Схемы вентиляции

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

Основные требования к схемам вентиляции и управления газовиделенням на выемочных участках

Обеспечение технико-экономической эффективности компаний подземной угледобычи просит, с одной стороны, уменьшения числа действующих очистных забоев, с другой стороны, - увеличения дневной нагрузки на лаву. Для решения этой задачки важным условием является надежное управление газовыделением

на выемочном участке, т.к. нагрузка на очистной забой является одним из главных причин, влияющих на метанообильность выемочного участка: с ростом нагрузки значительно возрастает абсолютная газообильность выемочных участков и шахты в целом.

Главным показателем, определяющим требования газо-вого режима, является относительная газообильность шахты.

Система вентиляции угольной шахты содержит в себе схему вентиляции шахты, метод проветривания, источники тяги и регуляторы рассредотачивания воздуха. Основная цель функционирования данной системы - обеспечение действенного проветривания, т.е. соответствия характеристик рудничной атмосферы требованиям санитарно-гигиенических нормативов и норм обеспечения взрывобезопасности.

Для неопасного проветривания в отношении тепло- либо газо-выделения при проектировании схем вентиляции нужно учесть не только лишь действующие горные выработки, да и выработан-

ные места и другие погашенные выработки (как вероятные источники выделения газа). При проектировании высокопроизводительных участков выбор соответственной схемы проветривания в значимой мере находится в зависимости от того, какой из причин представляет собой самую большую опасность: самовозгорание угля, метановыделе-ние либо термический режим.

Для сверкатегорных шахт самую большую опасность представляет собой метан, потому метанобезопасность при проектировании таких шахт является определяющим требованием. Увеличение производительности очистных забоев оказывает определяющее воздействие на метановыделение в горные выработки.

Процесс выделения метана, как понятно, связан с десорбцией метана из добываемого угля и из вышележащих пород, пропластков и пластов-спутников.

Этот процесс имеет соответствующую динамику во времени, определяемую сорбционно-фильтрационными чертами угольных пластов. Потому повышение интенсивности ведения горных работ приводит к тому, что время дегазации подрабатываемого массива в процессе выемки угля сокращается, в итоге чего в границах очистного забоя выделяется наименьшее количество метана. При всем этом газовыделение длится в предстоящем за пределами очистного забоя - в выработанное место, в общеисходящие струи шахт и т.п. Концентрация горных работ (понижение числа действующих очистных забоев при одновременном существенном повышении нагрузок на их), таким макаром, не значит, что относительная газообильность шахты в целом понижается.

Но, исходя из убеждений борьбы с метаном, положительным фактом является большее рассредоточение газовых балансов выемочных участков. Это связано с тем, что добываемый уголь активно транспортируется из очистного забоя в выработки шахт, как правило, со свежайшей струей воздуха.

Понижению эффективности дегазации содействует повышение интенсивности вентиляции, так как дегазация подрабатываемых, над-рабатываемых пластов-спутников и выработанных пространств в значимой степени связана с режимом вентиляции.

Применение всех методов дегазации наращивает общую газообильность, в особенности это касается дегазации подработанного массива (разгруженных пластов-спутников и выработанных пространств), но при всем этом опасность загазирований при обычной работе дегазационной системе значительно понижается. Таким макаром, дегазация обеспечивает перераспределение потоков метана меж шахтной и земной атмосферой, снижая долю первой составляющей и увеличивая долю 2-ой. При всем этом растет вред, наносимый окружающей среде.

В связи с изложенным, вопросы увеличения эффективности вентиляции получают в особенности принципиальное значение. Но для обеспечения больших нагрузок на очистные забои, соответственных способностям современного добычного оборудования, нужно на стадии проектирования производить взаимоувязку систем вентиляции и дегазации - т.е. проектировать единую вентиляционнодегазационную систему. Более целесообразными, исходя из убеждений управления вентиляцией, являются относительно обыкновенные схемы вентиляции - центральная, фланговая и секционная. Из этих схем очень многообещающей является секционная, но в текущее время она фактически не употребляется.

