Практическая работа № 2 “Расчет количества воздуха, необходимого для проветривания горных выработок”. Практическая работа 2 " Расчет количества воздуха, необходимого для проветривания горных выработок "

• Название: Практическая работа 2 " Расчет количества воздуха, необходимого для проветривания горных выработок "
• Анкор: Практическая работа № 2 “Расчет количества воздуха, необходимого для проветривания горных выработок
• Дата: 22.05.2023
• Размер: 47.25 Kb.
• Имя файла: Shablonin_laba_2.docx
• Тип: Практическая работа; #1151138

Министерство науки и высшего образования Р.Ф.

Федеральное государственное бюджетное общеобразовательное учреждение высшего образования

Иркутский национальный исследовательский технический университет


Институт Недропользования


Кафедра Разработка месторождений полезных ископаемых


Практическая работа № 2

“Расчет количества воздуха, необходимого для проветривания горных выработок”

(по дисциплине “Аэрология горных предприятий”)

Выполнил: обучающийся гр.ОП-16-1 Шаблонин Иван Андреевич





(дата, подпись)

Проверил преподаватель каф. РМПИ. Нечаев К.Б.





(защищено, подпись)

Иркутск 2020 г.

Порядок выполнения практической работы № 2

Номер варианта, обучающегося гр. ОП-16-1 Шаблонин И.А. 21

Задание: Необходимое для проветривания количество воздуха рассчитывается по следующим факторам:

1. 
   наибольшему числу людей, занятых одновременно на подземных работах;
   
2. 
   взрывоопасным газам (метану, выделяющемуся из горных пород, водороду, образующемуся в зарядных камерах);
   
3. 
   вредным газам (образующимся после взрывных работ, при работе машин с ДВС, естественно выделяющиеся газы из пород, шахтных вод, при гниении крепежного леса и т.п.);
   
4. 
   запылённости воздуха (образующейся при бурении шпуров, погрузочно- разгрузочных работах, при движении автотранспорта, в местах перегрузки горной массы и после проведения взрывных работ);
   
5. 
   сварочным аэрозолям;
   
6. 
   тепловыделениям (данный фактор не регламентирован действующими Правилами безопасности, но при условии ведения горных работ на больших глубинах или при наличии технологических источников избыточного тепла его необходимо учитывать);
   
7. 
   минимальной и максимальной допустимой правилами безопасности скоростям движения воздуха.
   

К дальнейшему расчету принимается наибольшее из полученных значений требуемого расхода воздуха.
Исходные данные для выполнения практической работы № 21

1. 
   Максимальное количество работающих на участке людей, N = 6 чел.;
   
2. 
   Количество взрывчатых веществ, расходуемое за один период взрывания,
   

G = 40 кг;

3. 
   ^{Количество ядовитых, взрывчатых газов и мертвого воздуха, I}ВВ ^{= 1600 л;}
   
4. 
   Площадь сечения выработки околоствольного двора, S = 12 м²;
   
5. 
   Средняя глубина шпуров, l = 1,5 м;
   
6. 
   Время проветривания после взрывных работ, Т = 30 мин;
   
7. 
   Характеристика выработки по обводнённости 1;
   
8. 
   ^{Минимальная скорость движения воздуха, U}з.min ^{= 0,25 м/с;}
   
9. 
   Максимально допустимая скорость движения воздуха в горных ^{выработках, U}з.max ^{= 1;}
   
10. 
    Наименование газа 8.
    

1. РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ВОЗДУХА, НЕОБХОДИМОГО ДЛЯ ДЫХАНИЯ ЛЮДЕЙ

Одним из основных потребителей кислорода воздуха является человек. Расчёт количества воздуха, необходимого для дыхания людей, занятых одновременно на подземных работах, в соответствии с Правилами безопасности при строительстве подземных сооружений производится по формуле:

, (1)

где q— количество воздуха, которое необходимо подать к рабочему месту человека, в м³/мин. В соответствии с Правилами безопасности при строительстве

подземных сооружений q = 6,0м³/мин; N — наибольшее число людей, занятых одновременно на подземных работах.

2. РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ВОЗДУХА, НЕОБХОДИМОГО ДЛЯ РАЗБАВЛЕНИЯ ВЗРЫВООПАСНЫХ ГАЗОВ

Расчёт расхода воздуха для разжижения выделяющихся опасных газов (например, CH4), который необходимо подать в забой (выработку) для разбавления их до безопасной концентрации с ПДК, производится по формуле:

Оксиды азота:



Оксид углерода: (2)



где I — газовыделение в забое (выработке), (см. работу №1, формула 1) м³/мин; с^ПДК — допустимое содержание газа в рудничной атмосфере, % (принимаем ^{по таблице 1); с}0 ^{— содержание газа в поступающей струе воздуха, %. Принимается при проектировании, для всех газов 0% (кроме СО}2^{, здесь с}0 ^{= 0,04%).}

Таблица 1 – Значение ПДК вредных и опасных газов

№	Наименование вещества	Формула	Величина ПДК		Класс опасности		Примечание
			мг/м3	%(об.)
11	Оксиды азота	NxOy	5,0	0,00026		3		При работе ДВС и взрывных работах
12	Оксид углерода	СО	20,0	0,0017		4		При работе ДВС, взрывных работах, огневых и сварочных работах

3. РАСЧЁТ КОЛИЧЕСТВА ВОЗДУХА, НЕОБХОДИМОГО ДЛЯ РАЗБАВЛЕНИЯ ВРЕДНЫХ ГАЗОВ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ ПОСЛЕ

ПРОВЕДЕНИЯ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ

Расчёт количества воздуха, необходимого для разбавления газов после взрывных работ в течение не более Т = 30 минут, регламентированных Правилами безопасности при строительстве подземных сооружений, в данной работе предлагается производить по методике Кирина Б.Ф. и Ушакова К.З. для строящихся стволов:



где G — количество взрывчатых веществ, расходуемое за один период ^{взрывания, кг.; I}ВВ ^{— количество ядовитых, взрывчатых газов и мертвого воздуха, л, 1л = 0,001м3; k}обв^{. — коэффициент, учитывающий влияние обводнённости} выработок, определяется по (таблице 2); S — площадь сечения горной выработки, м²; l — длина призабойной части (не закрепленной), м. Принимается равной ^{расстоянию одной заходки, l= l}шп^{; Т— время проветривания после взрывных работ, мин; k}ут ^{— коэффициент утечек воздуха, k}ут ^{= 1,35 (среднее значение) б/в.}

Для рудников расчёт рекомендуется производить в соответствии с бассейновыми инструкциями.

^{Таблица 2 – Значения коэффициента K}обв^{., учитывающего обводнённость} выработок

№	Характеристика выработки по обводнённости	Kобв.
1	Стволы сухие любой глубины (приток воды до 1 м3/ч) Стволы, обводнённые глубиной не более 200м (приток воды свыше 1 м3/ч) Горизонтальные и наклонные горные выработки, проходимые по сухим породам.	0,8

4. РАСЧЁТ РАСХОДА ВОЗДУХА ПО ПЫЛЕВОМУ ФАКТОРУ

Расчёт расхода воздуха по пылевому фактору производится с учётом оптимальной скорости движения воздуха (не вызывающей сдувание осевших частиц пыли). Необходимое количество воздуха определяется по формуле:



^{где U}п ^{— скорость вентиляционной струи воздуха в выработке (стволе),} обеспечивающая эффективный вынос взвешенной в воздухе рудничной пыли. Для угольных шахт (оптимальной по пылевому фактору рекомендуется скорость ^{движения воздуха U}п ^{= от 0,3 до 0,6 м/с).}

Скорость отрыва частиц магнезитовой пыли (<10 мкм) — 4 м/с, кварцевой пыли (<30 мкм) — 7–10 м/с, мелкозернистой угольной пыли — 5 м/с, коксующейся угольной или антрацитовой пыли — 3–4,5 м/с.

