Проектирование проветривания тупиковой выработки

Введение

В данной курсовой работе приводится расчёт вентиляционной установки для проветривания тупиковых выработок при буровзрывном способе проходки, который включает в себя выбор способа проветривания и определение количества воздуха, которое необходимо подавать в забой выработки для проветривания последней после взрывных работ за период времени не более 35 мин, выбора диаметра труб, определения утечек воздуха, подсчета депрессии и выбора вентилятора местного проветривания.

Принимаемый способ проветривания  зависит от характеристики выработок. В газовых шахтах, а также при  проведении выработок в породах, из которых выделяются взрывчатые или  токсичные газы либо воздух с содержанием  кислорода менее 20%, следует применять  только нагнетательное проветривание. В остальных случаях может  применяться любой способ проветривания, причем для скоростных проходок рекомендуются, как правило, комбинированные способы. В данной курсовой работе принята и обоснована схема всасывающего способа проветривания тупиковой выработки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходные данные для  расчёта установки местного проветривания

Назначение установки – проветривание тупиковой выработки;

Тип выработки – сухая, не газовая;

Пылевыделение – периодическое (после  взрыва);

Запылённость – 700 мг/;

Тип В.В. – аммонит №6 прессованный, расход на взрыв – 27 кг;

Время проветривания призабойной зоны – 35 мин;

Количество работающих в забое  – 6 человек.

 

1. Обоснование принятой  схемы проветривания

Проветривание тупиковых забоев должно обеспечивать:

• удаление из выработки в расчетное время ядовитых газообразных продуктов разложения взрывчатых веществ (ВВ);
• разбавление и удаление из выработок ядовитых и взрывчатых газов, выделяющихся из пород и полезного ископаемого;
• создание нормальной температуры воздуха в забое и во всей выработке.

Проветривание осуществляется за счет совместного действия вентиляторов главного проветривания и естественной тяги, а также местных побудителей вентиляции: вентиляторов местного проветривания (ВМП), эжекторов и т.п. Выработки, проводимые парным забоем, в большинстве случаев проветриваются за счет общешахтной вентиляции и работы ВМП.

При составлении схем проветривания  необходимо учитывать требования ПБ: вентилятор местного проветривания  должен быть установлен в выработке  со свежей струей на расстоянии не менее 10 м от струи, выходящей из устья  тупиковой выработки; производительность ВМП не должна превышать 70% от дебита струи, из которой вентилятор забирает свежий воздух. При проведении выработок на вентиляционном горизонте с разрешения главного инженера шахты допускается установка ВМП на

 

исходящей струе, но при условии, что  содержание метана в ней не превышает 0,5%, а содержание ядовитых газов  находится в пределах установленных  санитарных норм.

 Исходя из геометрической конфигурации выработки принята схема всасывающего способа проветривания (рисунок 1) тупиковой выработки. Достоинства этого способа заключаются в том, что высасываемый из призабойного пространства воздух, содержащий продукты разложения ВВ, удаляется по вентиляционным трубам, а по выработке от устья к забою движется свежая струя, поэтому работы могут не прекращаться.

Рисунок 1 – Всасывающий способ проветривания тупиковой выработки

 В первые минуты  проветривание происходит интенсивно вследствие засасывания в трубу воздуха с очень высокой концентрацией ядовитых газов, определяемой количеством взорванного ВВ и объемом зоны отброса газов от забоя. Однако затем интенсивность проветривания снижается вследствие засасывания в трубу относительно чистого воздуха, несмотря на то, что в призабойной части застаивается воздух, содержащий взрывные газы высокой концентрации. Этот способ проветривания очень эффективен в тех случаях, когда конец вентиляционных труб отстоит от забоя на расстоянии 2—3 м, но последнее осуществить трудно. Зависимость эффективности всасывающего проветривания от длины выработки невелика, поэтому данный способ рекомендуется для проветривания выработок большой протяженности. Основной недостаток способа — невозможность применения гибких трубопроводов.

 

 

2. Расчёт количества  воздуха

Расчёт количества воздуха по числу  людей, работающих в забое:

 

где 6 норма расхода воздуха на одного рабочего в забое по правилам                  безопасности ведения горных работ ( с.26[1]);

количество работающих в забое;

 

Расчёт количества воздуха по разжижению продуктов взрыва до безопасного содержания СО (0,008%):

 

 

где площадь поперечного сечения выработки;

время проветривания  выработки после взрыва заряда ВВ;

коэффициент обводнённости  для данной сухой выработки ( с.27[2]);

масса одновременно подрываемого заряда ВВ;

степень газовыделения ВВ при взрывании по породе( с.27[2]);

длина тупиковой части  выработки;

коэффициент потерь воздуха при длине труб от 100 до 200 м ( с.28 табл. 3.1[1]);

 

Расчёт количества воздуха при  периодическом пылевыделении:

 

где объём зоны смешения выработки, запылённой после взрыва ВВ ( с.318 [4]);

 

где А=масса одновременно подрываемого заряда ВВ;

 площадь поперечного  сечения выработки;

 

коэффициент турбулентного  перемешивания пыли с воздухом( с.318 [4]);

начальная запылённость воздуха (после взрыва);

допускоемая нормативами запылённость рудничного воздуха( с.318 [4]);

