4 шахтная вентиляция

Название	4 шахтная вентиляция
Дата	03.05.2021
Размер	0.67 Mb.
Формат файла
Имя файла	44_shakhtnaya_ventilyatsia_moe.rtf
Тип	Документы #201122

4 ШАХТНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ

Для проветривания Нежинского рудника принят всасывающий способ с центральной схемой расположения стволов, расположенных на промплощадке ГОКа, которая отнесена к флангу шахтного поля. Свежий воздух поступает на Второй горизонт по скиповому стволу за счет депрессии, создаваемой вентилятором главного проветривания. На Первый горизонт воздух поступает по уклонам с Второго горизонта. На горизонтах он разветвляется на крылья рудника, по транспортным и конвейерным штрекам направляется к флангам крыльев и, дойдя до очистных забоев, проветривает их. Из очистных забоев воздух поступает в вентиляционные выработки, по которым в обратном направлении движется к клете-вентиляционному стволу, и выдается на поверхность. Для повышения эффективности проветривания главных направлений (крыльев) горизонтов применяется частичное повторное использование воздуха исходящих струй (рециркуляция) рудничного воздуха.

Расчет проводится согласно ПТБ [16] и [13].

1.10.1.1 Период ввода проектной мощности (2021-й год, отрабатывается II калийный горизонт)

1.10.1.1 Расчет количества воздуха, необходимого для проветривания горных выработок (забоев)

Расстановка комплексов для очистных и подготовительных работ Расстановка комплексов для очистных и подготовительных работ приведена в таблице 1.18.
Таблица 1.18- Расстановка комплексов

Расстановка комплексов для очистных и подготовительных работ

Место работы

комплекс

количество

вид работы

Южная часть шахтного поля

СЛ-300/400

5

Очистные

Северная часть шахтного поля

СЛ-500С

5

-

Панели и главные направления

ПКС-8

24

ГПР

Южная часть шахтного поля

Урал-10KC

1

Очистные

Количество воздуха, необходимое для проветривания призабойного пространства выработки по фактору «взрывоопасные газы», Q3, м3/мин, определяется по формуле:
, (1.15)
где g – газоносность пласта по метану - 0,1 м3/м3 для II горизонта, принято по

аналогии с условиями соседнего шахтного поля 4 РУ Старобинского

месторождения;

K_н– коэффициент неравномерности газоносности - 1,57 для II горизонта,

принято по аналогии с условиями соседнего шахтного поля 4 РУ

Старобинского месторождения;

K_g–коэффициент дегазации отбитой горной массы - 0,9 при механизиро-

ванном способе отбойки руды;

J–производительность комбайна, т/мин, для СЛ-300/400 и СЛ-500С
J = m ‧ В ‧ j ‧ V_п, т/мин , (1.16)
где m – вынимаемая мощность пласта (усредненная), м;

В – ширина захвата, м;

j –объемный вес руды в массиве, т/м^3;

V_п – скорость подачи комбайна, м/мин;

Для ПКС-8 и Урал-10KC J принимается по [13].

Расчетная и принятая производительность комбайнов приведена в таблице 1.19.
Таблица 1.19 – Производительность комбайнов

Комбайн

J

СЛ-300/400

1,41 ‧ 1,0 ‧ 2,03 ‧ 2,0 = 5,7

СЛ-500С

1,54 ‧ 0,8 ‧ 2,03 ‧ 2,0 = 5,0

ПКС-8

4,5

Урал-10КС

5,0

С – предельно допустимая концентрация метана – 1,0% согласно ПТБ;

С_о– концентрация метана в рудничном воздухе, поступающем к забою – 0 при
отсутствии данных.

