Выбор схемы, расчет проветривания выемочного участка и проводимой подготовительной выработки

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

Курсовой проект

По дисциплине: Вентиляция шахт

Тема: Выбор схемы, расчет проветривания выемочного участка и проводимой подготовительной выработки

Автор: студент Чепик О.А.

Руководитель работы: доцент Павлов И.А

Санкт-Петербург. 2010 год

Аннотация

В данном курсовом проекте произведен расчет схемы проветривания выемочного участка для условий Печорского бассейна. Представлен расчет метановыделения и потребного количества воздуха для проветривания выемочного участка, а также для проводимой подготовительной выработки. Для данной схемы рассчитана депрессия выработок выемочного участка.

Содержание

1. Исходные данные

. Анализ исходных данных и выбор схемы проветривания выемочного участка

3. Прогноз метанообильности выработок выемочного участка

3.1 Природная и остаточная метаноносность

.2 Метановыделение из разрабатываемого пласта на выемочном участке

.3 Метановыделение из вмещающих пород

.4 Метановыделение в выработки выемочного участка

4. Расход воздуха для проветривания выработок выемочного участка

.1 Расход воздуха для проветривания очистных выработок

5. Расход воздуха для проветривания выработок выемочного участка с применением мероприятий по дегазации

.1 Расход воздуха для проветривания очистных выработок с применением мероприятий по дегазации

.2 Расход воздуха на выемочном участке

. Метановыделение при проведении подготовительной одиночной выработки

. Расход воздуха и средства для проветривания проводимой подготовительной выработки

.1 Расход воздуха в призабойном пространстве тупиковой выработки

.2 Расход воздуха для проветривания тупиковой части выработки

.3 Подача и давление вентилятора местного проветривания

.4 Расход воздуха в месте установки ВМП

. Расчет депрессии выработок выемочного участка

Заключение

Список используемой литературы

1. Исходные данные

Таблица 1

№	Показатели	Усл. обозн.	Числ. знач.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14	Угольный бассейн Мощность пласта, м Плотность угля в массиве, т/м3 Угол падения пласта, град. Средневзвешенный коэффициент крепости пород кровли Глубина горных работ, м Природная метаноносность пласта, м3/т Выход летучих веществ из угля, % Метановыделение из подрабатываемых пластов спутников, м3/т Метановыделение из надрабатываемых пластов спутников, м3/т Суточная нагрузка на лаву, т Проектная длина выемочного участка, м Проектная длина проводимой подготовительной выработки, м Длина лавы, м	BS M Y апл f H x Vг qсп.п qсп.н Aоч Lву L Lл	2 3,2 1,3 8 6 900 20 31 3 4 3500 2300 2300 230

 

2. Анализ исходных данных и выбор схемы проветривания выемочного участка

При рациональном выборе схемы проветривания участка (шахты) нужно руководствоваться следующими требованиями:

)        максимальное упрощение вентиляционной сети;

)        сведения к минимуму числа диагоналей, пересечений воздушных струй, дополнительных выработок между свежей и исходящей струями и вентиляционных устройств;

)        обособленное проветривание главных наклонных выработок, оборудованных ленточными конвейерами, или использование их для отвода исходящих вентиляционных струй (направление движение воздуха в этих выработках при разности высотных отметок более 10 м должно быть восходящим)

Наиболее рациональной считается фланговая схема проветривания шахты, особенно при больших размерах шахтных полей по простиранию и при разработке газоносных или склонных к самовозгоранию угольных пластов.

На газовых шахтах, а также при большой глубине шахты, как правило, применяют всасывающий способ проветривания. Нагнетательный способ проветривания целесообразен при незначительной глубине разработки и наличия аэродинамической связи горных выработок и выработанных пространств с поверхностью и преимущественно на шахтах не газовых.

