Введение
Одним из основных факторов, обеспечивающих безопасность ведения горных работ на шахтах и санитарные условия труда подземных рабочих, было и остаётся проветривание горных выработок, с помощью которого осуществляется управление газовыделением, разжижением и удаление вредных и токсичных газов, взвешенной пыли в шахтном воздухе из действующих забоев.
В условиях постоянного роста концентрации и интенсификации горных работ, перехода их на всё более глубокие горизонты и вызванного этим повышения газовыделения и температуры горных пород значение эффективной и надёжной рудничной вентиляции становиться еще существеннее.
Цель курсового проекта состоит в том, чтобы определить необходимый расход воздуха для проветривания действующих и поддерживаемых выработок горизонта 250 метров шахты «Белицкая», распределить его правильно по выработкам, рассчитать необходимую производительность (подачу) вентилятора главного проветривания, а также составить мероприятия по недопущению взрыва метана и угольной пыли в шахте.
1. Горно-технологические условия проектирования
На шахте «Белицкая» принят погоризонтный способ подготовки шахтного поля. Размер поля по простиранию – 6000 метров, по падению – 3000 метров.
В настоящее время очистные работы на пласте L8 ведутся в бремсберговом роле горизонта 250 метров в двух лавах. В южном крыле пласта работает 2-я южная лава, которая отрабатывается по сплошной системе разработке по восстанию пласта, 3-я северная лава отрабатывается по столбовой системе сверху в низ.
Мощность пласта L8m =1,0 м, в кровле пласта залегает песчаник с коэффициентом крепости f=5.
Выемка угля в лавах производится комплексами 1МКД 90с комбайнами КА 90. Длина лавы на шахте принята L=200 м. Пласт опасен по газу и пыле. По данным шахты абсолютная метанообильность 2-й южной лавы Iоч.1=3,80 м3/мин. Метанообильность 3-й северной лавы Iоч.2=2,40 м3/мин., участка Iуч.2=3,0 м3/мин. во 2-й южной лаве в нише взрываются шпуры с зарядом B1=2,8 кг, в 3-й северной лаве пласт имеет прослоек породы mп. 1=0,06 м. Температура воздуха в лавах toл=26о, влажность _ л =75%.
В настоящее время комбайном КСП 32 проводится южный коренной откаточный штрек. Площадь сечения штрека S=12,8 м2. Метановыделение в забое Iзп=3,15 м3/мин, в тупиковой части штрека Iп=3,25 м3/мин. Температура воздуха в забое toп=23о, влажность – 88%. В забое работает ежесменно 6 человек. Длинна тупиковой части L=300 метров.
На горизонте расположены 3 камеры с обособленным проветриванием: склад ВМ W=1060м3, в зарядной камере гаража одновременно заряжаются 5 штук батарей типа 112 ТНЖШ 500. Прессовая установка имеет мощность привода N=160 кВт, а мощность трансформатора в камере Nтр=210 кВа.
2. Способ проветривания и схема вентиляции горизонта шахты
Так как шахта «Белицкая» опасная по метану, то для её проветривания принимаем всасывающий способ проветривания. Вентиляторная установка главного проветривания располагается на промплощадке шахты возле скипового ствола и соединяется с ним вентиляционным каналом.
При всасывающем способе проветривания давление воздуха в горных выработках меньше атмосферного. При аварийной остановке главного вентилятора давление воздуха в шахте будет увеличиваться, а выделение метана в выработки уменьшаться.
При нагнетательном способе проветривания давление воздуха в шахте больше, чем атмосферное. При остановке вентилятора давление воздуха в шахте уменьшается, а метановыделение, особенно из выработанного пространства, увеличивается.
Название схемы вентиляции шахты зависит от взаимного расположения воздухоподающего и воздухоотводящего стволов.
Согласно схеме вентиляции шахтное поле вскрыто двумя центрально – сдвоенными стволами. Свежий воздух в шахту поступает по клетевому стволу, а выходит из шахты по скиповому стволу. Такая схема проветривания называется центральной. Эта схема позволяет при меньших, чем при других схемах, капитальных затрат ввести шахту в эксплуатацию.
Достоинства схемы:
– концентрация всех поверхностных сооружений;
– наличие только одного главного вентилятора, поэтому облегчается надзор за ним и реверсирование вентиляционной струи в шахте при пожарах.
Недостатки: свежая и исходящая струи воздуха движутся параллельно одна другой, путь их движения большой, поэтому большие утечки воздуха и большая депрессия вентиляционной сети.
3. Расчёт расхода воздуха для проветривания лав и участков
Расход воздуха для проветривания лав рассчитывается по нескольким факторам:
– метановыделению в лаве;
– газам, образующимся при взрывных работах;
– количеству людей, работающих в лаве;
– пылевому фактору.
Окончательно принимается наибольший результат и проверяется по скорости воздуха в лаве согласно требованиям ПБ.
Расчёт расхода воздуха для проветривания 2-й южной лавы пласта L8.
