Розрахунок провітрювання підземної гірничої виробки

РОЗРОБКА ПАСПОРТИ Провітрювання

Вихідні дані

1. Протяжність виробітку - 900м

2. Площа поперечного перерізу начорно - 7,5 м ²

1. Вибір схеми провітрювання

Основним завданням провітрювання тупикових виробок є підтримування встановлених Правилами безпеки параметрів рудничної атмосфери. Виходячи з гірничотехнічних і гірничо-геологічних умов даної штольні, найбільш прийнятним буде є комбінований спосіб провітрювання (вироблення не є небезпечною щодо газу і пилу). Комбінований спосіб провітрювання рекомендується Правилами безпеки як основний. Його використовують у виробках протяжністю більше 300 м. Комбінований спосіб провітрювання тупикових виробок являє собою поєднання нагнітального і всмоктуючого способів. Він дозволяє до максимуму скоротити час видалення газів і особливо доцільний для провітрювання протяжних виробок великою площею перерізу, а також при швидкісних проходках.

Основним недоліком цього способу в звичайних умовах є наявність двох вентиляторних установок. Необхідність регулювання режимів їх роботи і збільшення експлуатаційних витрат.

Враховуючи те, що задана гірнича виробка має велику протяжність (900м), площа поперечного перерізу - 7,5 м ^2, і не небезпечна по газу і пилу, приймаємо комбінований спосіб провітрювання. При його використанні по всій довжині трубопроводу прокладається тільки всмоктуючий трубопровід, а в привибійній частині вироблення - трубопровід, по якому в робочу зону подається повітря з незабрудненій частині вироблення.

Нагнітальний вентилятор встановлюється у штреку і повинен розташовуватися від вибою виробки на відстані не менше довжини зони покидька газів L _З.О..

Знайдемо довжину зони покидька газів за формулою:

Де - Кількість одночасно підривається ВР, кг (40 кг);

- Площа поперечного перерізу виробки у світлі, м ² (7,5 м ^2);

- Посування вибою за один цикл, м (1,2 м);

- Густина гірської породи, кг / м ³ (2700 кг / м ^3).

Тоді L _З.О. = 90м

За Правилами безпеки відставання трубопроводу від вибою допускається в горизонтальній вироблення не більше ніж на 10 м. Виходячи з цього, довжина нагнітального трубопроводу буде дорівнює. L _М.Т. = 90 - 10 = 80м

Всмоктуючий вентилятор монтується в гирлі проектованої штольні. Приймаються довжину всмоктуючого трубопроводу 900 м, тому що всмоктуючий трубопровід встановлюється на відстані не менше 18 ÷ 20 м від вибою, а всмоктуючий вентилятор повинен розташовуватися не ближче ніж за 10 м від устя виробки щоб ​​уникнути підсосу забрудненого повітря.

2. Розрахунок подачі свіжого повітря для розрідження шкідливих газів від вибухових робіт при комбінованому способі провітрювання

Кількість повітря необхідного для провітрювання (подається у вибій), виходячи з розведення газів після підривних робіт по сухих породам, за формулою В.І. Вороніна для нагнітального вентилятора:

Q _З = 2,3 * (А * S ² * L ² _З.О. * b _Ф) ^{1 / 3} / t = 2,3 * (40 * 7,5 ² * 90 ² * 40) ^{1 / 3 /} 1800 = 1,15 м ³ / с

- Довжина зони покидька газів при вибуху, що дорівнює 90 м;

- Фактична величина газовій ВВ, тобто обсяг умовної окису вуглецю, що виділяється при вибуху 1 кг ВР, л / кг (40 л / кг);

- Тривалість провітрювання, хв (відповідно до ПБ , ).

А-маса ВР, що підривається в одному циклі проходки;

- Площа поперечного перерізу виробки у світлі.