Характеристика схемы проветривания:

Таблица 2

Тип	Подтип	Класс	Подкласс	Вид	ПС	НАЗ	kс1	kс2	kв.п
3	В	Н	НИСХ	ПТ	1	ВП+ТР	-1	-1	0-1

Примечание:

- полностью обособленное разбавление вредностей по источникам их поступления

В - направление выдачи исходящей из лавы струи воздуха на выработанное пространство

Н - независимое проветривание очистных выработок на выемочном участке

НИСХ- нисходящее направление движения воздуха по очистному забою

ПТ - прямоточное направление движения воздуха по очистному забою

ПС - одна подсвежающая струя

НАЗ - назначение подсвежающих струй (разбавление газа, выделяющегося из выработанного пространства ВП и выделяющегося из транспортируемого вне лавы угля)

k_с2 - коэффициент, учитывающие дренирующее влияние оконтуривающих выработок со стороны исходящей струи воздуха

k_в.п - коэффициент, учитывающий поступление газа из выработанного пространства в призабойное

Технические данные:

Бесцеликовая выемка длинными столбами по простиранию механизированным комплексом типа КМ142. В состав комплекса входит узкозахватный комбайн РКУ25, механизированная крепь М142 и скребковый конвейер типа СП-301. Транспортирование угля по штреку осуществляется конвейером 2Л100У.

3. Прогноз метанообильности выработок выемочного участка

 

3.1 Природная и остаточная метаноносность

Природная метаноносность пласта дана в исходных данных и составляет Х = 20 м³/т. Остаточная метаноносность определяется по формуле:

, м³/т

W - пластовая влажность, %. Для Печорского бассейна W=5%

A_з - зольность угля, %. Для Печорского бассейна A_з =10%.

x_ог - остаточная метаноносность в расчете на сухую беззольную массу

x_ог = 4,4 м³/т (таблица 4[1])

 м³/т

 

3.2 Метановыделение из разрабатываемого пласта на выемочном участке

Относительное метановыделение из разрабатываемого пласта на выемочном участке определяется по формуле:

_пл = q_о.п + q_о.л + q_т.л + q_т.у + q_э.п ,

где: q_о.п - метановыделение с поверхности очистного забоя, м³/т; q_о.л, q_т.л и q_т.у - метановыделение из отбитого угля, временно оставленного в лаве, транспортируемого по лаве и по выработкам участка за пределами лавы соответственно, м³/т; q_п - метановыделение из подготовительной выработки, проводимой на выемочном участке, м³/т.

Метановыделение с поверхности очистного забоя:

_о.п = k_пл х (1 - k_д.е),

где: k_пл и k_д.е - коэффициенты, учитывающие соответственно дегазирующее влияние оконтуривающих выработок и естественную дегазацию обнаженной поверхности пласта.

k_пл = ; k_д.е = 1 - k/еⁿ;

_зд - ширина условного пояса газового дренирования пласта, м (из табл. 8 [1]) b_зд1= 14 м,_зд2 = 14 м при Т_ок1 > 200 дней (монтаж и подготовка лавы) и V^г =31 k_с1 и k_с2 - коэффициенты, учитывающие дренирующее влияние оконтуривающих выработок соответственно со стороны поступающей в лаву и исходящей струи воздуха и равны -1; k и n - показатели, характеризующие интенсивность газоотдачи угля.

Для шахт Печорского бассейна k =0,6; а₁=0,1; b₁=0 [1]

= а₁v_оч (0,002(27- V^Г)²+1)

где: V_оч - скорость подвигания очистного забоя, м/сутки;

Скорость подвигания очистного забоя:_оч = А_оч/(L_оч m_в g) = 3500/(230 × 3,2 × 1,3) =3,66 м/сут.;

k_пл =  =0,88;_д.е = 1 - 0,6 /е ^0,38 =0,59;_о.п = 0,88 × 20 (1 - 0,59) = 7,22 м³/т.

Метановыделение из отбитого, но не погруженного на конвейер угля в лаве:

_о.л = k_пл х k_д.е k_о.л(1 - b_т.л),

где: b_т.л - доля отбитого угля, погружаемого выемочной машиной на конвейер; k_о.л - коэффициент газоотдачи, учитывающий время нахождения отбитого угля в лаве.

