Расчет потребного количества воздуха для проветривания горных работ по Малеевскому руднику с годовой производительностью 2,25 млн. т

Расчет необходимого количества воздуха для проветривания Малеевского рудника выполнен в соответствии с «Временным методическим пособием по расчету количества воздуха, необходимого для проветривания рудников и шахт».

В соответствии с требованием §109 «ЕПБ при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений подземным способом» необходимое количество воздуха для проветривания рудника определено по наибольшему числу людей, занятых одновременно на подземных работах, по пыли, по газам от взрывных работ, по вредным компонентам выхлопных газов от применяемого оборудования с двигателями внутреннего сгорания, а также по минимальной скорости движения воздуха. Согласно пункта 3.12.3.2 «Норм технологического проектирования рудников цветной металлургии с подземным способом разработки», при определении необходимого количества воздуха исключены из расчета потребности в нем для разбавления выхлопных газов буровые машины, используемые в комплексе с другими самоходными дизельными машинами.

В основу расчета количества воздуха положен принцип - от частного к общему, его суммирования и нахождения общей потребности в воздухе для рудника в целом с учетом утечек, неравномерности и резерва.

Исходные данные для расчета:

- годовая производительность - 2,25 млн. т;

- число рабочих смен в сутки - 3;

- число рабочих смен в году - 305;

- продолжительность рабочей смены - 7 ч;

- количество очистных блоков в одновременной работе на разбуривании - 2;

- количество очистных блоков в одновременной работе на выпуске руды ПДМ - 5;

- количество забоев с применением самоходной техникой - 4;

- проходка ГПР и НР - 2;

- проходка выработок за пределами выемочных блоков - 2;

- количество забоев с переносным оборудованием - 4;

- проходка вертикальных выработок - 2;

- средняя площадь сечения подготовительной выработки - 18,8 м²;

- средняя площадь сечения нарезной выработки - 18,8 м²;

- средняя площадь сечения горно-капитальной выработки - 9 м²;

- длина горной выработке в проходке - 150 м;

- длина доставочной выработки в камере - 150 м;

- длина транспортировки горной массы - 150 м;

- количество самоходного оборудования на очистных работах – 6;

- из них: ПДМ Tоро-1400, Cat R-1700 - 5;

- бутобой - 1;

- количество ПДМ на проходческих работах, ПДМ Tоро-400 - 3;

- количество доставочных машин на проходческих работах, ДМ Торо-35Д - 1;

- мощность ДВС ПДМ Tоро-400 - 215 л.с.;

- мощность ДВС ПДМ Tоро-1400, Cat R-1700 - 300 л.с.;

- мощность ДВС бутобоя - 135 л.с.;

- мощность ДВС ДМ Tоро-35Д - 326 л.с.;

- нормативное количество воздуха на 1 л.с. - 5 м³/мин;

- число людей, находящихся в забое в течение смены - 3 чел.;

- наибольшее число людей, находящихся в шахте - 300 чел.;

- норма воздуха на 1 человека по ЕПБ - 6 м³/мин;

- ПДК по пыли на рабочих местах - 2 мг/м³;

- время проветривания проходческих работ - 1800 с;

- количество самоходного оборудования (ПДМ) с ДВС на очистных и проходческих работах - 10.

1.1. Определение потребного количества воздуха для проветривания горных работ по различным факторам.

Проветривание выработок, в которых ведутся очистные работы.

1.1. По фактору нахождения людей в забое в течение смены потребное количество воздуха:

 

0,3 м³/с,

 

где - норма подачи в забой свежего воздуха на 1 человека, = 6 м³/мин;

- наибольшее число людей, находящихся в забое в течение смены, = 3 чел.

1.2. По фактору интенсивности пылеподавления при различных произ-водственных процессах потребное количество воздуха:

 

, м³/с,

 

где - интенсивность пылевыделения, мг/с;

- коэффициент, учитывающий снижение пылевыделения при при-менении средств гидрообеспыливания;

- ПДК по пыли на рабочих местах (содержание SiO₂ до 70%), = 2 мг/м³;

- запыленность во входящей вентиляционной струе, принимается для очистных забоев = 0,3· , мг/м³.

Результаты расчетов сведены в таблицу 13.5.