Результаты расчетов приведены в таблице 1.20
Таблица 1.20 – Количество воздуха, необходимое для проветривания призабойного

пространства выработки по фактору «взрывоопасные газы»

Комбайн

J, т/мин

1

2

СЛ-300/400

39,7

Продолжение таблицы 1.20

1

2

СЛ-500С

34,8

ПКС-8

31,3

Урал-ЮКС

34,8

Количество воздуха, необходимое для проветривания призабойного пространства по фактору «минимальной допустимой скорости» воздушных потоков, Q₃, м³/мин, определяется по формуле:
Q₃ = 60 ‧ v ‧ S , (1,17)

где v – минимальная допустимая скорость движения струи воздуха - 0,5 м/с в

забое лавы при выемке руды, 0,15 м/с - в выработках, проводимых проходческими комбайнами;

S – площадь сечения призабойного пространства (в свету) в лавах или сечения выработки для проходческих комбайнов, м2,
для лавы S = S_пр – S_м, м², (1,18)

где S_пр – площадь сечения призабойного пространства, м2;

S_м – миделево сечение механизированной крепи и забойного конвейера, м2.
Расчетная площадь сечения призабойного пространства в лавах и сечение выработок проходческих комбайнов приведены в таблице 1.21.
Таблица 1.21 – Площади сечения

Комбайн

S, м²

СЛ-300/400

9,4-3,0 = 6,4

СЛ-500С

8,2-3,0 = 5,2

ПКС-8

8,03

Урал-10KC

9,3

Результаты расчетов приведены в таблице 1.22.
Таблица 1.22 - Количество воздуха, необходимое для проветривания призабойного пространства по фактору «минимальной допустимой скорости» воздушных потоков

Комбайн

Q₃, м³/мин

СЛ-300/400

192,0

СЛ-500С

156,0

ПКС-8

72,3

Урал-ЮКС

83,7

Количество воздуха, необходимое для проветривания призабойного пространства выработки по фактору «температура воздуха» из условия ассимиляции тепла, выделяющегося от электрооборудования, Q3, м3/мин, определяется по формуле:
Q₃ = 60 ‧ N_эл ‧ (1 – η) ‧ k₃ ‧ k_т / [(26 - Т) ‧ c_v] ,(1.5)

где 60 – переводной коэффициент кВт установленной мощности в кДж/мин;

N_эл– суммарная установленная мощность электродвигателей, кВт;

η– средневзвешенный коэффициент полезного действия

электродвигателей;

k_з– средний коэффициент загрузки элеткродвигателей - 0,5;

k_т– коэффициент, учитывающий вынос тепла от забоя - 1,0 при

нагнетательной схеме проветривания, 0,9 - при всасывающем способе проветривания;

Т – температура поступающего в выработку воздуха - +20,0 °C принято

по аналогии с условиями соседнего шахтного поля 4 РУ

Старобинского месторождения, а также по данным термометрии в

скважинах, расположенных в пределах шахтного поля Нежинского

рудника;

c_v– объемная теплоёмкость воздуха – 1,3 кДж/м^{3 ‧}^ºK.
Результаты расчетов приведены в таблице 1.23.
Таблица 1.23 – Количество воздуха, необходимое для проветривания призабойного пространства выработки по фактору «температура воздуха» из условия

ассимиляции тепла, выделяющегося от электрооборудования

Комбайн

Q₃, м³/мин

1

2

СЛ-300/400

60 ‧ 892 ‧ (1 - 0,92) ‧ 0,5 ‧ 0,9 / [(26 - 20,0) ‧ 1,3] = 247,0

Продолжение таблицы 1.23

1

2

СЛ-500С

60 ‧ 740 ‧ (1 - 0,91) ‧ 0,5 ‧ 0,9 / [(26 - 20,0) ‧ 1,3] = 230,5

ПКС-8

60 ‧ 380 ‧ (1 - 0,92) ‧ 0,5 ‧ 1,0 / [(26 - 20,0) ‧ 1,3] = 116,9

Урал-1ОКС

60 ‧ 440 ‧ (1 - 0,91) ‧ 0,5 ‧ 1,0 / [(26 - 20,0) -1,3] = 152,3

Количество воздуха, необходимое для проветривания призабойного пространства лав при комбайновом способе выемки руды по фактору «пыль», Q₃, м³/мин, определяется по формуле:
Q₃= 60 ‧ v_n‧ (S_пр– S_м) , (1.20)
где v_n – эффективная скорость по выносу пыли – 0,5 м/с для лавы при

очистной выемке;

S_пр – площадь призабойной части лавы, м²;

S_м – миделево сечение механизированной крепи и забойного конвейера,

м²;
Результаты расчетов приведены в таблице 1.24
Таблица 1.24 - Количество воздуха, необходимое для проветривания призабойного пространства лав при комбайновом способе выемки руды по фактору «пыль»