С этих позиций система вентиляции шахты должна отвечать последующим главным_требованиям:

1. Обеспечение достаточным количеством воздуха главных мест и зон его употребления - зоны очистных работ, зоны горноподготовительных и горнокапи тальных работ.

2. Минимизация мощности и издержек на проветривание шахты.

3. Наилучшее рассредотачивание воздуха в системе выработок, с учетом определяющего аспекта (лимитирующего фактора).

4. По способности наибольшее уменьшение аэродинамической связи подземной вентиляционной сети с поверхностью, которая свойственна для критерий разработки свит угольных пластов системами с управлением кровлей полным обрушением.

5. Маневренность вентиляционной системы, которая просит сотворения надежной системы оперативного контроля и автоматического управления вентиляцией, включая: мониторинг метана, расходов воздуха и характеристик локального климата; управление в аварийных режимах; управление режимом работы вентиляторов головного проветривания; управление отрицательными регуляторами и вентиляторами местного проветривания.

6. Обеспечение критерий для спасения людей при катастрофах (наличие запасных выходов, оптимизация маршрутов вывода людей, возможность подачи свежайшего воздуха к местам локализации людей, застигнутых катастрофой и др.).

Перечислить основные вентиляционные сооружения и устройства. Охарактеризуйте их

В горной промышленности для проветривания подземных выработок и поверхностных сооружений применяются вентиляторы главного проветривания (главные и вспомогательные), вентиляторы частичного проветривания и вентиляторы общего назначения (сантехнические).

Вентиляторы главного проветривания обеспечивают подачу воздуха всей шахте (главные вентиляторы) или отдельному ее крылу (вспомогательные вентиляторы). Они располагаются на поверхности земли у устья герметически закрытых стволов или шурфов и действуют непрерывно.

Вентиляторы главного проветривания являются стационарным" электромеханическим оборудованием шахт. Для их установки сооружаются фундаменты, здания и воздухоподводящие каналы. На газовых шахтах вентиляторы должны работать на всасывание. Работа нагнетанием допускается на негазовых шахтах и при разработке первых горизонтов шахт I и II категории по газу.

Главные вентиляторные установки должны оборудоваться реверсивными устройствами для изменения направления движения воздушной струи, поступающей в подземные выработки шахт.

К вспомогательным вентиляторам относятся также подземные вентиляторы, обслуживающие один или несколько эксплуатационных участков или блоков, периодически переносимые по мере подвигания горных работ.

Вентиляторы частичного проветривания служат для проветривания глухих забоев горных выработок, как правило, нагнетанием свежего воздуха по вентиляционным трубам и характеризуются малыми размерами, отсутствием специальных фундаментов и сооружений. Привод вентиляторов электрический, пневматический или гидравлический. Исполнение взрывобезопасное или нормальное.

Разновидностью вентиляторов частичного проветривания являются проходческие вентиляторы, предназначенные для проветривания забоев стволов и околоствольных выработок. Они устанавливаются на поверхности земли и нагнетают по трубам свежий воздух в забои.

По принципу действия шахтные вентиляторы делятся на центробежные и осевые. Центробежные вентиляторы выполняются одно- или двустороннего всасывания. Их рабочие колеса имеют от 6 до 64 лопаток, загнутых вперед, назад или радиальных. Кожухи вентиляторов спиральные, как правило, постоянной ширины, с радиальным диффузором или без него.

Рисунок 1- Шахтный центробежный вентилятор

Осевые вентиляторы низкого давления имеют одно рабочее колесо (одноступенчатые). Для повышения давления число рабочих колес увеличивается до двух и в редких случаях до трех ичетырех (многоступенчатые вентиляторы).

Рисунок 2 - Шахтный осевой вентилятор

Поверхностные вентиляционные сооружения и устройства

В период строительства шахт применяют постоянные и временные вентиляторные установки.

