| РАЗРАБОТКА ПАСПОРТА ПРОВЕТРИВАНИЯ
Исходные данные
1. Протяженность выработки – 900м
2. Площадь поперечного сечения вчерне – 7,5м2
1. Выбор схемы проветривания
Основной задачей проветривания тупиковых выработок является поддерживание установленных Правилами безопасности параметров рудничной атмосферы. Исходя из горнотехнических и горно-геологических условий данной штольни, наиболее приемлемым будет является комбинированный способ проветривания (выработка не опасна по газу и пыли). Комбинированный способ проветривания рекомендуется Правилами безопасности как основной. Его используют в выработках протяжённостью более 300 м. Комбинированный способ проветривания тупиковых выработок представляет собой сочетание нагнетательного и всасывающего способов. Он позволяет до максимума сократить время удаления газов и особенно целесообразен для проветривания протяжённых выработок большой площадью сечения, а также при скоростных проходках.
Основным недостатком этого способа в обычных условиях является наличие двух вентиляторных установок. Необходимость регулирования режимов их работы и увеличение эксплуатационных затрат.
Учитывая то, что заданная горная выработка имеет большую протяжённость (900м), площадь поперечного сечения – 7,5 м2
, и неопасна по газу и пыли, принимаем комбинированный способ проветривания. При его использовании по всей длине трубопровода прокладывается только всасывающий трубопровод, а в призабойной части выработки – трубопровод, по которому в рабочую зону подается воздух из незагрязненной части выработки.
Нагнетательный вентилятор устанавливается в штреке и должен располагаться от забоя выработки на расстоянии не менее длины зоны отброса газов Lз.о.
.
Найдём длину зоны отброса газов по формуле:
Где  - количество одновременно взрываемого ВВ, кг (40 кг);
 - площадь поперечного сечения выработки в свету, м2
(7,5 м2
);
 - подвигание забоя за один цикл, м (1,2 м);
 - плотность горной породы, кг/м3
(2700 кг/м3
).
Тогда LЗ.О.
= 90м
По Правилам безопасности отставание трубопровода от забоя допускается в горизонтальной выработке не более чем на 10 м. Исходя из этого, длина нагнетательного трубопровода будет равна. LН.Т.
= 90 – 10 = 80м
Всасывающий вентилятор монтируется в устье проектируемой штольни. Принимаем длину всасывающего трубопровода 900 м, так как всасывающий трубопровод устанавливается на расстоянии не менее 18÷20 м от забоя, а всасывающий вентилятор должен располагаться не ближе чем в 10 м от устья выработки во избежание подсасывания загрязнённого воздуха.
2. Расчёт подачи свежего воздуха для разжижения вредных газов от взрывных работ при комбинированном способе проветривания
Количество воздуха необходимого для проветривания (подаваемое в забой), исходя из разбавления газов после взрывных работ по сухим породам, по формуле В.И. Воронина для нагнетательного вентилятора:
QЗ
= 2,3 * (А*S2
*L2
З.О.
* bФ
)1/3
/t = 2,3*(40*7,52
* 902
*40)1/3
/1800 = 1,15 м3
/с
 - длина зоны отброса газов при взрыве, равная 90 м;
 - фактическая величина газовости ВВ, т.е. объём условной окиси углерода, выделяемой при взрыве 1 кг ВВ, л/кг (40 л/кг);
 - продолжительность проветривания, мин (в соответствии с ПБ  ,  ).
А- масса ВВ, взрываемого в одном цикле проходки;
 - площадь поперечного сечения выработки в свету.