Для выемки угля в лаве с учетом технологии выемки (челноковая схема работы комбайна) b_т.л = 0,95

k_о.л. =  ,

где: а₂ и b₂ -эмпирические коэффициенты, для Печорского бассейна,

а₂ = 0,115; b₂ = 0,25; Т_о.л. - время нахождения отбитого угля в лаве, мин;

Т_о.л. = Т_смn_смr/v_оч,

где: Т_см - продолжительность добычной смены, мин, Т_см = 360 мин; n_см - число добычных смен в сутки, n_см = 3; r - ширина захвата выемочной машины, м,

r = 0,8 м.

Т_о.л. = 360 ^. 3 ^. 0,8 / 3,66 =236,1мин;

следовательно:

k_о.л. = =0,45;_о.л =^. 0,88 ^. 20 ^. 0,59 ^. 0,45^. (1 - 0,95) = 0,23 м³/т .

Метановыделение из отбитого угля транспортируемого по лаве:

q_т.л = k_п.л ^. x k_д.с k_т.л b_т.л,

где: k_т.л - коэффициент газоотдачи, учитывающий время транспортирования по лаве, при Т_т.л = Т_у рассчитываемый по формуле 8 [1]; Т_т.л - время транспортирования отбитого угля по лаве, мин, Т_т.л = L_оч / 60 V_т.л; V_т.л - скорость транспортирования угля по лаве, м/с, для конвейера СП-301 V_т.л = 1,12 м/с.[3]

Т_т.л = 230 / 60 × 1,12 = 3,4 мин,

по принятой технологии ведения работ Т_т.л = Т_у, следовательно:

_т.л =

_т.л = 0,115 × 3,4^0,25 = 0,16;_т.л = 0,88 × 20 × 0,59 × 0,16 × 0,95 = 1,58 м³/т.

Метановыделение из отбитого угля, транспортируемого по выработкам участка за пределами лавы:

_т.у = k_п.л х k_д.е(k_т.у - k_т.л)b_т.л,,

где: k_т.у = а₂ Т_т.у^b2 ; Т_т.у - время транспортирования угля в пределах участка, мин.

Т_т.у =  + = 18,7 мин,

где: L_i - длина соответствующего транспортного звена, м;_тi - скорость транспортирования угля на этом звене, м/с._т.у = 0,115 × 18,7 ^0,25 = 0,24;_т.у = 0,88 × 20 × 0,59× (0,24 - 0,16)×0,95 = 0,79 м³/т.

Метановыделение из угля, теряемого на выемочном участке:

q_э.п. = k_э.п. (x- x₀ );

k_э.п. - коэффициент эксплуатационных потерь (k_э.п.= 0,05);_э.п =0,05 (20 -3,74) = 0,81 м³/т;

_пл = q_о.п + q_о.л + q_т.л + q_т.у + q_э.п

_п.л. = 7,22 + 0,23 +1,58 + 0,79 + 0,81 = 10,63 м³/т.

3.3 Метановыделение из вмещающих пород

Метановыделение из вмещающих пород можно считать пропорциональным метановыделению из пласта:

_пор = k_пор× q_п.л= 0,15 × 10,63= 1,6 м³/т;

где: k_пор = 0,15 - коэффициент пропорциональности (для Печорского бассейна).[1]

3.4 Метановыделение в выработки выемочного участка

Метановыделение в выработанном пространстве:

q_вп = k_v [q_сп.п(1-k_дс.п) + q_сп.н(1-k_дс.н) + q_пор(1- )]+ q_э.п(1-k_д.п),

где: k_дс.п, k_дс.н, k_д.п - коэффициенты эффективности принудительной дегазации соответственно подрабатываемых, надрабатываемых и разрабатываемого пласта; k_v - коэффициент, учитывающий скорость подвигания очистного забоя, для шахт Печорского бассейна _вп = 1 [3 (1-0) +4 (1-0) + 1,6(1-0)] + 0,81 (1-0) = 9,41 м³/т

Метановыделение в очистную выработку составит:_о.з = (q_о.п + q_о.л + q_т.л)(1 - k_д.п) = (7,22 + 0,23 + 1,58)(1-0) = 9,03 м³/т

Полная величина метановыделения в очистную выработку:

q_оч = q_о.з + k_в.п q_в.п(1 - k_д.в) = 9,03 +0 × 9,41 (1 - 0) = 9,03 м³/т

Суммарное метановыделение в выработки выемочного участка:_уч = q_о.з + q_т.у(1- k_д.п) + q_в.п(1 - k_д.в.) =9,03 + 0,79 + 9,41(1 - 0) = 19,23 м³/т

