Проходка горных выработок

   При комбинированной  схеме проветривания устанавливают  два вентилятора: один − всасывающего действия с трубопроводом на всю длину выработки, а другой − нагнетательного действия с коротким (25 - 30 м) трубопроводом, который нагнетает свежий воздух в призабойное пространство.

   Комбинированная  схема сочетает достоинства нагнетательной  и всасывающей схем (быстрое проветривание  призабойного пространства, продукты взрыва не загазовывают выработку). Недостаток − наличие двух вентиляторов, дополнительные работы по периодическому переносу нагнетательного вентилятора и вентиляционной двери.

   Для проветривания выработок применяют осевые или центробежные вентиляторы. Осевые вентиляторы имеют подачу от 1 до 11 м3/с и давление от 30 до 360 Па, а центробежные − соответственно, от 1 до 23 м3/с и 1000 -9700 Па. В шахтах, опасных по газу или пыли, отнесенных к сверхкатегорным, применяют вентиляторы с пневматическим двигателем. Высоконапорные вентиляторы используют для проветривания выработок большой (1500 - 2000 м) длины.

   В настоящее время  проветривание тупиковых горизонтальных и наклонных выработок осуществляют, как правило, с помощью гибких вентиляционных труб длиной 5, 10 и 20 м и диаметром 400, 500 и 600 мм. Гибкие трубы изготавливают из капрона с односторонним покрытием негорючей резиной и чефера с двухсторонним покрытием полихлорвинилом или резиной. Гибкие трубы соединяют между собой стыковыми кольцами и подвешивают к тросу, протянутому по выработке. Трос крепят к верхнякам крепи.

   Металлические трубы  изготавливают из листовой стали  толщиной от 2 до 3 мм. Диаметр труб  изменяется от 0,4 до1,0 м, длина  составляет 2; 2,5; 3,0 и 4 м. Масса  1 м трубы с деталями подвески  колеблется от 26 до 73 кг. Металлические  трубы соединяют на фланцах  болтами с резиновой прокладкой  и подвешивают к верхнякам  крепи с помощью скоб.

   Исходя из всего  написанного, более подходящей  схемой для планируемой выработки  будет нагнетательная (Так как  основная часть выработки проветривается  за счет общешахтной депрессии.  Струя свежего воздуха подается  через ходок, а отработанный  воздух удаляется через бремсберг.  Поэтому проветривать необходимо  всего 100 м), с использованием гибких  труб диаметром 600 мм. Ветилятор,  который будет использоваться  для проветривания бремсберга  выбирается из расчетов необходимого  количества воздуха.

Необходимоге  количество воздуха по выделению  метана

- при минимальной длине  тупиковой части выработки:

;

- при максимальной длине  тупиковой части выработки:

 ;

Q_зп – количество воздуха, которое надо подать в забой выработки, для разбавления содержания метана в призабойном пространстве, м³/мин;

Q^н_с и Q^к_с – количество воздуха, которое надо подать в забой выработки, для разбавления содержания метана, выделяющегося из стенок тупиковой части выработки соответственно при минимальной и максимальной длине тупика, м³/мин.

Количествовоздуха, которое надо подать в забой выработки, для разбавления содержания метана в призабойном пространстве:

, где

S = 7,3 м² – площадь поперечного сечения выработки в свету после осадки;

k_тб = 1 при S ≤ 10 м² – коэффициент турбулентной диффузии свободной струи;

j_max = 1,8 т/мин – максимальная производительность комбайна;

C = 1% – предельно допустимое содержание метана в струе воздуха, исходящей из тупиковой части выработки по правилам безопасности;

С₀ = 0,5 % – предельно допустимое содержание метана в струе воздуха, поступающей в тупиковую часть по правилам безопасности.

