Расчет проветривания ствола

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

Донбасский государственный технический университет

Кафедра: РМПИ

Контрольная работа

на тему: Расчет проветривания ствола

Выполнил:

ст. гр. ГИ-10-1

Войченко Г.О.

Проверил:

Пунтус В.С.

Алчевск 2014

Рассчитать количество воздуха и выбрать необходимое оборудование для проветривания ствола. Составить схему проветривания ствола в соответствии с требованиями ПБ.

Исходные данные для расчета:

1.Глубина ствола, HC=550 м;

2.Диаметр ствола в свету Д=7.0 м:

3.Диаметр ствола в проходке Д1=7.7 м:

4.Расход ВВ по породе ВПОР=120 кг

4.Приток воды в ствол VВ=10.0 м3/час:

5.Мощность пласта пересекаемого стволом на максимальной глубине mП=0.9 м;

6.Газоносность пласта X=12.6 м3/т;

7.Остаточная газоносность угля Х0=1.8 м3/т;

8.Найбольшее число людей в стволе-16 чел;

9.Выход летучих веществ из угля Vdaf=40.0 %;

10.Температура воздуха в забое ствола-22 0С;

11.Относительная влажность воздуха-92%.

Решение задачи производим по методике /3/. Согласно /3/, количество воздуха, которое необходимо подавать в забой ствола определяется:

-по метановыделению;

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

-по минимальной скорости в призабойном пространстве ствола в зависимости от температуры;

-по газам, образующимся при взрывных работах;

-по наибольшему числу людей одновременно работающих в забое ствола.

Количество воздуха, которое необходимо подавать в забой ствола по метановыделению определяется по формуле

Qз.п=, м3/мин, (1)

где-Iз.с- ожидаемое метановыделение в призабойном пространстве ствола при пересечении пласта стволом, м3/мин;

С- допустимая ПБ концентрация метана в исходящей струе ствола,%;

С0- концентрация метана в поступающей струе,%.

Метановыделение в забое ствола определяется по формуле

Iз.с.=Iпов.с.+Iо.у.с. , (2)

Iз.с.- метановыделение из неподвижных обнаженных поверхностей пласта, м3/мин;

Iо.у.с - метановыделение из отбитого угля, м3/мин.

Метановыделение Iпов.с., Iо.у.с определяется по формулам

Iпов.с.=3.3*10-2*mп*Д1*Х [ 0.0004(Vdaf)2+0.16] ; (3)

Iо.у.с =2.0*10-3* mп*Д* (Х-Хо) . (4)

В нашем примере

Iпов.с.=3.3*10-20.9*7.7*12.6[0.0004*402+0.16]=2.3 м3/мин;

Iо.у.с =2.0*10-3*0.9*7.72*1.35(12.6-1.8)=1.55 м3/мин;

Iз.с.=2.3+1.55=3.85 м3/мин;

Qз.п= 385 м3/мин.

Количество воздуха, которое необходимо подавать в забой по средней минимально допустимой скорости движения воздуха в выработке, определяем по формуле. Согласно ПБ минимально допустимая скорость движения воздуха в стволе 0.15 м/с

Qз.п =60*0.15*38.46=346 м3/мин.

Расход воздуха по минимальной скорости в призабойном пространстве ствола в зависимости от температуры, определяем по формуле. Согласно исходным данным температура воздуха равна 22 0С, а влажность 92%, тогда согласно табл.8.3 ПБ Vз.min=0.25 м/c

Qз.п =20*0.25*38.46=192.3 м3/мин.

Количество воздуха, которое необходимо подавать в забой по наибольшему числу людей работающих в забое

Qз.п =6*n, м3/мин (5)

Qз.п =6*16=96 м3/мин

Количество воздуха, которое необходимо подавать в забой ствола по газам, образующимся при взрывных работах, определяем по формуле. Объем вредных газов, образующихся после взрывания по породе

Vвв=40*120=4800 л.