3. Кількість повітря, що видаляється із забою усмоктувальним вентилятором при відсутність перемички на кордоні зони покидька газів

Q _{З. ЗС} = 1,3 * Q _З = 1,3 * 1,15 = 1,5 м ³ / сек = 90 м ³ / хв

4. Визначимо кількість повітря виходячи з мінімальної швидкості руху повітря

Q _З = 0,3 * 60 * S _СВ = 0,3 * 60 * 7,5 = 135 м ³ / хв = 2,25 м ³ / сек

5. Кількість повітря за кількістю людей одночасно працюючих у вибої

Якщо у виробленні не ведуться роботи, пов'язані з пилоутворення та відсутні інші шкідливі речовини, подача повітря повинна становити не менше 6 м ³ / хв на кожну людину, вважаючи за найбільшою кількістю людей у виробленні:

,

- Кількість людей у вибої

Таким чином, для подальших розрахунків приймаємо кількість повітря на забій, виходячи з умови мінімальної швидкості руху повітря

Q _З = 2,25 м ³ / сек

Кількість повітря, що видаляється із забою усмоктувальним вентилятором, за відсутності перемички на кордоні зони покидька газів (щоб уникнути рециркуляції повітря):

Q _{З. ЗС} = 1,3 * Q _З = 1,3 * 2,25 = 2,92 м ³ / сек = 175,2 м ³ / хв

6. Вибір типу і діаметру вентиляційного трубопроводу

Тип вентиляційних труб повинен відповідати площі поперечного перерізу і довжині виробки. Діаметр вентиляційних труб вибирається з розрахунку, щоб швидкість руху повітряного струменя по трубопроводу не перевищувала 20 м / с. Для нагнітального вентилятора приймаємо текстовінітовий гнучкі вентиляційні труби. Їх головна перевага - невелика маса і невисока аеродинамічний опір.

Приймаємо для нагнітального вентилятора труби з прогумованої тканини (тип МУ) діаметром 0,4 м. У гнучкого трубопроводу в один з швів вмонтовані спеціальні гачки, за допомогою яких він підвішується до протягнутому уздовж виробки тросу.

Технічна характеристика гнучких труб

Для всмоктуючого вентилятора приймаємо металеві вентиляційні труби. З огляду на довжину всмоктуючого трубопроводу, для приведення аеродинамічного опору в оптимальний межа значень приймаємо діаметр всмоктувального трубопроводу рівним 0,6 м.

Відстань від кінця нагнітального трубопроводу до забою повинно бути не більше 10м

Відстань від кінця всмоктувального трубопроводу приймаємо: 20м

Технічна характеристика металевих труб

Для стикування гнучких труб один з одним в їх кінці вмонтовані сталеві розрізні пружні кільця. Для з'єднання сусідніх ланок пружинне кільце однієї ланки стискають і вводять всередину іншого. При включенні вентилятора стик самоуплотняется.

7. Розрахунок аеродинамічних параметрів трубопроводів

Провітрювання проектованої гірничої виробки при її проведенні здійснюється за допомогою вентиляторів місцевого провітрювання.

Аеродинамічними параметрами трубопроводу є аеродинамічний опір, повітропроникність і депресія. По трубах повітря рухається за рахунок різниці тисків у їхніх кінців, яка витрачається на подолання опорів, що надаються ними. Аеродинамічний опір трубопроводу при будь-якій формі його перетину визначається за формулою:

де

- Коефіцієнт аеродинамічного опору, ;

- Довжина трубопроводу, м;

- Діаметр трубопроводу, м.

Знайдемо аеродинамічний опір трубопроводу:

- Для всмоктувального вентилятора:

R _Т1 = 225

Де - Коефіцієнт аеродинамічного опору;

- Діаметр вентиляційної труби для всмоктувального вентилятора.

- Для нагнітального вентилятора:

R _Т2 = 127

- Коефіцієнт аеродинамічного опору;

- Діаметр вентиляційної труби для нагнітального вентилятора.

Знайдемо повітропроникність трубопроводів:

- Коефіцієнт підсосів для всмоктувального трубопроводу:

до _в = (0,1 * до _п * d _т * [L _Т * R ^{1 / 2]} / l + 1) ² = (0,1 * 0,002 * 0,6 * [900 * 225 ^{1 / 2]} / 4 + 1) ² = 1,97

- Коефіцієнт, що характеризує щільність з'єднання ланок трубопроводу (при хорошій якості збірки).

