книги / Рудничная вентиляция

На шахтах и рудниках широко распространены осевые вен­ тиляторы СВМ-4м, СВМ-5, СВМ-бм, «Проходка-500-2м», ВМ-200 и др. Выпускаются новые одноступенчатые вентиляторы ВМ-Зм,

с помощью направляющего аппарата с резиновыми профилиро­ ванными лопатками, которые поворачиваются специальным ме­ ханизмом на угол от +45 до —50°.

Взрывобезопасное исполнение двигателей этих вентиляторов обеспечивает возможность их эксплуатации в шахтах, опасных по газу и пыли.

Вентиляторы с пневматическим приводом предназначены для проветривания тупиковых выработок в шахтах, опасных по внезапным выбросам и суфлярным выделениям. Выпускаются четыре типоразмера такого вентилятора: ВМП-Зм, ВМП-4, ВМП-5м й ВМП-бм. Регулирование производительности вентилятора типа ВМП осуществляется с помощью сопел, подающих сжатый воз­ дух на лопатки пневматического привода.

Для проветривания шахтных стволов, околоствольных выра­ боток и выработок значительной протяженности в период их про­ ведения используют как осевые вентиляторы с большим диаметром рабочего колеса, так и центробежные вентиляторы ВЦПД-8 , ВОД-16, ВЦ-7, ВМЦ- 8 и серии ВЦО.

Вентилятор ВЦПД- 8 с двусторонним всасом имеет направля­ ющий аппарат и ступенчатое переключение электродвигателя. Вентилятор ВЦД-16 с односторонним всасом регулируется на ходу механизмом одновременного поворота лопаток направля­ ющего аппарата и работает с низким уровнем шума. Вентилятор ВЦ-7 одностороннего всасывания, в отличие от большинства центробежных машин имеет прямоточное движение воздушного потока, удобно монтируется в нагнетательный или всасывающий трубопровод без устройства специальных ниш для его размещения.

Подача воздуха современными центробежными вентиляторами местного проветривания достигает 30 м3/с, а депрессия — до 600 даПа.

Для повышения надежности проветривания выработок в послед­ ние годы широко применяется так называемое резервирование системы местного проветривания. Оптимальным считается ва­ риант, когда предусмотрен наряду с основным дополнительный резервный вентилятор местного проветривания, работающий при отказе основного на тот же став и питаемый от отдельной участко­ вой подстанции. Для соединения рабочего и резервного вентиля­ торов с трубопроводом применяют металлические тройники или специальную систему из гибких труб. В первом случае оба венти­ лятора подсоединяются к тройнику (рис. 18.4, а) с перекидным клапаном. Клапан свободно перемещается внутри камеры трой-

горных выработок (УРВ) состоит (рис. 18.5) из цилиндрического патрубка 7, клапана 2 с уплотнением из пористой резины, фикси­ рующей планки 3 и фиксатора 4. УРВ устанавливают между звеньями трубопровода в той части тупиковой выработки, где обнаружена повышенная концентрация метана (например, в устье выработки). Разгазирование осуществляют регулированием по­ ложения клапана, с помощью которого на ту или иную величину перекрывают сечение патрубка, тем самым изменяя расход воз­ духа, идущего к забою Qx и выпускаемого в выработку Qa.

18.3. Расчет вентиляции тупиковых выработок

Проект проветривания тупиковой выработки при ее сооруже­ ний включает выбор способа проветривания, расчет потребного количества воздуха, выбор и определение аэродинамических характеристик трубопровода, выбор побудителя тяги.

Выбор способа проветривания зависит от горно-геологических и технологических факторов. Расчет вентиляции для угольных шахт выполняется в соответствии с требованиями «Руководства по проектированию вентиляции угольных шахт». Расход воздуха определяется по природному газовыделению, расходу ВВ, числу работающих людей, минимальной скорости движения воздуха и тепловому фактору. Для окончательного расчета принимается наибольший расход воздуха.

