РАЗРАБОТКА ПАСПОРТА
ПРОВЕТРИВАНИЯ

Исходные данные

1. 
Протяженность
выработки – 900м

2. 
Площадь
поперечного сечения вчерне – 7,5м²

1. 
Выбор схемы
проветривания

Основной задачей
проветривания тупиковых выработок является поддерживание установленных
Правилами безопасности параметров рудничной атмосферы. Исходя из
горнотехнических и горно-геологических условий данной штольни, наиболее
приемлемым будет является комбинированный способ проветривания (выработка не
опасна по газу и пыли). Комбинированный способ проветривания рекомендуется
Правилами безопасности как основной. Его используют в выработках протяжённостью
более 300 м. Комбинированный способ проветривания тупиковых выработок
представляет собой сочетание нагнетательного и всасывающего способов. Он
позволяет до максимума сократить время удаления газов и особенно целесообразен
для проветривания протяжённых выработок большой площадью сечения, а также при
скоростных проходках.

Основным недостатком
этого способа в обычных условиях является наличие двух вентиляторных установок.
Необходимость регулирования режимов их работы и увеличение эксплуатационных
затрат.

Учитывая то, что заданная
горная выработка имеет большую протяжённость (900м), площадь поперечного
сечения – 7,5 м², и неопасна по газу и пыли, принимаем
комбинированный способ проветривания. При его использовании по всей длине
трубопровода прокладывается только всасывающий трубопровод, а в призабойной
части выработки – трубопровод, по которому в рабочую зону подается воздух из
незагрязненной части выработки.

Нагнетательный вентилятор
устанавливается в штреке и должен располагаться от забоя выработки на
расстоянии не менее длины зоны отброса газов L_з.о..

Найдём длину зоны отброса
газов по формуле:

Где  - количество одновременно
взрываемого ВВ, кг (40 кг);

- площадь поперечного сечения
выработки в свету, м² (7,5 м²);

- подвигание забоя за один цикл, м
(1,2 м);

 - плотность горной породы, кг/м³
(2700 кг/м³).

Тогда L_З.О. = 90м

По Правилам безопасности
отставание трубопровода от забоя допускается в горизонтальной выработке не
более чем на 10 м. Исходя из этого, длина нагнетательного трубопровода будет
равна. L_Н.Т. = 90 – 10 = 80м

Всасывающий вентилятор
монтируется в устье проектируемой штольни. Принимаем длину всасывающего
трубопровода 900 м, так как всасывающий трубопровод устанавливается на
расстоянии не менее 18÷20 м от забоя, а всасывающий вентилятор должен
располагаться не ближе чем в 10 м от устья выработки во избежание подсасывания
загрязнённого воздуха.

2. 
Расчёт подачи
свежего воздуха для разжижения вредных газов от взрывных работ при комбинированном
способе проветривания

Количество воздуха
необходимого для проветривания (подаваемое в забой), исходя из разбавления
газов после взрывных работ по сухим породам, по формуле В.И. Воронина для
нагнетательного вентилятора:

Q_З = 2,3 * (А*S²*L² _З.О. * b_Ф)^1/3/t = 2,3*(40*7,5² * 90² *40)^1/3/1800 =
1,15 м³/с

- длина зоны отброса газов при
взрыве, равная 90 м;

- фактическая величина газовости
ВВ, т.е. объём условной окиси углерода, выделяемой при взрыве 1 кг ВВ, л/кг (40
л/кг);

 - продолжительность
проветривания, мин (в соответствии с ПБ , ).

А- масса ВВ, взрываемого
в одном цикле проходки;

 - площадь поперечного сечения
выработки в свету.

