Реферат по предмету "Геология"


Расчет проветривания подземной горной выработки

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 Lз.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 LЗ.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. LН.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: QЗ = 2,3 * (А*S2*L2 З.О. * bФ)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 QЗ.ВС = 1,3*QЗ = 1,3*1,15 = 1,5 м3/сек = 90 м3/мин 4. Определим количество воздуха исходя из минимальной скорости движения воздуха QЗ = 0,3*60*SСВ = 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 QЗ = 2,25 м3/сек Количество воздуха, удаляемого из забоя всасывающим вентилятором, при отсутствии перемычки на границе зоны отброса газов (во избежание рециркуляции воздуха): QЗ.ВС = 1,3*QЗ = 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 Диаметр 0,4м Тип МУ Тканевая основа Чефер Покрытие двустороннее негорючей резиной Масса 1 м трубы, кг 1,6 Длина, м 10 Коэффициент аэродинамического сопротивления, Нс2/м4 0,0025 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
Диаметр, м 0,6 Материал металл Длина звена, м 4 Масса 1 м трубы, кг 35,7 Коэффициент аэродинамического сопротивления, Н*с2/м4 0,0030 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: RТ1 = 225 Где - коэффициент аэродинамического сопротивления; - диаметр вентиляционной трубы для всасывающего вентилятора. - для нагнетательного вентилятора: RТ2 = 127 - коэффициент аэродинамического сопротивления; - диаметр вентиляционной трубы для нагнетательного вентилятора. Найдём воздухопроницаемость трубопроводов: - коэффициент подсосов для всасывающего трубопровода: ку = (0,1* кп *dт *[LТ*R1/2]/l + 1)2 = (0,1*0,002*0,6*[900*2251/2]/4 + 1)2 = 1,97 - коэффициент, характеризующий плотность соединения звеньев трубопровода (при хорошем качестве сборки). - длина одной трубы, м; LТ = 900- длина всасывающего трубопровода, м; - диаметр труб, м; RТ1=225 - аэродинамическое сопротивление всасывающего трубопровода ; - коэффициент утечек для нагнетательного трубопровода: ку = (0,1* кп *dт *[LТ*R1/2]/l + 1)2 = (0,1*0,0016*0,4*[80*1271/2]/10 + 1)2 = 1,01 - коэффициент, характеризующий плотность соединения звеньев трубопровода. - длина одной трубы, м; LТ = 80- длина нагнетательного трубопровода, м; - диаметр труб, м; RТ2=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 hвс ст = 1,97*2,922 *225 = 3780 Па - для нагнетательного трубопровода hН 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: hМ = 0,2* hН 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: hд = 10,32 * 1,222/2 = 65 Па - для нагнетательного трубопровода:
hд = 17,92 * 1,222/2 = 196 Па Теперь подсчитаем общую депрессию для всасывающего и нагнетательного трубопровода: - для всасывающего трубопровода: hТ.ВС = 3780 +65 = 3845 Па - для нагнетательного трубопровода:
hТ.Н = 649 + 130 + 196 = 975 Па Необходимая производительность вентиляторов: - для всасывающего трубопровода QВС = КУ*QЗ.ВС = 1,97*2,92 = 5,6 м3/сек = 336 м3/мин КУ - коэффициент воздухопроницаемости всасывающего трубопровода; QЗ.ВС - наибольшая расход воздуха в забой, с учётом различных факторов. - для нагнетательного трубопровода QН = КУ*QЗ = 1,01*2,25 = 2,27 м3/сек = 136,2 м3/мин КУ-коэффициент воздухопроницаемости нагнетательного трубопровода; QЗ - 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 Показатель Ед. изм Значение Номинальный диаметр трубопровода мм 400 Диаметр рабочего колеса мм 398 Подача: м3/мин - оптимальная 114 - в рабочей зоне 48 - 156 Полное давление: Па - оптимальное 1300 - в рабочей зоне 700 - 1450 Максимальный полный К.П.Д - вентилятора 0,72 - агрегата 0,61 Потребляемая мощность в рабочей области кВт 2,8 – 3,8 Масса агрегата кг 140 Размеры: мм - длина 740 - ширина 550 - высота 560 Электродвигатель ВАОМ32-2 Напряжение В 380/660 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
Сечение проветриваемых выработок; м2 не более 20 Длина проветриваемых выработок; м не более При работе одного вентилятора При последовательной работе вентиляторов 1000 1600 Диаметр рабочего колеса; мм 800
Частота вращения колеса; об/мин 2960 Производительность; м3/мин 600 Давление; кгс/м3 320
Полный КПД Вентилятора Вентиляторного агрегата 0,80 0,72 Мощность электродвигателя; кВт 55 Длина; мм 1460 Ширина; мм 880 Высота; мм 1000 Масса; кг 650 Определение необходимого числа вентиляторов. Потребное количество вентиляторов для проветривания всей выработки рассчитывается по уравнению: - всасывающий вентилятор: n = hТ.ВС/0,85* hВЕН = 3845/0,85*4600 =0,98 » 1шт
где hТ.ВС - депрессия всасывающего трубопровода; hВЕН - оптимальное давление вентилятора, Па. - нагнетательный вентилятор: n = hТ.Н/0,85* hВЕН = 975/0,85*1300 =0,88 » 1шт где hТ.Н - депрессия нагнетающего трубопровода;
hВЕН - 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 = (QВС * hТ.ВС)/1000h = (5,6*3845)/1000*0,65 = 33 кВт Проверочный расчёт мощности потребляемой электродвигателем привода вентилятора ВМ-4М Р = (QН * hТ.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 наименование выработки………………… штрек площадь поперечного сечения в свету… 7,5 м2 глубина выработки 100м длина проветриваемой выработки…… 900 м Второй раздел: Характеристика системы проветривания. 1. Способ проветривания – комбинированный. 2. Расход воздуха поступающего к забою (м3/с) Q ³ 1,43*QВС = 1,43*5,6 = 8 м3/с 3. Производительность вентилятора, работающего на нагнетание (м3/с) QН = 2,27 м3/с 4. Производительность вентилятора, работающего на всасывание (м3/с): QВС = 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): QВП = Q – QН = 8,0 – 2,27 = 5,73 Скорость движения воздуха в 25 метрах от забоя: n = QВП/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 = qц/V = 40/9 = 4,45 qц = 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.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.