Рисунок 3 - Схема временной вентиляторной установки с наземным каналом:

Вентиляционный канал не должен обладать высоким аэродинамическим сопротивлением. Его депрессия должна быть не свыше 10% депрессии шахты. вентиляция газовыделение выемочный воздух

Все вентиляторные установки должны обеспечивать реверсирование вентиляционной струи. Изменение направления движения воздуха в реверсивном устройстве обеспечивается изменением положения задвижек 3, 3', 4, 4' (рисунок 4). При таком их положении воздух подается в ствол и затем в систему горных выработок, при положениях задвижек 3 и 4 воздух всасывается из ствола и выдается на поверхность.

Рисунок 4 - Схема реверсивного устройства для установки с центробежным вентилятором: 1 - вентиляционные каналы; 2 - вентилятор; 3; 3'; 4; 4' - задвижки; 5 - вентиляционный Ствол

Чтобы исключить подсосы воздуха в ствол с поверхности, надшахтное здание выполняется герметичным, а для пропуска людей и грузов используются шлюзы. Для обеспечения герметичности вентиляционные стволы перекрываются глухим затвором (рисунок 5), однако они не позволяют использовать вентиляционный ствол для вспомогательного подъема.

Рисунок 5 - Схема перекрытия ствола глухим затвором: 1 -- металлическое кольцо с канавками для воды; 2 -- металлические балки; 3 --настил из досок; 4 -- бетон или глина; 5 -- земля

Подземные вентиляционные сооружения и устройства

Перемычки возводятся для разделения струй воздуха (свежей и исходящей) и прекращения поступления воздуха в выработку или в забой. Они могут быть дощатыми, каменными, кирпичными, бетонными и надувными. Перемычки должны быть воздухо- и газонепроницаемыми. Они рассчитываются на воздухо- и газопроницаемость, на сопротивление горному давлению, па взрывную волну.

Вентиляционные двери, так же как и перемычки, служат для разделения воздушных струй. Они устраиваются так, чтобы не возникало коротких токов воздуха при их открывании. Вентиляционные двери бывают деревянные, обитые железом, металлические, открывающиеся как вручную (рисунок 6), так и автоматически (рисунок 7).

Кроссинги предназначены для разделения пересекающихся вентиляционных струй. Они могут быть типа «перекидной мост» (рисунок 8, а) и трубчатые (рисунок 8, б). Длина кроссингов должна быть такой, чтобы можно было установить по две вентиляционные двери для перехода из одной выработки в другую. Для уменьшения аэродинамического сопротивления кроссинга на входе в него необходимо устраивать коллектор, а на выходе - диффузор. Кроссинги бывают капитальные и участковые.

Рисунок 6 - Вентиляционные ручные двери: а -- металлические; 6 -- деревянные

Рисунок 7 - Автоматические вентиляционные двери АВД-2 202

Рисунок 8 - Кроссинги типа «перекидной мост» и трубчатый

Определить расход воздуха для проветривания очистной выработки по числу людей и по пылевом фактору. Обоснуйте, какое из полученных значений необходимо использовать. Одновременно на рабочем месте находится 11 рабочих, способ управления кровлей - полное обрушение, породы непосредственной кровли глинистые сланцы. В лаве работает мех комплекс 1КМ103 мощность пласта m = 0,8 м.

Расход воздуха для проветривания очистной выработки по числу людей

Q_оч = 6·n_чел·k_оз, м³/мин.

n_чел - количество людей находящихся в лаве 11

k_{оз -} согласно таблице 1,20 м³/мин.

Q_оч = 6 · 11 · 1,20 м³/мин. = 79,2 м³/ мин.

Расход воздуха для проветривания очистной выработки по пылевому фактору

Q_оч = 60·S_{оч min}·v_опт· к_оз, м³/ мин.

m - мощность расчитуемого пласта, 0,8 м.;

S_{оч min -} минимальная площадь поперечного сечения призабойного пространства очистного забоя в свету, 2,9 м²

v_опт - оптимальная скорость воздуха в призабойном пространстве лавы принимаем 1,6 м/с.

Q_оч = 60 · 2,9· 1,6 · 1,20 = 334,08 м³/ мин.

расход воздуха для проветривания очистной выработки по числу людей и по пылевому фактору должен быть равен 334,08 м³/ мин.