Комбайн

Q₃, м³/мин

СЛ-300/400

192,0

СЛ-500С

156,0

Количество воздуха, необходимое для проветривания выработок по наибольшему количеству людей в смене, Q₃, м³/мин, определяется по формуле:
Q₃= g_ч‧n_{л ,} (1.21)
где g_ч – норма воздуха для одного человека – 6 м³/мин;

n_л – максимальное число людей, чел.
Результаты расчетов приведены в таблице 1.25.
Таблица 1.25 - Количество воздуха, необходимое для проветривания выработок по наибольшему количеству людей в смене

Комбайн

Q₃, м³ /мин

1

2

СЛ-300/400

36

Продолжение таблицы 1.25

1

2

СЛ-500С

36

ПКС-8

36

Урал-1 ОКС

36

К дальнейшему расчету принимается наибольший расход воздуха, полученный по вышеуказанным факторам (таблица 1.26).

Таблица 1.26 - Количество воздуха, необходимого для проветривания горных

выработок (забоев)

Забой

Расход воздуха по факторам, м³/мин

Взрывоопасные газы

Минимально допустимая скорость

Температура воздуха

Пыль

Люди

Принятое

Q₃

СЛ-300/400

39,7

192,0

247,0

192,0

36

247,0

СЛ-500С

34,8

156,0

230,5

156,0

36

230,5

ПКС-8

31,3

72,3

116,9

-

36

116,9

Урал-1 ОКС

34,8

83,7

152,3

-

36

152,3

1.10.1.2 Расчет количества воздуха, необходимого для проветривания рабочих зон
Производительность ВМП (расчетная) для проветривания призабойного пространства тупиковой выработки определяется исходя из расчета необходимого количества воздуха с учетом коэффициента утечек в трубопроводе, Q^р_вмп, м³/мин, определяется по формуле:
Q^р_вмп = К_у ‧ Q₃, (1.22)
где К_у - коэффициент, учитывающий утечки воздуха в гибком трубопро-

воде при проветривании выработки.
Результаты расчетов приведены в таблице 1.27
Таблица 1.27 - Расчетная производительность ВМП

Комбайн

К_у

Q^р_вмп, м³/мин

ПКС-8

1,16

135,6

Урал-10КС

1,14

173,6

Требуемое давление ВМП, Р, даПа, определяется по формуле:

Р = 0,00028 ‧ R_вмп ‧ Q^р_вмп², (1.23)

где R_вмп - аэродинамическое сопротивление, на которое работает ВМП,

R_вмп = k_нт ‧ R_л + R_м киломюрг , (1.24)

где k_нт - коэффициент натяжения гибкого трубопровода - 1,0;

R_л - линейное аэродинамическое сопротивление трубопровода,

киломюрг;

R_м - местное аэродинамическое сопротивление трубопровода,

киломюрг.

Результаты расчетов представлены в таблице 1.28.

Таблица 1.28 – Требуемое давление ВМП

Комбайн

Диаметр

трубопровода,

мм

Длина трубопровода, м

R_вмп

Р

ПКС-8

500

250

1,7-22 + 20 = 58

298,6

Урал-ЮКС

500

200

1,0- 18 + 0 = 18

151,9

Требуемая производительность ВМП Q^т_вмп, м³/мин, исходя из требуемого давления и аэродинамической характеристики ВМП ([13], приложение 3) представлена в таблице 1.29.

Таблица 1.29 — Требуемая производительность ВМП

Комбайн

Тип ВМП

Угол установки лопаток, град

Q^т_вмп

ПКС-8

ВМЭ-6

20

135,6

Урал-ЮКС

ВМЭ-5

-45

173,6

На участках, где длина трубопровода составит 500 м, К_у = 1,31, Q_р(т)вмп

ПКС-8 = 153,1м³/мин, Р = 242,8 Па, используется вентилятор ВМЭ-6 с углом установки лопаток - 45°.

Количество воздуха, необходимого для проветривания рабочей зоны подготовительной (очистной) тупиковой выработки, Q_рз, м³/мин, определяется по формуле:
Q_p_з = 1,43 ‧ Q^т_вмп, (1.25)
Результаты расчетов приведены в таблице 1.30.

