2 Вентиляция

При проектировании шахты расчёт вентиляции включает следующие

элементы:

- исходные данные - относительная газообильность шахты по метану (углекислому газу); среднесуточная производительность шахты, очистного забоя; сменный расход ВВ по шахте и забоям; максимальная численность людей, одновременно находящихся в шахте; эффективность искусственной дегазации; система разработки; способ управления кровлей; сечения выработок; характеристика крепления выработок;

- выбор и обоснование системы вентиляции шахты (всасывающий, нагнетательный, комбинированный способы);

- схему вентиляции шахты (центральную, фланговую);

- расчёт количества воздуха, необходимого для вентиляции шах­ты (производится в соответствии с Руководством по проектированию вентиляции угольных шахт);

- определение количества воздуха, проходящего по выработкам шахты;

- проверку сечения горных выработок по допустимым скоростям движения воздуха;

- выбор главного вентилятора.

2.1 Выбор схем и способов вентиляции шахты

Основой для выбора схемы вентиляции шахты служит схема вскры­тия и подготовки шахтного поля, для схем вентиляции выемочных участков - схемы их подготовки и принятые системы разработки.

Схема вентиляции шахты (участка) должна обеспечить:

- подачу к местам потребления необходимого количества воздуха;

- минимальное аэродинамическое сопротивление вентиляционной сети, что обеспечивает минимальную депрессию шахты и максимальную подачу воздуха в шахту;

- минимальные утечки воздуха, что обеспечивается минимальным числом пересечений горных выработок со свежими и исходящими стру­ями и, как следствие, минимальным числом разделяющих их вентиляци­онных сооружений;

- вентиляцию выработок сквозными струями и по возможности за счёт депрессии главных вентиляторов;

- обособленную вентиляцию забоев, а на сильногазовых шахтах - мест основного газовыделения;

- лёгкость реверсирования воздушной струи и максимальные возмож­ности для спасения людей при авариях.

Схемы вентиляции существенно зависят от схем вскрытия и подго­товки шахтных полей. Но в некоторых случаях они определяются вентиляционными требованиями (например, при отработке высокогазонос­ных угольных пластов, когда используются схемы вентиляции, обеспе­чивающие независимое разбавление газа по источникам газовыделения при разработке месторождений в условиях высоких температур и др.).

Типовые схемы вентиляции выемочных участков угольных шахт при­ведены в «Руководстве по проектированию вентиляции угольных шахт». Основные схемы вентиляции угольных и рудных шахт приведены в учебнике «Аэрология горных предприятий» и в справочнике по вен­тиляции.

При выборе способа вентиляции шахты следует учитывать следую­щие требования к способу вентиляции:

- обеспечение подачи в шахты требуемого количества воздуха при депрессиях, не превышающих максимально допустимых;

- обеспечение минимальных утечек воздуха;

- обеспечение необходимой управляемости воздухораспределением в шахте;

- обеспечение устойчивой совместной работы вентиляторов;

- применение небольшого числа главных вентиляторных установок;

- предупреждение загрязнения подаваемого в шахту воздуха;

- предупреждение обмерзания стволов и вентиляторов;

- расположение нагнетательных вентиляторов на специальных вентиляционных стволах без подъёма;

- обеспечение минимальной опасности самовозгорания полезного ископаемого;

- быстрое и надежное реверсирование струй.

При проектировании вентиляции угольных шахт в качестве основ­ного способа вентиляции рекомендуется всасывающий способ. Нагнета­тельный способ можно применять при проектировании негазовых шахт, а в случае газовых шахт - при метанообильности не более 10 м³/т, при отработке первого горизонта, а также на шахтах, имеющих аэро­динамическую связь с поверхностью. Нагнетательно-всасывающий способ вентиляции может предусматриваться при реконструкции шахт с фланговыми схемами вентиляции, разрабатывающих мощные крутопадаю­щие пласты угля, склонные к самовозгоранию.

2.2 Расчёт расхода воздуха для вентиляции угольной шахты.

Опреде­ляется позабойным методом, сущность которого состоит в расчёте рас­ходов воздуха для всех объектов его потребления, а также утечек воздуха и их последующего суммирования с добавлением некоторого запаса на общешахтные нужды. Объектами потребления воздуха в шах­те являются:

- очистные забои и очистные участки;

- проводимые тупико­вые выработки;

- обособленно проветриваемые погашаемые выработки;

- вы­работки, не предназначенные для подачи воздуха на объекты потребле­ния и его удаления с последних, но поддерживаемые для других целей ("поддерживаемые выработки");

- камеры с работающим электрооборудо­ванием, зарядные камеры для аккумуляторных электровозов, склады ВМ.

К расходу воздуха для вентиляции вышеназванных объектов до­бавляются его потери в виде утечек - через выработанные простран­ства и вентиляционные сооружения. Утечки воздуха через выработанные пространства действующих участков учитываются при расчёте расхода воздуха для вентиляции этих участков; утечки через вентиляционные сооружения за пределами участков учитываются отдельно.

