Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Аэрология горных предприятий. В 2 частях. Ч.1. Аэрология карьеров. Ч.2. Вентиляция. Методические указания
.pdf
где КO- коэффициент, учитывающий влажность материала, (табл.1);
И
60*30*4000
10*14,2
6
3600
10
3
..1 ИЧРТРАРАППО
КLNSqКК
3600
101.028.453152.12.1
3
x
CP
H
x
4
К1- коэффициент, учитывающий скорость ветра, (табл.2);
qПП- удельная масса твёрдых частиц, сдуваемых с 1 м2 поверхности горной
породы, транспортируемой на расстояние 1 км, г/м2;
qПП = 3 – 6 г/м2на 1 км пути ( принять 5);
SA- площадь поверхности транспортируемого материала в кузове, м2; БелАЗ
75401 – 14 м2; БелАЗ 7523 -17; БелАЗ 7549 – 31; БелАЗ 7510 – 42; БелАЗ 7523
- 52.
NАР – число работающих автосамосвалов, шт; 5.
N
– число рейсов в год;
РЕС,Г
- изменение плотности горной массы, (принять = 0,1).
M
= 1,2·1,2·5,0·31·5·4,8·4000·0,1·106= 2,14 т/год или
АТМ
m
АТМ
=
= 0,298 г/с или 298 мг/с
30 мин длится один рейс
Число рейсов в год
n
= 250(р.дн.)·8(час)·2(рейса в час) = 4000 (рейсов)
рейс.г
Максимально-разовый выброс пыли (г/с) с поверхности
транспортируемого материала с самосвала
m
АТМ
=
=
= 297,6 мг/с (К
Р.Ч.
=
2 – количество рейсов в 1час).
Суммарная интенсивность пылевыделения от внутренних источников
G'= 150 + 200 +13760 + 298 = 14408 мг/с
2.3. Интенсивность пылепоступления в карьер от внешних
источников приближённо можно определить по формуле
G2″= n1″K1″q1″m1 + n2″K2″q2″m2 + ….. , (2.5)
где m – коэффициент заноса вредных примесей от внешнего источника. В
качестве внешнего источника применяется отвал. Количество пыли, сдуваемой
при формировании и с его поверхности было рассчитано ранее и составляет
G″= 0,97 + 0,04 = 1,01 г/с или 1010 мг/с.
Значение m определяется по графику
в зависимости от x
=
, (2.6)
где х4- расстояние от источника до верхней
21
бровки подветренного борта, м;
2
1
НCP- средняя глубина расположения точки
встречи границы струи, создаваемой
воздушным потоком с наветренным
бортом или дна карьера (при угле распространения
свободной турбулентной струи,
Рис.2.3
= 15°; НCP= Н, м, где Н – глубина карьера).
В нашем случае x= 1200/200 = 6, тогда m = 0,3.
G″= 1010·0,3 = 303 мг/с (2.7)
2.4. Интенсивность пылевыделения с нарушенных горными работами
земель определяется по формуле
GЗ = F, (2.8)
где = 3 мг/м2с – удельная сдуваемость пыли;
F – площадь нарушенных земель, примыкающая к карьеру со стороны
подветренного борта, принимаем 10000 м2.
GЗ = 3·10000 = 30 000 мг/с.
Общий баланс поступающих вредных
веществ в карьер
G
= G1' + G2″+ GЗ = 14408 + 303 +
ОБЩ
30000 = 44711 мг/с (2.9)
2 Расход воздуха, принимающий
участие в воздухообмене
Определяем расход воздуха, принимающий
участие в воздухообмене в следующей
последовательности
3 По отношению Н/Lп , определяется к
какой группе относится заданный карьер – к мелким, средним или к
глубоким и какая схема проветривания характерна для неё.
Н/LП = 200/1977 = 0,101
где LП = LД + 2·H·ctg
= 1500 +2·200·ctg 40° = 1077 м (2.10)
Если
22
1) Н/LП < 0,1 – карьер мелкий,
2
2
2
73.3
482.0
ctg
L
Ï
4073.3
1977*482.0
ctg
2
L
2) 0,1 < H/L
< 0,2 – карьер средний,
П
3) Н/LП > 0,2 – карьер глубокий.