- Довжина однієї труби, м;

L _Т = 900 - довжина всмоктувальної трубопроводу, м;

- Діаметр труб, м;

R _Т1 = 225 - аеродинамічний опір всмоктувального трубопроводу ;

- Коефіцієнт витоків для нагнітального трубопроводу:

до _в = (0,1 * до _п * d _т * [L _Т * R ^{1 / 2]} / l + 1) ² = (0,1 * 0,0016 * 0,4 * [80 * 127 ^{1 / 2} ] / 10 + 1) ² = 1,01

- Коефіцієнт, що характеризує щільність з'єднання ланок трубопроводу.

- Довжина однієї труби, м;

L _Т = 80 - довжина нагнітального трубопроводу, м;

- Діаметр труб, м;

R _Т2 = 127 - аеродинамічний опір нагнітального трубопроводу ;

Депресія вентиляційних трубопроводів:

Загальна депресія, яку повинен подолати вентилятор:

Де - Статична депресія, Па;

- Депресія за рахунок місцевих опорів (зменшення діаметра, повороти трубопроводу), Па;

- Динамічна депресія, Па.

Під депресією вентиляційного трубопроводу розуміються втрати напору.

Статична депресія трубопроводу (статистичний напір вентиляторів):

Де - Коефіцієнт повітропроникності трубопроводу;

- Необхідна подача свіжого повітря, м ³ / с.

- Аеродинамічний опір трубопроводу.

Депресія вентилятора, необхідна для подолання опору трубопроводу визначається за формулою:

- Для всмоктувального трубопроводу

h _НД ^ст = 1,97 * 2,92 ² * 225 = 3780 Па

- Для нагнітального трубопроводу

h _Н ^ст = 1,01 * 2,25 ² * 127 = 649 Па

Депресія на подолання місцевих опорів в гнучкому трубопроводі - залежить від ступеня турбулентності повітряного потоку та кількості стиків між окремими ланками:

Де - Число стиків по всій довжині трубопроводу;

- Коефіцієнт місцевого опору одного стику;

- Швидкість руху повітря в трубопроводі, м / с;

- Щільність повітря, кг / м ^3.

Наближено депресія на подолання місцевих опорів в гнучкому трубопроводі може прийматися рівною 20% від статичної депресії:

h _М = 0,2 * h _Н ^ст = 0,2 * 649 = 130 Па

У металевому трубопроводі депресія на подолання опорів на стиках невелика, і нею можна знехтувати.

Динамічна депресія гнучких трубопроводів:

Де - Середня швидкість руху повітря в трубопроводі на прямолінійній ділянці; V = 4 Q / p * d ²

- Щільність повітря, кг / м ^3.

- Для всмоктувального трубопроводу:

h _д = 10,3 ² * 1,222 / ² = 65 Па

- Для нагнітального трубопроводу:

h _д = 17,9 ² * 1,222 / ² = 196 Па

Тепер підрахуємо загальну депресію для всмоктуючого і нагнітального трубопроводу:

- Для всмоктувального трубопроводу:

h _{Т. ЗС} = 3780 +65 = 3845 Па

- Для нагнітального трубопроводу:

h _Т.М = 649 + 130 + 196 = 975 Па

Необхідна продуктивність вентиляторів:

- Для всмоктувального трубопроводу

Q _ЗС = До _У * Q _{З. НД} = 1,97 * 2,92 = 5,6 м ³ / сек = 336 м ³ / хв

До _У - коефіцієнт повітропроникності всмоктувального трубопроводу;

Q _{З. ВС} - найбільша витрата повітря в забій, з урахуванням різних факторів.

- Для нагнітального трубопроводу

Q _Н = К _У * Q _З = 1,01 * 2,25 = 2,27 м ³ / сек = 136,2 м ³ / хв

До _{У-коефіцієнт} повітропроникності нагнітального трубопроводу;

Q _З - найбільша подача повітря в забій, з урахуванням різних факторів.