 

 

Таблица 13.5 - Расчет воздуха на очистных работах по фактору интенсивности пылевыделения

 

Наименование производственного процесса при очистной добыче	Интенсивность пылевыделения (J), мг/с	Коэффициент снижения пылевыделения (в1)	ПДК по пыли (n), мг/м3	Расчетное количество воздуха по пыли (Q), м3/с
При бурении скважин буровыми установками типа Соло	6,0	0,5	2,0	2,1
При бурении скважин буровым станком ЛПС-3М	2,2	0,5	2,0	0,8
При бурении горизонтальных шпуров перфораторами типа ПР-30 (в работе 2 перфоратора)	2,1	0,5	2,0	1,5
При бурении вертикальных шпуров перфораторами типа ПТ-48 (в работе 1 перфоратор)	9,7	0,5	2,0	3,5
При погрузке и доставке руды ПДМ с ковшом типа Tоро	6,8	0,5	2,0	3,4
При разгрузке руды ПДМ с ковшом типа Tоро	13,0	0,5	2,0	6,5

 

1.3. Результаты расчетов, приведенные в пункте 1.2 проверяются по минимально допустимой скорости движения воздуха:

 

 

, м³/с,

 

где - - минимально допустимая скорость воздуха в очистных забоях, согласно требований ЕПБ = 0,5 м/с;

- сечение очистных выработок, м².

Результаты проверки приведены в таблице 13.6.

 

Таблица 13.6 - Расход воздуха на очистных работах по фактору минимально допустимой скорости

 

Наименование выработки, в которой ведутся очистные работы	Сечение выработки (S), м2	Минимально допустимая скорость (Vmin), м/c	Расчетное количество воздуха (Qv), м3/с
Доставочные орты, штреки под СХО	18,8	0,5	9,4
Буровые орты, штреки под СХО	18,8	0,5	9,4
Буровые орты, штреки под ЛПС	6,0	0,5	3,0
Откаточные выработки	7,5	0,25	1,9
Резервные забои	16,4	0,25	4,1

 

1.4. По фактору выделения вредных газов при ведении взрывных работ (вторичное дробление, зависание) в очистных забоях с применением самоходного оборудования потребное количество воздуха определяется для условий проветривания сквозной выработки за счет общешахтной депрессии:

 

= 5,2 м³/с,

 

где - время проветривания после взрыва заряда для вторичного дробления, = 10 мин;

- газовитость ВВ, = 41,3 л/кг;

- величина условного заряда, 10,9 кг;

- загазованный объем, принимается равным объему доставочной выработки, = 1880 м³.

Количество ВВ (А₁), соответствующие газовыделению из отбитой руды:

 

= 2,9 кг,

 

где - суточное количество добываемой руды, транспортируемой по данной доставочной выработке, = 1230 т;

- время проветривания, принимается равным согласно ЕПБ, = 10 мин;

- объемный вес руды в разрыхленном состоянии, = 3 т/м³;

- время выпуска руды в течение суток, = 1260 мин.

Количество ВВ (А₂), соответствующие газовыделению при взрывании ВВ для вторичного дробления:

 

= 8 кг,

 

где - количество одновременно взрываемого ВВ при вторичном дроблении, = 2 кг;

- коэффициент, учитывающий изменение газовыделения при взрывании накладных зарядов в сравнении со шпуровыми, принимается для открытых накладных зарядов, = 2.

Объем доставочной выработки:

 

= 1880 м³.

1.5. По фактору выделения выхлопных газов при работе самоходного оборудования потребное количество воздуха определяем по интенсивности газовыделения и по мощности ДВС.

1.5.1. По интенсивности газовыделения:

- Торо-400 (215 л.с./158 кВт)

 

16,3 м³/с;

- Торо-1400 (300 л.с./221кВт)

 

22,4 м³/с;

 

- бутобой (135л.с./99кВт)

 

10,2 м³/с;

 

- Торо-35Д (326 л.с./240 кВт)

 

24,3 м³/с,

 

где - коэффициент разбавления вредных газов, = 67,92, 42, 100, соответственно, для Торо-400, Торо-1400, бутобоя на базе Торо-131Д, Торо-35Д);

- коэффициент неравномерности газоподавления, = 2;

- коэффициент одновременной работы машин с ДВС, = 1;

- общее количество выхлопных газов выделяемых двигателем Торо-1400

 

= 0,2 м³/с,

 

где - фактическая суммарная концентрация каждого вредного компонента в выхлопных газах по объему (принимается по окислам азота и окиси углерода), = 0,0015%;

- сумма предельно допустимых концентраций окислов азота и окиси углерода, = 0,0018%;

- объем выработки, где используются самоходное оборудование, м³

= 2820 м³,

 

где - площадь сечения горной выработки, м²;

- длина горной выработки, м.

- время движения машины с ДВС при V_пор = 20 км/ч и V_гр = 10 км/ч

 

= 116 с,

 

где - длина транспортировки горной массы от забоя до рудоспуска, = 150 м.