3. 
Количество
воздуха, удаляемого из забоя всасывающим вентилятором при отсутствие перемычки
на границе зоны отброса газов

Q_З.ВС = 1,3*Q_З = 1,3*1,15 = 1,5 м³/сек = 90 м³/мин

4. 
Определим
количество воздуха исходя из минимальной скорости движения воздуха

Q_З = 0,3*60*S_СВ =
0,3*60*7,5 =135 м³/мин = 2,25 м³/сек

5. 
Количество
воздуха по числу людей одновременно работающих в забое

Если в выработке не
ведутся работы, связанные с пылеобразованием и отсутствуют другие вредные
вещества, подача воздуха должна составлять не менее 6 м³/мин на
каждого человека, считая по наибольшему числу людей в выработке:

,

 - количество людей в забое

Таким образом, для
дальнейших расчётов принимаем количество воздуха на забой, исходя из условия
минимальной скорости движения воздуха

Q_З = 2,25 м³/сек

Количество воздуха,
удаляемого из забоя всасывающим вентилятором, при отсутствии перемычки на
границе зоны отброса газов (во избежание рециркуляции воздуха):

Q_З.ВС = 1,3*Q_З = 1,3*2,25 = 2,92 м³/сек = 175,2 м³/мин

6. 
Выбор типа и
диаметра вентиляционного трубопровода

Тип вентиляционных труб
должен соответствовать площади поперечного сечения и длине выработки. Диаметр
вентиляционных труб выбирается из расчёта, чтобы скорость движения воздушной
струи по трубопроводу не превышала 20 м/с. Для нагнетательного вентилятора
принимаем текстовинитовые гибкие вентиляционные трубы. Их главное достоинство –
небольшая масса и невысокое аэродинамическое сопротивление.

Принимаем для
нагнетательного вентилятора трубы из прорезиненной ткани (тип МУ) диаметром 0,4
м. У гибкого трубопровода в один из швов вмонтированы специальные крючки, с
помощью которых он подвешивается к протянутому вдоль выработки тросу.

Техническая
характеристика гибких труб

Для всасывающего
вентилятора принимаем металлические вентиляционные трубы. Учитывая длину
всасывающего трубопровода, для приведения аэродинамического сопротивления в
оптимальный предел значений принимаем диаметр всасывающего трубопровода равным
0,6 м.

Расстояние от конца
нагнетательного трубопровода до забоя должно быть не более 10м

Расстояние от конца всасывающего трубопровода
принимаем: 20м

Техническая
характеристика металлических труб

Для стыковки гибких труб
друг с другом в их концы вмонтированы стальные разрезные пружинящие кольца. Для
соединения соседних звеньев пружинное кольцо одного звена сжимают и вводят
внутрь другого. При включении вентилятора стык самоуплотняется.

7. 
Расчёт
аэродинамических параметров трубопроводов

Проветривание
проектируемой горной выработки при её проведении осуществляется с помощью
вентиляторов местного проветривания.

Аэродинамическими
параметрами трубопровода являются аэродинамическое сопротивление,
воздухопроницаемость и депрессия. По трубам воздух движется за счет разности
давлений у их концов, которая затрачивается на преодоление сопротивлений,
оказываемых ими. Аэродинамическое сопротивление трубопровода при любой форме
его сечения определяется по формуле:

где

- коэффициент аэродинамического
сопротивления,;

- длина трубопровода, м;

 - диаметр трубопровода, м.

Найдём аэродинамическое
сопротивление трубопровода:

- для всасывающего
вентилятора:

R_Т1 = 225

Где  - коэффициент аэродинамического
сопротивления;

 - диаметр вентиляционной трубы
для всасывающего вентилятора.

- для нагнетательного
вентилятора:

R_Т2 = 127

 - коэффициент аэродинамического
сопротивления;

 - диаметр вентиляционной трубы
для нагнетательного вентилятора.

Найдём
воздухопроницаемость трубопроводов:

- коэффициент подсосов
для всасывающего трубопровода:

к_у = (0,1* к_п
*d_т *[L_Т*R^1/2]/l +
1)² = (0,1*0,002*0,6*[900*225^1/2]/4 + 1)² =
1,97

 - коэффициент, характеризующий
плотность соединения звеньев трубопровода (при хорошем качестве сборки).