При нагнетательном способе проветривания расход воздуха (м3/мин) для выработок, проводимых комбайнами, отбойными молотками и выбуриванием, по метановыделению рассчитывается:

и обнаженных поверхностей выработки в призабойной зоне дли­

больших сечениях выработки; / тах — максимальное метановыделение в призабойное пространство после отбойки полезного ископаемого, м8/мин; с —допустимая объемная доля метана в при­ забойном пространстве; для пластов, опасных по пыли, с = 3 %; для пластов, не опасных по пыли, после взрывания с принимается равной 2 %.

Потребное количество воздуха по расходу взрывчатых ве­ ществ

ющихся после взрыва ВВ, л; /п — критическая длина тупиковой

ность выработки (принимается равным при условии проведения выработки: по сухим породам — 0 ,8 , частично по водоносным породам — 0 ,6 , по водоносным породам или при применении во­

где Луг, Лпор — количество одновременно взрываемого ВВ соот­ ветственно по углю и породе, кг.

Расход воздуха по наибольшему числу людей п (норма 6 м3/мин на одного человека), одновременно работающих в выработке, рассчитывается по формуле

Q3n = 6 л.

Для того, чтобы режим движения воздуха в выработке был турбулентным и не образовывались застойные зоны, необходимо поддерживать в выработке минимально допустимую Правилами безопасности скорость движения воздуха umln, м/с.

Расход воздуха (м3/мин) по минимальной скорости движения воздуха

Расчет расхода воздуха по тепловому фактору производится по формуле

где Т общ — общее тепловыделение в выработку, кДж/ч; су — удельная теплоемкость, кДж/(кг-К); ty — температура воздуха, выходящего из выработки, °С (по Правилам безопасности не более 26 °С); tu — температура воздуха, поступающего в выработку, °С; р — плотность воздуха, кг/м3.

выходе из трубопровода, м/с; р — плотность воздуха, принимаемая равной 1 , 2 кг/м3.

Для каждого поворота жесткого трубопровода депрессия

движения воздуха в трубопроводе на прямолинейном участке перед поворотом, м/с.

Для гибкого трубопровода Лм рассчитывают по формулам (5.26) и (5.27).

Если сопротивление трубопровода RTp дается с учетом утечек

данным при наибольшем значении коэффициента полезного дей­ ствия.

При всасывающем способе проветривания основным фактором, определяющим потребность в воздухе, как правило, являются взрывные работы. Расход воздуха (м3/мин) при этом определяется

где t — время проветривания, мин; В — расход ВВ на одно взры­

При проведении параллельных выработок, основная часть которых проветривается за счет общешахтной депрессии, а при­ забойное пространство — вентиляторами местного проветривания, расход воздуха у устья параллельных выработок определяется по формуле

где QyT — утечки воздуха через перемычки и целики на всем протяжении воздухоподающей выработки.

Расчет проветривания выработок большой протяженности опре­ деляется выбранной схемой вентиляции.

Расчет проветривания с помощью одного вентилятора не отли­ чается от обычного расчета проветривания тупиковой выработки.

При каскадной установке вентиляторов помимо обычного расчета необходимого количества воздуха, которое следует по­ давать в выработку, определяют число вентиляторов, потребное для проветривания выработки на всю длину, и рассчитывают длину воздуховодов, при которых требуется подключение второго

ипоследующих вентиляторов. Порядок расчета следующий:

1) задают тип гибких труб, их диаметр, длину звена трубы, качество сборки и полную длину трубопровода Lu и определяют

его аэродинамическое сопротивление с учетом утечек воздуха R n (см. табл. 18.2);

2 ) рассчитывают утечки воздуха QyT и доставочный коэффи­ циент т|; по т) и потребному расходу воздуха для проветривания забоя Q3 определяют подачу вентиляторной установки на полную длину трубопровода: QB= QJту,

3) определяют расчетную депрессию для полной длины тру­

суммарная депрессия вентиляторов h не превысит расчетную депрессию Лр;

7) на суммарную характеристику вентиляторов наносят аэро­ динамическое сопротивление трубопроводов промежуточной про­ извольно выбранной длины Llt L2, Zs и полной длины трубопро­ вода L4;

8 ) затем определяют из графика подачу одного, двух и т. д.

