Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

В.А. Колмаков Расчет расхода воздуха для проветривания проектируемых угольных шахт

.pdf
Скачиваний:
47
Добавлен:
19.08.2013
Размер:
162.25 Кб
Скачать

Министерство образования Российской Федерации Кузбасский государственный технический университет Кафедра аэрологии, охраны труда и природы

Расчет расхода воздуха для проветривания проектируемых угольных шахт

Методические указания к практической работе по курсу "Вентиляция шахт"

для студентов специальности 090200 дневной и заочной форм обучения

Составитель В.А. Колмаков

Утверждены на заседании кафедры Протокол №3 от 27.10.2000

Рекомендованы к печати учебнометодической комиссией специаль-

ности 090200

Протокол №1 от 16.11.2000

Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса КузГТУ

Кемерово 2001

-1-

Qш. общ

Qш.

KГ

K7

K8

K9

K10

K11

K12

K13

Сдоп. Qуч.

Qп.

Qо.в.

Qоч.в..

Qк.

Qут.ш.

KД

Σ Aуч

Qдоп..

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

общий расход воздуха шахты, м3/мин;

максимальный расход воздуха из рассчитанных по метану, углекислому газу, ВВ и людям, м3/мин;

коэффициент, учитывающий горнотехнические условия;

коэффициент, учитывающий утечки воздуха за пределами выемочных участков (0,10-0,35);

коэффициент, учитывающий проветривание поддерживаемых выработок (0,05-0,15);

коэффициент, учитывающий утечки и распределение воздуха в зависимости от числа одновременно разрабатываемых горизонтов (0-0,15);

коэффициент, учитывающий обособленно проветриваемые камеры (0,10);

коэффициент, учитывающий число проветриваемых участков (0,15-0,30);

коэффициент, учитывающий схему проветривания шахты

(0-0,2);

коэффициент, учитывающий обособленно проветриваемые выработки (0,05-0,20);

допустимая концентрация газа, %;

расход воздуха для проветривания очистного забоя

(участка), м3/мин;

– расход воздуха для проветривания подготовительных

выработок, м3/мин;

 

– расход воздуха для обособленно проветриваемых

вырабо-

ток, м3/мин;

 

– расход воздуха для проветривания погашаемых

вырабо-

ток, м3/мин;

 

расход воздуха для проветривания камер, м3/мин;

расход утечек воздуха, м3/мин;

коэффициент возможного увеличения добычи угля (1,15);

суммарная добыча угля выемочных участков, т;

максимально допустимый расход воздуха для проветривания выемочных участков, м3/мин;

Vmax оч

S n

Kэф.в

B

V

Т

n Kп

Qзп.

Qо

Со

Kуч..в Jвв

Kут.тр

K14

K15

Kвт.уч

Uвв

Ni

Кзг

to

Кэ

no

Qоч-1

Kут

-2-

максимально допустимая скорость движения воздуха

вочистной выработке, м/с;

сечение выработки, м2;

число выработок;

коэффициент эффективности вентиляции;

количество одновременно взрываемого ВВ, кг;

объем очистной выработки, м3;

время проветривания выработки, мин;

число работающих людей;

коэффициент неравномерности газовыделения (1,1-3,44);

расход воздуха для проветривания призабойной

части выработки, м3/мин;

расход воздуха для проветривания остальной части выработки, м3/мин;

концентрация газа во входящей струе, %;

коэффициент утечки выемочного участка;

газовость ВВ, л/кг (40, 100);

коэффициент утечек воздуха в трубопроводе, (1,1-7,15);

коэффициент, учитывающий число одновременно отрабатываемых лав (1-2);

коэффициент, учитывающий расход вохдуха для проветривания погашаемых лав (0,4-0,5);

коэффициент, учитывающий число одновременно действующих вентиляторных участков, проветриваемых одним вентилятором (0,85-0,45);

объем выработок склада ВМ, м3;

– мощность одновременно работающих

электроуста-

новок, кВТ;

 

коэффициент загрузки в течении суток;

температура воздуха, поступавшего в наиболее жаркий месяц, градусов;

коэффициент, учитывающий тип аккумуляторных электровозов (0,6-2,2);

число одновременно заряжаемых батарей;

расход воздуха для проветривания выемочного участка, м3/мин;

коэффициент, учитывающий утечки воздуха через вентиляционные сооружения (1,1-1,85);

Qуч.ф

Qут.в

Qут.ш qуч

-3-

фактический расход воздуха очистного забоя, превышающий допустимый предел по условиям проветривания;

коэффициент, учитывающий утечки воздуха через вентиляционные сооружения (0,1-0,2);

утечки воздуха в шахте при движении его от подающего ствола до выемочных участков;

относительная газообильность участка, м3/т.