время проветривания  выработки после взрыва заряда ВВ;

 

Расчёт количества воздуха по минимальной  скорости движения воздуха в выработке:

 

где минимальная допустимая правилами безопасности ведения горных работ скорость движения воздуха в тупиковых выработках негазовых шахт( с.30 [1]);

 площадь поперечного  сечения выработки;

 

Расчёт количества воздуха по тепловому  фактору:

 

где минимальная скорость движения воздуха в призабойном пространстве, допускаемая правилами безопасности ведения горных работ ( с.31 табл. 3.2. [1]);

 

 

Исходя их выполненных расчётов, принимаем максимальное потребное  количество воздуха рассчитанное по минимальной скорости движения воздуха в выработке:

 

3. Характеристика сети

Необходимая производительность вентилятора:

 

где коэффициент утечек воздуха их трубопровода длиной 100 – 800 м;

 

Расчёт необходимой депрессии вентилятора

Для вентиляционного трубопровода по ГОСТ 8332 - 70  выбираем стальную трубу  диаметром 500 мм при толщине стенки 10 мм, длина каждого звена составляет 10 м.

Необходимая депрессия вентилятора:

 

где давление, затрачиваемое на преодоление сопротивления трения в трубопроводе, Па;

 

гдесопротивление трубопровода, Н∙/;

 коэффициент утечек  воздуха их трубопровода длиной 100 – 800 м;

 

гдекоэффициент сопротивления трения, Н∙/;

По таблице 3.4. [1] для металлической трубы диаметром 500 мм

 длина вентиляционного  трубопровода: 180 м – по длине  выработки и дополнительные 15 м  необходимо провести вдоль исходящей  струи во избежание рециркуляции  удаляемых газов и пыли обратно  в проветриваемую выработку;

диаметр трубопровода;

 

 

 

давление, затрачиваемое  на преодоление местных сопротивлений (колена);

 

 

где число поворотов трубопровода на

число поворотов трубопровода на

 

 

 

Для построения характеристики сети нужно необходимую производительность вентилятора  разбить в диапазоне от 0,1 до 1,1 с шагом 0,1 и полученные значения подставить в уравнение сети: 

Расчётные данные для построения характеристики сети

	0,1Q	0,2Q	0,3Q	0,4Q	0,5Q	0,6Q	0,7Q	0,8Q	0,9Q	1,0Q	1,1Q
Q,	0,23	0,46	0,69	0,92	1,15	1,38	1,61	1,84	2,07	2,3	2,53
H,Па	37,9	64,24	108,14	169,6	248,6	345,2	459,36	591,7	740,3	907,2	1091,6

Рисунок 2 – характеристика сети

4. Подбор вентилятора

Исходя из необходимой производительности и депрессии Н = 1091,6 Па, которые должен развивать подбираемый вентилятор, предварительно выберем центробежный вентилятор во взрывозащищённом исполнении типа ВЦ – 14 – 46 – ВЗ.

Рисунок 3 – габаритные и присоединительные размеры вентилятора ВЦ  14 – 46 -2,5 ВЗ

Индекс вентилятора	A	A1	В	B1	D	D1	d	d1	H	Н1	L	n	n1	n2	t
ВЦ 14-46-2,5-ВЗ	324	380	916	354	500	535	7	7	948	687	1046	8	16	3	100

 

Для проверки соответствия выбранного вентилятора требуемым условиям работы, наложим график характеристики вентилятора на график характеристики вентилятора.

 

Рисунок 4 – наложение графика характеристики вентилятора на график характеристики сети

Параметры рабочей точки (точки  пересечения графиков характеристики сети и вентилятора):

 

 

Выбранный вентилятор обеспечит необходимую  производительность и депрессию .

Проверка скорости потока воздуха  в выработке:

 

Скорость потока воздуха в выработке  находится в допустимых правилами  безопасности пределах (

 

 

 

 

Заключение

В данной курсовой работе была спроектирована установка местного проветривания тупиковой выработки, максимальная длина которой составляет 180 м.

Была выбрана и обоснована всасывающая схема проветривания. В результате расчетов и сравнения характеристики сети с аэродинамическими характеристиками вентиляторов был выбран центробежный вентилятор ВЦ 4-46-2,5 ВЗ во взрывозащищённом исполнении. Производительность вентилятора Q = 2,5 м³/с, депрессия Н = 1050 Па.

Проведение подземных тупиковых  выработок большой протяжённости  не может обойтись без принудительной вентиляции. Поэтому спроектированная установка местного проветривания в соответствии с правилами безопасности ведения горных работ должна обеспечить надёжное проветривание выработки и тем самым обеспечить безопасные условия труда работающих в забое людей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Список использованных источников

1. Ивановский И.Г., «Проектирование проветривания и калориферных установок шахт», Владивосток, 2000 г.

2. Порцевский А.К., « Вентиляция шахт. Аэрология карьеров», Москва, 2004 г.

3.  Бейсебаев А.М, Битимбаев М.Ж., Даукеев С.Ж. и др., « Горно-геологический справочник по разработке рудных месторождений», Алматы, 1998 г.

4. Ушаков К.З., Ксенофонтова А.И., «Справочник по рудничной вентиляции»,  Москва, 1962 г.