Таблица 1.30 - Количество воздуха, необходимого для проветривания рабочей зоны подготовительной (очистной) тупиковой выработки

Рабочая зона комбайна

Q_рз

ПКС-8

1,43 ‧ 135,6 = 193,9

Урал-ЮКС

1,43 ‧ 173,6 = 248,2

Количество воздуха, необходимое для проветривания рабочей зоны призабойного пространства лавы, Q^л, м³/мин, определяется по формуле
Q^л = Q₃ ‧ К_л, (1.26)
где К_л - коэффициент, учитывающий утечки воздуха через выработанное

пространство лавы - 1,2.
Результаты расчетов приведены в таблице 1.31.

Таблица 1.31 — Количество воздуха, необходимое для проветривания рабочей

Рабочая зона комбайна

Q^л_рз

СЛ-300/400

247,0 ‧ 1,2 = 296,4

СЛ-500С

230,5 ‧ 1,2 = 276,6

1.10.1.3 Расчет количества воздуха, необходимого для проветривания панели
Расчет количества воздуха, необходимого для проветривания панели, с учетом утечек воздуха через вентиляционные сооружения в панели, Q_л, м³/мин, определяется по формуле:
Q_п = ∑Qбл + ∑Q^л_рз + ∑Q_рз+ Q_уп, (1.27)
где ∑Qбл - суммарное количество воздуха, необходимое для подачи во все

блоки панели, м³/мин;

∑Q^л_рз - суммарное количество воздуха, необходимое для подачи во все

лавы панели, м³/мин;

∑Q_рз- суммарное количество воздуха, необходимое для подачи во все

отдельные рабочие зоны панели, проветриваемые непосредстве-нно с панельных выработок, м³/мин;

Q_уп- количество утечек воздуха в панели через вентиляционные

сооружения, м³/мин,

_J

Q_уп= ∑ Q_j, м³/мин , (1.28)

^J⁼¹

где Q_j - суммарные утечки воздуха через вентиляционные сооружения

в пределах панели, м /мин, принимаются по данным [13, Приложения

1, п.1.8.1 – 1.8.3];

J - число вентиляционных сооружений в панели (глухих перемычек,

перемычек с дверями, шлюзов).
Результаты расчетов представлены в таблице 1.32.
Таблица 1.32 – Утечки воздуха в панели

Панель

(комбайн)

J^гл,

шт.

Q^гл_уп, м³/мин

J^дв,

шт.

Q^дв_уп, м³/мин

J^шл,

шт.

Q^шл_уп, м³/мин

Q_уп,

м³/мин

СЛ-300/400,

ПКС-8

10

10‧5,3=53,0

4

4‧17,0=68,0

1

1‧35,2‧0,76=26,8

147,8

СЛ-500С,

ПКС-8

20

20‧5,3=106,0

8

8‧17,0=136,0

1

1‧35,2‧0,76=26,8

268,8

Количество воздуха, проходящее по выработкам, в которых предусмотрено использование самоходного транспорта (машин) с ДВС, должно быть до статочным для разжижения выхлопных газов ДВС, т.е. быть не меньше, чем, Q_двс, м³/мин, определяется по формуле:
Q_двс = q ‧ ∑N ‧ K_од,(1.29)

где q - расход воздуха, приходящийся на 1 л.с. номинальной мощности

двигателя, обеспечивающий снижение концентрации вредных продуктов выхлопа в рудничной атмосфере до санитарных норм - 3 м3/мин для дизельных ДВС;

∑N - суммарная номинальная мощность одновременно работающих в

выработке машин с ДВС - 62 л.с. (трактор типа Беларус-572), 60 л.с. (машина для доставки людей типа МТ-353М2);

K_од- коэффициент одновременности работы машин с ДВС - 1,0 при

работе одной машины, 0,9 — при работе двух машин.

