характерною для шахт центрального району Донбасу, що розробляють круті пласти вугілля, що з’ясовано тими достоїнствами, що їм властиві, а саме:

- швидке введення шахти в експлуатацію;

- малі капітальні витрати при підготовці горизонтів і шахти в цілому;

- концентрація поверхневого комплексу;

- наявність тільки однієї діючої установки головного провітрювання.

На цій же схемі є недоліки, такі як: великі загально шахтні витоки повітря, велика довжина вентиляційного струменя і, відповідно, великі коливання депресії.

Часткове усунення зазначених недоліків знайде відображення в наступних розділах проекту.

Відповідно до вимог ПБ на газових шахтах необхідно використовувати тільки усмоктувальний спосіб провітрювання. Дана умова порозумівається тим, що в процесі провітрювання підземних виробок, створене розрядження в атмосфері шахти сприяє короткочасному запиранню газів, зокрема метану, у вугільних пластах і породах, що вміщають, що знижує на деякий період газовиділення і сприяє підвищенню безпеки при аварії.

Передумови вибуху метану, що проходить через вентилятор, усуваються з дотриманням мір безпеки і вимог ПБ

 

3. РОЗРАХУНОК КІЛЬКОСТІ ПОВІТРЯ ДЛЯ ПРОВІТРЮВАННЯ ШАХТИ.

 

Розрахунок кількості повітря для провітрювання шахти виконується відповідно до ПБ, "Посібника з проектування вентиляції вугільних шахт" (Київ, Основа, 1994), навчальною літературою, що рекомендується до вивчення предмета "Аерологія гірничих виробок".

Загальна кількість повітря, необхідного для провітрювання шахти, визначається по формулі:

 

=1,1(3268+370+907+0+546) =

= 5600 м³/хв

(3.1)

де:

1,1 - коефіцієнт враховуючий нерівномірність розподілу повітря;

SQуч - сума кількості повітря для провітрювання виїмчих ділянок, м³/хв;

SQпш - сума кількості повітря для відособленого провітрювання підготовчих виробок, проведених за межами виїмчих ділянок, м³/хв;

SQк - сума кількості повітря для відособленого провітрювання камер, м³/хв;

SQв - сума кількості повітря для відособленого провітрювання підтримуваних і виробок, що погашаються, м³/хв;

SQут - сума витоків повітря через вентиляційні спорудження за межами виїмчих ділянок, м³/хв.