Средняя за сутки абсолютная величина метановыделения в минуту в любую выработку выемочного участка:

I_i = q_i A_уч / 1440,

где: q_i - относительная величина метановыделения в соответствующую выработку, м³/т;_ту = q_ту. А_уч / 1440 =0,79× 3500 / 1440 =1,92 м³/мин;_{о.з .} = q_о.з. А_уч / 1440 =9,03× 3500 / 1440 =21,95 м³/мин;_в.п = q_в.п А_уч / 1440 =9,41× 3500 / 1440 =22,87 м³/мин;_уч = q_уч А_уч / 1440 =19,23× 3500 / 1440 =46,74 м³/мин;_оч = q_оч А_уч / 1440 =9,03× 3500 / 1440 =21,95 м³/мин;

Таблица 3

Схема проветр. участка	Показатели абсолютного метановыделения, м3/мин
	qпл	qс.п	qпор	qуч	Iту	Iвп	Iоч	Iуч
3-В	10,63	7	1,6	19,23	1,92	22,87	21,95	46,74

 

4. Расход воздуха для проветривания выработок выемочного участка

 

4.1 Расход воздуха для проветривания очистных выработок

Количество воздуха, которое нужно подать в очистную выработку:

где: k_оз -частный коэффициент утечек воздуха, учитывающий движение воздуха по части выработанного пространства, непосредственно прилегающего к призабойному; k_ут.в - общий коэффициент утечек воздуха через выработанное пространство; - минимально необходимый расход воздуха для разбавления до безопасных концентраций выделяющегося на выемочном участке метана.

Величина коэффициента k_оз принимается по таблице 15[1], k_оз = 1,25.

k_ут.в = 1 + (k¹_ут.в - 1)k_ут.п

где k¹_ут.в - коэффициент, учитывающий воздухопроницаемость выработанного пространства; k_ут.п - коэффициент, учитывающий воздухопроницаемость подготовительных выработок, примыкающих к выработанному пространству.

Q_оч^г =

где: I_оч -средняя за сутки абсолютная величина метановыделения в очистную выработку, м³/мин.

Q_оч^г =

Расход воздуха по минимальной скорости его движения

_оч^v = V_min S^”_оч k_оз = 0,25 · 9,4 · 1,25 = 2,94 м³/с,

где: S^”_оч - максимальное значение площади поперечного сечения призабойного пространства лавы, м² (табл. 14[1]).

Расход воздуха по числу занятых людей:

_оч^л = 0,1 n_ч = 0,1 · 7 = 0,7 м³/с.

Для исключения возможности образования местных скоплений метана у сопряжения лавы с вентиляционной выработкой расход воздуха в очистной выработке должен отвечать следующему условию:

Принимаем Q_оч по максимальному из значений Q_оч:

Q_оч = 43,5 м³/с.

Скорость движения воздуха в призабойном пространстве

= Q_оч / (S^’_оч k_оз)

= 43,5/ (7,2 ·1,25) =4,8 м/с < 4 м/с

В связи с тем, что скорость движения воздуха в призабойном пространстве превышает максимально допустимую, необходимо провести мероприятия по снижению метановыделения. Для снижения метоновыделения проведем дегазацию разрабатываемого пласта k_д.п=0,2.

Метановыделение в выработанном пространстве:

q_вп = k_v [q_сп.п(1-k_дс.п) + q_сп.н(1-k_дс.н) + q_пор(1- )]+ q_э.п(1-k_д.п),

где: k_дс.п, k_дс.н, k_д.п - коэффициенты эффективности принудительной дегазации соответственно подрабатываемых, надрабатываемых и разрабатываемого пласта; k_v - коэффициент, учитывающий скорость подвигания очистного забоя, для шахт Печорского бассейна _вп = 1 [3 (1-0) +4 (1-0) + 1,6(1-0)] + 0,81 (1-0,2) = 9,25 м³/т