Результаты расчетов приведены в таблице 1.33.
Таблица 1.33 – Количество воздуха, необходимого для проветривания панели

Панель

(комбайн)

∑Q_бл + ∑Q^л_{рз +} +∑Q_рз, м³/мин

Q_уп, м³/мин

Q_п, м³/мин

Q_двс, м³/мин

Q_п(с учетом ДВС), м³/мин

1

2

3

4

5

6

СЛ-300/400 - обратный порядок отработки

296,4

147,8

444,2

3‧122‧0,9=

=329,4

444,2

СЛ-500С - обратный по рядок отработки

276,6‧2=553,2

268,8

822,0

329,4

822,0

ПКС-8 (подготовка для валовой выемки СЛ-300/400)

193,9‧2=387,8

147,8

535,6

329,4

535,6

ПКС-8 (подготовка для селективной выемки СЛ-500С)

193,9‧2=387,8

268,8

656,6

329,4

656,6

СЛ-300/400 + ПКС-8

(2 шт.) - прямой порядок отработки

296,4 + 387,8 = =684,2

147,8

832,0

329,4

832,0

СЛ-500С + ПКС-8 (2 шт.) - прямой порядок отработки

553,2 + 387,8 = =941,0

268,8

1209,8

329,4

1209,8

1.10.1.4 Расчет количества воздуха, необходимого для проветривания главного направления (крыла) рудника
Количество воздуха, необходимого для проветривания главного направления (крыла) рудника, с учетом внутренних утечек, Q_н, м³/мин, определяется по формуле:
_n_k

Q_н= ∑ Q_п+ ∑ Q_рз + Q_углн, (1.30)

ⁿ^{= 1}^k^{= 1}
где Q_рз - количество воздуха, необходимое для проветривания рабочей зоны

тупиковой выработки, находящейся за пределами панелей, м³/мин;

Q_углн-суммарное количество утечек воздуха через вентиляционные

сооружения на главном направлении (без учета панелей), м³/мин,
_H

Q_углн = ∑ Q_ун, (1,31)

^H^{= 1}

где Q_ун - суммарные утечки воздуха через вентиляционные сооружения на

главном направлении, м3/мин, принимаются по данным Приложения 1, п. 1.8.4-1.8.7 [13];

H - число вентиляционных сооружений на главном направлении.
Результаты расчетов утечек воздуха представлены в таблице 1.34.
Таблица 1.34 - Утечки воздуха через вентиляционные сооружения на главных направлениях

J^гл, шт.

Q^гл_углн, м³/мин

J^шл, шт.

Q^шл_углн, м³/мин

Q_углн, м³/мин

33

33 ‧ 24,7 = 815,1

14

14 ‧ 61,8 ‧ 0,76 = 657,6

1472,7

Результаты расчетов количества воздуха, необходимого для проветривания главных направлений представлены в таблице 1.35.
Таблица 1.35 - Количество воздуха, необходимого для проветривания главных направлений (крыльев) рудника

Q_углн, м³/мин

∑Q_п + ∑Q_рз, м³/мин

Q_н, м³/мин

1472,7

3‧1209,8+2‧822,0+4‧832,0+1‧444,2+4‧535,6+1‧656,6+1‧248,2+

+4‧193,9=12868,4

где 3 панели селективные отрабатываются прямым порядком;

2 панели селективные отрабатываются обратным порядком;

4 панели валовые отрабатываются прямым порядком;

1 панель валовая отрабатывается обратным порядком;

4 панели подготавливаются к валовой отработке;

1 панель подготавливается к селективной отработке;

1 рабочая зона с камерной системой отработки;

4 комбайна на проходке выработок главных направлений.

14341,1

(239,0 м³/с)

1.10.1.5 Расчет количества воздуха, необходимого для проветривания выработок камер служебного назначения
Для горизонта количество воздуха, необходимое для проветривания КСН, определяется суммированием потребностей складов ВМ и ГСМ, гаража, ПЭММ.

В общее количество воздуха, необходимого для проветривания, включаются только те КСН, которые проветриваются обособленно.