Наш карьер относится к мелким. Эта группа характерна для начального
этапа разработки карьера или неглубоких карьеров, где преобладают
прямоточные схемы проветривания (при угле откоса подветренного борта < 15°
и скорости ветра на поверхности более 0,1 – 1 м/с) и рециркуляционные схемы
(при угле откоса подветренного борта >15° и скорости ветра на поверхности
более 0,8 – 1,0 м/с).
Во второй группе (б) условия проветривания рабочей зоны существенно
меняются, движение воздушных масс осуществляется по рециркуляционной
схеме, увеличивается зона обратных потоков,
ослабляется проветривание поверхностными потоками нижней части карьера.
В третьей группе (в) внешняя граница свободной струи выходит на
наветренный борт.
2.Определяем высоту слоя воздушного потока (hC), участвующего в
проветривании карьера по формулам
1) hC= 0,48H при Н/LП < 0,1 или (2.11)
2) hC= 0,482LП/(3,73 +ctg
) при Н/LП > 0,2. (2.12)
В нашем случае (прямоточная схема)
hC= 0,48·Н = 0,48·200 = 96 м
(Н = 200 м – глубина карьера),
LП – размер карьера в плане по направлению движения воздуха, м;
- угол откоса наветренного борта карьера, град.
2) Рециркуляционная схема
hC=
=
= 215 м
4 Определяем расход воздуха, принимающий участие в воздухообмене (для
прямоточной и рециркуляционной схем) по формуле
Q = vПb(hC+ 0,67
), (2.13)
где vп – скорость движения воздуха на поверхности карьера, м/с;
b – ширина проветриваемого участка карьера в направлении перпендикулярном
воздушному потоку, м;
hС – высота слоя потока, участвующего в проветривании карьера, м;
23
- коэффициент, учитывающий турбулентную структуру (в условиях развитой
2
2
П
О
СР
ОБЩ
C
buХ
G
1
3,33
2
73.31
tg
L
Ï
40*73.31
1977
tg
27.105,0
1280*2*478
44711*3,33
3,33
1
O
СР
ОБЩ
C
buх
G
турбулентности = 0,129);
L2- размер проветриваемого участка по направлению ветра на наветренном
борту карьера,м.
Величина L2при Н/LП < 0,1 и
=15° (прямоточная схема)
a. L2= LП – H ctg
= 1977 – 200· 3,73 = 1231 м
b. Определим расход воздуха (формула 2.13)
Q =
b (hС + 0.67L2) = 2·1280(96 +0,67·0,129·1231)= 274217м3/с
5 Концентрацию вредных веществ в зоне рециркуляции (мг/м3) можно
определить по формуле
СР=
где G
ОБЩ
– суммарное поступление вредных веществ в рециркуляционную зону
, (2.14)
карьера от внутренних и внешних источников, мг/с;
x
– среднее значение абсцисс границы раздела зон прямого и обратного
СР
потоков воздуха для ряда характерных профилей карьера, совпадающих с
направлением ветра.
При рециркуляционной и рециркуляционно-прямоточной схемах
1) ХСР= LП -
= 1977 -
= 478 м
2) При прямоточно-рециркуляционной схеме проветривания
хCP= 3,73Н = 3,73·200 = 746 м
b – длина зоны рециркуляции в направлении, перпендикулярном направлению
ветра; u – расчётная скорость ветра, м/с;
сo- концентрация примесей в воздухе, поступающем для проветривания
карьера, кг/м3.
Концетрацию вредных примесей определяем по формуле 2.14
СР =
мг/м3
Так как СР < ПДК (ПДК = 2 мг/м3), то определяют требуемую
эффективность мероприятий по нормализации атмосферы карьера.
Общая требуемая эффективность
24
ή=
Р
ПДКР
ССC01,0
)*3,0(
%76.52
27.1*01.0
)2*3.027.1(
ПОПДК
ОПДКОБЩ
bКСС
ССG
4
)(
)(6,2
м900
2*128089.0)05.01.0(
274217)05.01.0(447116.2
3
=
(2.15)
Кроме рабочей зоны карьера загрязнению подвергаются также
определённая площадь территории за пределами карьера. Эта территория
называется зоной активного загрязнения (ЗАЗ), где концентрация вредных
веществ может превышать значения ПДК для населённых пунктов. Эта зона не
должна выходить за пределы установленной санитарной защитной зоны
карьера (табл. 7.2).
