Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Политехнический институт (филиал) ФГАОУ ВО "СВФУ им. М.К. АММОСОВА" в г. Мирном

Кафедра "Горное дело"

Расчетно-графическая работа

Горное дело. Аэрология

Рыбка И.В.

Проверил:

Львов А.С.

Мирный 2019 г.

РАСЧЕТ ВЕНТИЛЯЦИИ ТУПИКОВЫХ ВЫРАБОТОК

Таблица 1 - Исходные данные

№№ п/п	Кол-во одно- временно работающих в забое людей, Nч, чел	Абсо- лют- ная га- зоо- биль- ность забоя, Iг, м 3/мин	Сум- мар- ная мощ- ность машин с ДВС, NДВС, л.с.	Кол-во одно- вре- менно рабо- таю- щих в забое машин с ДВС, n, шт.	Кол-во одно- вре- менно взры- ваемо- го ВВ, В, кг	Пло- щадь попе- речно- го се- чения выра- ботки в све- ту, S, м 2	Длина выра- ботки, L, м	Коэф- фици- ент утечек в тру- бопро- воде, kут.тр	Коэф- фици- ент обвод- ненно сти, kобв	Условия проведе- ния выра- ботки
3	6	0,5	96	1	60	16,2	300	1,2	0,3	По породе

1.1. Выполняем расчет расхода воздуха для проветривания тупикового забоя при проходке выработки длиной 300 м, с поперечным сечением 16,2 м 2, проводимой комбайном с применением буровзрывных работ. Самоходное оборудование с ДВС применяется в количестве 1 единицы. Газообильность выработки по метану составляет 0,5 м 3/мин. В забое одновременно работает 6 человек. вентиляция выработка забой

Расход воздуха по лимитирующим факторам:

- по людям

где Nч - максимальное количество людей, одновременно работающих в забое (по нормам на одного человека для дыхания необходимо подавать не менее 6 м 3/мин воздуха).

- по горючим газам

где Iг - абсолютная газообильность, м 3/мин;

Сдоп и С 0 - концентрация метана, соответственно допустимая в исходящей струе и начальная в поступающей, %; принимаем С 0= 0, допустимая концентрация метана в исходной струе - 1%.

- по выхлопным газам

где Gуд - удельный расход воздуха на единицу мощности ДВС: принимается равным 5 м 3/мин на 1 л.с. мощности или 6,8 м 3/мин на 1 кВт;

NДВС - суммарная мощность одновременно работающих машин с ДВС, л.с. или кВт;

n - коэффициент, учитывающий количество одновременно работающих машин с ДВС, (n=1 при одной машине; n=0,85 при двух машинах; n=0,6 при трех машинах и более).

- по газам от взрывных работ

где VBB - объем вредных газов, образующихся взрыва, после л, определяется по формуле:

соответственно масса одновременно взрываемого ВВ по углю и породе, кг; в расчете принимать проходку по породе;

Т - время проветривания выработки после взрывания, определяется в соответствии с требованиями ПБ (ЕПБ), 30 мин;

S - средняя площадь сечения выработки в свету, м 2;

lkp - критическая длина, м; при длине тупиковой части выработки 500м и более принимается равной 500м, при меньшей длине - определяется по формуле:

kт - коэффициент турбулентной диффузии зависит от соотношения геометрических размеров трубопровода и принимает значения 0,3-0,9 (в расчетах принять среднее значение - 0,6);

kгл - коэффициент, учитывающий изменение температуры пород с глубиной и обводненность выработки, принимает значения 0,1-0,9 (в расчетах принять среднее значение - 0,5);

kобв - коэффициент, учитывающий обводненность выработки, зависит от притока воды;

kут.тр. - коэффициент утечек в трубопроводе.

К расчету принимаем наибольшее из полученных значений - Qmaxп.з.= 8 м 3/с

1.2. Полученное значение проверяем по допустимой скорости движения воздуха:

При этом

где Sв - площадь поперечного сечения выработки в свету, м 2;

Vmin, Vmax - скорость движения воздуха, соответственно минимально-допустимая и максимально-допустимая по ПБ или ЕПБ, м/с.

Где Рпер - периметр выработки, который определяется через коэффициент формы выработки б=3,8:

таким образом, полученное значение расхода воздуха удовлетворяет требованиям безопасности по минимально-допустимой скорости движения воздуха в подготовительных забоях газовых шахт.