3. Количество воздуха, удаляемого из забоя всасывающим вентилятором при отсутствие перемычки на границе зоны отброса газов
QЗ.ВС
= 1,3*QЗ
= 1,3*1,15 = 1,5 м3
/сек = 90 м3
/мин
4. Определим количество воздуха исходя из минимальной скорости движения воздуха
QЗ
= 0,3*60*SСВ
= 0,3*60*7,5 =135 м3
/мин = 2,25 м3
/сек
5. Количество воздуха по числу людей одновременно работающих в забое
Если в выработке не ведутся работы, связанные с пылеобразованием и отсутствуют другие вредные вещества, подача воздуха должна составлять не менее 6 м3
/мин на каждого человека, считая по наибольшему числу людей в выработке:
 ,
 - количество людей в забое
Таким образом, для дальнейших расчётов принимаем количество воздуха на забой, исходя из условия минимальной скорости движения воздуха
QЗ
= 2,25 м3
/сек
Количество воздуха, удаляемого из забоя всасывающим вентилятором, при отсутствии перемычки на границе зоны отброса газов (во избежание рециркуляции воздуха):
QЗ.ВС
= 1,3*QЗ
= 1,3*2,25 = 2,92 м3
/сек = 175,2 м3
/мин
6. Выбор типа и диаметра вентиляционного трубопровода
Тип вентиляционных труб должен соответствовать площади поперечного сечения и длине выработки. Диаметр вентиляционных труб выбирается из расчёта, чтобы скорость движения воздушной струи по трубопроводу не превышала 20 м/с. Для нагнетательного вентилятора принимаем текстовинитовые гибкие вентиляционные трубы. Их главное достоинство – небольшая масса и невысокое аэродинамическое сопротивление.
Принимаем для нагнетательного вентилятора трубы из прорезиненной ткани (тип МУ) диаметром 0,4 м. У гибкого трубопровода в один из швов вмонтированы специальные крючки, с помощью которых он подвешивается к протянутому вдоль выработки тросу.
Техническая характеристика гибких труб
| Диаметр
|
0,4м
|
| Тип
|
МУ
|
| Тканевая основа
|
Чефер
|
| Покрытие двустороннее
|
негорючей резиной
|
| Масса 1 м трубы, кг
|
1,6
|
| Длина, м
|
10
|
| Коэффициент аэродинамического сопротивления, Нс2
/м4
|
0,0025
|
Для всасывающего вентилятора принимаем металлические вентиляционные трубы. Учитывая длину всасывающего трубопровода, для приведения аэродинамического сопротивления в оптимальный предел значений принимаем диаметр всасывающего трубопровода равным 0,6 м.
Расстояние от конца нагнетательного трубопровода до забоя должно быть не более 10м
Расстояние от конца всасывающего трубопровода принимаем: 20м
Техническая характеристика металлических труб
| Диаметр, м
|
0,6
|
| Материал
|
металл
|
| Длина звена, м
|
4
|
| Масса 1 м трубы, кг
|
35,7
|
| Коэффициент аэродинамического сопротивления, Н*с2
/м4
|
0,0030
|
Для стыковки гибких труб друг с другом в их концы вмонтированы стальные разрезные пружинящие кольца. Для соединения соседних звеньев пружинное кольцо одного звена сжимают и вводят внутрь другого. При включении вентилятора стык самоуплотняется.
7. Расчёт аэродинамических параметров трубопроводов
Проветривание проектируемой горной выработки при её проведении осуществляется с помощью вентиляторов местного проветривания.
Аэродинамическими параметрами трубопровода являются аэродинамическое сопротивление, воздухопроницаемость и депрессия. По трубам воздух движется за счет разности давлений у их концов, которая затрачивается на преодоление сопротивлений, оказываемых ими. Аэродинамическое сопротивление трубопровода при любой форме его сечения определяется по формуле:
где
 - коэффициент аэродинамического сопротивления, ;
 - длина трубопровода, м;
 - диаметр трубопровода, м.
Найдём аэродинамическое сопротивление трубопровода:
- для всасывающего вентилятора:
RТ1
= 225
Где  - коэффициент аэродинамического сопротивления;
 - диаметр вентиляционной трубы для всасывающего вентилятора.
- для нагнетательного вентилятора:
RТ2
= 127
 - коэффициент аэродинамического сопротивления;
 - диаметр вентиляционной трубы для нагнетательного вентилятора.
Найдём воздухопроницаемость трубопроводов:
- коэффициент подсосов для всасывающего трубопровода:
ку
= (0,1* кп
*dт
*[LТ
*R1/2
]/l + 1)2
= (0,1*0,002*0,6*[900*2251/2
]/4 + 1)2
= 1,97
 - коэффициент, характеризующий плотность соединения звеньев трубопровода (при хорошем качестве сборки).