совместной работе на трубопровод длиной Lu La, La, L4 (в нашем примере 16 значений: точки I —16)\

9) для каждой длины Llt L2, Lt, L4 определяют доставочный коэффициент Tj, а через него — подачу воздуха Q3i одним, двумя

Рис. 18.7. График к определению длины трубопровода, при которой необходима установка последующего вентилятора

правильный выбор места расположения последующего вентиля­ тора. Оно должно быть таким, чтобы на всем протяжении трубо­ провода статическое давление в нем было выше давления в вы­ работке. Неправильная расстановка вентиляторов приводит к об­ разованию зон разрежения в трубопроводе, примыкающем ко второму и последующим вентиляторам. Через неплотности трубо­ провода на этих участках будут засасываться газы, движущиеся по выработке, и в забой будет поступать загрязненный воздух, рециркуляция загрязненного воздуха увеличивает время прове­ тривания и создает опасность отравления людей ядовитыми газами.

Расчет рассредоточенной установки вентиляторов осуществ­ ляется в следующем порядке:

1) определяют место установки последнего (первого от забоя) вентилятора на момент окончания проходки выработки. Расстоя­ ние от этого вентилятора (м) до конца трубопровода находят по формуле

где Aj, dlt Q3, a, kyr — соответственно депрессия расчетного уча­ стка, диаметр трубопровода, количество воздуха, которое следует подавать в забой, коэффициент трения и коэффициент утечек воздуха. Значение Лг находится по индивидуальной характери­ стике вентилятора по известному расходу QB= AyTQ3. Величи­ ной утечек задаются ориентировочно, затем уточняют провероч­ ным расчетом;

2 ) находят расстояние L2 между первым (от забоя) и преды­ дущим вентиляторами по вышеуказанной формуле, заменяя Qa на QB.

Аналогичным образом определяют все остальные расстояния. Установка вентилятора во время работы проводится в обратном порядке. По мере подвигания забоя трубопровод наращивают, и следующий вентилятор устанавливают тогда, когда расход воздуха в конце трубопровода становится равным Q3.

При прочих равных условиях максимальная депрессия при рассредоточенной установке вентиляторов меньше, чем при каскад­ ной, а следовательно, меньше и утечки воздуха из трубопровода.

Принцип расчета проветривания протяженных выработок с ис­ пользованием шлюзовых камер состоит в том, что количество воздуха, поступающего из трубопровода предыдущего вентиля­ тора в специально пройденную для этой цели камеру, должно

Вентиляция тупиковых камер. Все выработки, в том числе и камерообразные, по механизму разбавления и переноса примеси условно можно разделить на три группы:

I. Выработки, проветривание которых осуществляется глав­ ным образом за счет конвективной составляющей переноса. Площадь поперечного сечения таких выработок имеет размер до 25 м2, скорость движения воздуха в них превышает 0,1 м/с.

И. Выработки, процесс проветривания которых осуществ­ ляется за счет конвективной и диффузионной составляющих пере­ носа примеси. Площадь поперечного сечения таких выработок лежит в пределах от 25 до 100 ма, скорость движения воздуха

вних составляет 0 , 1—0 , 0 1 м/с.

III. Выработки, процесс проветривания которых осуществ­

ляется за счет конвективной, диффузионной и гравитационной составляющих переноса. Площадь сечения таких выработок пре­ вышает 1 0 0 м2, а средняя скорость движения воздуха в них меньше

0 , 0 1 м/с.

Камерообразные тупиковые выработки I группы по способам проветривания и методам расчета воздуха практически не отли­ чаются от таковых для обычных тупиковых выработок.

Камерообразные тупиковые выработки II группы при их проведении могут проветриваться в зависимости от длины сле­ дующими способами:

а) короткие камеры длиной до 2 0 м — вентилятором, снабжен­ ным конфузором и установленным в горловине камеры. При взрыве заряда ВВ значительная часть газов выбрасывается в при­ мыкающую к камере сквозную выработку, по которой идет све­ жая струя воздуха. Вынос оставшихся в камере газов осуществ­ ляется свободной воздушной струей, создаваемой вентилятором с конфузором;