- длина одной трубы, м;

L_Т = 900- длина всасывающего
трубопровода, м;

 - диаметр труб, м;

R_Т1=225 - аэродинамическое сопротивление
всасывающего трубопровода ;

- коэффициент утечек для
нагнетательного трубопровода:

к_у = (0,1* к_п
*d_т *[L_Т*R^1/2]/l +
1)² = (0,1*0,0016*0,4*[80*127^1/2]/10 + 1)² =
1,01

 - коэффициент, характеризующий
плотность соединения звеньев трубопровода.

- длина одной трубы, м;

L_Т = 80- длина нагнетательного
трубопровода, м;

 - диаметр труб, м;

R_Т2=127 - аэродинамическое сопротивление
нагнетательного трубопровода ;

Депрессия вентиляционных
трубопроводов:

Общая депрессия, которую
должен преодолеть вентилятор:

Где  - статическая депрессия, Па;

 - депрессия за счёт местных
сопротивлений (уменьшение диаметра, повороты трубопровода), Па;

 - динамическая депрессия, Па.

Под депрессией
вентиляционного трубопровода понимаются потери напора.

Статическая депрессия
трубопровода (статистический напор вентиляторов):

Где  - коэффициент
воздухопроницаемости трубопровода;

 - необходимая подача свежего
воздуха, м³/с.

 - аэродинамическое сопротивление
трубопровода.

Депрессия вентилятора,
необходимая для преодоления сопротивления трубопровода определяется по формуле:

- для всасывающего
трубопровода

h_вс ^ст = 1,97*2,92²
*225 = 3780 Па

- для нагнетательного
трубопровода

h_Н ^ст = 1,01*2,25² *127 = 649 Па

Депрессия на преодоление
местных сопротивлений в гибком трубопроводе – зависит от степени турбулентности
воздушного потока и количества стыков между отдельными звеньями:

Где  - число стыков по всей длине
трубопровода;

 - коэффициент местного
сопротивления одного стыка;

 - скорость движения воздуха в
трубопроводе, м/с;

 - плотность воздуха, кг/м³.

Приближённо депрессия на
преодоление местных сопротивлений в гибком трубопроводе может приниматься
равной 20% от статической депрессии:

h_М = 0,2* h_Н ^ст = 0,2*649 = 130 Па

В металлическом
трубопроводе депрессия на преодоление сопротивлений на стыках невелика, и ею
можно пренебречь.

Динамическая депрессия
гибких трубопроводов:

Где  - средняя скорость движения
воздуха в трубопроводе на прямолинейном участке; V = 4Q/p*d²

 - плотность воздуха, кг/м³.

- для всасывающего
трубопровода:

h_д = 10,3² * 1,222/2 = 65 Па

- для нагнетательного
трубопровода:

h_д = 17,9² * 1,222/2 = 196 Па

Теперь подсчитаем общую
депрессию для всасывающего и нагнетательного трубопровода:

- для всасывающего
трубопровода:

h_Т.ВС = 3780 +65 = 3845 Па

- для нагнетательного
трубопровода:

h_Т.Н = 649 + 130 + 196 = 975 Па

Необходимая
производительность вентиляторов:

- для всасывающего
трубопровода

Q_ВС = К_У*Q_З.ВС = 1,97*2,92 = 5,6 м³/сек
= 336 м³/мин

К_У -
коэффициент воздухопроницаемости всасывающего трубопровода;

Q_З.ВС - наибольшая расход воздуха в забой,
с учётом различных факторов.

- для нагнетательного
трубопровода

Q_Н = К_У*Q_З = 1,01*2,25 = 2,27 м³/сек = 136,2 м³/мин

К_У-коэффициент
воздухопроницаемости нагнетательного трубопровода;

Q_З - наибольшая подача воздуха в забой, с учётом
различных факторов.

