Расчет проветривания ствола

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, H_с=550 м;

2. Диаметр ствола в свету Д_с=7.0 м;

3. Диаметр ствола в проходке Д₁=7.7 м;

4. Расход ВВ по породе В_пор=120 кг

4. Приток воды в ствол V_в=10 м³/час:

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

6. Газоносность пласта X=15.0м³/т;

7.Зольность угля А_з=14 %;

8. Влажность угля W_р=2 %;

9. Выход летучих веществ, V^daf=40.0 %

10. Выход летучих веществ из угля V_об=190 мл/г.с.б.м;

11.Марка угля Д

12. Наибольшее число людей в стволе-16 чел;

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

14. Относительная влажность воздуха-92%.

Решение задачи производим по методике /5/. Согласно /5/, 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 (9.19)

Q_з.п= , м³/мин

где I_з.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.

Метоновыделение в забое ствола определяется по формуле (9.20)

I_з.с=I_пов.с+I_о.у.с.

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

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

Метановыделение I_пов.с, I_о.у.с определяется по формулам (9.21), (9.22)

I_пов.с=3.3*10^-2*m_п*Д₁*Х [ 0.0004(V^daf)²+0.16]

I_о.у.с=2.0*10^-3* m_п*Д *g (Х-Хо)

гдеД₁-диаметр ствола в проходке с учетом толщины крепи, м; Д₁=7.7 м;

Остаточную газоносность угля определяем по формуле (9.7)

Х₀=Х_о.г*К_W.A

Х_о.г- остаточная газоносность угля, м³/т.с.б.м.; принимается по табл.3.1 и равна 2.0 м³/т.с.б.м.

Х_о=2.0*0.84=1.68 м³/т

Х=15*0.84=12.6 м³/т

I_пов.с=3.3*10^-20.9*7.7*12.5[0.0004*40²+0.16]=2.3 м³/мин

I_о.у.с.=2.0*10^-3*0.9 7.7²*1.35 (12.6-1.68)=1.6 м³/мин

I_з.с=2.3+1.6=3.9 м³/мин

Q_з.п= м³/мин

Количество воздуха, которое необходимо подавать в забой по средней минимально допустимой скорости движения воздуха в выработке, определяем по формуле (9.23). Согласно ПБ минимально допустимая скорость движения воздуха в стволе 0.15 м/с

Q_з.п=60*0.15*19.6=176 м³/мин

Расход воздуха по минимальной скорости в призабойном пространстве ствола в зависимости от температуры, определяем по формуле (9.24). Согласно исходным данным температура воздуха равна 22 ⁰С, а влажность 92 %, тогда согласно табл.8.3 ПБ V_з.min=0.25 м/c

Q_з.п=20*0.25*38.4=192 м³/мин.

Количество воздуха, которое необходимо подавать в забой по наибольшему числу людей, работающих в забое, определяем по формуле (9.25)

Q_з.п=6*n, м³/мин

Q_з.п=6*16=96 м³/мин

Количество воздуха, которое необходимо подавать в забой ствола по газам, образующимся при взрывных работах, определяем по формуле (9.26).

Объем вредных газов, образующихся после взрывания по породе

V_вв=40*120=4800 л.

Критическая длина выработки при проходке стволов определяется по формуле (9.28)

L_п.кр=12.5*V_вв*К_т.с*К_с.1/S, м

где К_т.с- коэффициент турбулентной диффузии полной свободной струи; определяется по табл.5.2 в зависимости от величины l_з.тр/d_тр.п;

l_з.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;

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

Для проветривания ствола принимаем металлические трубы диаметром 0.8 м, длина звена l_зв=4.0 м, тогда d_тр.п.=1.2 м, l_з.тр./d_тр.п=12.5, а К_т.с=0.62;

К_с.1- коэффициент, учитывающий влияние обводненности и глубины ствола, а также температуры пород в стволе на процесс разбавления вредных газов; определяется по формуле (9.29)

К_с.1=

К_с.2- коэффициент, учитывающий влияние обводненности ствола; зависит от притока воды в забой и определяется согласно /5/ стр.77. В нашем примере приток воды в ствол 16 м³/час, тогда К_с.2=8.2;

t_п- температура пород на глубине Н_c, определяется по формуле (9.30)

t_п=t₁+ , ⁰С

t₁-температура пород на глубине зоны постоянных температур Н₀, ;для Донбасса t₁=8-10 ,а Н₀=26-33 м;

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

t_п=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 ;

К_c.1=

L_п.кр= м

Так как l_п.кр меньше l_п в формулу (9.26) при расчете Q_з.п. подставляем l_п.кр=242 м.

Определяем значение коэффициента утечек воздуха. Согласно /5/ для жестких вентиляционных труб он определяется по формуле (9.31)

К_ут.тр.=(

где К_уд.ст- коэффициент удельной стыковой воздухопроницаемости при фланцевом соединении трубопровода; принимается по табл.5.5.Уплотнение стыков производим при помощи прокладок из пенькового каната и промасленного картона, тогда К_уд.ст=0.003;

R_тр.ж- аэродинамическое сопротивление жесткого трубопровода без утечек воздуха, кm; определяется по формуле (9.32)

R_тр.ж=1.2 R_тр.+R_м, кm

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

R_тр- аэродинамическое сопротивление жесткого трубопровода без утечек воздуха, кm; определяется по табл.5.7. [5]. При диаметре труб 0.8 м и длине 550м R_тр.=3.15 кm;

R_м- аэродинамическое сопротивление фасонных частей, кm; принимается по табл.5.9 R_м=0.17 кm.

R_тр.ж.=1.2*3.15+0.17=3.95 кm.

К_ут.тр.=( =1.5

Q_з.п= =290 м³/мин

Для выбора вентилятора принимаем наибольшее из полученных Q_з.п=390м³/мин и определяем необходимую производительность вентилятора по формуле (9.33)

Q_в=Q_з.п*К_ут.тр.

Q_в=390*1.5=585 м³/мин или Q_в=9.75 м³/с

Определяем давление вентилятора работающего на жесткий трубопровод по формуле (9.36)

h_В= ,кг/м²

h_В= кг/м²

Выбор вентилятора производим путем нанесения расчетного режима его работы Q_в, h_В на графики аэродинамических характеристик вентиляторов. Принимаем к установке вентилятор ВЦ-11. Точка с координатами Q_в=9.75 м³/с и h_В=260 кг/м² практически точно ложится на характеристику вентилятора при угле установки направляющего аппарата 50⁰ (рис.9.12). Поэтому уточнение режима работы вентилятора не производим.

Схема проветривания ствола представлена на (рис.9.13).

		А

Рис.9.12 - Аэродинамическая характеристика вентилятора ВЦ-11 и режим его работы на сеть.

Рис.9.13 - Схема проветривания ствола.