Расчет местного проветривания

Расход воздуха и депрессия шахты являются определяющими факторами для выбора схем проветривания. Максимально и минимально допустимые скорости движения воздуха, допустимые концентрации метана регламентируются правилами безопасности, депрессия шахты – нормами. Должны быть также учтены ограничения по использованию транспортных выработок для проветривания. Все это определяет многообразие схем проветривания шахт.

Для того, чтобы проветривание горной выработки было эффективным и соответствовало требованиям Правил безопасности, необходимо выбрать схему вентиляции, тип и диаметр вентиляционных труб, определить количество воздуха, необходимого для наиболее быстрого разжижения газов после взрывных работ и для нормального дыхания людей, а также определить депрессию и производительность вентилятора.

Потом по производительности вентилятора и величине депрессии можно будет выбрать тип вентилятора.

Так как длина проводимого квершлага 800м, водоприток 6 м³/ч и категория по газу - 2, то принимаем нагнетательную схему проведения выработки с применением трубопровода типа М, звеньями по 20м и диаметром 600мм.

Количество воздуха, необходимое для проветривания выработки, рассчитываем с учетом следующих факторов: по расходу ВВ, по числу работающих людей, по минимальной скорости движения воздуха и по тепловому фактору.

1. Необходимое количество воздуха по расходу ВВ рассчитывается по формуле

где S_св - площадь поперечного сечения выработки в свету, м²;

Т - время на проветривание тупиковой выработки после взрывных работ, мин (по требованиям ПБ принимаем 30мин);

В - количество одновременно взрываемого ВВ на цикл, кг;

I_вв - газовость ВВ, л/кг (т. к. взрывание производим по пустым породам, то принимаем 40 л/кг);

L - длина трубопровода, м.

Так как длина выработки больше 500м, то L сравниваем с L_max - максимальной длиной, на которой происходит разжижение ядовитых газов до допустимой концентрации (0,008%)

где k_т - коэффициент турбулентной диффузии; для гибкого трубопровода принимается в зависимости от отношения l_з.тр/d_п, где l_з.тр - длина трубы с вкладышем, м; d_п - приведенный диаметр трубопровода, он равен d_п=2d_тр (здесь d_тр - диаметр трубопровода, м)

Принимаем k_т = 0,395 ;

k_обв - коэффициент, учитывающий обводненность выработки; в соответствии с методическими указаниями принимаем k_обв⁼0,3;

Так как L_max < L, то в формулу для определения количества воздуха по расходу ВВ подставляем L_max.

2. Общий расход воздуха наибольшему числу людей, одновременно работающих в горной выработке, рассчитывается по формуле

Q_з=6*n                                                  

где n - число одновременно работающих в забое людей (человек)

Q_з=6*6=36 м³/мин

3. Общий расход воздуха для проветривания выработки по минимальной скорости движения воздуха по всей длине выработки рассчитывается по формуле

Q_з=60*V_nmin*S_св

где V_nmin =0,15м/с - минимально допустимая скорость движения воздуха по всей длине выработки (принимаем согласно §161 ПБ );

Q_з=60*0,15*8,8=79,2м³/мин

4. Общий расход воздуха по тепловому фактору определяется по формуле

Q_з=20*V_зmin*S_св

Где V_зmin - минимально допустимая скорость движения воздуха в призабойном пространстве (принимаем согласно ПБ равной 0,25м/с)

Q_з=20*0,25*10,7 = 44м³/мин

Для подачи в забой принимаем наибольшее количество воздуха, полученное из расчетов по приведенным выше формулам, следовательно для дальнейших расчетов принимаем Q_з=105,87м³/мин

Производительность вентилятора определяется по формуле

Q_в ³ k_ут.тр*Q_з      

Q_в³ 1,41*105,87=150м³/мин=2,5м³/с

Депрессия гибкого трубопровода подсчитывается по формуле ,

где R_тр - аэродинамическое сопротивление трубопровода; с учетом изгибов и неровностей принимаем равным 23,2кm, [19]           

                       1,2*232*150²/(3600*9,81)=1,77кПа

По расходу воздуха, необходимого для проветривания выработки (Q_в) и напору (h_в) выбираем вентилятор местного проветривания.

Полученные значения Q_вент.=150м³/мин и h_в=1,77 кПа наносим на график аэродинамических характеристик и выбираем вентилятор, удовлетворяющий расчетным данным. Для проветривания горной выработки принимаем вентилятор местного проветривания ВМ-5М с углом поворота лопаток 0 и коэффициентом полезного действия 0,71.

Уборка породы

Погрузка породы – это процесс перемещения взорванной горной массы в средства транспорта.

Продолжительность и производительность погрузки породы зависит от многих факторов, основными из которых являются:

¾ тип погрузочной машины,

¾ организация работ по погрузке породы,

¾ эффективность производства буровзрывных работ,

¾ степень механизации и число рабочих, занятых на этой операции.

Найдем объём породы, необходимый для транспортировки, за одну заходку.

V= S_пр*L _шп*h* K_р=11,3 * 2 * 0,9 * 2 = 40м³ , где

K_р- коэффициент разрыхления (при заданных условиях принимается равным 2).

h - КИШ=0,9

Необходимое количество вагонеток:

N_в =V/V_в *K_з=40/(3,3*0.9) =14 шт. , где

_Vв - обьём вагонетки = 3,3 м³

К_з - коэффициент заполнения вагонетки = 0,9

   Для погрузки породы выбираем погрузочную машину 1ППН-5. Это машина ковшового типа (с задней разгрузкой ковша), с колесно - рельсовым механизмом передвижения, пневматическая, периодического действия. Предназначена для погрузки разрыхленной горной массы в шахтные вагонетки, на конвейер и другие транспортные средства в выработках, площадью сечения не менее 7,5 м² в свету. Машина 1ППН-5 состоит из рамы с механизмом передвижения на рельсовом ходу, ковша со стрелой ленточного конвейера. Ковш поднимается цепями, которые наматываются на лебедку. Принцип работы машины следующий: вагонетка прицепляется к машине, с опущенным ковшом машина подъезжает к взорванной породе. Ковш, внедряясь в нее, заполняется породой. Затем включается двигатель подъема, приводящий во вращение барабан, на который наматывается цепь, поднимающая ковш. При крайнем верхнем положении ковша порода высыпается из него в вагонетку, ковш опускается к почве выработки и цикл погрузки повторяется.

Выбор 1ППН-5 обусловлен незначительной высотой машины, что позволяет разместить ее в данной выработке с соблюдением всех зазоров по правилам безопасности, а также незначительным энергопотреблением и целесообразностью использовать машины периодического действия при погрузке породы в одиночные вагонетки. Использование схемы обмена одиночных вагонеток обусловлено невозможностью размещения в выработке перегружателя или конвейера из-за небольшой высоты выработки (2,7 метра в свету). Выработка однапутевая, поэтому на погрузку породы будет использована одна погрузочная машина.

Для механизации обмена вагонеток используем аккумуляторный электровоз 4КР.