Критическая длина выработки при проходке стволов определяется по формуле

lп.кр=12.5*Vвв*Кт.с*Кс.1/S м , (6)

где Кт.с. - коэффициент турбулентной диффузии полной свободной струи; определяется по табл.5.2 в зависимости от величины lз.тр./dтр.п.;

lз.тр - расстояние от конца трубопровода до забоя ствола, м; согласно ПБ это расстояние должно быть не более 15 м, а при погрузке грейфером 20 м;

dтр.п. - приведенный диаметр трубопровода, м; при расположении трубопровода в углу выработки равен 2*dтр, а при расположении у стенки выработки или у стенки ствола 1.5*dтр

Для проветривания ствола принимаем металлические трубы диаметром 0.7 м, длина звена lзв.=4.0 м, тогда dтр.п.=1.05 м, lз.тр./dтр.п.=15.0, а Кт.с.=0.65;

Кс.1- коэффициент, учитывающий влияние обводненности и глубины ствола, а также температуры пород в стволе на процесс разбавления вредных газов; определяется по формуле

Кс.1= , (7)

Кс.2- коэффициент, учитывающий влияние обводненности ствола; зависит от притока воды в забой и определяется согласно[3] стр.77. В нашем примере приток воды в ствол 10.0 м3/час, тогда Кс.2=8.2;

tп- температура пород на глубине Нс, определяется по формуле

tп=t1+,С , (8)

t1-температура пород на глубине зоны постоянных температур Н0,;для

Донбасса t1=8-10 ,а Н0=26-33 м;

Нг- геотермический градиент, м/град; для Донбасса Нг=25-30 м/град.

tп=9+;

t0- среднемесячная температура атмосферного воздуха для июля, ; принимается по данным , приведенным в «Единой методике прогнозирования температурных условий в угольных шахтах». Для Донбасса t0=21.4 ;

Кс.1=

lп.кр=м

Так как lп.кр< lп в формулу при расчете Qз.п. подставляем lп.=304 м.

Определяем значение коэффициента утечек воздуха. Согласно [3] для жестких вентиляционных труб он определяется по формуле

Кут.тр=( , (9)

где Куд.ст- коэффициент удельной стыковой воздухопроницаемости при фланцевом соединении трубопровода; принимается по табл.5.5 [3].

Уплотнение стыков производим при помощи резиновых прокладок с дополнительным уплотнением пеньковым жгутом, тогда Куд.ст.=0.0004;

Rтр.ж.- аэродинамическое сопротивление жесткого трубопровода без утечек воздуха, к; определяется по формуле

Rтр.ж.=1.2 Rтр.+Rм к , (10)

где 1.2- коэффициент, учитывающий нелинейность трубопровода и несоответствие стыков;

Rтр.- аэродинамическое сопротивление жесткого трубопровода без утечек воздуха, к; определяется по табл.5.7 [3]. При диаметре труб 0.7 м и длине 304 м Rтр.=3.48 к;

Rм- аэродинамическое сопротивление фасонных частей, к; принимается по табл.5.9. Rм=0.30 к.

Rтр.ж.=1.2*3.48+0.30=4.48 к.

Кут.тр.=(

Qз.п =428 м3/мин

Для выбора вентилятора принимаем наибольшее из полученных Qз.п.=428 м3/мин и определяем необходимую производительность вентилятора

Qв= Qз.п*Кут.тр. (11)

Qв=428.0*1.03=440.8 м3/мин или Qв=7.3 м3/с.

Определяем давление вентилятора работающего на жесткий трубопровод по формуле

hв=кг/м2 , (12)

hв=кг/м2.

Выбор вентилятора производим путем нанесения расчетного режима его работы Qв,hв на графики аэродинамических характеристик вентиляторов. Принимаем к установке вентилятор ВМЦ-6. Точка с координатами Qв=7.3

м3/с и hв=232 кг/м2 ложится на характеристику вентилятора в зону между углами установки лопаток направляющего аппарата 300 и 400 (Рис. 1).

Для определения фактической производительности и депресси вентилятора на его аэродинамической характеристике строим характеристику трубопровода по уравнению (5.13). Для этого задаемся произвольными значениями Q=2, 4, 6, 8 м3/с и определяем соответствующие им значения hв.

Расчетные данные для построения характеристики трубопровода представлены в табл. 1

Таблица 1

Точка «А» на графике (рис. 1) характеризует расчетный, а точка «Б» фактический режим работы вентилятора. Фактический режим работы вентилятора характеризуется параметрами Qв.Ф= м3/с, hв.Ф= кг/м2. Фактическое количество воздуха, которое будет поступать в забой ствола

Qз.с=Qв.Ф/Кут.тр (14)

Qз.с= /1.03= м3/с.

Схема проветривания ствола представлена на рис. 1

Рисунок 1 Схема проветривания ствола

Размещено на Allbest.ru