1.5.2. Расчет по мощности ДВС (если Q_ин.газ<Q_двс, то для дальнейших расчетов берется Q_двс по мощности ДВС)

При использовании на очистных работах ПДМ Торо-1400 с мощностью ДВС 300 л.с. имеем расчетный расход воздуха на 1 машину

 

 

= 25,0 м³/с,

 

где - мощность двигателя самоходной машины, = 300 л.с.;

- нормативный расход на 1 л.с. согласно «Инструкции по безопасному применению самоходного (нерельсового) оборудования в подземных рудниках», = 5 м³/мин.

При использовании на очистных работах ПДМ Торо-400 с мощностью ДВС 215 л.с. имеем расчетный расход воздуха на 1 машину

 

 

= 17,9 м³/с,

 

где - мощность двигателя самоходной машины, = 215 л.с.;

- нормативный расход на 1 л.с. согласно «Инструкции по безопасному применению самоходного (нерельсового) оборудования в подземных рудниках», = 5 м³/мин.

При использовании на очистных работах бутобоя с мощностью ДВС 135 л.с. имеем расчетный расход воздуха на 1 машину

 

 

= 11,3 м³/с,

 

где - мощность двигателя самоходной машины, = 135 л.с.;

- нормативный расход на 1 л.с. согласно «Инструкции по безопасному применению самоходного (нерельсового) оборудования в подземных рудниках», = 5 м³/мин.

Проветривание проходческих работ.

1.6. По фактору нахождения людей в забое в течение смены потребное количество воздуха:

 

= 0,3 м³/с,

 

где - норма подачи в забой свежего воздуха на 1 человека, = 6 м³/с;

- наибольшее число людей, находящихся в забое в течение смены, = 3 чел.

1.7. По фактору интенсивности пылевыделения при различных производственных процессах потребное количество воздуха определяется по аналогии с пунктом 1.2., а результаты расчетов сведены в таблицу 13.7.

1.8. Результаты расчетов, приведенные в пункте 1.7. проверяются по минимально допустимой скорости движения воздуха и сведены в таблицу 13.8.

 

Таблица 13.7 - Расход воздуха при проходке выработок по фактору интенсивности пылевыделения

 

Наименование производственного процесса	Интенсивность пылевыделения (J), мг/с	Коэффициент снижения пылевыделения (в1)	ПДК по пыли (n), мг/м3	Расчетное количество воздуха по пыли (Q),м3/с
При бурении скважин горизонт. шпуров самоходной установкой типа Бумер - 282	6,0	0,5	2,0	2,1
При бурении горизонт. шпуров перфораторами типа ПР-30 (в работе 2 перфоратора)	2,1	0,5	2,0	0,8
При бурении вертикаль. шпуров перфораторами типа ПТ-48 (в работе 1 перфоратор)	9,7	0,5	2,0	3,5
При погрузке и доставке горной массы ПДМ с ковшом типа Tоро	6,8	0,2	2,0	2,4
При разгрузке горной массы ПДМ с ковшом типа Tоро	13,0	0,5	2,0	4,6
При уборке горной массы погрузмашиной типа ППН 1С	2,0	0,2	2,0	0,7

 

1.9. По фактору выделения вредных газов при проходке выработок с применением взрывных работ потребное количество воздуха определяется для принятого нагнетательного и комбинированного способа проветривания

При проходке горизонтальных выработок

 

,

 

где - масса одновременно взрываемого ВВ, кг;

- время проветривания, принимается согласно ЕПБ, = 30 мин;

- газовость ВВ, = 41,3 л/кг;

- сечение выработки в проходке, м²;

- длина тупиковой части горизонтальной выработки, принимается согласно ЕПБ, = 10 м;

- коэффициент обводненности, = 0,8;

- коэффициент утечек воздуха в трубопроводе, при условии применения гибких вентиляционных труб.

