Проектирование вентиляции рудных шахт

ЛЕКЦИЯ 5 Проектирование вентиляции рудных шахт При подземной разработке месторождений полезных ископаемых санитарно – гигиенические условия и безопасность работ в шахтах зависят от состояния вентиляции. В связи с этим будущие горные инженеры должны не только знать технику проветривания шахт, но и уметь производить инженерные расчеты по вентиляции. Проект вентиляция – составная часть проекта разработки месторождения. Неудачно составленный проект может намного увеличить стоимость проветривания, потребовать крупных дополнительных капиталовложений на реконструкцию вентиляции. Существует немало шахт, которые спустя несколько лет после пуска в эксплуатацию оказались в тяжелом положении из-за недостатка воздуха. Проект вентиляция шахты должен быть увязан с проектов вскрытия и разработки месторождения. При проектировании вентиляции иногда приходится вносить поправки в уже принятые решения по вскрытию, подготовке и разработке, изменять параметры систем разработки, предусматривать проходку дополнительных выработок или увеличивать сечения отдельных выработок для пропуска необходимого количества воздуха. Проект должен содержать следующие части: 1) выбор системы, способа и схемы проветривания; 2) подсчет количества воздуха, необходимого для проветривания шахты; 3) подсчет общешахтной депрессии; 4) выбор вентилятора ( или вентиляторов ) главного проветривания; 5) подсчет стоимости проветривания ( экономическая часть) 1. Выбор системы, способа и схемы проветривания Пол системой вентиляции шахты понимается вентиляционная сеть шахты и включенные в нее источники тяги, т.е. совокупность элементов, составляющих единую аэродинамическую систему. Шахта может иметь единую систему вентиляции или быть разделенной на несколько секций с самостоятельной системой вентиляции а каждой из них ( секционное проветривание ). При проектировании вопрос о том, будет ли шахта иметь единую систему вентиляции или комплекс систем, решают, исходя из размеров шахты и сложности организации управления ее проветриванием. В большинстве случаев для шахты принимают единую систему вентиляции. Секционное проветривание применяют только для крупных шахт. При разделении шахты на секции должна быть предусмотрена надежная изоляция выработок разных секций друг от друга. Способом проветривания называется способ получения разности давлений, необходимой для перемещения воздуха в вентиляционной сети. Различают следующие способы проветривания: • естественный – обусловленный наличием естественной тяги; • искусственный – при помощи вентиляторов или других устройств. Искусственный способ проветривания разделяется на: • всасывающий; • нагнетательный • комбинированный Схемой проветривания называется определенный порядок расположения горных выработок, служащих для подвода свежего и отвода отработанного воздуха. В зависимости от взаимного расположения выработок, по которым, проходят главные входящие и исходящие струи, известны следующие основные схемы проветривания: • центральная( с центральным расположением стволов, используемых для входящей и исходящей струи или центрально-отнесенным расположением стволов); • диагональная ( фланговая ) (крыльевая – когда целое крыло шахты имеет одну общую выработку для исходящей струи; групповая – когда одна выработка для исходящей струи имеется не для всего крыла, а лишь для группы участков данного крыла; участковая – когда каждый участок имеет свою выработку для исходящей струи); • комбинированная, имеющая элементы центральной и диагональной схем. Выбор схемы проветривания производится на основе оценки конкретных особенностей схем в сочетании с определенным способом проветривания и с учетом схемы вскрытия месторождения. В некоторых случаях для правильного выбора делается экономическое сравнение нескольких схем, при этом может быть изменена схема вскрытия и некоторые элементы системы разработки. Схему проветривания необходимо составлять на весь период отработки шахтного поля, расчет вентиляции и выбор вентиляторов производится на первые 10 – 15 лет работы шахты. Следует избегать большого количества вентиляционных сооружений, а так же схем, при которых в непосредственной близости одна от другой проходят струи с депрессиями, существенно отличающимися между собой. Такие схемы ненадежны и их применение вызывает большие утечки воздуха. Для вентиляции рудника, как правило, следует принимать фланговую (диагональную ) схему проветривания. Целесообразность свежего воздуха в подземные выработки производить по специальным вентиляционным стволам или по стволам, которые используются для выдачи руды или породы только в клетях. Подача свежего воздуха по стволам, оборудованным скиповыми подъемниками запрещена. В отдельных случая для проветривания рудников малой мощности допускается ( при согласовании с органами Ростехнадзора ) подача свежего воздуха по скипо-клетьевым стволам с обязательным осуществлением комплекса мероприятий по его чистке от пыли. При одновременной разработке двух или нескольких этажей проветривание каждого этажа должно осуществляться обособленной струей свежего воздуха, для чего необходимо предусматривать проходку сборных вентиляционных штреков ( коллекторов). При массовых взрывах необходимо предусматривать локализацию района распространения газообразных продуктов. В соответствующем разделе пояснительной записки на отдельном листе или вставке составляется вентиляционный план или схема, на которых условными обозначениями должны быть нанесены: 1) главные вентиляторы с указанием типа, производительности и депрессии; 2) калориферные установки с указанием системы калориферов и поверхности нагрева; 3) движение свежей ( красными стрелками ) и отработанной ( синими стрелками ) вентиляционной струи; вентиляционные устройства – замерные станции с указанием площади их сечения, перемычки, кроссинги, вентиляционные двери; 4) вентиляторы местного проветривания ( ВМП ) с указанием типа и производительности; 5) оросительные устройства На вентиляционных планах или схемах должно быть указано расчетное количество воздуха: а) поступающего в шахту, на крылья, горизонты, участки, в очистные блоки, в забои подготовительных выработок, к местам установки ВМП; б) исходящего из шахты, крыльев, горизонтов, участков и очистных забоев. 2.Расчет количества воздуха Расчеты количества воздуха производятся для отдельных очистных выработок, обособленного проветривания блоков при нарезных работах, обособленного проветривания подготовительных выработок, технологических камер, а так же поддерживаемых выработок. Общее количество воздуха для шахты определяется как сумма результатов этих расчетов и утечек воздуха. Утечки воздуха в пределах выемочных блоков учитываются коэффициентами утечек. Основными исходными данными для расчетов количества воздуха являются: производственная программа развития горных пород, календарные планы разработки горизонтов, рудных тел, блоков, планы добычи по горизонтам, блокам, планы проведения подготовительных выработок, схемы вентиляции по отдельным рудным телам и шахте, данные о выделении вредных примесей ( пыли, газов ) в рудничную атмосферу. По газам, образующимся при взрывных работах, расчет производится как для нормального ( постоянного ) режима вентиляции, так и для периода проветривания после проведения массового взрыва. Если количество воздуха, рассчитанное для проветривания очистной выработки при нормально режиме, не обеспечивает разжижение и вынос газов взрывчатого вещества ( ВВ ) за отводимое на вентиляцию время, то рассматриваются дополнительные мероприятия по перераспределению воздуха или принимаются 2 режима проветривания – нормальный и усиленный. 