Расчет проветривания подземной горной выработки
Выбор типа и диаметра вентиляционного трубопровода. Расчёт подачи свежего воздуха для разжижения вредных газов от взрывных работ при комбинированном способе проветривания. Необходимая производительность вентиляторов для всасывающего трубопровода.
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 04.12.2010 |
| Размер файла | 259,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
РАЗРАБОТКА ПАСПОРТА ПРОВЕТРИВАНИЯ
Исходные данные
1. Протяженность выработки - 900м
2. Площадь поперечного сечения вчерне - 7,5м2
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 18ч20 м от забоя, а всасывающий вентилятор должен располагаться не ближе чем в 10 м от устья выработки во избежание подсасывания загрязнённого воздуха.
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.
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
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
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
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.
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]/ + 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]/ + 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/*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.
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 болееПри работе одного вентилятораПри последовательной работе вентиляторов |
10001600 |
|
|
Диаметр рабочего колеса; мм |
800 |
|
|
Частота вращения колеса; об/мин |
2960 |
|
|
Производительность; м3/мин |
600 |
|
|
Давление; кгс/м3 |
320 |
|
Полный КПДВентилятораВентиляторного агрегата |
0,800,72 |
|
|
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)/1000 = (5,6*3845)/1000*0,65 = 33 кВт
Проверочный расчёт мощности потребляемой электродвигателем привода вентилятора ВМ-4М
Р = (QН * hТ.Н)/1000 = (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.
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 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:
= 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.
Подобные документы
Выбор типа и диаметра вентиляционного трубопровода из возможности размещения в поперечном сечении выработки. Количество воздуха для разжижения газов после взрывных работ. Проверка правильности выбора вентилятора, оценка рационального режима работы.
контрольная работа [930,1 K], добавлен 10.01.2015Проветривание тупиковых выработок. Необходимое количество свежего воздуха, подаваемого на забой и необходимого для разжижения и выноса вредных газов. Расход воздуха у забоя всасывающим вентилятором при отсутствии перемычки на границе зоны отброса газов.
курсовая работа [80,4 K], добавлен 14.12.2010Выбор формы поперечного сечения и типа крепи горной выработки. Определение площади поперечного сечения выработки и расчет арочной крепи. Расчёт проветривания выработки и разработка графика проведения работ. Определение стоимости проходки 1 м выработки.
курсовая работа [887,0 K], добавлен 21.07.2014Выбор формы и расчёт размеров поперечного сечения выработки. Цикл проходки откаточного штрека. Подбор проходческого оборудования. Расчет паспортов буро-взрывных работ, проветривания забоя, погрузки породы, крепления. Стоимость проведения горной выработки.
курсовая работа [59,2 K], добавлен 07.02.2016Метановыделение в выработки выемочного участка. Расход воздуха для проветривания выработок выемочного участка с применением мероприятий по дегазации. Подача и давление вентилятора местного проветривания. Расчет депрессии выработок выемочного участка.
курсовая работа [132,5 K], добавлен 30.09.2012Определение размеров поперечного сечения горной выработки. Расположение коммуникаций. Выбор типа крепи и расчет материалов. Схема проведения выработок. Расчет проветривания тупиковой их ветви. График работ. Технико-экономические показатели проходки.
контрольная работа [62,8 K], добавлен 28.10.2013Определение параметра устойчивости горной выработки. Разработка паспорта буровзрывных работ. Выбор формы и определение размера поперечного сечения выработки. Особенности уборки горной породы. Выбор схемы и оборудования дня проветривания выработки.
курсовая работа [137,1 K], добавлен 07.02.2010Обоснование выбора комплекса проходческого оборудования. Оценка устойчивости пород на контуре сечения выработки, обоснование формы сечения и конструкции крепи. Разработка паспорта буровзрывных работ и взрывной сети. Расчет подачи свежего воздуха.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 04.12.2010Расчет площади поперечного сечения ствола в свету. Основные способы проходки стволов. Выбор бурового оборудования и взрывчатых веществ. Количество воздуха, подаваемого стволом для проветривания. Цикличность работ, связанных с погрузкой и доставкой.
курсовая работа [213,1 K], добавлен 08.01.2016Выбор буровой установки, погрузочной машины, призабойного транспорта. Выбор взрывчатых веществ и средств инициирования. Принятие типа вруба и расположение врубовых шпуров. Выбор типа и диаметра трубопровода. Определение необходимого количества вагонеток.
курсовая работа [944,8 K], добавлен 14.04.2015