5. 
   РАСЧЁТ РАСХОДА ВОЗДУХА, НЕОБХОДИМОГО ДЛЯ РАЗБАВЛЕНИЯ ГАЗОВ, ПЫЛИ И АЭРОЗОЛЕЙ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ ПРИ СВАРКЕ
   

Необходимое количество воздуха для разбавления газов (пыли и аэрозолей), образующихся при ведении сварочных работ определяется по нижеприведенным формулам:

Оксиды азота:





Оксид углерода:





Примечание: При расчете (6-й) формулы полученное значение умножается на 60,0.

^{где G}i ^{— количество выделяющихся вредных примесей по каждому} компоненту (твердые частицы (аэрозоли) и газы) (см. работу №1, формула 15), ^{мг/ч; М}i ^{— максимальный разовый выброс вредных примесей, г/с перевести мг/мин.} (см. работу №1, формула 16), x^ПДК — допустимое содержание газа (твердых ^{частиц) в воздухе, мг/м3 (см. таблицу 1); x}0 ^{— содержание газа (твердых частиц) в поступающей струе воздуха, мг/м3. Для газов принимается x}0 ^{= 0 мг/м3, кроме СО}2^{, для которого x0 = 9,15 г/м3 (0,5% по объёму).}

Из полученных значений по данному фактору принимается наибольший.

6. РАСЧЁТ РАСХОДА ВОЗДУХА ПО ТЕПЛОВОМУ ФАКТОРУ

Расчёт расхода воздуха по тепловому фактору определяется по формуле:



^{где Т}общ^{. — общее тепловыделение в выработку, кДж/ч (см. работу №1, формула 19); t}y ^{— температура исходящего воздуха из горной выработки в атмосферу, 0С, t}y ^{= 26 0С; t}п ^{— температура воздуха, поступающего в горную выработку, 0С, t}п ^{= 2 0С; ρ— плотность воздуха, кг/м3, принимается ρ= 1,2 кг/м3; С}y

^{— удельная теплоёмкость, кДж/(кг∙оС), для воздуха принимаем С}y ^{= 1,005} кДж/(кг∙^оС).

7. РАСЧЁТ РАСХОДА ВОЗДУХА ПО МИНИМАЛЬНОЙ СКОРОСТИ ВОЗДУХА В ПРИЗАБОЙНОМ ПРОСТРАНСТВЕ ТУПИКОВОЙ ГОРНОЙ

ВЫРАБОТКИ С УЧЕТОМ ТЕМПЕРАТУРЫ

Расход воздуха по минимальной скорости в призабойном пространстве тупиковой выработки в зависимости от температуры определяется по формуле:



^{где U}з.min ^{— минимально допустимая, согласно Правилам безопасности, при} строительстве подземных сооружений, скорость воздуха в призабойном пространстве выработки в зависимости от температуры, м/с.

Температура воздуха в очистных, подготовительных и других действующих горных выработках при относительной влажности до 90% не должна превышать 26 ^оС, при относительной влажности воздуха свыше 90% температура не должна превышать 25 ^оС. В действующих горных выработках, где постоянно (в течение смены) находятся люди, скорость и температура должны соответствовать нормам, приведенным в таблице 3.

Таблица 3 – Соотношение минимальной допустимой скорости движения воздуха с допустимой температурой и влажностью

Минимальная скорость движения воздуха, Uз.min	Допустимая температура (оС) при относительной влажности, %
	60 - 75	76 - 90	свыше 90
0,25	24	23	22

8. ПРОВЕРКА РАСЧЁТНОГО РАСХОДА ВОЗДУХА ПО УСЛОВИЯМ СОБЛЮДЕНИЯ МИНИМАЛЬНОЙ И МАКСИМАЛЬНОЙ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ СТРУИ

Расчёт расхода воздуха по условиям соблюдения минимально допустимой скорости движения вентиляционной струи производится по формуле:



^{где U}min ^{— минимальная допустимая скорость движения воздуха в горной} выработке (стволе), м/с. во всех случаях скорость движения воздуха в выработках должна быть не менее 0,1 м/с, а в радиационно-опасных объектах — не менее 0,3– 0,4 м/с.