Рассматривая карьер как площадки с источниками пылевыделения,
можно определить размер зоны активного загрязнения, за которой
концентрация вредных веществ не будет превышать допустимую величину, по
формуле
XЗ =
·Q. (2.16)
где х3- размер зоны в направлении ветра, в которой концентрация примесей
превышает ПДК, м.
В данном случае принимается среднеодиночная ПДК для населённого
пункта, она составляет 0,1 мг/м3.
Q – расход воздуха для проветривания карьера, м3/с;
Кч- коэффициент, характеризующий угол бокового раскрытия факела
линейного источника выделения вредностей.
КЧ = 0,42vп + 0,05 (2.17)
КЧ = 0,42·2 + 0,05 = 0,89
Размер зоны активного загрязнения определяем по формуле 2.16
х
.
Сравниваем размер полученной зоны с размерами санитарно-защитной
зоны карьера. Для предприятий по добыче угля, железных руд и других горных
пород V111- X1 категорий размер данной зоны составляет 500м.В нашем
случае имеет место значительное превышение зоны загрязнения.
Следовательно, необходимо предпринять меры по уменьшению загрязнения.
25
Варианты заданий практическому занятию № 2
№ варианта
Площадь нару-
шенных земель
F, м2
Глубина
карьера,
НК, м
Длина дна
карьера,
LД, м
Высота
отвала,
НО, м
1
1000
100
1100
50 2 2000
125
1200
60 3 3000
150
1300
70 4 4000
175
1400
80 5 5000
200
1500
90 6 6000
225
1600
100
7
7000
250
1700
95 8 8000
275
1800
85 9 9000
300
1900
75
10
10000
280
2000
65
11
9500
260
1850
68
12
8500
240
1750
78
13
7500
220
1650
88
14
6500
210
1550
98
15
5500
200
1450
86
26
ЧАСТЬ 2. ВЕНТИЛЯЦИЯ ШАХТ
3
S
PL
S
Практическое занятие№ 1
Тема: Расчёт депрессии горных выработок
Постановка задачи
Депрессией в рудничной вентиляции называется разность давлений.
Разность статических давлений называется статической депрессией, разность
скоростных давлений – скоростной депрессией, а разность полных давлений –
полной депрессией.
В полной депрессии соответственно видам сопротивления различают
депрессию трения, депрессию местного сопротивления и депрессию лобового
сопротивления.
Пример
В откаточный штрек лавы, закреплённый арками из спецпрофиля СВП17, поступает 15 м3/с воздуха. Расстояние между арками 0.5 м, длина штрека
1000 м, S = 9 м2.
Определить депрессию трения выработки, если известно, что при
движении воздуха по штреку около 25% его просачивается через выработанное
пространство.
Решение.
Депрессия трения выработки рассчитывается по формуле:
h = RQ2, Па, (1.1)
где R – аэродинамическое сопротивление трения выработки, Н·с2/м8;
Q – количество воздуха, проходящее по выработке, м3/с.
Аэродинамическое сопротивление трения выработки R рассчитывается по
формуле :
R =
, (1.2)
где - коэффициент аэродинамического сопротивления, Н·с2/м4;
Р – периметр выработки, м;
L – длина выработки, м;
S – площадь поперечного сечения, м2.
Периметр выработки:
Р =
, (1.3)
где - коэффициент формы выработки.
Форма поперечного сечения принимается:
27
для стволов круглая,
КОННАЧ
QQ
729
17214
9
100098,3101,15
3
3
для лав – прямоугольная,
для остальных выработок - сводчатая.
Для круглой формы коэффициент = 3,54;
для прямоугольной α = 4,16;
для сводчатой α = 3,8.
Из табл.7.14 справочника по рудничной вентиляции [1] для выработок,
закреплённых арками из спецпрофиля СВП-17, и заданного сечения выработки
выбираем значение α = 15,1·103Н·с2/м4.