8. Вибір типу вентиляторів

Продуктивність вентиляторів визначаємо з урахуванням кількості повітря, необхідного для провітрювання виробок, і коефіцієнта повітропроникності.

Вибір типу нагнітального вентилятора

2 - характеристики вентилятора ВМ-4М Нагнітальний вентилятор розташовується не ближче 90 метрів від забою проектованої штольні. Довжина нагнітального трубопроводу 80 метрів.

Депресія нагнітального трубопроводу 975 Па.

Необхідна продуктивність вентилятора 136,2 м ³ / хв. Тому приймаємо осьовий вентилятор місцевого провітрювання з електроприводом ВМ-4М.

Це означає, що вентилятор ВМ-4М здатний створювати максимальну подачу рівну 156 м ³ / хв при максимальній депресії 1450 Па, забезпечує необхідну подачу необхідної кількості повітря 136,2 м ³ / хв, при депресії 975 Па і ККД (0,7) лежачим в оптимальній зоні.

Технічна характеристика ВМ-4М

Вибір типу всмоктуючого вентилятора

Всмоктуючий вентилятор розташовується не ближче 920 метрів від вибою. Довжина всмоктувальної трубопроводу 900 метрів. Депресія всмоктувального трубопроводу 3845 Па. Необхідна продуктивність вентилятора 336 м ³ / хв. Тому приймаємо осьової вентилятор з електроприводом ВМ-8М.

Це означає, що вентилятор ВМ-8М здатний створювати максимальну подачу рівну 600 м ³ / хв при максимальній депресії 4600 Па, забезпечує необхідну подачу необхідної кількості повітря 336 м ³ / хв, при депресії 3845 Па і ККД (0,65) лежачим в оптимальній зоні.

Технічна характеристика вентилятора ВМ - 8М

Визначення необхідного числа вентиляторів.

Потрібне кількість вентиляторів для провітрювання всієї вироблення розраховується за рівнянням:

- Всмоктуючий вентилятор:

n = h _{Т. ВС} / 0,85 * h _ВЕН = 3845 / 0,85 * 4600 = 0,98 »1шт

де h _{Т. ВС} - депресія всмоктувального трубопроводу;

h _ВЕН - оптимальний тиск вентилятора, Па.

- Нагнітальний вентилятор:

n = h _Т.М / 0,85 * h _ВЕН = 975 / 0,85 * 1300 = 0,88 »1шт

де h _Т.М - депресія нагнітаючого трубопроводу;

h _ВЕН - оптимальний тиск вентилятора, Па.

Коефіцієнт 0,85 у формулі вводиться для того, щоб виключити можливість утворення зон розрідження в трубопроводі.

Перевірочний розрахунок потужності споживаної електродвигуном приводу вентилятора ВМ-8М:

Р = (Q _НД * h _{Т. НД)} / 1000 h = (5,6 * 3845) / 1000 * 0,65 = 33 кВт

Перевірочний розрахунок потужності споживаної електродвигуном приводу вентилятора ВМ-4М

Р = (Q _Н * h _Т.М) / 1000 h = (2,27 * 975) / 1000 * 0,7 = 3,2 кВт

За виробленим розрахунками потужності видно, що тип та марка вентилятора обрані правильно, а встановлені на вентиляторах двигуни забезпечують їх нормальну роботу.

9. Складання паспорта провітрювання

Провітрювання горизонтальних гірничих виробок, їх проведення здійснюється у відповідності з паспортом провітрювання. Паспорт провітрювання складається керівником гірських робіт і затверджується головним інженером експедиції або партії. Усі працюючі у виробленні повинні бути ознайомлені з паспортом під розпис.

У текстовій частині паспорта 6 розділів:

Перший розділ: Характеристика вироблення

Другий розділ: Характеристика системи провітрювання.

1. Спосіб провітрювання - комбінований.