При этом Правилами безопасности при строительстве подземных сооружений регламентирована максимальная допустимая скорость движения воздуха (определяется по таблице 4). Значит, количество воздуха, проходящего по выработке (стволу), не должно превышать



^{Если наибольшее значение из рассчитанных по всем факторам (Q}p^{) окажется} меньше минимально допустимого расхода воздуха, то к расчету окончательно ^{принимается значение QU}min^{. Если же наибольшее расчетное значение получится больше максимально допустимого, к окончательному расчету принимается QU}max^, т.е. должно выполняться соотношение:



(11)

Таблица 4 – Максимально допустимая скорость движения воздуха в горных выработках

№	Тип горной выработки	Скорость движения воздуха, м/с
1	В горизонтальных и наклонных выработках	6,0

Сравнение параметров по условию :

1. 
   Количество воздуха, необходимого для дыхания людей:
   

72 ≥ 36≤ 4320;

Значение ниже допустимого предела, следовательно принимаем минимально допустимое значение:

;

2. 
   Количество воздуха, необходимого для разбавления взрывоопасных газов:
   

Оксиды азота:
72 ≤ ≥ 4320;

Оксид углерода:
72 ≤ ≥ 4320;
Значение выше допустимого предела, следовательно принимаем максимально допустимое значение:

;

3. 
   Количество воздуха, необходимого для разбавления вредных газов, образующихся после проведения взрывных работ:
   

72 ≥ ≤ 4320;

Значение ниже допустимого предела, следовательно принимаем минимально допустимое значение:

;

4. 
   Расход воздуха по пылевому фактору:
   

72 ≤ 432≤ 4320;

Значение находится в пределах допустимых значений, следовательно оно остается неизменным:

;

5. 
   Расход воздуха, необходимого для разбавления газов, пыли и аэрозолей, образующихся при сварке:
   

Оксиды азота:

: 72 ≥ 0,576 ≤ 4320;

: 72 ≥ 1 ∙ 10^-5 ≤ 4320;

Оксид углерода:

: 72 ≥ 1,332≤ 4320;

: 72 ≥ 2,2167 ∙ 10^-5 ≤ 4320;

Значение ниже допустимого предела, следовательно принимаем минимально допустимое значение:

Оксиды азота:

;

;

Оксид углерода:

;

;

6. 
   Расход воздуха по тепловому фактору:
   

72 ≤ ≥ 4320;

Значение выше допустимого предела, следовательно принимаем максимально допустимое значение:

;

7. 
   Расход воздуха по минимальной скорости воздуха в призабойном пространстве тупиковой горной выработки с учетом температуры:
   

72 ≥ 60 ≤ 4320.

Значение ниже допустимого предела, следовательно принимаем минимально допустимое значение:

.
Вывод: Учитывая то, что некоторые полученные значения выходили за рамки допустимых значений, к дальнейшему расчету принимается наибольшее из полученных значений требуемого расхода воздуха .
Количество воздуха, необходимого для дыхания людей: ;

Количество воздуха, необходимого для разбавления вредных газов, образующихся после проведения взрывных работ: . Для оксиды азота и оксид углерода;

Количество воздуха, необходимого для разбавления вредных газов, образующихся после проведения взрывных работ: . Для оксиды азота и оксид углерода;

Расход воздуха по пылевому фактору: ;

Расход воздуха, необходимого для разбавления газов, пыли и аэрозолей, образующихся при сварке: ; . Для оксиды азота и оксид углерода;

Расход воздуха по тепловому фактору: ;

Расход воздуха по минимальной скорости воздуха в призабойном пространстве тупиковой горной выработки с учетом температуры: