18-12-2012_19-20-01 / Аэрология горных предприятий_Лекция_7
.pdfколичества воздуха: по наибольшему числу людей, одновременно находящихся в подземных выработках; по суточной добыче; по расходу взрывчатых веществ; по пылевому фактору. Второй способ основной для угольных шахт, а третий и четвертый – для рудников.
Подсчет общерудничного количества воздуха Общее количество воздуха для рудника может быть установлено как сумма
количеств воздуха: подаваемого в рабочие блоки; подаваемого в блоки, находящиеся в стадии нарезки; направляемого в подготовительные выработки.
Из полученных различными способами подсчетов количества воздуха – по людям, по добыче и по расходу взрывчатых веществ (или по пыли) – выбирают наибольшее.
Если взрывные работы в отдельных блоках или камерах производят в разное время, то можно сократить время проветривания, или запроектировать вентилятор меньшей производительности, или при помощи установки в соответствующих местах вентиляционных дверей регулировать подачу воздуха, направляемого для проветривания указанных камер и блоков.
Проверка количества воздуха на скорость его движения По Правилам безопасности скорость движения воздуха в очистных забоях
не должна быть менее 0,25 м/с, в подготовительных выработках не ниже 0,15 м/с. Максимальная скорость движения воздуха не должна превышать: в очистных и подготовительных выработках 4 м/с; в квершлагах, главных откаточных и вентиляционных выработках 8 м/с; в остальных выработках 6 м/с; в стволах с движением людей и грузов 8 м/с, только грузов – 12 м/с; в стволах не оборудованных подъемом, а также в каналах вентиляторов 15 м/с.
Поправка на утечки воздуха Количество воздуха, полученное расчетом, должно быть умножено на
коэффициент запаса, который учитывает подземные утечки воздуха, проветривание резервных блоков и обособленное проветривание камер.
В «Основных положениях для составления комплексного проекта реконструкции и модернизации шахт Донбасса» коэффициент запаса принят 1,45. Для рудников установленного коэффициента нет, и обычно его принимают таким же, как для угольных шахт.
Распределение воздуха по отдельным участкам и забоям Распределение воздуха по рудным залежам, блокам и т.д. производится в
зависимости от тех факторов, по которым получено максимальное количество воздуха. Например, если общерудничное количество воздуха принято по расходу взрывчатых веществ, то распределение воздуха по потребителям производится по расходу взрывчатых веществ. В тех случаях, когда максимальное количество воздуха получилось при расчете по газовыделению, воздух распределяется пропорционально добыче. Если максимальное значение количества воздуха получилось при расчете по людям, то его можно распределять пропорционально количеству людей, занятых на участках.
Несмотря на то что в общерудничное количество воздуха входит 45 % запаса на предполагаемые утечки воздуха и эта часть воздуха теряется на пути
к забоям, обычно в целях упрощения подсчета депрессии принимают, что весь воздух доходит до забоев. Проветривание подземных складов, электровозных гаражей и других камер должно производиться самостоятельными свежими струями за счет этого запаса воздуха, который заключается в общерудничном количестве воздуха.
Определение депрессии рудника Величина общерудничной депрессии определяется из выражения
hр = h+kh+hе,
где, h – суммарная расчетная депрессия всех выработок, образующих струю, от устья воздухоподающего ствола до устья вентиляционного ствола; k – коэффициент, учитывающий депрессию местных сопротивлений на всем пути движения воздуха; hе – депрессия естественной тяги.
Для подсчета депрессии выбирается та вентиляционная струя, депрессия которой будет наибольшей. Это обычно бывает струя с наибольшим количеством воздуха и наиболее протяженная. Депрессию остальных струй можно не подсчитывать, так как депрессия, обеспечивающая подачу воздуха по самому трудному направлению, то есть наибольшая, всегда обеспечит подачу воздуха по более легким направлениям.
При расчете к этой депрессии прибавляется потеря давления на неучтенные местные сопротивления (повороты, расширения и сужения и т.п.) в размере 10-15 % от общерудничной депрессии.
При двух режимах проветривания депрессия шахты определяется для каждого режима. Однако при этом нет необходимости в двух расчетах, достаточно подсчитать депрессию для одного режима и умножить полученную
|
Q |
2 |
|
|
|
депрессию на выражение |
1 |
(Q2 – количество воздуха при другом режиме |
|
||
Q |
|
|
|
2 |
|
проветривания шахты).
Суммарная расчетная депрессия шахты не должна быть очень высокой; при большой депрессии увеличиваются утечки воздуха, что неблагоприятно отражается на процессе окисления и самовозгорания колчеданных руд. Высокая депрессия нежелательна также по экономическим соображениям – расходы на электроэнергию пропорциональны депрессии.
Уменьшение депрессии шахты можно достигнуть:
– расширением выработок, депрессии которых очень велики; этот способ весьма эффективен, так как аэродинаическое сопротивление при увеличении
S1 2,5
сечения выработки с S1 до S2 уменьшается в раз;
S2
–проходкой двух выработок вместо одной; если сечение обеих выработок одинаковое, то их общее сопротивление будет в 4 раза меньше сопротивления одной выработки;
–уменьшением аэродинамического сопротивления выработок путем обшивки деревянной крепи или затяжкой стен выработок полотнищами.