Количество воздуха, необходимое для проветривания ПЭММ, определяется суммированием потребностей по электросварочным работам и по станкам с абразивным инструментом:
- расход воздуха по электросварочным работам определяется по формуле:
Q_эс = , (1,32)
где G_э - расход электродов, 2,0 кг/час;

q_э - норма расхода воздуха на 1 кг электродов, 2800 м³/кг;

n_э - количество постов электросварки, 3;

q_ПЭ - норма расхода воздуха на один пост электросварки, 2000 м³/час.
Q_эс = = 193,3 м³/мин;
- расход воздуха для станков с абразивным инструментом определяется по формуле
Q_ст = , (1,33)
где q_A - норма расхода на 1 мм диаметра абразивного круга, 2 м³/час;

D - диаметр абразивного круга, 240мм;

n_ст - чисто заточных станков, 4.
Q_ст= = 32,0 м³/мин.
Результаты расчетов приведены в таблице 1.36.

Таблица 1.36 - Количество воздуха, необходимого для проветривания выработок КСН

Наименование камер

Объем выработок рабочей части V, м³

Суммарная площадь сечения выработок S, м³

Количество воздуха Q = 9 ‧ S, м³/мин - для склада ВМ и рем. зоны гаража

Склад ГСМ

-

-

Принимается по фактору Q_двс = 3 ‧ 100 = 300 м³/мин, где 100 л.с. - мощность двигателя погрузчика типа Амкодор-451

Склад ВМ

-

8,03

9 ‧ 8,03 = 72,3

Ремонтная зона гаража

-

29,5

9 ‧ 29,5 = 265,0

ПЭММ

-

-

193,3 + 32,0 = 225,3

Итого Q_ксн

862,6 (14,4 м³/с)

1.10.1.6 Расчет количества воздуха, необходимого для проветривания горизонта рудника
Количество воздуха, необходимое для проветривания горизонта, Q_r , м³/мин, определяется по формуле
Q_r = K_r ‧ [∑ Q_н + Q_ксн + Q_уод], (1.34)
где K_r - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения

воздуха на горизонте -1,1;

Q_уод - суммарное количество утечек воздуха в выработках околоствольного

двора горизонта - принимается

220 м3/мин.
Q_r = 1,1 ‧ [14341,1 + 862,6 + 220] = 16966,1 м³/мин = 282,8 м³/с.
1.10.1.7 Расчет количества воздуха, необходимого для проветривания рудника
Количество воздуха, необходимое для проветривания выработок рудника в целом:
Q_р = ∑Q_r = 282,8 м³/с
Кроме того, количество воздуха, необходимое для проветривания рудника, должно быть не менее, чем, Q_р, м³/мин, определяется по формуле
Q_р = ∑(

, (1,35)
где Р_с-среднесуточная добыча руды на опасных по газу пластах,
Р_с =

;
1,4 м³/мин - количество воздуха на 1 м³ среднесуточной добычи;

- объемный вес руды в массиве - 2,03 т/м³.
Q_р =

= 15569,5 м³/мин = 259,5 м³/с < 282,8 м³/с.

Принимается количество воздуха, необходимого для проветривания рудника Q_p = 282,8 м³/с.
1.10.1.8 Расчет производительности главной вентиляторной установки
Производительность ГВУ определяется с учетом внешних утечек воздуха, Q_гву> м³/мин, определяется по формуле
Q_гву = Q_р+ Q_упк(1.36)
где Q_упк - внешние утечки (подсос) воздуха, м³/мин, принимаются

равными 15 % от производительности ГВУ для клетевых стволов.
Q_гву = 282,8 / 0,85 = 332,7 м³/с.
1.10.1.9 Расчет депрессии рудника
Расчет депрессии рудника h_гву, Па, производится по формуле
h_гву = ∑[

] ‧ 1,1 (1,37)
где 𝛼 - коэффициент аэродинамического сопротивления выработки;

H - с²/м⁴ (принимается согласно [14], справочной литературе а также по результатам натурных съемок);

L - длина выработки, м;

P - периметр выработки, м;

Q - количество воздуха, проходящее по выработке, м³/с;

S - площадь поперечного сечения выработки, м²;

1,1 - коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление за

счет местных сопротивлений (сужения, закругления и т.п.).
Аэродинамическое сопротивление:
R =

, Н ‧ с²/м⁸, (1,38)
Результаты расчетов представлены в таблице 1.37.
Таблица 1.37 - Расчет депрессии рудника

Наименование выработок	α, Н · с²/м⁴	L, м	P, м	S, м²	Q, м³/с	h, Па