G₀  – начальное метановыделение, м³/(мин*м²):

При природной метанообильности более 10 м³/т (по условиям метанообильность 15 м³/т) вычисляется по формуле:

, где

γ_п = 1,29 т/м³ – средний объемный вес пород кровли пласта;

Н = 180 м – глубина выработки  от земной поверхности;

X = 15 м³/т – природная метанообильность пласта;

Х_о – остаточная метанообильность отбитого угля, м³/т:

, где

Х_ог = 2,0 м³/т для Кузнецкого угольного бассейна – средняя остаточная метанообильность;

А_з = 23 % – зольность угля;

W = 24 % – природная влажность угля.

 м³/т;

0,00169 м³/(мин*м²);

 м³/мин.

Количество  воздуха, которое надо подать в забой  выработки, для разбавления содержания метана, выделяющегося из стенок тупиковой  части выработки

При минимальной длине:

, где

m = 4,3 м – мощность угольного пласта;

l_т = l^н_т = 8 м (исходя из определяемого правилами безопасности максимального расстояния от забоя до вентиляционного трубопровода) – длина тупиковой части выработки;

v_сут = 12 м – суточная скорость подвигания забоя выработки.

 м³/мин.

При максимальной длине:

, где

m = 4,3 м – мощность угольного пласта;

l_т = l^к_т = 100 м – длина тупиковой части выработки;

v_сут = 9 м– суточная скорость подвигания забоя выработки.

 м³/мин.

Необходимое количество воздуха по выделению  метана:

 - при минимальной длине тупиковой части выработки:

 м³/мин

- при максимальной длине  тупиковой части выработки:

  м³/мин

Необходимое количество воздуха по количеству людей, одновременно находящихся в тупиковой  части выработки:

, где

N_max = 7 человек – максимальное количество людей, одновременно находящихся в тупиковой части выработки.

 м³/мин.

Необходимое количество воздуха по минимальной  скорости движения воздуха по тупиковой  части выработки:

, где

S = 7,9 м² – площадь поперечного сечения в свету до осадки;

V_min = 0,25 м/с (для газовых шахт) – минимально допустимая скорость движения воздуха по выработке.

  м³/мин.

Необходимое количество воздуха по тепловому  фактору:

, где

S = 7,9 м² – площадь поперечного сечения в свету до осадки;

V_{з min} = 0,25 м/с– минимально допустимая скорость движения воздуха в призабойном пространстве, определяемая по таблице в зависимости от температуры – 24° и влажности – 70 %.

  м³/мин.

Выбор вентилятора  местного проветривания

  Вентилятор местного  проветривания выбирается с учетом  количества воздуха и депрессии,  которые должен обеспечить вентилятор.

  Необходимое количество  воздуха, которое должен подать  вентилятор местного проветривания  в трубопровод, определяется:

- при минимальной длине  тупиковой части выработки:

 

- при максимальной длине  тупиковой части выработки:

 

где и - коэффициенты, учитывающие утечки воздуха в трубопроводе соответственно при минимальной и максимальной длине тупиковой части выработки.

 и  - количество воздуха, которое необходимо подать в забой проводимой выработки соответственно при минимальной и максимальной длине тупиковой выработки. Определяется как наибольшее из рассчитанных ранее по пяти факторам. и

 м³/мин

 м³/мин

Так как для проветривания  используются гибкие трубы диаметром 600 мм, то и

Необходимое количество воздуха, которое должен подать вентилятор местного проветривания в трубопровод:

- при минимальной длине  тупиковой части выработки:

 м³/мин

- при максимальной длине  тупиковой части выработки:

 м³/мин

Депрессия (напор),который  должен обеспечить вентилятор местного проветривания в даПа как при  минимальной длине тупиковой  части, определяется при гибких трубах:

, где

R_тр = 2,0 – сопротивление гибкого трубопровода при минимальной длине тупиковой части выработки;

Q²_в = 216,32 м³/мин – количество воздуха, которое должно пройти через вентилятор при минимальной длине тупиковой части выработки;

 – коэффициент,  учитывающие утечки воздуха в  трубопроводе при минимальной  длине тупиковой части выработки.