Метановыделение в очистную выработку составит:_о.з = (q_о.п + q_о.л + q_т.л)(1 - k_д.п) = (7,22 + 0,23 + 1,58)(1-0,2) = 7,22м³/т

Полная величина метановыделения в очистную выработку:

q_оч = q_о.з + k_в.п q_в.п(1 - k_д.в) = 7,22 +0 × 9,25 (1 - 0) = 7,22 м³/т

Суммарное метановыделение в выработки выемочного участка с учетом дегазации:_уч = q_о.з + q_т.у(1- k_д.п) + q_в.п(1 - k_д.в.) =7,22 + 0,79(1-0,2) + 9,25(1 - 0) = 17,1 м³/т

Средняя за сутки абсолютная величина метановыделения в минуту в любую выработку выемочного участка:

I_i = q_i A_уч / 1440,

где: q_i - относительная величина метановыделения в соответствующую выработку, м³/т;_ту = q_ту. А_уч / 1440 =0,79× 3500 / 1440 =1,92 м³/мин;_{о.з .} = q_о.з. А_уч / 1440 =7,22× 3500 / 1440 =17,5 м³/мин;_в.п = q_в.п А_уч / 1440 =9,25× 3500 / 1440 =22,5 м³/мин;_уч = q_уч А_уч / 1440 =17,1× 3500 / 1440 =41,6 м³/мин;_оч = q_оч А_уч / 1440 =7,22× 3500 / 1440 =17,5 м³/мин;

Таблица 4

Схема проветр. участка	Показатели относительного метановыделения, м3/т				Показатели абсолютного метановыделения, м3/мин
	qпл	qс.п	qпор	qуч	Iту	Iвп	Iоч	Iуч
3-В	10,63	7	1,6	17,1	1,92	17,5	41,6

 

5. Расход воздуха для проветривания выработок выемочного участка с применением мероприятий по дегазации

 

.1 Расход воздуха для проветривания очистных выработок с применением мероприятий по дегазации

Количество воздуха, которое нужно подать в очистную выработку:

где: k_оз -частный коэффициент утечек воздуха, учитывающий движение воздуха по части выработанного пространства, непосредственно прилегающего к призабойному; k_ут.в - общий коэффициент утечек воздуха через выработанное пространство; - минимально необходимый расход воздуха для разбавления до безопасных концентраций выделяющегося на выемочном участке метана.

Величина коэффициента k_оз принимается по таблице 15[1], k_оз = 1,25.

k_ут.в = 1 + (k¹_ут.в - 1)k_ут.п

где k¹_ут.в - коэффициент, учитывающий воздухопроницаемость выработанного пространства; k_ут.п - коэффициент, учитывающий воздухопроницаемость подготовительных выработок, примыкающих к выработанному пространству.

Q_оч^г =

где: I_оч -средняя за сутки абсолютная величина метановыделения в очистную выработку, м³/мин.

Q_оч^г =

Расход воздуха по минимальной скорости его движения

_оч^v = V_min S^”_оч k_оз = 0,25 ·9,4 · 1,25 = 2,94 м³/с,

где: S^”_оч - максимальное значение площади поперечного сечения призабойного пространства лавы, м² (табл. 14[1]).

Расход воздуха по числу занятых людей:

_оч^л = 0,1 n_ч = 0,1 ·7 = 0,7 м³/с.

Для исключения возможности образования местных скоплений метана у сопряжения лавы с вентиляционной выработкой расход воздуха в очистной выработке должен отвечать следующему условию:

Принимаем Q_оч по максимальному из значений Q_оч:

Q_оч = 35,3 м³/с.

Скорость движения воздуха в призабойном пространстве

= Q_оч / (S^’_оч k_оз)

= 35,3/ (7,2 ·1,25) =3,9 м/с < 4 м/с

Утечки воздуха через выработанное пространство:

k_ут.в = 1 + (k¹_ут.в - 1)k_ут.п

k¹_ут.в = 1 + b_у.к · m_в · exp (0,15f - 0,24S¹_оч) ,

b_у.к = 0,7 (полное обрушение);

k¹_ут.в = 1 + 0,7 · 3,2 · exp (0,15 · 6 - 0,24 · 7,2) =1,98;

Для способа подержания выработки бутовой полосой: k_ут.п = 1,0.

k_ут.в = 1 + (1,98 - 1) · 1,0 = 1,98

м³/с.