 - длина одной трубы, м;
LТ
= 900- длина всасывающего трубопровода, м;
 - диаметр труб, м;
RТ1
=225 - аэродинамическое сопротивление всасывающего трубопровода ;
- коэффициент утечек для нагнетательного трубопровода:
ку
= (0,1* кп
*dт
*[LТ
*R1/2
]/l + 1)2
= (0,1*0,0016*0,4*[80*1271/2
]/10 + 1)2
= 1,01
 - коэффициент, характеризующий плотность соединения звеньев трубопровода.
 - длина одной трубы, м;
LТ
= 80- длина нагнетательного трубопровода, м;
 - диаметр труб, м;
RТ2
=127 - аэродинамическое сопротивление нагнетательного трубопровода ;
Депрессия вентиляционных трубопроводов:
Общая депрессия, которую должен преодолеть вентилятор:
Где  - статическая депрессия, Па;
 - депрессия за счёт местных сопротивлений (уменьшение диаметра, повороты трубопровода), Па;
 - динамическая депрессия, Па.
Под депрессией вентиляционного трубопровода понимаются потери напора.
Статическая депрессия трубопровода (статистический напор вентиляторов):
Где  - коэффициент воздухопроницаемости трубопровода;
 - необходимая подача свежего воздуха, м3
/с.
 - аэродинамическое сопротивление трубопровода.
Депрессия вентилятора, необходимая для преодоления сопротивления трубопровода определяется по формуле:
- для всасывающего трубопровода
hвс
ст
= 1,97*2,922
*225 = 3780 Па
- для нагнетательного трубопровода
hН
ст
= 1,01*2,252
*127 = 649 Па
Депрессия на преодоление местных сопротивлений в гибком трубопроводе – зависит от степени турбулентности воздушного потока и количества стыков между отдельными звеньями:
Где  - число стыков по всей длине трубопровода;
 - коэффициент местного сопротивления одного стыка;
 - скорость движения воздуха в трубопроводе, м/с;
 - плотность воздуха, кг/м3
.
Приближённо депрессия на преодоление местных сопротивлений в гибком трубопроводе может приниматься равной 20% от статической депрессии:
hМ
= 0,2* hН
ст
= 0,2*649 = 130 Па
В металлическом трубопроводе депрессия на преодоление сопротивлений на стыках невелика, и ею можно пренебречь.
Динамическая депрессия гибких трубопроводов:
Где  - средняя скорость движения воздуха в трубопроводе на прямолинейном участке; V = 4Q/p*d2
 - плотность воздуха, кг/м3
.
- для всасывающего трубопровода:
hд
= 10,32
* 1,222/2 = 65 Па
- для нагнетательного трубопровода:
hд
= 17,92
* 1,222/2 = 196 Па
Теперь подсчитаем общую депрессию для всасывающего и нагнетательного трубопровода:
- для всасывающего трубопровода:
hТ.ВС
= 3780 +65 = 3845 Па
- для нагнетательного трубопровода:
hТ.Н
= 649 + 130 + 196 = 975 Па
Необходимая производительность вентиляторов:
- для всасывающего трубопровода
QВС
= КУ
*QЗ.ВС
= 1,97*2,92 = 5,6 м3
/сек = 336 м3
/мин
КУ
- коэффициент воздухопроницаемости всасывающего трубопровода;
QЗ.ВС
- наибольшая расход воздуха в забой, с учётом различных факторов.
- для нагнетательного трубопровода
QН
= КУ
*QЗ
= 1,01*2,25 = 2,27 м3
/сек = 136,2 м3
/мин
КУ
-коэффициент воздухопроницаемости нагнетательного трубопровода;
QЗ
- наибольшая подача воздуха в забой, с учётом различных факторов.
8. Выбор типа вентиляторов
Производительность вентиляторов определяем с учётом количества воздуха, необходимого для проветривания выработок, и коэффициента воздухопроницаемости.
Выбор типа нагнетательного вентилятора
2 – характеристики вентилятора ВМ-4М Нагнетательный вентилятор располагается не ближе 90 метров от забоя проектируемой штольни. Длина нагнетательного трубопровода 80 метров.
Депрессия нагнетательного трубопровода 975 Па.
Необходимая производительность вентилятора 136,2 м3
/мин. Поэтому принимаем осевой вентилятор местного проветривания с электроприводом ВМ-4М.
