Расчет проветривания тупиковой выработки

Рассчитать количество воздуха и выбрать необходимое оборудование для проветривания откаточного штрека, проводимого буро-взрывным способом впереди очистного забоя (сплошная система разработки). Составить схему проветривания выработки в соответствии с требованиями ПБ

Исходные данные для расчетов:

1.Длина тупиковой части выработки, L_п = 400 м;

2.Поперечное сечение выработки в свету, S=16.4 м²;

3.Мощность пласта, m=0.90 м;

4.Газоносность угля X_г=15.0 м³/т.с.б.м.;

5.Выход летучих веществ, V^г=40.0 %

6.Ширина выработки по угольному забою, b_у=6.2 м.

7.Глубина заходки l_в.з=1.8 м.;

8.Расход ВВ: по углю B_у=15 кг

по породе B_п=25кг

9.Температура воздуха в призабойном пространстве выработки t C=22;

10.Относительная влажность воздуха в забое 92 %;

11.Скорость проведения выработки V_п=2.7 м/сут;

12.Марка угля-Д;

13.Зольность угля А_з=14 %;

14.Влажноть угля W_р=2 %;

15.Обемный вес угля γ =1.35 т/м³

Решение задачи производим по методике [5], согласно которой количество воздуха которое необходимо подавать в забой выработки определяется по следующим факторам:

-по метановыделению;

-по газам, образующимся при взрывных работах;

-по средней минимально допустимой скорости движения воздуха в соответствии с требованиями ПБ;

-по наибольшему числу людей;

-по минимально допустимой скорости движения воздуха в призабойном пространстве с учетом температуры и относительной влажности.

Количество воздуха которое необходимо подавать в забой выработки по метановыделению при взрывном способе выемки угля в выработке проводимой по пласту угля, определяется по формуле (9.17)

Q_з.п= м³/мин

где l_з.тр- расстояние от конца вентиляционного трубопровода до забоя выработки, м; принимаем согласно требованиям ПБ для газовых шахт 8 м;

K_т.д.- коэффициент турбулентной диффузии; принимаем равным 0.8, так как S> 10 м².

С_max-допустимая максимальная концентрация метана в призабойном пространстве после взрывания по углю; принимаем согласно [5] равной 2%.

С₀-концентрация метана в струе воздуха поступающей в выработку, %; Принимается в соответствии с [5] равной 0.05%:

I_з.п.max.-максимальное метановыделение в призабойном пространстве после взрывания по углю, м³/мин.; определяется по формуле (9.18)

I_з.п.max=0.05*S_уг*l_в.з*g (x-x₀), м³/мин

где S_уг-площадь сечения выработки по углю в проходке, м²

S_уг=b_уг*m = 3.6*1.0=3.6, м²

g- обьемный вес угля, т/м³

x-природная метаноносность пласта, м³/т. Определяется по формуле (9.6)

x=x_г*K_W.A, м³/

где K_W.A-поправочный коэффициент, учитывающий влажность угля W_р и зольность A_з

K_W.A=0.01(100-W_р-A_з),

A_з=14 %, W_р=2%, тогда K_W.A=0.84, а

x=15*0.84=12.6 м³/т

x₀-остаточная метаноносность угля, м³/т; определяется по формуле (9.7)

x₀=x_о.г* K_W.A, м³/т

x_о.г-остаточная метаноносность угля, м³/т.с.б.м; определяется по табл.3.1 [5] в зависимости от выхода летучих веществ V^г. В нашем примере V^г=4.0 %, тогда x_о.г=2.0 м³/т.с.б.м., а

x₀=0.84*2.0=1.68 м³/т

Определяем метановыделение в призабойном пространстве выработки

I_з.п.max=0.05*5.58*1.8*1.35(12..6-1.68)=7.4 м³/мин.

Определяем количество воздуха, которое необходимо подавать в забой по выделению метана

Q_з.п.= =300 м³/мин

Определяем расход воздуха по средней минимально допустимой скорости движения воздуха по формуле (9.23)

Q_з.п=60*V_п.min*S, м³/мин

где V_п.min-минимально допустимая ПБ скорость движения воздуха в выработке, м/с; для шахт опасных по метану V_п.min= 0.25 м/с

Q_з.п=60*0.25*16.4=246 м³/мин

Расход воздуха по минимальной скорости в призабойном пространстве с учетом температуры и относительной влажности воздуха определяется по формуле (9.24)

Q_з.п=20*V_з.min*S, м³/мин

где V_з.min-минимально допустимая ПБ скорость воздуха в призабойном пространстве м/с; принимается по табл.8.3 ПБ. В нашем примере температура равна 22 С, а относительная влажность 92%, тогдаV_з.min=0.25 м/с