 

5.2 Расход воздуха на выемочном участке

Минимально необходимый расход воздуха для разбавления до безопасных концентраций выделяющихся на выемочном участке газов:

Q_уч^г =  = = 83,9 м³/с

Дополнительный расход воздуха при обособленном разбавлении газа, выделяющегося из транспортируемого вне лавы угля:

Q_доп. == 83,9-(35,3 + 20,6)=28,0 м³/с

Q_уч = k_з (Q_оч + Q_ут.в + Q_доп)=1(35,3+20,6+28)=83,9 м³/с

где k_з - коэффициент запаса, k_з = 1.

Проверка по газовыделению на выемочном участке: Q_уч ³ Q^г_уч. 83,9 м³/с =83,9 м³/с

проветривание дегазация вентилятор депрессия

6. Метановыделение при проведении подготовительной одиночной выработки

При проведении подготовительной выработки используется комбайновый способ проходки. В качестве механизма используется проходческий комбайн ГПКС. Форма поперечного сечения выработки - арочная, сечение выработки в свету S_св = 14,5 м².

Способ проветривания - нагнетательный, который на газовых шахтах является обязательным и единственным. Достоинство его заключается в том, что проветривание призабойного пространства осуществляется струей свежего воздуха, выходящего из трубопровода с большой скоростью, за счет чего воздух разбавляет местные скопления метана. По правилам безопасности на газовых шахтах конец трубопровода должен располагаться на расстоянии от забоя не более 8 метров, а для предотвращения рециркуляции вентилятор должен быть установлен на расстоянии не менее 10 метров от устья проветриваемой выработки.

Рис. 1

Метановыделение из отбитого угля составит:

_о.у = (х - х_о) j к_т.у = (20- 3,74) · 1,2 · 0,22 = 4,3 м³/мин;

где: j - интенсивность разрушения угля в забое - 1,2 т/мин для проходческого комбайна ГПКС (достаточная для поддержания необходимых темпов проходки) [3], k_т.у - коэффициент, учитывающий степень дегазации отбитого угля,

k_т.у = а₂Т_у^b2 = 0,115 · 12,4 ^0,25 = 0,22;

а₂ и b₂ - эмпирические коэффициенты; Т_у - время нахождения отбитого угля в призабойном пространстве, мин,

Т_у = S_уг L_ц g / j = 10,4 · 1,1 · 1,3 / 1,2 = 12,4 мин.

Метановыделение из обнаженных выработкой поверхностей пласта определяется по формулам:

в призабойной части выработки

_пов.з = а_п k_т.з,

в тупиковой части выработки

_пов.т = а_п k_т.т,

во всей выработке в целом

_пов.в = а_п k_т.в,

где: а_п - начальное метановыделение с обнаженной поверхности пласта,

а_п = 4 · 10^-4 m_п b а (х - х_о) ⁿ;

_п - полезная мощность пласта, м; b - коэффициент, учитывающий условия фильтрации; а и n - коэффициенты, характеризующие метаноотдачу угля; k_т.з, k_т.т и k_т.в - коэффициенты, учитывающие длину соответствующей части выработки и время ее проведения.

Коэффициент b зависит от площади поперечного сечения выработки в свету S_св и полезной мощности пласта [1]:

/ m_п = / 3,2 = 1,2, отсюда b = 1.

Для шахт Печорского бассейна а = 0,4и n = 2 [1],

а_п = 4 · 10^-4 · 3,2· 1 · 0,4 (20 - 3,74)² = 0,14

Для шахт Печорского бассейна [1]:

k_т.з(т.в) =

где: L_i - длина соответствующей части (призабойной, тупиковой или выработки в целом) выработки, м; v_пр - скорость проведения выработки, увязанная с темпами подвигания очистных забоев: v_пр = 14 м/сут,

k_т.т ==12,8;_т.в. ==12,8;

где: L_i - длина соответствующей части (призабойной, тупиковой или выработки в целом) выработки, м; v_пр - скорость проведения выработки, увязанная с темпами подвигания очистных забоев.