Это означает, что вентилятор ВМ-4М способный создавать максимальную подачу равную 156 м3
/мин при максимальной депрессии 1450 Па, обеспечивает требуемую подачу необходимого количества воздуха 136,2 м3
/мин, при депрессии 975 Па и КПД (0,7) лежащим в оптимальной зоне.
Техническая характеристика ВМ-4М
| Показатель
|
Ед. изм
|
Значение
|
| Номинальный диаметр трубопровода
|
мм
|
400
|
| Диаметр рабочего колеса
|
мм
|
398
|
| Подача:
|
м3
/мин
|
|
| - оптимальная
|
|
114
|
| - в рабочей зоне
|
|
48 - 156
|
| Полное давление:
|
Па
|
|
| - оптимальное
|
|
1300
|
| - в рабочей зоне
|
|
700 - 1450
|
| Максимальный полный К.П.Д
|
|
|
| - вентилятора
|
|
0,72
|
| - агрегата
|
|
0,61
|
| Потребляемая мощность в рабочей области
|
кВт
|
2,8 – 3,8
|
| Масса агрегата
|
кг
|
140
|
| Размеры:
|
мм
|
|
| - длина
|
|
740
|
| - ширина
|
|
550
|
| - высота
|
|
560
|
| Электродвигатель
|
|
ВАОМ32-2
|
| Напряжение
|
В
|
380/660
|
Выбор типа всасывающего вентилятора
Всасывающий вентилятор располагается не ближе 920 метров от забоя. Длина всасывающего трубопровода 900 метров. Депрессия всасывающего трубопровода 3845 Па. Необходимая производительность вентилятора 336 м3
/мин. Поэтому принимаем осевой вентилятор с электроприводом ВМ-8М.
Это означает, что вентилятор ВМ-8М способный создавать максимальную подачу равную 600 м3
/мин при максимальной депрессии 4600 Па, обеспечивает требуемую подачу необходимого количества воздуха 336 м3
/мин, при депрессии 3845 Па и КПД (0,65) лежащим в оптимальной зоне.
Техническая характеристика вентилятора ВМ – 8М
Сечение проветриваемых выработок; м2
не более
|
20
|
| Длина проветриваемых выработок; м не более
При работе одного вентилятора
При последовательной работе вентиляторов
|
1000
1600
|
Диаметр рабочего колеса; мм
|
800
|
Частота вращения колеса; об/мин
|
2960
|
| Производительность; м3
/мин
|
600
|
| Давление; кгс/м3
|
320
|
Полный КПД
Вентилятора
Вентиляторного агрегата
|
0,80
0,72
|
| Мощность электродвигателя; кВт
|
55
|
| Длина; мм
|
1460
|
| Ширина; мм
|
880
|
| Высота; мм
|
1000
|
| Масса; кг
|
650
|
Определение необходимого числа вентиляторов.
Потребное количество вентиляторов для проветривания всей выработки рассчитывается по уравнению:
- всасывающий вентилятор:
n = hТ.ВС
/0,85* hВЕН
= 3845/0,85*4600 =0,98 » 1шт
где hТ.ВС
- депрессия всасывающего трубопровода;
hВЕН
- оптимальное давление вентилятора, Па.
- нагнетательный вентилятор:
n = hТ.Н
/0,85* hВЕН
= 975/0,85*1300 =0,88 » 1шт
где hТ.Н
- депрессия нагнетающего трубопровода;
hВЕН
- оптимальное давление вентилятора, Па.
Коэффициент 0,85 в формуле вводится для того, чтобы исключить возможность образования зон разрежения в трубопроводе.
Проверочный расчёт мощности потребляемой электродвигателем привода вентилятора ВМ-8М:
Р = (QВС
* hТ.ВС
)/1000h = (5,6*3845)/1000*0,65 = 33 кВт
Проверочный расчёт мощности потребляемой электродвигателем привода вентилятора ВМ-4М
Р = (QН
* hТ.Н
)/1000h = (2,27*975)/1000*0,7 = 3,2 кВт
По произведенным расчётам мощности видно, что тип и марка вентилятора выбраны правильно, а установленные на вентиляторах двигатели обеспечивают их нормальную работу.
9. Составление паспорта проветривания
Проветривание горизонтальных горных выработок, их проведение осуществляется в соответствии с паспортом проветривания. Паспорт проветривания составляется руководителем горных работ и утверждается главным инженером экспедиции или партии. Все работающие в выработке должны быть ознакомлены с паспортом под роспись.