 даПа

Депрессия (напор),который  должен обеспечить вентилятор местного проветривания в даПа как при  максимальной длине тупиковой части, определяется при гибких трубах:

, где

R_тр = 23,8 – сопротивление гибкого трубопровода при минимальной длине тупиковой части выработки;

Q²_в = 391,14 м³/мин – количество воздуха, которое должно пройти через вентилятор при минимальной длине тупиковой части выработки;

 – коэффициент,  учитывающие утечки воздуха в  трубопроводе при минимальной  длине тупиковой части выработки.

 даПа

    Выбираются вентилятор, удовлетворяющий расчитанному количеству  воздуха и депрессии. Подходят  вентилиторы марок ВМ-6М, ВМЭ-6М,  ВМЦ-8, ВМ-12, ВМЭ-12. Исходя из того, что в настоящее время практически  на всех шахтах используются  гибкие трубы, максимальный диаметр  которых 600 мм,  выбирается вентилятор  ВМ-6 для упрощения соединения  трубы и вентилятора.

    Для окончательного  выбора вентилятора строятся  характеристики вентилятора, и  выбирается заданный режим:

 

      По построенной  диаграмме мы выбираем режим  вентилятор ВМ-6: α=0°. То есть лопатки вентилятора будут установлены под углом наклона 0°.

    Навеской вентиляционных  труб будет заниматься трое  рабочих. У них будут следующие  обязанности: устройство (переноска)  подмостей; подноска вентиляционных  труб и разматывание их; растягивание  троса и крепление его на  рамах крепи; навеска и соединение  вентиляционных труб; проверка качества  соединения; разборка подмостей.

Время навески вентиляционных труб (мин).

, где 

l=5 м – длина одного звена трубы;

К_нав – поправочный коэффициент к норме навески вентиляционных труб. Для капроновых труб К_нав = 1,15;

Н_нав =198 м – норма навески вентиляционных труб на одного рабочего;

n_нав = 3 – количество рабочих, занятых навеской вентиляционных труб.

 

Трудозатраты на навеску  вентиляционных труб

, где

n_нав – количество рабочих, занятых навеской вентиляционных труб

 чел.смен

Труздозатраты на рабочих  будут следующие:

• проходчик V разряда 0,0083 чел.смен.
• проходчик IV разряда 0,0083 чел.смен.
• проходчик VI разряда 0,0083 чел.смен.

В дальнейшем для расчета  организации работ потребуется  условное время и трудозатраты, то есть время и трудозатраты на проходку 1 метра.

, где 

l – длина трубы

 мин

 

 чел.смен

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проведение водоотливной канавки

    Для улавливания  воды при проведении наклонных  выработок в их почве через  каждые 5-10 м оборудуются поперечные  канавки, из которых вода поступает  в продольную канавку, а затем  в водосборник. С помощью насосов  вода откачивается непосредственно  на поверхность или подается  к промежуточному водосборнику. По условиям же данной выработки  канавка нужна для последующей  эксплуатации выработки, на момент  её проведения притока воды  нет.  Поэтому насосы и другие  какие-либо приспособления для  удаления воды в процессе проходки  выработки использоваться не  будут.

   Форму и размеры  поперечного сечения канавок  выбирают в зависимости от  величины притока воды, свойств  пород, типа крепи (рисунок  2), её размеров и сроков службы.

Рисунок 2. Конструкция водоотливных канавок. а) без крепи; б) с деревянной крепью; в) с бетонной крепью;  г) со сборными железобетонными лотками; д) со сборными лотками из асбестоцемента.

     В общем  случае площадь поперечного сечения  канавки (м²) определяется по формуле:

, где

Q = 4,7 м³/ч = 0,0013 м³/с – приток воды по всей выработке, м³/с;

v – средняя скорость  движения воды в канавке (при  уклоне 0,003 v= 0,5 м/с);

k = 0,75 – коэффициент, учитывающий  допускаемый уровень воды в  канавке.