3.4 Вентиляция

Проветривание выработок рудника обеспечивается работой главной вентиляторной установки (ГВУ), состоящей из двух вентиляторов, установленных на поверхности.

Производительность вентилятора главного проветривания (ВГП):

Схема проветривания - центральная, система проветривания - всасывающая.

ВГП должен быть оборудован реверсивными устройствами, а также один вентилятор должен быть рабочим, второй - резервным. Свежий воздух поступает в шахту по стволу №1. На горизонте вентиляционная струя разделяется: часть воздуха направляется на восточное и западное направления и прилегающие камеры околоствольного двора (ПЭММ, гаражи, ГСМ, ЦПП и т.п.). От руддвора свежий воздух поступает по главным (а далее панельным) транспортному и конвейерному штреку на очистные и подготовительные работы (в лавы и в забои); отработанный воздух возвращается по панельным и далее по главному вентиляционному штреку к стволу №2 и по нему отсасывается на поверхность.

В зимнее время поступающий в шахту воздух подогревается калориферами КВБ-10А.Привод ВГП осуществляется согласно установленным синхронным (СДНЗ-17-4Ц-12, мощностью 2500 кВт, число оборотов - 500 об/мин) и асинхронным (АКСЗ-16-44-12, мощностью 500 кВт, число оборотов - 240 об/мин) двигателями.

Околоствольные выработки, забои лав и камеры проветриваются за счет общешахтной депрессии, подготовительные и очистные забои камерной системы проветриваются вентиляторами местного проветривания (ВМП) типа СВМ-6М, ВМ-5М, производительностью 192-420 м3/мин. Количество забоев, проветриваемых ВМП-13. Для предупреждения утечек воздуха в подземных горных выработках на пути его движения между выработками с входящими и исходящими струями устанавливаются солебетонные перемычки (глухие, с дверями для прохода людей или проезда транспорта), которые в процессе эксплуатации периодически ремонтируются.

Пылеподавление в забоях, проходимых проходческими комплексами, осуществляется с помощью отсоса воздуха с пылью вентиляторами ВМ-5 в пылесборочные мешки, с последующей его очисткой от пыли, на пересыпах конвейеров устанавливаются герметические пылеулавливающие течки, главные транспортные и панельные штреки периодически поливаются водой, рабочим очистных и подготовительных забоев выдаются респираторы типа "Лепесток" или "Кама".

Для контроля за качеством воздуха в действующих выработках рудника регулярно производится отбор проб воздуха на запыленность и содержание газов, а так же замер количества проходящего воздуха по этим выработкам.

Контроль содержания в рудничной атмосфере метана осуществляется интерферометрами типа ШИ-10, ШИ-11, а также метан-реле, устанавливаемых на исходящих струях в лавах, на проходческих комплексах - сигнализаторами метана типа "Сигнал-2", ТМРК-3.

3.4.1 Расчет необходимого количества воздуха

Для ведения очистных и подготовительных работ будут применятся комплексы:

Применяемый комплекс	Производительность, т/мин
SL-300/400	9,16
ПКС-8	4,5

Исходя из расчета, приведенного в специальной части проекта проходческо-очистные работы будут осуществляться на трех подземных горных участках, в том числе:

Расчет количества воздуха, необходимого для проветривания рудника производим в следующем порядке:

- очистные и подготовительные забои;

- рабочие блоки и панели с учетом работы в них оборудования с ДВС;

- фланги (крылья) и камеры служебного назначения и утечки в околоствольном дворе;

- рудник в целом и производительность главной вентиляторной установки с учетом внешних утечек воздуха.

Расчет количества воздуха производим по следующим факторам:

По взрывоопасным газам.

По температуре.

По выхлопным газам ДВС.

По пыли и проверяем по минимально допустимой скорости движения воздуха.

К дальнейшему расчету принимаем наибольший результат.

Расчет количества воздуха необходимого для проветривания очистных и подготовительных выработок.

Количество воздуха, необходимое для проветривания по фактору «взрывоопасные газы», определяется по формуле:

где g – газоносность пласта по взрывоопасным газам (метан и его гомологи), принимается для Третьего горизонта – 0,2;

К_н– коэффициент неравномерности газоносности пласта, принимается для Третьего горизонта – 1,72;

К_g– коэффициент дегазации отбитой горной массы, при комбайновой отбойке принимается равным – 0,9;

С – предельно допустимая концентрация метана в исходящий струе лавы, С = 1,0%;

С_о– концентрация условного метана в струе воздуха, поступающего в лаву; при отсутствии данных принимается равным нулю;

Ј – производительность комбайна, т/мин.

Результаты вычислений сведены в таблицу 3.4.