1.3. Определяем параметры вентилятора местного проветривания для вентиляции тупикового забоя:

- расход воздуха, проходящего через вентилятор

- депрессия вентилятора:

hвмп = hтр + hм + hдин = 633,14 + 12,75 + 88,57 = 734,46 Па

где hвмп, hтр, hм и hдин - депрессия соответственно трения (статическая), местных сопротивлений и динамическая, Па.

Депрессия трения трубопровода рассчитывается по формуле:

hтр

где R - аэродинамическое сопротивление трения выработки, НЧс 2/м 8;

Аэродинамическое сопротивление трения R рассчитывается по формуле:

где б - коэффициент аэродинамического сопротивления трубопровода, Н•с 2/м 4; в расчете принимаем б= 0,0035Н•с 2/м 4;

L - длина трубопровода, м;

d - диаметр трубопровода, м; в расчете принимаем d = 1 м.

Депрессию, затрачиваемую на преодоление местных сопротивлений, можно определить расчетом c учетом количества поворотов трубопровода и величины углов поворота:

hм

где n - число поворотов, ед.;

z - угол поворота, радиан;

z = 900 = 1,571 радиан

vтр - расчетная скорость движения воздуха на выходе из трубопровода, м/с

где Sтр - площадь поперечного сечения трубопровода, м 2

Динамическая депрессия, обеспечивающая создание активной напорной струи на выходе из трубопровода при нагнетательном способе проветривания, определяется по формуле:

hдин

где с - плотность воздуха, кг/м 3; в расчете принимаем с = 1,2 кг/м 3;

1.4. По полученным параметрам - необходимому расходу воздуха и депрессии - выбираем вентилятор местного проветривания: вентилятор ВОКД 1.0. Аэродинамические характеристики вентилятора ВОКД-1,0 приведены на рис. 1.2. Техническая характеристика центробежного вентилятора ВОКД-1.0 приведена в таблице 2.

Схема установки вентилятора приведена на рис.1.1.



Рисунок 1.1. Схема установки вентилятора местного проветривания

Рисунок 1.2. Аэродинамические характеристики вентилятора ВОКД-1,0

Таблица 2 - Техническая характеристика центробежного вентилятора ВОКД-1.0

Параметры	Значение
Диаметр рабочего колеса, мм	1000
Производительность в рабочей зоне, м 3/мин	5-23
Статическое давление в рабочей зоне, даПа	85-280
Скорость вращения ротора, мин-1	1500
Окружная скорость, м/с	76,5
Статический КПД в рабочей зоне	0,60-0,74
Число сторон всасывания	2
Способ регулирования	лопатками РК
Потребляемая мощность, кВт	15-72
Масса вентилятора, кг	3010,00

РАСЧЕТ РАСХОДА ВОЗДУХА ДЛЯ ШАХТЫ (РУДНИКА)

Расчет воздуха должен выполняться позабойным методом, предусматривающим расчет воздуха для каждого потребителя и последующее суммирование всех требуемых расходов.

Выполняем расчет расхода воздуха для шахты, используя схему вентиляции на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема вентиляции

Таблица 3 - Исходные данные

N варианта	Расход воздуха для проветривания очистного забоя, м 3/с	Породы кровли	Способ управления кровлей	Кол-во выемочных участков в одновременной работе	Кол-во подготовительных выработок в одновременной работе	Схема проветривания шахты
3	8	3 - песчанистые сланцы	1- полное обрушение	1	2	3 - при наличии специального вентиляционного (воздухоподающего) ствола

Коэффициенты: kо.з. =1,25; Qут/Qш = 0,2; kут.ш.=1,2

Расчетные расходы воздуха: Qвмп=9,6 м 3/с, Qоч=8 м 3/с.

1. Определяем расход воздуха для выемочного участка, выбрав коэффициент утечек через выработанное пространство с учетом типа вмещающих пород и способа управления кровлей:

Где kо.з. - коэффициент утечек воздуха в очистном забое для возвратноточной схемы вентиляции с выдачей исходящей струи на массив.

Для резервных участков (подготовленных, но не введенных в эксплуатацию) расход воздуха принимается равным 0,5 Qв.у.