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: научиться рассчитывать расход воздуха для проектируемых угольных шахт

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Расчет воздуха для проветривания угольных шахт ведется в два

этапа.

На первом этапе производится упрощенный расчет расхода воздуха при разработке и выборе оптимального варианта строительства шахты.

После выбора оптимального варианта производится полный расчет расхода воздуха от забоев до шахты в целом.

2.1. Упрощенный расчет расхода воздуха

Упрощенный расчет расхода воздуха производится по следующим факторам: газовыделение (метану или углекислому газу), людям и расходу ВВ. К учету принимается наибольший из полученных расходов воздуха. Подставляя его значение в формулу (1), имеем общешахтный расход воздуха:

Qш.общ. =

1,2 Qш. KГ ,

(1)

где

 

 

KГ = 1+

K7 + K8 + K9 + K10 + K11 + K12 + K13 ,

(2)

Опыт расчетов показывает, что при проветривании газообильных шахт максимальный расход воздуха получается по метану (углекислому газу).

Qш =

100 qш Aш

 

 

24

60 Сдоп.

,

(3)

 

-4-

2.2. Полный расчет расхода воздуха.

Полный расчет расхода воздуха для проветривания шахты производится по формуле:

Qш.общ. = 1,1 (K Д Qуч. + ∑ Qn + ∑ Qо.в. Qоч.в. + ∑ QК + ∑ Qут.ш. )(4)

1. Cуммарный расход воздуха для проветривания группы выемочных участков складывается из отдельных расходов:

Qуч. = Qуч.1 + Qуч.2 + !+ Qуч.n ,

(5)

Расход воздуха отдельного выемочного участка определяется по формуле:

Qуч. = Qоч. Кут ,

(6)

Фактический расход воздуха для проветривания очистного забоя рассчитывается по следующим факторам: газовыделению, газам ВВ, людям, пыли.

По газовыделению

Q

=

 

100 qоч. Aоч.

K

 

 

 

 

 

оч.

 

 

24 60 Сдоп.

n ,

(7)

 

 

По газам ВВ

 

 

Q

=

24

B V

 

 

оч.

 

T

 

,

(8)

 

 

 

 

По людям

 

 

Qоч.

=

6 nч ,

 

 

(9)

По пыли расчет расхода воздуха производится в том случае, если скорость движения воздуха, рассчитанного по температуре или газовыделению, меньше оптимальной по пылевому фактору (см. таблицу).

Наименование вы-

 

Значение v, м/с.

 

работок

Минимально

Оптимальное

 

Максимально

 

допустимое

 

 

допустимое

Очистные

0,9

1,6

 

4

Подготовительные

0,7

1,3

 

1,8

с конвейерной

 

 

 

 

доставкой

 

 

 

 

Наибольший расход воздуха, полученный по одному из факторов, принимается за исходный.

-5-

 

Максимально допустимый расход воздуха для проветривания

очистного забоя рассчитывается по формуле

 

Qдоп. = 60 Umax Sоч. ,

(10)

Фактическое и допустимое значения расхода воздуха сравнивают по формулам (4) и (5).

Если фактический расход меньше допустимого, то он принимается к расчету. Если же наоборот, то определяется требуемый коэффициент эффективности вентиляции, необходимый для достижения первого условия

Kэф.в. =

Qоч. Qдоп.

,

(11)

Qоч.