8. 
Выбор типа вентиляторов

Производительность
вентиляторов определяем с учётом количества воздуха, необходимого для
проветривания выработок, и коэффициента воздухопроницаемости.

Выбор типа
нагнетательного вентилятора

2 – характеристики вентилятора ВМ-4М Нагнетательный вентилятор располагается не ближе 90 метров от
забоя проектируемой штольни. Длина нагнетательного трубопровода 80 метров.

Депрессия нагнетательного
трубопровода 975 Па.

Необходимая
производительность вентилятора 136,2 м³/мин. Поэтому принимаем
осевой вентилятор местного проветривания с электроприводом ВМ-4М.

Это означает, что вентилятор ВМ-4М
способный создавать максимальную подачу равную 156 м³/мин при
максимальной депрессии 1450 Па, обеспечивает требуемую подачу необходимого
количества воздуха 136,2 м³/мин, при депрессии 975 Па и КПД (0,7)
лежащим в оптимальной зоне.

Техническая характеристика ВМ-4М

Выбор типа всасывающего
вентилятора

Всасывающий вентилятор
располагается не ближе 920 метров от забоя. Длина всасывающего трубопровода 900
метров. Депрессия всасывающего трубопровода 3845 Па. Необходимая
производительность вентилятора 336 м³/мин. Поэтому принимаем осевой
вентилятор с электроприводом ВМ-8М.

Это означает, что
вентилятор ВМ-8М способный создавать максимальную подачу равную 600 м³/мин
при максимальной депрессии 4600 Па, обеспечивает требуемую подачу необходимого
количества воздуха 336 м³/мин, при депрессии 3845 Па и КПД (0,65)
лежащим в оптимальной зоне.

Техническая характеристика
вентилятора ВМ – 8М

Определение необходимого
числа вентиляторов.

Потребное количество
вентиляторов для проветривания всей выработки рассчитывается по уравнению:

- всасывающий вентилятор:

n = h_Т.ВС/0,85* h_ВЕН = 3845/0,85*4600 =0,98 » 1шт

где h_Т.ВС - депрессия всасывающего
трубопровода;

h_ВЕН - оптимальное давление вентилятора,
Па.

- нагнетательный
вентилятор:

n = h_Т.Н/0,85* h_ВЕН = 975/0,85*1300 =0,88 » 1шт

где h_Т.Н - депрессия нагнетающего
трубопровода;

h_ВЕН - оптимальное давление вентилятора,
Па.

Коэффициент 0,85 в
формуле вводится для того, чтобы исключить возможность образования зон
разрежения в трубопроводе.

Проверочный расчёт
мощности потребляемой электродвигателем привода вентилятора ВМ-8М:

Р = (Q_ВС * h_Т.ВС)/1000h = (5,6*3845)/1000*0,65 = 33 кВт

Проверочный расчёт
мощности потребляемой электродвигателем привода вентилятора ВМ-4М

Р = (Q_Н * h_Т.Н)/1000h = (2,27*975)/1000*0,7 = 3,2 кВт

По произведенным расчётам
мощности видно, что тип и марка вентилятора выбраны правильно, а установленные
на вентиляторах двигатели обеспечивают их нормальную работу.

9. 
Составление
паспорта проветривания

Проветривание
горизонтальных горных выработок, их проведение осуществляется в соответствии с
паспортом проветривания. Паспорт проветривания составляется руководителем
горных работ и утверждается главным инженером экспедиции или партии. Все
работающие в выработке должны быть ознакомлены с паспортом под роспись.

В текстовой части
паспорта 6 разделов:

Первый раздел: Характеристика
выработки

Второй раздел:
Характеристика системы проветривания.

1.  Способ проветривания –
комбинированный.