 

Таблица 13.8 - Расход воздуха при проходке выработок по фактору минимально допустимой скорости

 

Наименование выработки, в которой ведутся проходческие работы	Сечение выработки (S), м2	Минимально допустимая скорость (Vmin), м/c	Расчетное количество воздуха (Qv), м3/с
Горизонтальные выработки
Разминовки	15,1	0,25	3,8
Квершлаги, штреки	13,3	0,25	3,3
Вентиляционные штреки	11,6	0,25	2,9
Орты, штреки	9,0	0,25	2,3
Орты, штреки	7,5	0,25	1,9
Буровые орты, штреки под ЛПС	6,0	0,25	1,5
Горизонтальные выработки под самоходный транспорт
Орты, штреки (доставочные)	18,8	0,25	4,7
Орты, штреки	18,8	0,25	4,7
Транспортный уклон	18,8	0,25	4,7
Вертикальные выработки
Блоковый породоспуск	5,0	0,25	1,3
Блоковый вентиляционно-ходовой восстающий	6,8	0,25	1,7
Вентиляционно-ходовой восстающий	7,9	0,25	2,0
Лифтовой восстающий	5,5	0,25	1,4

 

При проходке вертикальных выработок

 

м³/с,

 

где - высота восстающего,м;

- коэффициент, учитывающий высоту восстающего;

- коэффициент, учитывающий способ проветривания.

Масса одновременно взрываемого ВВ за цикл проходческих работ согласно фактическим данным.

Расчетные величины потребного количество воздуха при проходке горизонтальных и вертикальных выработок приведены в таблице 13.9.

1.10. По фактору выделения выхлопных газов при использовании на проходческих работах ПДМ Tоро-400 с мощностью двигателя раной 215 л.с. расчетное количество воздуха определяется аналогично пункту 1.5.

= 17,9 м³/с,

 

где - мощность двигателя самоходной машины, = 215 л.с.;

- нормативный расход на 1 л.с. согласно «Инструкции по безопасному применению самоходного (нерельсового) оборудования в подземных рудниках», = 5 м³/мин.

 

Таблица 13.9 - Потребное количество воздуха при проходке выработок при производстве взрывных работ

 

Наименование выработок	Сечение выработки в проходке (S), м2	Время проветривания (t), мин	Газовость ВВ (в), л/кг	Длина тупиковой части выработки (L), м	Коэффициент обводненности (Кобв)	Коэффициент утечек воздуха в трубопроводе (Кут.тр)	Высота восстоющего (Н), м	Коэффициент, учитывающий высоту восстоющего (К1)	Коэффициент, учитывающий способ проветривания (К2)	Масса одновременно взрываемого ВВ (А), кг	Потребное количество воздуха (Qвв), м3/с
Горизонтальные выработки под рельсовый транспорт
Разминовки	15,1		41,3		0,8	1,07					0,5
Штреки, квершлаги	13,3		41,3		0,8	1,07					0,5
Орты			41,3		0,8	1,07					0,3
Орты	7,5		41,3		0,8	1,07					0,3
Вентиляционные штреки	11,6		41,3		0,8	1,07					0,4
Горизонтальные выработки под самоходный транспорт
Орты, штреки	18,8		41,3		0,8	1,07				298,5	0,8
Орты, штреки	16,4		41,3		0,8	1,07				167,5	0,6
Транспортный уклон	18,8		41,3		0,8	1,07					0,7
Вертикальные выработки
Блоковый породоспуск	5,0		41,3		0,8	1,07		0,64	0,44		0,3
Блоковый вентиляционно-ходовой восстающий	6,8		41,3		0,8	1,07		0,7	0,44		0,6
Вентиляционно-ходовой восстающий	7,9		41,3		0,8	1,07		0,7	0,44		0,7
Лифтовой восстающий	5,5		41,3		0,8	1,07		0,7	0,44		0,5

 

При использовании на доставочных работах Торо-35 с ДВС мощностью 326 л.с.

 

= 27,2 м³/с,

где - мощность двигателя самоходной машины, = 326 л.с.;

- нормативный расход на 1 л.с. согласно «Инструкции по безопасному применению самоходного (нерельсового) оборудования в подземных рудниках», = 5 м³/мин.

При использовании на проходческих работах ПДМ СТ-7,5 с мощностью ДВС 300 л.с.

 

= 25,0 м³/с,

 

где - мощность двигателя самоходной машины, = 300 л.с.;

- нормативный расход на 1 л.с. согласно «Инструкции по безопасному применению самоходного (нерельсового) оборудования в подземных рудниках», = 5 м³/мин.

При применении в проходческих забоях комплекса ПДМ Торо-400 и доставочной машины Торо-35 не допускается их совместная работа, т.е при работе Торо-400 доставочная машина Торо-35 (ДВС отключен) не работает и наоборот.

При этом для проветривания проходческих работ выбирается наибольший показатель.

Проветривание технологических камер обособленной струей воздуха.

1.11. Потребное количество воздуха для проветривания технологических камер обособленной струей воздуха

 

, м³/с,

 

где - суммарный объем камерной выработки,м³;

- коэффициент, учитывающий кратность обмена воздуха в течение часа, принимается равным 0,07 для складов ВМ и 0,067 для складов ГСМ, механических мастерских и гаражей.

