18.5 Расчет и выбор трубопровода и вентилятора для проветривания стволов

Расчет проветривания стволов при проходке принципиально не отличается от расчета для других тупиковых выработок. Он состоит в определении количества воздуха, которое необходимо подавать в забой, дебита и депрессии вентилятора и выбора по этим характеристикам его типоразмера.

При проходке и углубке стволов для вентиляционного трубопровода должны применяться жесткие трубы. На участке от проходческого полка до забоя допускается применение гибких труб.

Основным типом вентиляционных труб, применяемых при проходке стволов, являются стальные диаметром 0,5÷1,2м и длиной звена от 3 до 4,2м.

Выбирается диаметр трубопровода с учетом глубины и площади поперечного сечения ствола, расхода воздуха и расположения проходческого оборудования.

При глубине стволов до 800м для уплотнения стыков допускается применение промасленного картона или пенькового каната. При глубине стволов больше 300м и при скоростных темпах проходки, независимо от глубины ствола, для уплотнения стыков должны применяться резиновые прокладки.

При проходке стволов- скважин бурением следует применять для проветривания бурильные трубы. Они имеют внутренний диаметр 0,15 м, а длину – 6 и 12м. Резьбовое соединение обеспечивает максимальное уплотнение трубопровода, благодаря чему утечек воздуха почти нет.

Подача вентилятора, работающего на гибкий или жесткий трубопровод, определяется по формуле:

. (18.13)

При проветривании выработок с использованием воздухозаборных камер на строящихся шахтах подача вентилятора, установленного на поверхности, определяется по формуле:

. (18.14)

Подача вентилятора, установленного на поверхности, на период проходки стволов при комбинированных схемах проветривания определяется по формуле:

, (18.15)

где Q_вс – расход воздуха, который необходимо подавать к всасу ВМП,

установленного в стволе воздухозаборной камеры, м³/мин;

k_ут.вн – коэффициент, учитывающий подсосы воздуха через венти-

ляционный канал и перекрытие ствола; принимается рав-

ным 1,35÷1,40.

Давление вентилятора, работающего на гибкий вентиляционный трубопровод или гибкий комбинированный трубопровод (депрессия трубопровода), определяется по формуле:

(18.16)

Давление вентилятора, работающего на жесткий вентиляционный трубопровод (депрессия трубопровода), определяется по формуле:

(18.17)

При проветривании стволов давление вентилятора, установленного на поверхности (депрессия сети), определяется по формуле:

(18.18)

где R_c – аэродинамическое сопротивление сети (вентиляционной ус-

тановки, участка ствола со свежей струей, вентиляционной

сбойки, участка ствола с исходящей струей воздуха, нулевой

рамы), К.

Выбор вентилятора производится путем нанесения расчетного режима его работы Q_в и h_в (рис. 18.3, точка А), определяемого по формулам (18.12), (18.14) или (18.15) и формулам (18.16), (18.17) или(18.18) соответственно, на график аэродинамических характеристик вентиляторов. При этом для проветривания выработки следует принимать такой вентилятор (или несколько вентиляторов, установленных последовательно или параллельно), аэродинамическая характеристика которого проходит через точку с координатами расчетного режима Q_в и h_в или выше ее.

h_ст,

да Па 240
200			Б(Qвр,hв.р)
160	А(Qв,hв)
120 2 1
80
40
					Q,м3/с

5

4

3

2

0

1

Рисунок 18.3 – Определение режима работы вентилятора

1 - аэродинамическая характеристика трубопровода (сети);

2 - аэродинамическая характеристика вентилятора.

Если аэродинамическая характеристика вентилятора (или нескольких вентиляторов, установленных последовательно или параллельно) проходит выше точки с координатами расчетного режима Q_в и h_в, то для определения подачи Q_в.р и h_в.р выбранного вентилятора (вентиляторов) необходимо нанести аэродинамическую характеристику трубопровода (сети) на график аэродинамической характеристики вентилятора. Точка пересечения характеристик (см. рис.18.3, точка Б) определяет значения Q_в.р и h_в.р. В этом случае расход воздуха у забоя составит:

(18.19)

Построение аэродинамической характеристики жесткого трубопровода или сопротивления сети выработок производится парным значениям Q_в и h_в (см. рис. 18.3, кривая 1).

Если нельзя обеспечить подачу требуемого расхода воздуха по одному трубопроводу, то проветривание выработки можно осуществлять по двум или трем трубопроводам.

При проходке стволов бурением подача воздуха к забою осуществляется с помощью водокольцевых воздуходувок. Выбор типа водокольцевых воздуходувок производится графоаналитическим путем на основе рассчитанных значений расхода воздуха Q_з.п, депрессии става бурильных труб h_c.т и графика аэродинамических характеристик водокольцевых воздуходувок.

Порядок выбора следующий. Расчетные значения Q_з.п и h_c.т наносятся на график. К установке принимается воздуходувка, в рабочую область которой попадает расчетный режим.

Депрессия става бурильных труб определяется по формуле:

(18.20)

где Р₂ – абсолютное давление воздуха в конце трубопровода, даПа;

Р₂=Р._ат+1,3·Н_с; (18.21)

_с – коэффициент сопротивления; принимается для труб с внут-

ренним диаметром 0,15м равным 0,025, а с внутренним диа-

метром 0,2м-0,020;

l_тр – длина става бурильных труб, м;

d_тр – внутренний диаметр бурильных труб, м;

Р, _ам – абсолютное давление воздуха у устья ствола (скважины),

даПа;

Н_с – глубина ствола, м.

В случае, если при помощи водокольцевых воздуходувок и обычных бурильных труб внутренним диаметром 0,15м невозможно обеспечить расходы воздуха, подсчитанные по метановыделению или минимальной скорости, необходимо переходить на бурильные трубы следующих размеров – 0,2; 0,25; 0,30м.

Литература

1. Кирин Б.Ф., Ушаков К.З. Рудничная и промышленная аэрология.- М.:Недра, 1983.- 256с.

2. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт:Государственный нормативный акт об охране труда.- К.:Основа, 1994.- 312 с.

3. Абрамов Ф.А., Бойко В.А., Гращенков Н.Ф. и др. Справочник по рудничной вентиляции.- М.:Недра, 1977.- 328с.

Лекция № 19

Проветривание горизонтальных и наклонных

выработок

19.1 Способы проветривания тупиковых горных вырабо-

ток.

19.2 Расчет количества воздуха, необходимого для про-

ветривания тупиковых выработок.

19.3 Особенности проветривания длинных тупиковых вы-

работок

Цель изучения темы

Изучение способов проветривания горизонтальных и наклонных выработок.

Студенты должны знать:

Способы проветривания горизонтальных и наклонных выработок, а также принципы выбора оборудования, применяемого для проветривания тупиковых выработок.

Вопросы для контроля и самоконтроля

1. Какие типы вентиляционных труб применяются для проветривания горизонтальных и наклонных выработок?

2. Какое отставание вентиляционных труб допускают ПБ на газовых и негазовых шахтах?

3. На каком расстоянии от исходящей струи устанавливается ВМП?

4. Как определяется необходимый расход воздуха для проветривания выработки по метановыделению?

5. Какую концентрацию газов допускают ПБ после ведения взрывных работ по углю в подготовительном забое?