5. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ Исходные данные: Шахта разрабатывает два пологих пласта А и Б каменного угля. Вертикальная схема вскрытия месторождения и горизонтальная схема расположения горных выработок крыла шахты представлены на рисунках 1 и 2. Рис.1. Схема вскрытия двух пологопадающих угольных пластов —— → Свежая струя - - - - - → Исходящая струя Рис. 2. Горизонтальная схема расположения горных выработок крыла шахты ——— Горные выработки пласта А -- - - - -Горные выработки пласта Б Разработка ведется в бремсберговых панелях, в каждой панели 2 лавы (всего лав 4). Индивидуальные условия задачи для каждого студента в зависимости от его шифра даны в табл. 1. Добычу по пластам распределить пропорционально их мощности. Коэффициент запаса воздуха по шахте принять Z = 1,45. При расчете принять, что потери между штреками 6 и 8 составляют10%; в бремсберге, ходках и кроссингах – 10%, между главными штреками 4 и 10 – 15%; на откаточном горизонте между стволами 1 и 13 – 10% и на вентиляционном горизонте между стволами 1 и 13 – 5% количества воздуха, проходящего по очистным забоям (лавам). Длину выработок принять по табл. 1 и 2. Порядковые номера выработок в табл. 2 совпадают с их нумерацией на рис. 1 и 2. Сечение 223 выработок определить исходя из условия, при котором скорость вентиляционной струи не превышает допустимой по правилам безопасности (ПБ). Приняв сечение выработки S, определить Р (Р = 4,16 S ). Найденные величины подставить в табл. 2. Таблица 1. Исходные данные для расчетов № варианта Суточная производительность шахты Аш, т/сут 0 2700 1 3000 2 3200 3 3500 4 3800 5 4000 6 4200 7 4500 8 4800 9 5000 30 25 20 18 16 14 12 10 14 8 А 1,15 1,1 1,25 1,3 1,2 1,25 1,4 1,1 1,2 1,3 Б 0,95 0,75 0,85 0,9 0,85 0,9 0,95 1,0 1.1 0,9 1100 900 1000 900 1100 800 900 750 1000 700 Газообильность шахт по СН4 qш, м3/т Глубина стволов (м): Мощность пластов (м): до откаточного горизонта до вентиляционного горизонта Длина главных штреков, м (4 и 10, рис.2) 860 750 860 750 850 660 750 600 850 550 3000 2800 2600 2500 2700 2400 2300 2200 2100 2000 Наибольшее количество людей в смену, чел 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 Наибольший расход ВВ в конце смены Р, кг 100 ПО 120 130 140 150 160 170 180 200 Время проветривания после взрывных работ, t, мин 30 25 30 25 30 25 30 25 30 25 В стволах и квершлагах принимать крепь каменную (блоки, бетониты, бетон), в главных штреках 4 и 10 - металлическую арочную, в прочих выработках – деревянную. Требуется: 1. По рис.1 и 2 составить вентиляционную схему шахты с указанием на ней путей утечек воздуха. 2. Определить количество воздуха, необходимое для проветривания шахты (по людям, по расходу ВВ, по размеру добычи и газообильности), распределив его по отдельным выработкам с учетом мощности пластов и утечек воздуха, учитывая, что по лавам пройдет 100% воздуха, требуемого по ЕПБ. Полученные данные подставить в табл. 2. 224 Расход воздуха для шахты в целом определяется по формуле: Qш = 1,1 (kА∑Qуч + ∑Qп..ш + ∑Qк + ∑Qп.в +∑Qут), где ∑Qуч, ∑Qп..ш, ∑Qк, ∑Qп.в, ∑Qут – суммарные расходы воздуха соответственно для вентиляции выемочных участков, обособленной вентиляции подготовительных выработок за пределами выемочных участков, обособленной вентиляции камер, обособленной вентиляции поддерживаемых и погашаемых выработок, суммарные утечки через вентиляционные сооружения за пределами выемочных участков, м8/мин; kА – коэффициент, учитывающий возможность увеличения нагрузки на очистные забои. Рассчитанный расход воздуха должен удовлетворять условию: Qш ≥ 133,3∙ qш Аш , 1440 где q.ш – относительная газообильность шахты, м3/т, Аш – среднесуточная добыча шахты. Расход воздуха (м3/мин) по фактору максимального числа людей, одновременно работающих в шахте, определяется по формуле: Qоч = 6nл, где nл – максимальное число людей, одновременно работающих в шахте; 6 – норма расхода воздуха на одного человека, м3/мин. Расход воздуха (м3/мин) по фактору выделения газов при ведении взрывных работ определяется по формулам: для лавы Qоч = (34/T) BV ; для камеры Qоч = 27,5 3 ВV 2 , Т где Т – продолжительность проветривания, мин; В – количество одновременно взрываемого ВВ, кг; V – максимальный проветриваемый объем выработки, м3. 