I_пов.з = 0,14 · 1,19 = 0,27м³/мин;_пов.т = 0,14· 12,8= 1,8 м³/мин;_пов.в = 0,14 ·12,8 = 1,8 м³/мин.

Полное метановыделение в призабойную часть выработки:_зп = I_о.у + I_пов.з,

_з.п = 4,3 + 0,27 = 4,57 м³/мин.

Метановыделение в тупиковую часть выработки:

_пт = I_о.у + I_пов.т

_п.т = 4,3 + 1,8 = 6,1 м³/мин.

Метановыделение в выработку в целом:

_п = I_о.у + I_пов.в

_п = 4,3 + 1,8 =6,1 м³/мин.

7. Расход воздуха и средства для проветривания проводимой подготовительной выработки

 

.1 Расход воздуха в призабойном пространстве тупиковой выработки

Q_зп.г = ,

где: с - максимально допустимая концентрация газа в забое средняя по сечению, %; с^’₀ - средняя концентрация газа в воздухе у места установки ВМП,

с^’₀ = с_о + Dс;

Dс - прирост концентрации газа в воздухе за счет газовыделения на участке от устья выработки до места установки ВМП, %, Dс =0.

Q_зп.г =  = 8,0 м³/с.

Расход воздуха по минимальной скорости движения воздуха и с учетом его температуры:

Q_зп.v = S v_т.min = 14,5 · 0,25 = 3,63м³/с;_зп.t = S v_t / 3 =14,5 · 0,5 / 3 = 2,42 м³/с;

где: v_т.min и v_t - минимально допустимые по правилам безопасности скорости движения воздуха в тупиковой выработке и в ее призабойном пространстве соответственно в зависимости от температуры, м/с.

Расход воздуха по числу занятых в выработке людей:

Q_зп.л = 0,1 n_з.ч = 0,1 ·5 = 0,5 м³/с,

где: 0,1 - нормативный расход воздуха на одного человека, м³/с [1], n_з.ч - наибольшее число людей занятое в призабойной части выработки.

Принимаем расход воздуха в призабойном пространстве по наибольшему фактору: Q_з.п = 8,0 м³/с.

Принятое значение проверяем по максимально допустимой правилами безопасности скорости движения воздуха в призабойном пространстве.

Q_з.п £ v_з.max S / 3 = 4 · 14,5 / 3 = 19,3м³/с; 8,0 < 19,3 м³/с

Принятый расход воздуха не превышает допустимый по максимальной скорости.

Расход воздуха на выходе из трубопровода:

_тр = Q_зп / n_тр,

где: n_тр - число параллельных ставов труб в выработке, n_тр = 1_тр =8,0 / 1 =8,0 м³/с.

7.2 Расход воздуха для проветривания тупиковой части выработки

Расчет по потребности призабойного пространства

_пт.з = Q_тр n_тр k_ут.тр,

где k_ут.тр - коэффициент утечек воздуха в трубопроводе

Для проветривания выработки применим комбинированный трубопровод диаметром 1,0 м, тогда k_ут.тр = 1,27. Для определения k_ут.тр используем таблицы 18-21 [1]._пт.з = 8,0 · 1 · 1,35 =10,8 м³/с.

Расход воздуха по газовыделению:

Q_пт.г = ,

где: k_н - коэффициент неравномерности газовыделения в выработку k_н = 1,0 [1]_пт.г =  =10,7м³/с.

Расход воздуха по числу занятых людей:

_пт.л = 0,1 n_т.ч,

где: n_т.ч - наибольшее число людей, занятых в тупиковой части выработки_пт.л = 0,1 · 5 = 0,5 м³/с.

Принимаем расход воздуха для проветривания тупиковой части выработки по наибольшему значению:_пт = 10,8м³/с.

Проверка принятого значения по максимально допустимой скорости воздуха:_п.т £ v_в.max S = 4 ·10,4 =41,6 м³/с, что соответствует условиям 10,8 м³/с<41,6 м³/с

7.3 Подача и давление вентилятора местного проветривания

Подача ВМП: Q_в = Q_тр k_ут.тр =8,0· 1,35 = 10,8 м³/с. Подача не превышает максимально возможную производительность ВМП (в настоящее время 12-13 м³/с).