Таблица 3.4 - Количество воздуха по фактору «взрывоопасные газы»

Наименование комплекса	Производительность, т/мин	Qкг, м3/мин
ПКС-8	4,5	66
SL300/400 (низ)	9,16	134,4

Количество воздуха, необходимое для проветривания выработок при комбайновом способе отбойки руды по фактору «температура воздуха», определяется по формуле:

где 60 – переводной коэффициент кВт установленной мощности в кДж/мин;

N_эл – суммарная установленная мощность электродвигателей, кВт;

η – средневзвешенный коэффициент полного действия электродвигателей;

К_з– средний коэффициент загрузки электродвигателей, принимается равным 0,3÷0,7. При отсутствии данных принимается 0,5;

С_v– объемная теплоемкость воздуха, кДж/м³х⁰К; (при температуре от 0 до 30^°С, С_v = 1,3кДж/м³х^°К);

Т – температура поступающего в выработку воздуха, ^°С, при отсутствии данных принимается для Третьего горизонта – 22;

К_т– коэффициент, учитывающий вынос тепла, для лав принимается равным 1.

Результаты вычислений сведены в таблицу 3.5.

Таблица 3.5 –Количество воздуха по фактору «температура»

Комбайн	N, кВт	η	Qкт, м3/мин
ПКС-8	380	0,92	175
SL-300/400	800	0,92	369

Расчет количества воздуха для проветривания выработок при комбайновом способе отбойки руды по фактору “Пыль” определяем по формуле:

м³/мин

где V_л– эффективная скорость по выносу пыли,м /с;

S_л - площадь призабойных частей лавы до передвижки крепи, м²;

S_м – миделево сечение крепи и скребкового конвейера, м²;

Таблица 3.6 – Количество воздуха по фактору «пыль»

Комбайн	S1	S2	Qкт, м3/мин
SL-300/400	13,05	4,8	267
ПКС-8	8	5,6	22

Количество воздуха, необходимое для проветривания призабойного пространства, а также действующих выработок, по фактору “минимальной допустимой скорости” воздушных потоков (в забоях лав 0,5 м/с и проходческих комбайнов 0,15 м/с), определяется по формуле:

Q_З = 9∙S, м³/мин,

где S– площадь сечения призабойного пространства в лавах и одиночного хода для проходческих комбайнов, м²

Таблица 3.7–Количество воздуха по фактору «минимальная допустимая скорость»

Комбайн	S	Qкт, м3/мин
SL-300/400	13,05	117,5
ПКС-8	8	72

Количество воздуха, необходимое для проветривания выработок по наибольшему количеству людей в смене:

Q_л = g_чN_л , м³/мин,

где g_ч - норма воздуха на одного человека, ( 6 м³/мин);

N_л- максимальное число людей в смене;N_л= 10;

Q_л =60 м³/мин.

К дальнейшему расчету принимается наибольший расход воздуха, полученный по вышеуказанным факторам.

Таблица 3.8 – Результаты расчета количества воздуха по максимально влияющему фактору

Комбайн	Кол-во	Расчетныое кол-во воздуха					Принятое кол-во воздуха
		люди	Газы	тепло	пыль/скорость
ПКС-8	3	60	66	175	22/72	175
SL300/400	1		134,4	369	267/117,5	369

Количество воздуха, необходимое для проветривания панелей, определяется по формуле:

Q_п= 1,43 ∙ Q_под + K_{ут.п ∙} Q_пр. + Q_ут.в.,

где Q _пр- суммарный расход воздуха для проветривания лав панели, м³/мин;

Q_под - суммарный расход воздуха для проветривания подготовительных забоев панели, м^з/мин;

К_ут.п.= 1,5 - коэффициент, учитывающий движение воздуха за пределами призабойной части лав

Q_ут._в.- утечки через вентсооружения, м³/мин

На горизонте у нас работают 10 подготовительных комплексов ПКС-8

Q_под= Q_подг∙ П_к = 175∙10= 1750 м³/мин.

На горизонте - 4 панели. Суммарный расход воздуха для проветривания лав составит:

Q_пр=Q_т ∙ 4 = 369∙4 = 1476 м³/мин

Утечки через вентсооружения принимаем Q_ут.в.= 450 м³/мин

Q_п= 1,43∙ 1750 +1,5 ∙ 1476 + 450 = 5197 м³/мин

Количество воздуха, проходящее по выработкам, в которых предусмотрено использование самоходного транспорта (машин) с ДВС, должно быть достаточным для разжижения выхлопных газов ДВС, т.е. быть меньше, чем определенное по формуле:

где q– расход воздуха, приходящего на 1л.с. номинальной мощности двигателя, м³/мин (q = 3 м³/мин – для дизельных ДВС, 1л.с. = 0,76 кВт);

ΣN – суммарная номинальная мощность одновременно работающих в выработке машин с ДВС, л.с.;

К_од– коэффициент одновременности работы машин с ДВС. Принимается –0,85.