3. Подсчитать частные депрессии и депрессию всей шахты hш (максимальная ) по струе наибольшего сопротивления, проходящего через пласт А. Общую депрессию шахты увеличить на 10%, учитывая местные сопротивления. Для угольных шахт максимально допустимая депрессия равна 3000 Па. Для сверхкатегорных шахт по газу и шахт производительностью 4000 т/сут и более максимально допустимая депрессия равна 4500 Па. Для рудных шахт ограничений максимальной депрессии нет, однако она не должна быть чрезмерно высокой. При определении депрессии шахты hш выбираются основные направления расчета. Каждое направление начинается в устье воздухоподающего ствола, проходит через одну или несколько выработок шахты и заканчивается в устье воздуховыдающего ствола. Направления 225 расчета охватывают все основные выработки шахты. Для каждого направления составляется таблица, в которую заносятся аэродинамические параметры и депрессии всех входящих в направление выработок. Таблица 2. Результаты расчетов Наименование выработки № п.п 1 Ствол, подающий свежий воздух D =7,5м Параметры выработки Длина, Сечение Периметр м м2 м по табл.1 2 Квершлаг между стволом 1 и пластом Б 60 3 Квершлаг между пластами А и Б 250 4 Главный откаточный штрек пласта А 5 Панельный бремсберг с ходком 270 6 Транспортный штрек 400 7 Лава (ширина рабочего пространства 3,5 м) 120 8 Вентиляционный штрек 400 9 Панельный бремсберг 260 10 Главный вентиляционный штрек пласта А Количество воздуха, м3/с по табл.1 по табл.1 11 Вентиляционный квершлаг между пластами А и Б 250 12 Вентиляционный квершлаг между пластом А и стволом 13 80 13 Вентиляционный ствол D = 7,0 м по табл.1 Депрессия по каждому направлению hнапр (Па) определяется по формуле: nв hнапр = 1,1 h i 1 i +hкв + hв.о, где hi — депрессия i-й выработки данного направления, Па; hкв — депрессия канала вентиляторной установки, Па; hв.о— депрессия воздухоохладителей, Па. 226 nв hкв = 1.21 hi . i 1 При расчете депрессии значения коэффициента а взять из таблиц, имеющихся в справочнике по рудничной вентиляции 3. Данные расчета записать в табл. 3. Депрессия h, Па Скорость вентиляционной струи V, м/с Количество воздуха Q, м3/с Периметр выработки Р, м Сечение выработки S, м2 Наименование выработки Длина выработки L, м № п/п Коэффициент а, Н∙с2/м4 Таблица 3. Формуляр для подсчета депрессии шахты 5. На рис. I и 2 показать место установки вентиляционных устройств: дверей, кроссингов, перемычек и т.п. 6. Выбор вентилятора главного проветривания. Главные шахтные вентиляторы имеют сроки службы в пределах 15- 24 лет. За это время депрессия шахты и необходимый для ее вентиляции расход воздуха изменяются вследствие изменения длин выработок, глубины разработки и других причин. Поэтому рассчитывается максимальная и минимальная депрессии. Получаем несколько значений hш и соответствующих им общешахтных расходов воздуха Qш. Главный вентилятор должен быть выбран таким, чтобы все значения hш – Qш размещались в пределах области его рациональной работы [1- 3]. Для выбора вентилятора главного проветривания определяется его дебит (производительность) Qв и депрессия hв (Па) по формулам: Qв = Z∙ kут.вн ∙Qш где Z - коэффициент запаса воздуха по шахте (по исходным данным Z = 1,45), kут.вн – коэффициент, учитывающий внешние утечки воздуха. При расположении вентилятора на стволах (или шурфах) без подъема, клетьевых, скиповых и на шурфах, используемых для спуска материалов, kут.вн равен соответственно 1,1; 1,2; 1,25 и 1,3. hв = hш + hвн где hш – депрессия шахты, Па; hвн — внутренние потери давления в вентиляторе, Па; hвн,=RвQв2, 227 где Rв – аэродинамическое сопротивление вентилятора, Н∙с2/м8; Qв – дебит вентилятора, м3/с. Rв определяется по формуле Rв =а(π/D4); где а=0,4÷1 – коэффициент, учитывающий тип вентилятора; D – диаметр рабочего колеса вентилятора, м. Мощность (кВт) двигателя вентилятора определяется по формуле: Nв = Qв hв /1000ηв ηд ηп, где ηв – к. п. д. вентилятора; ηд к. п. д. двигателя; ηп – к. п. д. передачи от двигателя к вентилятору. Выбранный вентилятор должен иметь резерв для увеличения в случае необходимости значений Qв и hв (например, на 20%). При депрессии вентилятора ≤1500 Па целесообразно использовать осевые вентиляторы, при депрессии 1500÷3000 Па – осевые и центробежные, при депрессии >3000 Па – центробежные. Если ни один из выпускаемых вентиляторов не может обеспечить требуемых режимов вентиляции, то возникает необходимость использования нескольких вентиляторов при их совместной работе. 228