Необходимое давление вентилятора:

h_в = ,

где R_тр - аэродинамическое сопротивление трубопровода, кm, выражается формулой:

_тр = r_тр. (L_тр1 + 20 d_тр n’₁ + 10 d_тр n”₁) + r_тр.к (L_тр2 + 20 d_тр n’₂ + 10 d_тр n”₂) ,

где: r_тр - удельное аэродинамическое сопротивление трубопровода r_тр = 0,0053 кm, r_тр = 0,00153 кm, [1]; n’_п и n”_п - число поворотов трубопровода, соответственно под углом 90 и 45 градусов._тр = 0,00153(2100 + 20 · 1 · 1 + 0) +0,0053(200 + 0 + 0) = 4,2 кm,_в =

Принимаем ВМП - ВЦ-11М.

 

7.4 Расход воздуха в месте установки ВМП

_вс = 1,43 k_р Q_в n_тр n_в.пар;_вс = Q_в n_тр n_в.пар + 0,15 S_в,

где: k_р - коэффициент резерва k_р = 1,1 [1]; S_в - площадь поперечного сечения выработки в месте установки ВМП, S_в = 16,4 м².

Q_вс = 1,43 · 1,1 · 10,8 ·1 ·1 = 17,0 м³/с;

Q_вс = 10,8 · 1 ·1 + 0,15 · 16,4 = 13,3 м³/с.

Принимаем максимальное значение: Q_вс = 17,0 м³/с.

8. Расчет депрессии выработок выемочного участка

Депрессия каждой выработки:

h_i = (a P L / S³) Q²_p ,

где: a - коэффициент аэродинамического сопротивления выработки, Н · с²/м⁴ [4]; Р - периметр выработки, м , P=k_ф, где k_ф -коэффициент формы поперечного сечения выработки (для сводчатого и арочного k_ф = 3,8; для лавы k_ф =5) [1]; L - длина выработки, м; S - площадь поперечного сечения, м²; Q_р - расчетный расход воздуха по выработке, м³/c._0-1 = (0,021 ·14,5 · 2300 /14,5³ ) · 83,9 ² = 1617,1 Па

Депрессия лавы, оборудованной механизированным комплексом:_1-2 = (0,031 ·13,4 · 230 /7,2³ ) · 28,24² =204,1Па

Депрессия выработок выемочного участка:

h_уч = k_м.с S h_i = 1,1 · (1617,1+204,1) =2003,3 Па

Таблица 5

Выработка	Тип крепи	a , ·с2/м4	S, м2	Р, м	L, м	Qр, м3/с	h, Па	v, м/с	Мех. крепь	0,031	7,2	13,4	230	28,24	204,1	3,9
Конвейерный штрек	Мет. ароч. 3-х звен. крепь	0,021	14,5	14,5	2300	83,9	1617,1	5,8

 

Заключение

Для проветривания выемочного участка была выбрана схема проветривания 3ВН НИСХ ПТ (прямоточная схема проветривания с выдачей исходящий струи из лавы на выработанное пространство и нисходящим движением воздуха в лаве при полностью обособленном разбавлении вредностей по источникам их поступления). Данная схема проветривания возможна при применении мероприятий по снижению метановыделения, в данной работе применена дегазация вынимаемого пласта (скважинами по пласту, пробуренными из подготовительных выработок).

Для проветривания подготовительной выработки на основании расчетов выбран вентилятор местного проветривания ВЦ-11М.

 

Список используемой литературы

1. Синопальников К.Г. Проектирование вентиляции угольных шахт: Методические указания / Санкт-Петербург, 1995.

2. Рудничная вентиляция: Справочник / под ред. К.З. Ушакова. М., Недра, 1988.

3. Правила безопасности в угольных шахтах. М., 1995.

4. Решение вентиляционных задач на ЭВМ с помощью программ С1, С2, С3, С4: методические указания; Сост. К.Г. Синопальников. СПб, 2002.

5. Машины и оборудование для шахт и рудников: Справочник/ С.Х. Клорикьян, В.В. Старичнев, М.А. Сребный и др. - 6-е изд., М., 2000. - 471 с.