2.1 Расчет количества воздуха для очистных выработок 2.1.1 По выделению углекислого, взрывоопасных и других газов Количество воздуха определяется по условию статического разжижения, /мин: где – среднее газовыделение в очистной выработке,/мин; – коэффициент неравномерности газовыделения; C – содержание ( допустимое ) газа в исходящей струе, % ( С = 0,5% для , С = 1,0% для ); – содержание газа в поступающем в очистную выработку воздухе, % ( = 0,04% ) 2.1.2 Расчет по газам ВВ, образующимся при взрывных работах Для лавообразных очистных выработок ( система разработки со сплошной выемкой, потолкоуступная и почвоуступная системы, потолкоуступные и слоевые системы с крепью, сплошные системы разработки, сплошные системы с выемкой руды забоем-лавой по простиранию, системы с магазинированием руды ( вариант системы со шпуровой отбойкой), системы разработки горизонтальными и наклонными слоями с закладкой, с крепью и закладкой, системы слоевого обрушения при сквозном проветривании забоя, слоевого обрушения с выемкой забоем-лавой и др. ) необходимое количество воздуха, /мин: где t – время проветривания, мин; V–проветриваемый объем очистной выработки,; A – количество одновременно взрываемого ВВ, кг; b – газовость данного типа ВВ в пересчете на условную окись углерода, л/кг. Для систем разработки с рабочим пространством в виде камеры, заполненной после взрывных работ газами и проветриваемой за счет турбулентной диффузии 9 камерно-столбовые системы разработки, системы разработки с поэтажной выемкой, сплошная система разработки в мощных полого падающих или горизонтальных рудных телах, система разработки с магазинированием руды при расположении камер вкрест простирания и шпуровой отбойкой и др., рис. 2.1 ), количество воздуха определяется, /мин: где k – коэффициент турбулентной диффузии ( табл. 2.1 ); – объем камеры, , (остальные обозначения аналогичны формуле (2.2)). Для камерных систем разработки, когда проветривание осуществляется за счет турбулентных деформаций ( камеры большого объема, рис. 2.2 ), количество воздуха, /мин: где – загазованный после взрывных работ объем камеры, . Рис. 2. 2. Проветривание очистных камер большого объема турбулентных деформаций Величина определяется так: где S – площадь поперечного сечения камеры, ; p – плотность руды, т/; – средняя глубина шпуров или длина подвигания при веерной отбойке, м. Для камерных систем разработки, при проветривания за счет турбулентной диффузии и турбулентных деформаций ( рис. 2. 3) количество воздуха, /мин: Критический объем камеры ( ) при движении газовой волны, в которой максимальная концентрация снижается до допустимой величины, . Если объем камеры , то в формуле ( 2. 6 ) вместо можно подставить . Рис. 2. 3. Проветривание очистных камер за счет турбулентности диффузии и турбулентных деформаций Для систем разработки с массовым обрушением руды количество воздуха, необходимое для разжижения и выноса газов ВВ при выпуске руды, вычисляют следующим образом. Без вторичного дробления с применением ВВ в очистной камере, /мин: где – коэффициент неравномерности газовыделения в начальный период выпуска руды ( = 1,7, по экспериментальным данным ); – производительность выпуска руды из блока, /час; – загазованный после массового взрыва объем, где – объем выработок блока и выработок для исходящей вентиляционной струи, ; – объем, занимаемый отбитой горной массой, ; – свободный объем блока при открытом очистном пространстве, ; – коэффициент пустотности отбитой горной массы ( – коэффициент разрыхления при взрыве ). При вторичном дроблении с применением ВВ, /мин: где – время проветривания после взрыва заряда для вторичного дробления, мин. ( = 5 мин ); – величина условного заряда ВВ, газовыделение которого равно сумме газовыделений из выпускаемой руды и от вторичном дроблении, кг; – объем доставочного ( скреперного ) штекера или орта, считая от начала до сборной вентиляционной сбойки, где – количество ВВ, соответствующее газовыделению из отбитой руды при выпуске, кг; – количество ВВ, соответствующее газовыделению при взрыве ВВ для вторичного дробления, кг: где – коэффициент, учитывающий изменение газовыделения накладных зарядов по сравнению со шпуровыми ( можно принимать равным 4 при взрывании открытых накладных зарядов и 0,5 при применении внешней забойки); – количество одновременно взрываемого ВВ при вторичном дроблении, кг. Для систем разработки с торцевым выпуском руды ( рис. 2.4 ) количество воздуха, подаваемого в доставочные выработки при выпуске без вторичного дробления с применением ВВ и проветривании вентиляторами местного проветривания ( ВМП ), эжекторами или за счет общешахтной депрессии, /мин: где – загазованный после взрыва