В текстовой части паспорта 6 разделов:
Первый раздел: Характеристика выработки
| наименование выработки………………… штрек
|
| площадь поперечного сечения в свету… 7,5 м2
|
| глубина выработки 100м
|
| длина проветриваемой выработки…… 900 м
|
Второй раздел: Характеристика системы проветривания.
1. Способ проветривания – комбинированный.
2. Расход воздуха поступающего к забою (м3
/с)
Q ³ 1,43*QВС
= 1,43*5,6 = 8 м3
/с
3. Производительность вентилятора, работающего на нагнетание (м3
/с)
QН
= 2,27 м3
/с
4. Производительность вентилятора, работающего на всасывание (м3
/с):
QВС
= 5,6 м3
/с
5. Средняя скорость воздушного потока в выработке в 25 метрах от забоя (м3
/с). Количество воздуха, проходящего по выработке в 25 метрах от забоя (м3
/с):
QВП
= Q – QН
= 8,0 – 2,27 = 5,73
Скорость движения воздуха в 25 метрах от забоя:
n = QВП
/S = 5,73/7,5 = 0,76 м/с
6. Количество вентиляторов в системе проветривания – 2 шт.
7. Общая мощность вентиляторов, кВт: 36,2
8. Максимальный расход взрывчатых веществ (кг/м3
):
q = qц
/V = 40/9 = 4,45
qц
= 40кг - расход ВВ на один цикл;
V = 7,5*1,2 = 9 м3
- объём взорванной породы за цикл.
9. Время проветривания после взрыва ВВ, по истечению которого в забой допускаются люди, мин: 
Третий раздел: Характеристика вентиляционных трубопроводов.
1. Назначение трубопровода:
- для подачи воздуха нагнетательным вентилятором;
- для подачи воздуха всасывающим вентилятором.
2. Материал вентиляционных труб:
- для нагнетательного трубопровода - МУ;
- для всасывающего трубопровода - листовая сталь.
3. Диаметр вентиляционных труб, м:
- гибкие - 400 мм;
- металлические - 600 мм.
4. Способ соединения звеньев:
- гибкие - пружинящими стальными кольцами;
- металлические - фланцевым болтовым соединением с прокладкой в стыке.
5. Способ подвески трубопроводов в выработке:
- гибкие к тросу, протянутому по выработке;
- металлические - при помощи подвесок.
Четвёртый раздел: Характеристика вентиляторов.
1. Марка вентиляторов:
- работающего на нагнетание - ВМ-4М;
- работающего на всас - ВМ-8М.
2. Производительность (при проектной протяжённости), м3
/с:
- работающего на нагнетание – 2,27 м3
/с;
- работающего на всас – 5,6 м3
/с.
3. Депрессия при проектной протяжённости (Па)
- работающего на нагнетание - 975 Па;
работающего на всас - 3845 Па.
4. Диаметр рабочего колеса, мм:
- ВМ – 4М – 398 мм;
- ВМ – 8М – 800 мм.
5. Мощность электродвигателя:
- ВМ – 4М – 4 кВт;
- ВМ – 8М – 55 кВт.
Пятый раздел: Режим работы системы в случае пожара (излагаются мероприятия согласно плану ликвидации аварии)
Шестой раздел: Дополнительные сведения о средствах и способах проветривания и борьбы с запылённостью воздуха в призабойном пространстве.
1. Интенсивная вентиляция.
2. Бурение шпуров с промывкой водой.
3. Орошение водой поверхности призабойного пространства выработки (длиной 20 метров) перед выниманием. Поверхность выработки орошать за 30 минут до взрывания. Расход воды на 1 м2
выработки 1,5 – 1,8 л.
4. Для подавления пылегазового облака при ведении взрывных работ устанавливать водяные завесы в 20 м от забоя. Для создания водяных завес используются два конусных туманообразователя ТК – 1.
5. Орошение водой взорванной породы до и во время погрузки при помощи механических разбрызгивателей.
6. Использование средств индивидуальной защиты – респираторов.
В графической части паспорта проветривания приводится схема проветривания на плане выработки в масштабе 1:100 и поперечный разрез выработки в масштабе 1:50.
Даются также эскизы монтажа вентилятора и способы подвески трубопроводов.
|