Определить расход воздуха для проветривания очистной выработки по числу людей и по пылевому фактору. Обоснуйте, какое из полученных значении необходимо использовать. Одновременно на рабочем месте находятся 15 работников, способ управления кровлей - полная закладка В лаве работает мехкомплекс 2УКП 138 мощность пласта m = 3,0м.

Расход воздуха для проветривания очистной выработки по числу людей

Q_оч = 6·n_чел·k_оз, м³/мин.

n_чел - количество людей находящихся в лаве 15

k_{оз -} согласно таблице 1,05 м³/мин.

Q_оч = 6 · 15 · 1,05 м³/мин. = 94,5 м³/ мин.

Расход воздуха для проветривания очистной выработки по пылевому фактору

Q_оч = 60·S_{оч min}·v_опт· к_оз, м³/ мин.

m - мощность расчитуемого пласта, 3 м.;

S_{оч min -} минимальная площадь поперечного сечения призабойного пространства очистного забоя в свету, 2,4м²

v_опт - оптимальная скорость воздуха в призабойном пространстве лавы принимаем 1,6 м/с.

Q_оч = 60 · 2,4 · 1,6 · 1,05 = 241,92 м³/ мин.

расход воздуха для проветривания очистной выработки по числу людей и по пылевому фактору должен быть равен 241,92м³/ мин.

Определить расход воздуха для проветривания призабойного пространства тупиковой выработки по всем факторам, если известно, что: - Абсолютное метановыделение равно 5,1 м³/мин. - Число людей, одновременно работающих в забое, равно: п = 12чел.- Площадь выработки в свету равно: Sсв = 17,8м². Обосновать, какое из полученных значений необходимо использовать в дальнейших расчетах.

Расчет затрат воздуха для проветривания призабойного пространства тупиковой выработки по выделению метана делается по формуле:

Q_р.в.. = , м³/ мин

гдеI_р.в.. - среднее фактическое метановыделение, 5,1 м³/мин.

С - допустимая согласно ПБ концентрация метана (углекислого метана) в вытекающей с очистной выработки вентиляционной струе, %

С= 1%;

С₀ - концентрация газа в вентиляционной струе, что поступает на выемочный участок %; для проектированных шахт принимаем 0,05%;

Q_р.в.. = = 536,8, м³/ мин

Расчет расхода воздуха по минимальной скорости в выработке.

Q_з.п = 60·V_п.min·S, м³/мин

где Vп.min - минимально допустимая согласно ПБ скорость воздуха в тупиковой выработке и равное 0,25 м / с.

Q_з.п = 60·0,25·17,8 = 267 м³/мин.

Расчет затрат воздуха по количеству людей:

Q_р.в. = 6·n_{чел.з.п.}, м³/мин

где n_чел.з.п - наибольшее число людей, одновременно работающих в призабойной пространстве тупиковой выработки, чел. = 12

Q_р.в. = 6·12 = 72 м³/мин

В дальнейших расчетах необходимо использовать наибольшее значение, т.е. - 536,8 м³/ мин.

Литература

Управление по проектированию вентиляции угольных шахт. - М.: Недра, 1992.

Управление газовыделением на угольных шахтах. / Калиев С.Г., Преображенская Е.И., Садчиков и др. М.: Недра, 1980.

1. Кирин Б .Ф ., Ушаков К .З . Рудничная и промышленная аэрология : Учеб .для вузов . - М .: Недра , 1983. - 256 с .

2. Ушаков К .З ., Бурчаков А .С ., Пучков Л .А ., Медведев И .И . Аэрология горных предприятий : Учеб . для вузов . - М .: Недра , 1987. - 421 с .

3. Рудничная вентиляция : Справ . /Под ред . К .З . Ушакова . - М .: Недра , 1988.- 440 с .

4. Правила безопасности в угольных шахтах . - Самара : Самарск . дом печати ,1995. - 242 с .

5. Проходчик горных выработок : Справ . /Под ред . проф . А .И . Петрова - М .:Недра , 1991. - 646 c.

Размещено на Allbest.ru