2. Витрата повітря надходить до вибою (м ³ / с)

Q ³ 1,43 * Q _ЗС = 1,43 * 5,6 = 8 м ³ / с

3. Продуктивність вентилятора, що працює на нагнітання (м ³ / с)

Q _Н = 2,27 м ³ / с

4. Продуктивність вентилятора, що працює на всмоктування (м ³ / с):

Q _ЗС = 5,6 м ³ / с

5. Середня швидкість повітряного потоку у виробленні в 25 метрах від вибою (м ³ / с). Кількість повітря, що проходить по виробленню в 25 метрах від вибою (м ³ / с):

Q _ВП = Q - Q _Н = 8,0 - 2,27 = 5,73

Швидкість руху повітря в 25 метрах від забою:

n = Q _ВП / S = 5,73 / 7,5 = 0,76 м / с

6. Кількість вентиляторів у системі провітрювання - 2 шт.

7. Загальна потужність вентиляторів, кВт: 36,2

8. Максимальна витрата вибухових речовин (кг / м ^3):

q = q _ц / V = 40 / 9 = 4,45

q _ц = 40 кг - витрата ВР на один цикл;

V = 7,5 * 1,2 = 9 м ³ - обсяг підірваної породи за цикл.

9. Час провітрювання після вибуху ВР, по закінченню якого в забій допускаються люди, хв:

Третій розділ: Характеристика вентиляційних трубопроводів.

1. Призначення трубопроводу:

- Для подачі повітря нагнітальним вентилятором;

- Для подачі повітря усмоктувальним вентилятором.

2. Матеріал вентиляційних труб:

- Для нагнітального трубопроводу - МУ;

- Для всмоктувального трубопроводу - листова сталь.

3. Діаметр вентиляційних труб, м:

- Гнучкі - 400 мм;

- Металеві - 600 мм.

4. Спосіб з'єднання ланок:

- Гнучкі - пружними сталевими кільцями;

- Металеві - фланцевим болтовим з'єднанням з прокладкою в стику.

5. Спосіб підвіски трубопроводів у виробленні:

- Гнучкі до троса, протягнутому з вироблення;

- Металеві - за допомогою підвісок.

Четвертий розділ: Характеристика вентиляторів.

1. Марка вентиляторів:

- Працює на нагнітання - ВМ-4М;

- Працює на всмоктування - ВМ-8М.

2. Продуктивність (при проектній протяжності), м ³ / с:

- Працює на нагнітання - 2,27 м ³ / с;

- Працює на всмоктування - 5,6 м ³ / с.

3. Депресія при проектній протяжності (Па)

- Працює на нагнітання - 975 Па;

працює на всмоктування - 3845 Па.

4. Діаметр робочого колеса, мм:

- ВМ - 4М - 398 мм;

- ВМ - 8М - 800 мм.

5. Потужність електродвигуна:

- ВМ - 4М - 4 кВт;

- ВМ - 8М - 55 кВт.

П'ятий розділ: Режим роботи системи в разі пожежі (Викладаються заходи згідно з планом ліквідації аварії)

Шостий розділ: Додаткові відомості про засоби і способи провітрювання та боротьби з запиленістю повітря в привибійному просторі.

1. Інтенсивна вентиляція.

2. Буріння шпурів з промиванням водою.

3. Зрошення водою поверхні привибійного простору вироблення (довжиною 20 метрів) перед вийманням. Поверхня виробки зрошувати за 30 хвилин до висаджування. Витрата води на 1 м ² вироблення 1,5 - 1,8 л.

4. Для придушення пилогазового хмари при веденні вибухових робіт встановлювати водяні завіси в 20 м від вибою. Для створення водяних завіс використовуються два конусних туманоутворювачів ТК - 1.

5. Зрошення водою підірваної породи до і під час навантаження за допомогою механічних розпилювачів.

6. Використання засобів індивідуального захисту - респіраторів.

У графічній частині паспорта провітрювання наводиться схема провітрювання на плані вироблення в масштабі 1:100 і поперечний розріз вироблення в масштабі 1:50.

Даються також ескізи монтажу вентилятора і способи підвіски трубопроводів.