2.  Расход воздуха поступающего к забою
(м³/с)

Q ³ 1,43*Q_ВС = 1,43*5,6 = 8 м³/с

3.  Производительность вентилятора,
работающего на нагнетание (м³/с)

Q_Н = 2,27 м³/с

4.  Производительность вентилятора,
работающего на всасывание (м³/с):

Q_ВС = 5,6 м³/с

5.  Средняя скорость воздушного потока в
выработке в 25 метрах от забоя (м³/с). Количество воздуха,
проходящего по выработке в 25 метрах от забоя (м³/с):

Q_ВП = Q – Q_Н = 8,0 – 2,27 = 5,73

Скорость движения воздуха
в 25 метрах от забоя:

n = Q_ВП/S = 5,73/7,5 =
0,76 м/с

6.  Количество вентиляторов в системе
проветривания – 2 шт.

7.  Общая мощность вентиляторов, кВт: 36,2

8.  Максимальный расход взрывчатых
веществ (кг/м³):

q = q_ц/V = 40/9 = 4,45

q_ц = 40кг - расход ВВ на один цикл;

V = 7,5*1,2 = 9 м³- объём
взорванной породы за цикл.

9.  Время проветривания после взрыва ВВ,
по истечению которого в забой допускаются люди, мин:  

Третий раздел:
Характеристика вентиляционных трубопроводов.

1. 
Назначение трубопровода:

- для подачи воздуха
нагнетательным вентилятором;

- для подачи воздуха
всасывающим вентилятором.

2. 
Материал вентиляционных
труб:

- для нагнетательного
трубопровода - МУ;

- для всасывающего
трубопровода - листовая сталь.

3. 
Диаметр вентиляционных
труб, м:

- гибкие - 400 мм;

- металлические - 600 мм.

4. 
Способ соединения
звеньев:

- гибкие - пружинящими
стальными кольцами;

- металлические -
фланцевым болтовым соединением с прокладкой в стыке.

5. 
Способ подвески
трубопроводов в выработке:

- гибкие к тросу,
протянутому по выработке;

- металлические - при
помощи подвесок.

Четвёртый раздел:
Характеристика вентиляторов.

1.  Марка вентиляторов:

- работающего на
нагнетание - ВМ-4М;

- работающего на всас -
ВМ-8М.

2.  Производительность (при проектной
протяжённости), м³/с:

- работающего на
нагнетание – 2,27 м³/с;

- работающего на всас –
5,6 м³/с.

3.  Депрессия при проектной протяжённости
(Па)

- работающего на
нагнетание - 975 Па;

 работающего на всас -
3845 Па.

4.  Диаметр рабочего колеса, мм:

- ВМ – 4М – 398 мм;

- ВМ – 8М – 800 мм.

5.  Мощность электродвигателя:

- ВМ – 4М – 4 кВт;

- ВМ – 8М – 55 кВт.

Пятый раздел: Режим
работы системы в случае пожара (излагаются
мероприятия согласно плану ликвидации аварии)

Шестой раздел:
Дополнительные сведения о средствах и способах проветривания и борьбы с
запылённостью воздуха в призабойном пространстве.

1.  Интенсивная вентиляция.

2.  Бурение шпуров с промывкой водой.

3.  Орошение водой поверхности
призабойного пространства выработки (длиной 20 метров) перед выниманием.
Поверхность выработки орошать за 30 минут до взрывания. Расход воды на 1 м²
выработки 1,5 – 1,8 л.

4.  Для подавления пылегазового облака
при ведении взрывных работ устанавливать водяные завесы в 20 м от забоя. Для создания
водяных завес используются два конусных туманообразователя ТК – 1.

5.  Орошение водой взорванной породы до и
во время погрузки при помощи механических разбрызгивателей.

6.  Использование средств индивидуальной
защиты – респираторов.

В графической части
паспорта проветривания приводится схема проветривания на плане выработки в
масштабе 1:100 и поперечный разрез выработки в масштабе 1:50.

Даются также эскизы
монтажа вентилятора и способы подвески трубопроводов.