Результаты расчетов сведены в таблицу 13.10.

 

Таблица 13.10 - Общий расход воздуха для проветривания технологических камер

 

Горизонт	Наименование камер	Коэффициент кратности (К)	Объем камеры (V), м3	Потребное количество воздуха,м3/c
	ПТО и склад ГСМ	0,067		10,8
	Пункт отстоя СХО	0,067		6,3
	Склад ВМ на 8 т и СПП ГВВ	0,07		6,3
Итого	23,4

Проветривание поддерживаемых выработок.

1.12 Количество воздуха для поддерживаемых выработок проветривание которых осуществляется обособленной свежей струей

 

, м³/с,

 

где - сечение выработки в свету, м ²;

- минимальная скорость движения воздуха, = 0,15 м/с.

Результаты расчетов сведены в таблицу 13.11.

 

Таблица 13.11 - Общий расход воздуха для проветривания поддерживаемых выработок обособленной струей

 

Наименование выработок	Суммарное сечение выработок (S), м2	Расход воздуха (Qgпод), м3/с
Штольня "Материальная"	8,4	1,3
Штольня "Малеевская"	8,4	1,3
Штольня шх. "Малеевская"	16,2	2,4
Рудовыдочной комплекс 16 гор.		3,6
11 горизонт	8,4	1,3
12 горизонт	11,6	1,7
13 горизонт	11,6	1,7
14 горизонт	11,6	1,7
9 горизонт	11,6	1,7
3 горизонт	11,6	1,7
2 горизонт	11,6	1,7
Транспортный уклон 2 гор. на поверхность	18,8	2,8
17 горизонт	8,4	1,3
Итого	28,3

 

Утечки воздуха через вентиляционные сооружения.

1.13. Утечки воздуха через вентиляционные сооружения.

Результаты расчетов сведены в таблицу 13.12.

Вентиляционный канал ГВУ ВОД-30, ВОД-40, копер, штольня «Материальная», штольня шх. «Малеевская».

Результаты расчетов сведены в таблицу 13.13.

 

 

Таблица 13.12 - Утечки воздуха через вентиляционные сооружения

 

Горизонт	Тип вентиляционного сооружения и их количество	Суммарные утечки воздуха (SQут.), м3/с
	Металлические двухстворчатые двери (2 шт.)
	Бетонная перемычка с дверью (2 шт.)	0,8
	Бетонная перемычка с дверью (2 шт.)	0,8
	Металлические двухстворчатые двери (2 шт.)
Итого 7,6

 

Таблица 13.13 - Утечки воздуха через вентиляционный канал ГВУ ВОД-30, ВОД-40, копер, штольню «Материальная», штольню шх. «Малеевская»

 

Горизонт	Тип вентиляционного сооружения и их количество	Суммарные утечки воздуха (SQут.), м3/с
	Металлические двухстворчатые двери
	Металлические двухстворчатые двери (2 шт.)
	Бетонная перемычка с дверью (2 шт.)	0,8
	Бетонная перемычка с дверью (2 шт.)	0,8
Итого 12,6

 

2. Потребное количество воздуха, необходимое для проветривания рудника.

2.1. На основании расчетного количества воздуха для очистных и горно-проходческих работ, принятого парка самоходного оборудования, количества поддерживаемых выработок и технологических камер, а также общей величины подземных утечек воздуха потребное количество воздуха для проветривания рудника определяется:

 

, м³/с,

 

где - коэффициент неравномерности распределения воздуха, принимается при проветривании трех и более горизонтов, = 1,2;

- суммарное количество воздуха, потребное для проветривания всех выемочных блоков, м³/с;

- суммарное количество воздуха, потребное для проветривания подготовительных выработок, проводимых за пределами выемочных блоков, м³/с;

- суммарное количество воздуха для обособленного проветривания технических камер, м³/c;

- суммарное количество воздуха для обособленного проветривания поддерживаемых выработок, м³/с;

- суммарные подземные утечки через вентиляционные сооружения, м³/с.

Потребное количество воздуха для проветривания выемочного блока при нормальном режиме проветривания

 

, м³/с,

 

где - коэффициент запаса, принимается для систем с закладкой выработанного пространства = 1,2;

- суммарное количество воздуха для проветривания очистных забоев в пределах выемочного блока, м³/с;

- суммарное количество воздуха для проветривания нарезных и подготовительных выработок, проводимых внутри блока, м³/с.

Расчет потребного количества воздуха для проветривания Малеевского рудника производительностью 2,25 млн. т в год приведен в таблице 13.14.