 

Полученный коэффициент эффективности вентиляции умножается на фактический повышенный расход воздуха, который и принимается за расчетный

Qоч. = Qоч.ф (1Kэф. ),

(12)

Суммарный фактический расход воздуха для проветривания выемочного участка шахтопласта по газовыделению рассчитывается по формуле

Qуч.ф =

100 qуч Ауч (1K

эф. )

(13)

24 60 (Сдоп. Со.)

,

 

 

 

 

2. Суммарный расход воздуха для проветривания группы подготовительных выработок складывается из отдельных расходов

Qn = Qn1 + Qn2 + ! ,

(14)

Расход воздуха отдельной подготовительной выработки опреде-

ляется по формуле

 

Qn = (Qз.п. + Qс.) Kут. ,

(15)

Фактический расход воздуха для проветривания подготовительной выработки рассчитывается по следующим факторам: газовыделению, расходу ВВ, людям, тепловому фактору, по минимальной скорости воздуха.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-6-

 

 

 

 

По газовыделению

 

 

 

 

 

Qn = Qз.п. + Qо ,

 

 

 

 

 

 

 

(16)

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

з.п.

=

 

100 Jn

K

n ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cдоп.

Cо.

 

 

 

 

 

(17)

Q

 

= 400 С0

mn Vп.з.

 

 

ln

+ 1

 

 

 

 

 

− 1

(18)

0

 

 

 

C

доп.

C

о.

 

 

V

з.

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п.

 

 

 

 

 

По газам ВВ

 

 

 

 

 

 

 

Qз.п. =

 

2,25 S

 

B

JВВ ln

,

 

 

(19)

 

 

T

 

S

Kут.тр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По людям

 

 

 

 

 

 

 

 

Qз.п. =

6 nч ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(20)

 

 

 

По тепловому фактору

 

 

Qз.п. =

20 Vmin S ,

 

 

 

 

 

(21)

 

 

 

По минимальной скорости движения воздуха

 

Qз.п. =

60 Vmin S ,

 

 

 

 

 

 

(22)

 

 

 

Для подачи в забой принимается наибольший расход воздуха, по-

лученный из расчетов по приведенным формулам.

 

 

 

 

Максимально допустимый

расход воздуха для

проветривания

подготовительной выработки рассчитывается по аналогичным формулам для очистных забоев (10), (11).

Суммарный расход воздуха для проветривания подготовительных выработок шахтопласта по газовыделению рассчитывается по

формуле

 

100 qn Аш.п.

 

 

Qn =

 

 

 

 

 

 

24 60 (Сдоп.

Со.) ,

(23)

 

 

 

 

 

Расход воздуха для обособленно проветриваемой выработки рас-

считывается по формуле

 

 

 

Q

=

 

100 Jо.в.

K

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о.в.

 

 

 

Сдоп. Со.

n ,

(24)

и проверяется по минимальной скорости движения воздуха.

-7-

Суммарный расход воздуха для проветривания всех обособленно проветриваемых выработок шахтопласта слагается из общего числа вы-

работок

(Qо.в. + Qо.в.п. + !) ,

 

Qо.в. =

(25)

 

Расход воздуха для проветривания погашаемых очистных выра-

боток в пределах одного шахтопласта рассчитывается по формуле

 

Qоч.в. =

K14 K15 Kвт.уч. Qуч. ,

(26)

3. Расход воздуха для проветривания камер производится по следующим формулам:

для складов ВМ

Qв.в.

=

0,07 Vвв. ,

 

 

(27)

 

для электромашинных камер

 

Qэ.к.

=

 

50 Ni (1η i )

KЭГ .

 

 

 

26 t0

,

(28)

 

 

 

 

для зарядных камер

 

 

 

Qз. =

30 Kэ. nа ,

 

 

(29)

 

Суммарный расход воздуха для проветривания всех камер скла-

дывается из общего числа камер

 

Qк

=

 

(Qк1 + !+ Qкi) ,

 

 

(30)

 

4. Расход утечек воздуха шахт при его движении от подающего

ствола до выемочного участков рассчитывается по формуле

 

Qут.ш. = (K Д Qуч. + ∑ Qn ) K7 ,

(31)

Суммируя расходы воздуха участков, подготовительных, обособленно проветриваемых выработок, погашаемых очистных выработок и утечек, получаем общешахтный расход воздуха.