2. Расход воздуха для проветривания подготовительного забоя принимается по результатам РГР №1: QВМП = 9,6 м 3/с

Для исключения рециркуляции воздуха к всосу вентилятора необходимо подавать:

3. Расход воздуха для обособленно проветриваемых выработок:

Где Sо.в.- площадь поперечного сечения выработки в свету, м 2;

Vmin - скорость движения воздуха, минимально-допустимая по ПБ или ЕПБ, м/с.

4. Расход воздуха для общешахтных камер принять Qо.к. = 15 м 3/с.

5. Расход внутришахтных внутренних утечек воздуха:

6. Расход внутренних (подземных) утечек воздуха для проветривания камеры:

7. Общешахтный расход воздуха:

РАСЧЕТ ДЕПРЕССИИ ШАХТЫ (РУДНИКА)

Таблица 4 - Исходные данные

Глубина верхнего горизонта	600 м
Глубина нижнего горизонта	800 м
Площадь сечения стволов	28
Площадь сечения квершлаг	18
Площадь сечения главных штреков	15
Площадь сечения бремсберга	10
Площадь сечения откаточных штреков	10
Площадь сечения вент. штреков	10
Тип крепи стволов	11
Тип крепи капитальных выработок	Анкерная
Тип крепи участковых выработок	12

1) 1- бетонная;

2) анкерная.

Для всех вариантов:

· длина квершлагов , длина главных штреков,

· длина выемочных штреков (откаточного и вентиляционного)

· площадь сечения монтажной камеры принять равной площади сечения вентиляционного штрека

· длина очистного забоя и монтажной камеры,

· депрессию очистного забоя принять равной, 10 Па;

Расчет включает в себя: построение схемы аэродинамических соединений ШВС; расчет аэродинамических сопротивлений и депрессий отдельных ветвей (приводится методика расчета и таблица расчета депрессии); расчет общешахтной депрессии; расчет депрессии отрицательных регуляторов.

Расчет депрессии шахты производится на основе преобразования схемы вентиляции в схему аэродинамических соединений (каноническую схему).

1. Преобразование схемы вентиляции в каноническую схему (аэродинамических соединений) показано на рисунке 3.

Q2-2' = Q3'-5 = Qобщ *51% = 80,74*0, 51 = 41,18 м 3/с

Q2'-3' = Qв.у. = 10 м 3/с

Q7-8 = Qоч = 8 м 3/с

Q2'-7 = Q8-3' = Q2-2' - Q2'-3' = 41,18 - 10 = 31,18 м 3/с

Q2-3 = Q3-4 = Q4-5 = Qобщ * 49% = 80,74 * 0,49 = 39,56 м 3/с

2. Расчет аэродинамических сопротивлений выработок произведен по формуле:

Где бi - коэффициент аэродинамического сопротивления,

kфi - коэффициент формы;

Si - площадь поперечного сечения, м 2;

Li - длина выработки, м.

Н*с 2/м 8

Н*с 2/м 8

Н*с 2/м 8

Н*с 2/м 8

Н*с 2/м 8

Н*с 2/м 8

Н*с 2/м 8

Н*с 2/м 8

Н*с 2/м 8

Результаты расчета аэродинамических сопротивлений выработок приведены в таблице 3 - Расчет депрессии.

По очистному забою расчет не производим (задана депрессия).

3. Расчёт депрессии трения выработки рассчитывается по формуле:

h

где R - аэродинамическое сопротивление трения выработки, Н*с 2/м 8;

Q - количество воздуха, проходящего по выработке м 3/с.

h1-2Па

h2-2'Па

h2'-7Па

h7-8Па = 0,025 Па

h8-3'Па

h3'-5Па

h2-3Па

h3-4Па

h4-5Па

h5-6Па

Результаты расчета приведены в таблице 3.

4. Расчёт скорости движения воздуха производится по формуле:

м/с

м/с

м/с

м/с

м/с

м/с

м/с

м/с

м/с

м/с

Результаты расчета приведены в таблице 3.

5. Суммарная депрессия выработок принимается по наиболее труднопроветриваемому магистральному направлению:

h1-2-2'-3'-5-6 = h1-2 + h2-2' + h2'-7 + h7-8 + h8-3' + h3'-5 + h5-6

Сумма депрессия по направлению 1-2-3-4-5-6:

h-1-2-3-4-5-6 = h1-2 + h2-3 + h3-4 + h4-5 + h5-6 =

6. Разность депрессий по этим двум направлениям должна компенсироваться отрицательным регулятором, который следует установить на магистральном штреке нижнего горизонта.