Лава отрабатывается по сплошной системе.
Такой расчёт выполняется, если в лаве пласт имеет породный прослоек мощностью 0,05 м и более или выемка угля ведётся с присечкой боковых пород.
– в рассматриваемой лаве пласт имеет простое строение, поэтому этот расчёт не выполняется.
К дальнейшему расчёту для проветривания 2-й южной лавы принимаем наибольшее значение расхода воздуха по фактору метановыделению
Проверяем принятый расход воздуха по допустимой скорости воздушной струи в лаве
По ПБ скорость воздуха в лаве должна быть не более 4 м/с условие соблюдается. Определяем минимальную скорость воздуха в лаве.
При температуре воздуха в лаве toл=26оС и его влажности 75% минимальная скорость воздуха должна быть Vtmin=0,51–1,0 м/с 1, табл. 4.
Условие соблюдается.
Вывод: расчёт соответствует ПБ и окончательно для проветривания 2-й южной лавы принимает расход воздуха Qоч.1=587 м3/мин.
Расчёт расхода воздуха для проветривания 3-й северной лавы пласта L8.
Лава отрабатывается столбовой системой разработки.
– Расход воздуха по метановыделению
В 3-й северной лаве пласт имеет породный прослоек мощностью mп.2=0.06 м. Расчёт воздуха выполняем по формуле:
Для проветривания 3-й северной лавы предварительно принимаем расход воздуха по метановыделению.
Проверим принятый расход воздуха по допустимой скорости воздушной струи в очистных забоях по ПБ.
Выводы: расчётные максимальная и минимальная скорости воздуха при принятом расходе воздуха для лавы Qоч.2=495 м3/мин отвечают требованиям ПБ и окончательно для 3-й северной лавы принимаем расход воздуха Qоч.2=495 м3/мин.
Расчёт расхода воздуха для проветривания выемочного участка 2-й северной лавы.
Выемочный участок проветривается по возвратнопоточной системе с выдачей исходя щей струи из лавы на выработанное пространство типа 1-В-Н 4, с 100. Расход воздуха определяем по метановыделению на участке (Iуч) и проверяем по числу людей.
При схеме проветривания 1-В-Н необходимо проверить соблюдение соотношения.
Если условие соблюдается, то расход воздуха для участка по метановыделению определяется по формуле:
Окончательно для проветривания участка принимаем Qуч.1=813 м3/мин.
Определяем утечки воздуха через выработанное пространство данного участка.
Расчёт расхода воздуха для участка 3-й северной лавы. Лава отрабатывается столбовой системой разработки с погашением участковых выработок по мере продвижения лавы. Согласно Руководству по проектированию вентиляции угольных шахт схема вентиляции данного участка типа 1-М-Н 4, с 100.
При схеме вентиляции участков типа 1-М-Н расчёт воздуха по метановыделению производится по формуле
Проверим расчётное количество воздуха по людям.
Окончательно для участка принимаем расход воздуха.
4. Расчёт расхода воздуха для проветривания тупиковой выработки
Согласно схемы вентиляции выработок гор. 250 метров производится проходческим комбайном КСП 32 южный коренной откаточный штрек пласта L8.
Количество воздуха для проветривания тупиковых выработок рассчитывается по пяти факторам:
– метановыделению;
– газам от взрывных работ в выработке;
– числу людей;
– минимальной скорости воздуха в выработке;
– тепловому фактору.
Расчёт расхода воздуха выполняется для призабойного пространства Qз.п (м3/мин) и для всей тупиковой выработке Qп (м3/мин).
Расход воздуха по газам от ведения взрывных работ не рассчитываем, так как штрек проводится проходческим комбайном КСП 32.
Окончательно для проветривания забоя принимаем наибольшее значение из рассчитанных по фактам.
5. Выбор средств проветривания тупиковой выработки
Вентиляционный трубопровод.
Так как южный коренной штрек опасный по метану, то принимаем нагнетательный способ его проветривания. Свежий воздух в выработку нагнетается вентилятором местного проветривания (ВМП) по гибким вентиляционным трубам диаметром =0,8 м при длине основных звеньев 20 м и разменных по 10 и 5 м.
Рассчитаем аэродинамическое сопротивление венттрубопровода Rтр в киломюргах.
Выбор вентилятора местного проветривания.
Чтобы выбрать марку вентилятора, необходимо знать его параметры: производительность (подачу) Qвмп (м3/мин) и создаваемое им давление (напор) вмп (даПа).
Производительность ВМП должна обеспечить воздухом не только призабойную часть штрека но и всю тупиковую часть штрека длинной 300 м поэтому должно соблюдаться условие.
Условие соблюдается.
– рассчитаем необходимое давление (напор), которое должен создавать ВМП (даПа).
Зная расчётные значения подачи ВМП Qвмп=369м3/мин и давление (напор), которое он должен создавать =183 даПа по техническим характеристикам вентиляторов таблицы 7 1, с. 19 подбираем наружный вентилятор.