При определении депрессии рудника должна учитываться естественная тяга. На неглубоких рудниках она зимой положительна, а летом отрицательна;
вглубоких рудниках естественная тяга, как правило, положительна и своего направления не меняет.
При положительной естественной тяге и небольшой величине ее обычно не учитывают, и то увеличение производительности, которое она дает, идет в запас. Однако на глубоких рудниках, где величина естественной тяги может составлять десятки миллиметров, в зимнее время года следует на соответствующую величину уменьшить депрессию вентилятора главного проветривания и получать значительную экономию электроэнергии.
Отрицательная естественная тяга должна подсчитываться при проектировании вентиляции и прибавляться к расчетной депрессии.
Особенно внимательно следует подсчитывать депрессию естественной тяги при вскрытии месторождения штольней и при большой разнице отметок между устьями воздухоподающей и выдающей выработок.
Вентиляционное оборудование
Вкачестве побудителей тяги для проветривания тупиковых выработок чаще всего используют осевые вентиляторы местного проветривания с электрическим и пневматическим приводом.
На шахтах и рудниках широко распространены осевые вентиляторы ВМЭ- 5, ВМЭ-6, ВМЭ-6/1, ВМЭ-8, ВМЭ-10, ВМЭ-12А. Цифра означает размер в дециметрах входного и выходного патрубков. 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 следующие типы вентиляторов: ВМП-4М, ВМП-6/1.
Вкачестве вентиляторов главного проветривания шахт и рудников применяются следующие типы вентиляторов:
– центробежные ВЦ25, ВЦ31,5М, ВЦД31,5М, ВЦД47У, ВЦД47У-Н, ВЦД47У-Р, ВЦД47У-НС, ВЦД47М «Север»;
– осевые ВОД21, ВОД30М, ВО-24Р, ВОД40.
Выбор вентилятора главного проветривания Выбор вентилятора главного проветривания производят на основе
полученных данных общерудничного количества воздуха и депрессии.
Для получения производительности вентилятора общерудничное количество воздуха умножается на коэффициент, учитывающий подсос воздуха через неплотности устья вентиляционной шахты и канал вентилятора.
Этот коэффициент принимается равным:
–при установке вентиляторов на скиповом стволе – 1,25;
–на клетевом стволе – 1,2;
–на стволах и шурфах, не используемых для подъема, – 1,1;
–на шурфах, используемых для подъема и спуска материалов, – 1,3. Выбранный вентилятор должен обеспечить проектируемый рудник
необходимым количеством воздуха в течение всего срока его существования (или части этого срока). Если продолжительность разработки шахтного поля велика, то срок эксплуатации вентиляторной установки принимается равным 20-25 лет. При этом к.п.д. вентилятора должен быть не менее 0,7.
Главная вентиляторная установка должна состоять из вентиляторного агрегата (вентилятора и двигателя) и резервного двигателя. Главные вентиляторные установки должны быть оборудованы реверсивными устройствами, позволяющими производить не более чем за 10 минут изменение направления движения вентиляционной струи, причем количество воздуха, проходящего по выработкам после реверсирования вентилятора, должно быть не менее 60 % его количества при нормальном направлении вентиляционной струи.
Исправность действий реверсивных устройств должна проверяться не реже одного раза в месяц и, кроме того, не реже двух раз в год эта проверка должна сопровождаться замером количества воздуха в горных выработках по схеме, предусмотренной планом ликвидации аварий.
На тех рудниках, где предусмотрено несколько режимов работы вентилятора в зависимости от характера выполняемых операций, график работы главного и вспомогательного вентиляторов должен быть утвержден главным инженером рудника.
Подсчет стоимости вентиляции Стоимость вентиляции складывается из следующих основных статей
затрат:
1)стоимости погашения капитальных затрат на приобретение вентилятора
идвигателя, фундамента, здания вентилятора, канала вентилятора и реверсивных устройств;
2)стоимости электроэнергии, потребляемой вентилятором;
3)стоимости смазки и ремонта вентилятора и двигателей;
4)стоимости различных вентиляционных сооружений и вентиляционного оборудования;
5)заработной платы лицам вентиляционного надзора.
Основными горнотехническими факторами, влияющими на стоимость вентиляции, являются: производительная мощность рудника, протяженность шахтного поля, расход взрывчатых веществ на 1 т добычи.
На газовых угольных шахтах стоимость проветривания возрастает с увеличением газообильности, на рудниках – с увеличением удельного расхода взрывчатых материалов.
Для уменьшения стоимости проветривания следует: принимать меры к снижению депрессии рудника; на сильно газовых шахтах применять дренаж газа; бороться с утечками воздуха; выбирать вентилятор с более высоким к.п.д.
Одним из мероприятий, способствующих уменьшению депрессии рудника, является увеличение площади сечения выработок. Поэтому возникает вопрос об экономически наивыгоднейших размерах горных выработок, при которых суммарные расходы на проведение, их поддержание и на вентиляцию (в основном на электроэнергию) были бы минимальными.
На практике при проектировании вентиляции к указанному способу определения размеров горных выработок не прибегают. Однако в отдельных случаях придание горным выработкам наивыгоднейших размеров, несомненно, позволило бы достигнуть существенной экономии по всем статьям. Особенно это относится к вентиляционным стволам, диаметр которых иногда целесообразно определять не только по пропускной способности, но также проверить по экономической выгодности.