Депрессия регулятора:

?hр = h1-2-2'-3'-5-6 - h1-2-3-4-5-6

Сопротивление регулятора:



7. Расчетная депрессия шахты составляет:

hр

Где hk - депрессия входных устройств (калориферов), hk=60 Па;

kM - коэффициент, учитывающий местные сопротивления ШВС, kM = 0,9;

kB - коэффициент, учитывающий потери депрессии в канале вентилятора,

kB = 0,9.

Таблица 5 - Расчет депрессии

№	№ узлов	Наименование выработки	Тип крепи	Коэффициент аэродинамического сопротивления, бi	Коэффициент формы, kф	Площадь сечения, Si, м 2	Длина выработки Li, м	Аэродинамическое сопротивление, R*10-3, н*с 2/м 8	Расчетный расход воздуха, Qi, м 3/с	Расчетная депрессия, hi, Па	Скорость движения воздуха, vi, м/с	Примечания
1	1-2	Клетевой ствол	ж/бет	10	3,5	28	600	0,96	80,74	6,24	2,88
2	2-2'	Магистральный штрек	ж/бет	8	3,85	15	1500	13,69	41,18	23,21	2,75
3	2'-3'	Выемочный участок							10			Депрессия выемочного участка h в.у. = 65,80 Па
	2'-7	конвейерный штрек	мет.	15	3,85	18	1000	9,90	31,18	9,63	1,73
	7-8	очистной забой			4,21	6,5	200	0,00	8	0,03	1,23
	8-3'	вентиляционный штрек	мет.	15	3,85	10	1000	57,75	31,18	56,14	3,12
4	3'-5	Магистральный штрек	ж/бет	8	3,85	15	1500	13,69	41,18	23,21	2,75	h2-5 = 112,22 Па
5	2-3	Клетевой ствол	ж/бет	10	3,5	28	200	0,32	39,56	0,50	1,41
6	3-4	Магистральный штрек	ж/бет	8	3,85	15	1500	13,69	39,56	21,42	2,64
7	4-5	Скиповой ствол	ж/бет	12	3,5	28	200	0,38	39,56	0,60	1,41	h2-3-4-5 = 22,52 Па
8	5-6	Скиповой ствол	ж/бет	12	3,5	28	600	1,15	80,74	7,48	2,88
Суммарная депрессия выработок по труднопроветриваемому магистральному направлению	hобщ = 125,94 Па
Сумма депрессий по направлению	h1-6 = 36,24 Па

4. ВЫБОР ВЕНТИЛЯТОРА ГЛАВНОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ

Расчет выполняем для условий, рассмотренных выше примеров при условии установки вентилятора на клетевом стволе.

Подача вентилятора в этих условиях составит:

Расчетная депрессия вентилятора определяется с учетом местных сопротивлений конструкции вентиляторной установки (10-15%):

По результатам расчета выбираем вентилятор главного проветривания ВЦД-47У-Р.

ВЦД-47У-Р - имеет два направляющих аппарата в виде цилиндрических корпусов, примыкающих к входному коллектору. В корпусе радиально установлены во втулках поворотные лопатки, их приводное кольцо и канатная система управления. Осевые направляющие аппараты предназначены для регулирования режимов работы вентилятора и разгрузки при пуске. Рабочие режимы регулируются в диапазоне углов 0ё70о, возможные углы поворота лопаток - 0ё90о.

ВЦД-47У-Р - работа с регулируемым приводом по системе вентильно-машинного каскада со скоростью вращения в диапазоне 250ё500 мин -1.

Таблица 6 - Техническая характеристика вентилятора

Параметры	Вентилятор ВЦД-47У-Р
Диаметр рабочего колеса, мм	4700
Производительность в рабочей зоне, м 3/мин	90-580 150-580
Статическое давление в рабочей зоне, даПа	840-85 840-230
Скорость вращения ротора, мин-1	250-495 500
Окружная скорость, м/с	120,5 123,0
Статический КПД в рабочей зоне	0,60-0,85
Число ступеней	2
Способ регулирования	МВК ОНА
Потребляемая мощность, кВт	1250-3000
Масса вентилятора, кг	22120

Рис. 4. Аэродинамические характеристики вентилятора ВЦД-47У-Р

Размещено на Allbest.ru

...