Расход воздуха для вентиляции очистных выработок Q рассчи­тывается по метану, углекислому газу, газам ВВ, числу работающих людей и проверяется по допустимым скоростям движения воздуха. Для дальнейших расчётов принимается наибольший результат.

Расчёт расхода воздуха по метану (углекислому газу) зависит от того, принята ли максимальная допустимая нагрузка на очистную выработку по газовому фактору или по другим факторам. В первом случае он рассчитывается по максимальной пропускной способности очистной выработки, во втором - по ожидаемому абсолютному газовыделению.

( 2.1 )

где V_max - максимальная допустимая ПБ скорость движения воздуха в очистной выработке, м/с;

S_ОЧmin - минимальная площадь поперечного сечения призабойного пространства очистной выработки в свету, м²;

K_оз - коэффициент, учитывающий движение воздуха по части выработанного пространства, непосредственно прилегаю­щего к призабойному. Принимается по таблице 1.

Таблица 1.

Способ управления кровлей	Породы непосредственной кровли	Коз
Полное обрушение ---//--- ---//--- ---//--- Плавное опускание Частичная закладка Полная закладка	Песчаники Песчанистые сланцы Глинистые сланцы Сыпучие Глинистые сланцы ---//--- ---//---	1,30 1,25 1,20 1,05 1,15 1,10 1,05

Для случая, когда максимальная допустимая нагрузка на очистную выработку принята по газовому фактору:

( 2.2 )

где I_оч - среднее ожидаемое газовыделение в очистной выработке, м³/мин.

Для метана

( 2.3 )

где q_оч.р - расчётная относительная метанообильность очистной выработки, (задается с учётом факти­ческих данных шахты), м³/т;

А_оч - среднесуточная добыча очистного забоя, т;

К_н - коэффициент неравномерности газовыделения.

Для случая выделения метана

( 2.4 )

где К_с- коэффициент, учитывающий способ добычи угля; (при буровзрывном способе добычи, К_с = 1,2, при всех остальных способах, К_с = 1,0).

Для случая выделения углекислого газа в шахтах Донецкого и Львовско-Волынского бассейнов, К_н=1,6, для шахт восточных бас­сейнов и месторождений, К_н принимается по таблице 3;

С - допустимая концентрация газа в воздухе в очистной выработке, %;

С₀ - концентрация газа в поступающем в очистную выработ­ку воздухе, %.

Таблица 3 - Значение коэффициента неравномерности выделения углекислого газа К_н для шахт Кузнецкого, Карагандинского, Печорского и других восточных бассейнов и месторождений страны.

Среднее выделение углекислого газа в очистной выработке, м3/мин	Коз
0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 и более	2,10 1,53 1,32 1,20 1,14 1,10 1,07

Расчёт расхода воздуха по газам ВВ для очистных забоев типа лав производится по формуле:

( 2.5 )

где Т - время проветривания забоя после взрыва, мин;

В_уч - масса одновременно взрываемых ВВ по углю, кг;

V_оч - объем очистной выработки, м.

Для камерообразных очистных забоев

( 2.6 )

Расчёт расхода воздуха по числу работающих в забое людей ведётся по формуле:

( 2.7 )

где G - норма подачи воздуха на одного человека, м³/мин;

n_чел - наибольшее число людей, одновременно работающих в очистной выработке.

Рассчитанное количество воздуха должно проходить по очистной выработке с допустимой скоростью, что обеспечивается соблюдением условия:

( 2.8 )

где S_ОЧmin, S_ОЧmax – соответственно минимальная и максимальная площадь поперечного сечения очистной выработки в свету, м²;

V_max, V_min – соответственно максимальная и минимальная скорости движения в очистной выработке, м/с.

После расчёта Q_оч по формулам (2.1-2.8) для дальнейших расчётов принимается наибольшее из полученных значений.

2.3 Выбор главного вентилятора.

Главные шахтные вентиляторы (ГВ) имеют сроки службы в пределах 15-24 лет. За это время депрес­сия шахты и необходимый для ее вентиляции расход воздуха изменяются вследствие изменения длины выработок, глубины разработки, топологии вентиляционной сети и других причин. Принимаемый для вентиляции шахты ГВ должен быть в состоянии обеспечить все режимы вентиляции за срок своей службы.

Техническая характеристика принятого вентилятора приводит­ся в пояснительной записке к дипломному проекту.

При проектировании карьера необходимо:

- дать характеристику метеоусловий разрабатываемого района ("роза ветров", скорость ветра, температура воздуха, влажность);

- указать схему естественного проветривания карьера (план и разрез);

- обосновать искусственную вентиляцию карьеров в период штилей и инверсий в глубоких карьерах;

- выбрать средства вентиляции.