Q_з.п=20*0.25*16.4=82 м³/мин

Расход воздуха, который необходимо подавать в забой по наибольшему числу людей определяется по формуле (9.25)

Q_з.п=6 n м³/мин

Q_з.п=6*8=48 м³/мин

Количество воздуха, которое необходимо подавать в забой по ядовитым газам, образующимся при взрывных работах, определяется по формуле (9.26)

Q_з.п= м³/мин

где Т-время проветривания выработки, мин;

Для шахт опасных по внезапным выбросам угля и газа Т £ 30 мин, для прочих шахт не нормируется; принимаем Т=30 мин.;

V_вв- объем вредных газов, образующихся после взрывания определяем по формуле (9.27)

V_вв=100*В_уг+40*В_пор, л

В_уг, В_пор -масса одновременно взрываемых ВВ по углю и по породе, соответственно, кг; Если взрывание по углю и по породе производится раздельно то при расчете Q_з.п принимается большее из произведений входящих в формулу (9.27). Предусматриваем одновременное взрывание по углю и по породе тогда значение V_вв будет равно

V_вв=100*15+40*25=2500 л;

где -длина тупиковой части выработки, м; для горизонтальных и наклонных тупиковых выработок длиной 500 м. и более вместо подставляется критическая длина равная 500 м, а в том случае меньше 500м, подставляется .В нашем примере = 400 м

К_об-коэффициент, учитывающий обводненность выработки; принимается по табл.5.1 Коб=0.8

К_{ут. тр.}-коэффициент, учитывающий утечки воздуха в вентиляционном трубопроводе; определяется согласно пункту 5.3.3 (табл.5.4).При длине меньше критической длины, значение К_ут.тр. принимается для длины , и при ³ l_п.кр для критической длины l_п.кр. Принимаем гибкие матерчатые трубы типа 1А диаметром 0.8 м, тогда К_ут.тр.=1.2.

Q_з.п= =293 м³/мин

Для выбора ВМП принимаем наибольшее из полученных Q_з.п=300 м³/мин

Определяем необходимую производительность вентилятора, по формуле (9.33)

Q_в=Q_з.п*К_ут.тр., м³/мин

Q_в=300*1.2=360 м³/мин Q_в=6.0 м³/с

Определяем необходимое давление вентилятора, по формуле (9.34)

h_в= , кг/м² (даПа)

где R_тр.г.- аэродинамическое сопротивление гибкого трубопровода, кm; определяется по формуле (9.35)

R_тр.г.=r_тр*(l_тр+20 d_трn₁+10d_трn₂)

r_тр- удельное аэродинамическое сопротивление гибкого трубопровода без утечек воздуха кm/м; Для труб диаметром 0.8 м r_тр=0.0161 кm/м; (/5/, стр.87);

d_тр- диаметр гибкого трубопровода, м;

n₁, n₂-число поворотов трубопровода под углом 90⁰ и 45⁰ соответственно.

R_тр.г.=0.0161(400+20*0.8*0+10*0.8*0)=6.44 кm

h_в=6.0²*6.44 =188 кг/м²

Выбор вентилятора производим путем нанесения расчетного режима его работы Q_в, h_в на аэродинамические характеристики вентиляторов. На основании анализа аэродинамических характеристик вентиляторов принимаем к установке вентилятор ВМ-6М. Точка с координатами Q_в=6.0 м³/с и h_В=188 кг/м² ложится на характеристику вентилятора в зону между углами установки лопаток направляющего аппарата 0⁰ и -20⁰. Для определения фактической производительности, депресси вентилятора и количества воздуха которое будет поступать в забой на его аэродинамической характеристике, строим характеристику трубопровода по уравнению (9.34). Для этого задаемся произвольными значениями Q =2, 4, 6, 9 м³/с и определяем соответствующие им значения К_ут.тр. и h_В Расчетные данные для построения характеристики трубопровода представлены в табл.9.1

Таблица 9.1

Точка «А» на графике (Рис.9.9)характеризует расчетный режим расчетный режим, а точка «Б» фактический режим работы вентилятора. Фактический режим работы вентилятора характеризуется параметрами Q_В.Ф=6.2м³/с, h_В.Ф=200кг/м².

Определяем количество воздуха, которое будет поступать в забой по формуле (9.37)

Q_З.П.Ф=1.69 -0.69Q_В.Ф, м³/с

Q_З.П.Ф=1.69 -0.69*6.2=5.1, м³/с

Количество воздуха, которое необходимо подавать к вентилятору, определяем по формуле (9.38)

Q_вс≥ 1.43 Q_в*k_р

где k_р – коэффициент, принимаемый равным 1.0 для ВМП с нерегулируемой подачей и 1.1 – с регулируемой.

Схема проветривания выработки представлена на (рис.9.10).