При отработке шахтой нескольких шахтопластов расчеты расхода воздуха по шахтопластам суммируются.

3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

3.1 Подставляя исходные данные газообильности в формулу (3) из таблицы 6 (практическая работа №1) получаем упрощенный расчет расхода воздуха для проветривания шахты по газу:

 

 

 

 

 

 

 

-8-

 

Q

=

100 qш. Аш.

 

=

100 23 25000

= 53240м3 / мин.

 

 

ш.

 

24 60 Сдоп.

 

 

 

24 60 0,75

 

 

 

 

 

 

Или с учетом (1), (2) имеем:

Q

 

= 1,2 Q

K

Г

=

1,2 32200 1,80 = 115000м3 / мин.

ш.общ.

ш.

 

 

 

 

 

 

3.2 Полный расчет расхода воздуха производится в такой последовательности.

1. Рассчитывается суммарный расход воздуха выемочных участ-

ков.

Подставляя в формулу (13) данные таблицы 2 (практическая работа №1) получаем фактический расход воздуха:

Qуч.ф. =

100 13,9 14000

= 13500м3 / мин.

 

 

 

 

 

 

1440 1

 

 

 

Находим максимально допустимый расход воздуха по (10)

Q

= 60 V

S

оч.

n

=

60 6 4 3 =

320м3 / мин.

 

доп.

 

max

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определяем коэффициент эффективности вентиляции по (11)

Kэф. =

Qуч.ф.

Qдоп.

=

13500 4320

= 0,68

Qуч.ф.

 

 

 

13500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда требуемый расход воздуха для проветривания выемочных

участков с учетом формулы (12)

 

 

Qуч. =

Qуч.ф (1

Kф.) =

13500 0,32 =

4320м3 / мин.

2. Рассчитывается суммарный расход воздуха для проветривания группы подготовительных выработок, используя данные практической работы №1.

Подставляя в формулу (23) данные таблицы 3 (практическая работа №1), получаем:

Qn =

 

100 qn Аш.п.

=

100

0,6 14000

= 600м

3

/ мин.

24

60 (Сдоп. Со.)

 

 

1440 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Рассчитывается по формуле (24) суммарный расход воздуха для проветривания обособленно проветриваемых выработок. Пусть имеем 10 выработок с газообильностью 1,1 м3/мин, тогда подставляя данные в формулу (24) имеем:

-9-

Q

= n

100 Jо.в.

K

n

= 10

 

100 1,1

2,2

= 2440м3

/ мин.

 

 

 

о.в.

 

Сдоп. Со.

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Рассчитывается расход воздуха для проветривания погашаемых очистных выработок в пределах одного шахтопласта по формуле

(26):

Q

=

K

K

K

в. уч.

Q

уч.

= 1 0,5 0,85 4320 = 1728м3

/ мин.

 

о.в.

 

14

15

 

 

 

 

5. Рассчитывается по формулам (27) – (30) расход воздуха для проветривания камер. Пусть на шахтопласте будет следующее количество камер: складов ВВ – 2, электромашинных камер – 5, зарядных камер – 1.

Рассчитывается расход воздуха для каждой камеры и подставляя данные в формулу (30), получим:

Q

=

Q

+

Q

 

+

Q

 

=

2 100 + 5 150 + 1 1200 = 2150м3 / мин.

 

 

к

 

 

вв

 

 

э.м.

 

зар.

 

 

 

 

 

 

 

6. Рассчитывается расход воздуха на утечки по формуле (31)

Q

ут.ш.

= (K

Д

Q

уч.

+

Q ) K

7

= (1,15 4320 + 6000) 0,30 = 1490м3 / мин.

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

Подставляя исходные данные в формулу (4), получим:

Q

 

 

 

=

1,1 (1,15 4320 +

600 +

2420 + 1728 + 2150 + 1490) = 14680м3 / мин.

ш.общ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сравнивая расходы воздуха по упрощенному и полному методу расчета, видим, что первый не учитывает пропускную способность выработок по газу и, поэтому по нему получается большой расход воздуха.

Соседние файлы в предмете Основы безопасности жизнедеятельности