Так как при движении воздуха по штреку имеет место его 25% утечка,
распределённая по длине штрека более или менее равномерно, то в качестве
расчётного количества воздуха Q, проходящего по выработке, возьмём его
среднее значение. Если Q
- начальный расход воздуха, Q
НАЧ
- конечный
КОН
расход воздуха, то в качестве QР можно принять либо среднее геометрическое
значений Q
НАЧ
и Q
КОН
, т.е.
Q
Р
=
(1.4)
либо среднее арифметическое
Q
= 0,5 (Q
Р
НАЧ+QКОН
) (1.5)
В руководстве по проектированию вентиляции угольных шахт [2] QP
рассчитывается по формуле (1.4). Однако расчёты [3] показали, что с учётом
характера утечек воздуха через выработанное пространство и наличия
квадратичной зависимости количества воздуха при расчёте депрессии
выработки, формула (1.5) даёт более точный результат.
Воспользуемся формулой (1.5)
Q
= 15 м/с; Q
НАЧ
= 0,75Q
КОН
= 11,25м3/с ;
НАЧ
QP= 0,5 (15 + 11,25) = 13,121 м3/с.
По формуле (1.2)
R =
= 0,236 Н·с2/м4
Тогда депрессия трения выработки составит
h = 0,236·13,1212 = 40,652 Па.
28
Задание
В выемочный участок, состоящий из откаточного и вентиляционного
штреков и лавы (рис. 1.1), поступает QP м3/с воздуха. При движении воздуха
по откаточному штреку n % его просачивается через выработанное
пространство.
Определить депрессию трения всего выемочного участка, если известно,
что депрессия последовательно соединённых выработок равна сумме депрессий
выработок этого соединения.
Определить депрессию этого же участка без утечек воздуха с откаточного
штрека. Сделать выводы.
Исходные данные и варианты расчётов приведены в табл. 1.1, где n –
утечки воздуха, %.
Рис.1.1. Схема вентиляции выемочного участка
1 – откаточный штрек; 2 – лава (очистная выработка); 3 – вентиляционный штрек; 4 -
выработанное пространство; 5 – направления утечек воздуха
29
№
вар
n Q
Откаточный штрек
Лава
Вентиляционный шт
L1
S1
3
1
10*
L2
S2
3
2
10*
L3
S3
3
3
10*
1
15
10
200
10.36
14.9
200
6
110
200
7.6
15.4
2
20
11
300
11.36
14.9
180
7
120
300
7.92
15.3
3
25
12
400
12.14
14.8
200
8
100
400
8.34
15.2
4
30
13
500
12.15
14.8
180
5.5
125
500
8.85
15.2
5
15
14
600
12.71
14.7
200
6
130
600
9.38
15.1
6
20
15
700
12.98
14.6
180
6
115
700
10.36
14.9
7
25
10
800
13.60
14.4
200
7
110
800
11.36
14.9
8
30
11
900
14.20
14.4
180
8
120
900
12.14
14.8
9
15
12
1000
14.49
14.3
200
6
125
1000
12.15
14.8
10
20
15
1000
15.14
14.3
180
7
115
1000
12.71
14.7
11
25
12
300
14,5
15,2
200
8
118
300
8,35
!5.7
12
18
16
400
15.1
14.7
180
6.5
119
400
10.8
15.3
13
20
14
500
13.8
14.5
200
7
110
500
11.4
15.2
14
17
13
700
13.3
14,7
210
6
120
600
12,0
15,1
15
18
16
400
14.2
14,2
190
7
118
700
18,9
14,7
Примечание. n измеряется в %; Q - в м3/с; L - в м; S – в м2; - в Н·с2/м4
1
200
2
200
3
36,10
20036,108,3109,14
3
3
1
11
1
S
LP
a
Таблица 1.1
Варианты расчётов
Решение
(Вариант 1) Исходные данные:
Утечка n =15%
Расход воздуха Q =10 м3/с
Откаточный штрек Лава Вентиляционный штрек
= 200 м
м
м
S 1= 10,36 S2 = 6 S3 = 7,6
α = 14,9*103 α 2 = 110*103 α 3 = 15,4*103
Определить депрессию трения всего выемочного участка, если депрессия
равна сумме депрессий выработок этого сечения, а также депрессию этого же
выемочного участка без утечек с откаточного штрека.
Откаточный штрек
Аэродинамическое сопротивление трения выработки
R1 =
0,943 Н·с2/м8
Периметр
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]