Произведем расчет:

Расчет количества воздуха, необходимого для проветривания камер служебного назначения

Количество воздуха, необходимое для проветривания КСН рудника, определяется суммированием потребностей в свежем воздухе складов ВМ и ГСМ, гаража, подземных механических мастерских для каждого горизонта.

Q_КСН =Q_ГСМ +Q_ВМ +Q_Г +Q_ПЭММ

Количество воздуха, необходимое для проветривания гаража, складов ВМ и ГСМ определяется, исходя из четырехкратного часового обмена по формуле:

Q_ГСМ = V/ 15, м³/мин,

где V – объем всехвыработок соответствующей камеры служебного назначения, м³.

Таблица 3.9 - Количество воздуха по машинам с ДВС.

Наименование камер	Объем камер, куб. м	Q, куб. м/мин
Склад ВМ	2610	174
Склад ГСМ	5350	360
Гараж	14500	967
Склад ГМУ	6138	409

Количество воздуха, необходимое для проветривания подземных механических мастерских (ПЭММ), определяется суммированием потребностей по электросварочным и газосварочным работам, по кузнечным работам и по станкам с абразивным инструментом.

Q_ПЭММ =Q_ЭС +Q_ГС +Q_КУЗ+Q_СТ

Количество воздуха, необходимое по электросварочным работам выполняется по формуле:

Q_ЭС= (G_Э∙q_Э+n_Э∙q_ПЭ) / 60, м³/мин,

где G_Э– расход электродов, кг/ час;

q_Э– норма расхода воздуха на 1 кг электродов, м³/кг;

n_Э– количество постов электросварки;

q_ПЭ– норма расхода воздуха на 1 пост электросварки, м³/час.

Q_ЭС= (2 ∙2800 + 3∙ 2000) / 60 = 193 м³/мин,

Расчет расхода воздуха по газосварочным работам выполняется по формуле:

Q_ГС= (G_Г∙q_Г+n_Г∙q_ПГ) / 60 , м³/мин,

где G_Г– расход ацетилена, м³/час;

q_Г- норма расхода воздуха на 1 м³ацетилена, м³/ м³;

n_Г- количество постов газосварки;

q_ПГ- норма расхода воздуха на 1 пост газосварки, м³/час.

Q_ГС= (1∙2500 +2∙1700)/60 = 98,3 м³/мин,

Расчет количества воздуха по кузнечным работам выполняется по формуле:

Q_КУЗ= 42 ∙S_А∙n, м³/мин,

где S_А– площадь сечения входа вытяжного зонта над горном, м²;

n- число вытяжных зонтов.

Q_КУЗ= 42 ∙1,5∙ 2 = 126 м³/мин,

Расчет количества воздуха для станков с абразивным инструментом выполняется по формуле:

Q_СТ=q_А∙D∙n/ 60, м³/мин,

где q_А– норма расхода на 1 мм диаметра абразивного круга, м³/час∙мм;

D– диаметр абразивного круга, мм;

n– число заточных станков.

Q_СТ= 1∙ 400∙ 4 / 60 = 27 м³/мин,

Q_ПЭММ = 193 + 98,3 + 126+ 27 = 444,3 м³/мин.

Q_КСН = 174+409+967+360+444,3 = 2354,3 м³/мин.

Расчет количества воздуха, необходимого для проветривания горизонта

Q_гор= k₃∙ (Q_п+Q_кам) = 1,2 (5197 + 2354,3) = 9061 м³/мин

где k_з= 1,2 - коэффициент запаса;

Для проветривания горизонта необходимое количество воздуха составляет:

Q_гор= 9061 м³/мин.

С учетом подсоса воздуха через неплотности зданий, бетонных копров и вентканалов в размере 30 % от общего количества воздуха и потерь напора на преодоление местных сопротивлений в самих вентустановках в размере 5% расчетные параметры будут составлять для горизонтов:

Q_гор= 9061 ∙ 1,3 = 11780 м³/мин = 196 м³/сек.

Вышеуказанные расчетные параметры вентиляции могут быть обеспечены двухсторонним центробежным вентилятором ВЦД-47”Север”.

Таблица 3.10 -Техническая характеристика вентилятора ВЦД-47 «Север»

Наименование параметра	Величина
Диаметр рабочего колеса, мм	4700
Скорость вращения (регулируемая), об/мин	250-490
Производительность вентилятора, м3/сек	80-715
Производительность в рабочей зоне (при КПД=0.6), м3/сек	90-690
Статистическое давление, кг/см	100-880
Мощность приводных электродвигателей, кВт	5100

Таким образом, для проветривания рудника принимаем вентиляторную установку состоящую из 2-х вентиляторов ВЦД-47, один из которых является резервным.

Приведенные выше расчетные показатели и техническая характеристика вентиляторной установки показывают, что производительность главной вентиляторной установки достаточны для обеспечения всех забоев и выработок рудника воздухом, а также позволит увеличить объем воздуха подаваемого в шахту в случае увеличения производственной мощности рудника.