5.3 Вентиляция рудника

В данной главе приводится расчет вентиляции рудника и выбор калориферных установок для подогрева воздуха поступающего в рудник [2].

Размеры месторождения, мм 140  300.

Категория рудника по относительной

газообильности-сверхкатегорный, 22 м³/м³ метана.

Максимальное количество людей,

находящихся под землей, чел 200.

Расчет проветривания рудника.

Расчет потребности воздуха для проветривания рудника проводится по факторам:

По количеству людей, занятых в многочисленной смене

Q₁ = q_чел N_чел  K_з м³/мин,

где: q_чел - норма воздуха на одного человека, м³/мин; N_чел - число людей в наиболее многочисленной смене, находящихся в пределах очистного участка, не превысит 200 чел; K_з - коэффициент запаса.

Q₁ = 6  200  1,4 =1680 м³/мин =28 м³/с.

По разжижению ядовитых и взрывоопасных газов, расход воздуха определяется исходя из необходимости подачи, не менее 2,1 м³/мин на 1м³ среднесуточной добычи.

Q_ч = 2,112601,4 = 3075 м³/мин = 51 м³/с

Количество воздуха для проветривания выработок от газов, выделяющихся в процессе взрывных работ

Q_з = 100 В  J_вв K_з / С_q  T. м³/мин,

где: В - количество одновременно взрываемого ВВ, кг; J_вв - газовость ВВ=40 л/кг в пересчете на условную окись углерода или 0,04 м³/кг;

С_q – допустимая концентрация газов из ВВ перед допуском людей в забой, Сq=0,008; Т – время проветривания, мин.

Q₃ = 100 238  0,04  1,4 / 0.008  30 = 5553 м³/мин = 92 м³/с.

По разжижению газов оборудования с дизельным двигателями необходимо подавать не менее 6.8 м³ воздуха из расчета на 1 кВт мощности двигателя

Q¹₄ = 6,8 ∑N_qв =

=6,8 (2 110 1 + 173,6  0,5+1851+155,1 0,3+155,10,2+155,11+2 55,11) =36,35 м³/мин. 61 м³/с.

Q²₄=6,8  ∑N²_qв =

=6,8 (3110 1+73,61 0,5+155,1 0,3+155,10,2+155,1 1 + 2  55,1  1) =

=38,5 м³/мин. 64 м³/с.

ΣQ₄ = Q¹₄ + Q²₄ = 61 + 64 =125 м³/с.

Расчет суммарной потребности воздуха

- потребность очистных работ – 125 м³/с

- потребность подготовительных работ – 10 м³/с

- проветривание штрека – 5 м³/с

Общая потребность составит Q = 125 + 10 + 5 = 140 м³/с.

Минимальное сечение воздухоподающего квершлага 140 / 8 =17,5 м².

Подсчет депрессии естественной тяги

h_с=0,461 В_cр Н (1 / Т¹_ср -1 / Т²_ср), даПа

Т¹_ср=t¹ + t² / 2 +273 = (-8)+1,24 / 2 +273=266,24 К.

T¹¹_cр=t₃ + t₄ / 2 + 273 = 7 + 0,75 / 2 + 273 = 276,87 К.

t₂ = t¹₂ + 0,5 (t _cр - t_cр2) = -4,16 + 0,6 (1 - (8))=1,24^оС.

t₃ = t_пор+ ∆t = 2 + 5 = 7^оС.

t₄ = t₃ - ∆¹¹ H / 100 = 7 – 0,5  1250 / 100 = 0,75^ОС.

h_c = 0,461 736 1250  (1 / 266,24 –1 / 276,87) = 59,3 дaПа.

Расчет депрессии вентилятора

h_вmax = (kR_шmax + R_вц)  Q²

R_шmax = h_шmax + h_c / Q²_ш = 15.6 + 59,3 / 140² = 0,0038 кμ.

R_вц = а  π / d⁴= 3,14  0,05 / 24 = 0,0098 кμ.

Принимаем вентилятор ВОД-30М, синхронный двигатель

А_шmin=0,38  Q / √h_max=0,38 140 / √37,1 = 0,87

h_вmin = (0,641  0,0023 + 0,0098)  140² = 220,9 даПа.

R_шmin = h_min + h_c / Q²_ш = 0,21 + 59,3 / 140² = 0.003 кμ.

Необходимая мощность двигателя, номинальная N_эк≥1.2N_эmax; n_об=600 об/мин; N=640кВт. Принимает двигатель СВД 15-39-10. N_ном=800 кВт. Резерв производительности 4%.

5.4. Калориферные установки.

Для проветривания горных выработок в рудник необходимо подать 140 м³/с воздуха. Для нагрева воздуха необходима калориферная установка. Калориферная установка оборудуется 4 вентиляционными агрегатами У4-100-20/2 с электродвигателями АОЗ-400 м-10 мощностью 160 кВт, производительностью по воздуху 70 м³/с каждый, воздух поступает в ствол через вентиляционный канал. Расход тепла на нагрев 140 м3/с-61Ос до +2^оС составляет 10.7 Гкал/ч. Регулирование температуры воздуха, поступающий в рудник, производится автоматически, путем регулирования соотношения количества воздуха, проходящего через калориферы и минуя их при помощи регулирующих ляд. Каждый вентиляционный агрегат работает в автономном режиме на общую вентиляционную сеть.

Количество резервного воздуха составляет 84 м³/с. Расход тепла на его нагрев с 61^оС до 2^оС составит 5,5 Гкал/ч.

Количество тепла потребного для нагрева воздуха

Q = 0,24 Q_в (t²_в - t¹_в),

где:Q_в– количество воздуха проходимого через калорифер; t_в – температура подогретого воздуха,⁰С; t¹_в – температура наружного воздуха, С^о; q = λ  V (t_см - t ¹_в) / t²_в - t¹_в

где:V- объем воздуха, м³; t_см – температура смеси подогретого и холодного воздуха, С^о;

q = 1,3 45360(2-(-61)) / 120 – (-61) = 20534 кг/ч.

Q = 0,24  20524  (120-(-61)) = 891562 кг/ч.

Определим длину проводника.

L = 41 ³√w²  Q / ρ  a²  (t_п – t_в)²,

где: а- коэффициент теплопроводности; ρ- удельное сопротивление проводника; t_в – средняя температура воздуха проходимого через калорифер, С^о;

tв = -61 + 120 / 2 = 29,5^оС

L =41³√220 891562 / 1,29  63²  (720 – 29,5)² = 13,8 м.

Определим сопротивление проводника.

R = p  ℓ / (πd² / 4) = 1,29 13,8 / (3,14 10² / 4) = 0,22 Ом.

Сила тока

J = U / R = 220 / 0,22 = 1000А.

Мощность

N = U  J = 220  1000 = 220000 Вт. (220 кВт)