объем, Величина где – объем доставочных, буровых и других выработок блока, загазванных при взрыве, ; – объем в блоке, занимаемый рудой, . Количество воздуха, подаваемого в доставочные выработки при применении вторичного дробления и всасывающем проветривании с помощью ВМП ( для одной выработки ),/ мин: где – объем тупиковой доставочной выработки, Рис. 2.4. Схема проветривания выработок с торцевым выпуском руды Величина , входящая в , количество ВВ, соответствующее газовыделению из отбитой руды в одну из 2 – х выработок: Количество воздуха при применении вторичного дробления нагнетательном способе проверивания( рис. 2. 4, а), / мин: Количество воздуха, необходимое для проветривания при выпуске руды со вторичным дроблением и применением ВВ и вентиляцией за счет общешахтной депрессии ( рис. 2. 4, б, в), / мин: где – объем доставочной выработки от забоя до вентиляционной сбойки, ;k – коэффициент турбулентной диффузии ( табл. 2. 1 ). В расчетах количества воздуха по газам ВВ, образующимся при взрывных работах, газовость ВВ (b) при отсутствии фактических данных можно принимать 100 л/кг для сухих выработок, 60 л/кг – для обводненных, 40 л/кг – при использовании водяных заслонов. 2.1.3 Расчет количества воздуха по пылевому фактору Расчет производится по оптимальной по выносу пыли скорости движения воздуха, / мин: Таблица 2.1 Значения коэффициента турбулентной диффузии k Формула Характеристика условий проветривания Значениеk ( 2.3 ) Сквозное проветривание с подачей свежего воздуха по выработкам 0,4 ( 2.3 ) Свежий воздух подается по трубам 0,7 ( 2.6 ) Сквозное проветривание камер большого объема 0,5 ( 2.16 ) Сквозное проветривание с подачей свежего воздуха по вентиляционным сбойкам 0,2 где – оптимальная по выносу пыли скорость движения воздуха, м/с ( можно принимать равной 0,8 м/с ); а – коэффициент, учитывающий отношение средней скорости движения воздуха к осевой ( для выработок с твердыми границами a = 1,2 ); S– площадь поперечного сечения выработки, . При системах разработки, имеющих большие площади поперечного сечения очистной выработки, за величину площади в формуле ( 2.17 ) следует принимать площадь поперечного сечения призабойного рабочего пространства. Для камер большого размера расчет «по пыли» можно не производить. Расчет количества воздуха для действующих буровых выработок также следует производить по формуле ( 2.17 ) 2.1.4 Расчет количества воздуха по выделению ядовитых газов самоходным дизельным оборудованием Расчет производится по норме подачи свежего воздуха на единицу мощности двигателя внутреннего сгорания ( ДВС ), /мин: где q – принятая норма подачи воздуха на единицу мощности ДВС, /мин ∙ кВт ( при отсутствии фактической нормы рекомендуется принимать 6,8 /мин ∙ кВт ); – коэффициент одновременности работы оборудования ( рекомендуется принимать равным 1; 0,9; 0,85 при работе соответственно 1, 2, 3 – х и более машин); – суммарная мощность ДВС работающих машин, кВт. За окончательный результат надо принимать наибольшее количество воздуха для очистных выработок, рассчитанных по природным газам, по газам от взрывных работ, по пылевому фактору, по газам от ДВС. Принятый расход проверяется по минимально допустимой скорости для данного вида выработок и по количеству людей, /мин: где – минимально допустимая скорость движения воздуха, м/с; где Р – периметр выработки, м; S–площадь поперечного сечения выработки, . По количеству людей: где n – наибольшее количество люде, одновременно работающих в очистной выработке, чел. В случае проветривания вентиляторами местного проветривания осуществляется проверка по производительности ВМП, /мин: где – производительность ВМП ; 1,43 – коэффициент запаса воздуха, исключающего рециркуляцию воздуха. 2.1.5 Расчет количества воздуха по газам ВВ при массовых взрывах Для систем разработки с массовым обрушением руды и вмещающих пород ( камерно-столбовые с отбойкой глубокими скважинами, поэтажного и этажного обрушения и т. д. ) количество воздуха для проветривания после массового взрыва, где – время проветривания после массового взрыва, мин; – условный заряд ВВ, кг; – объем загазованных выработок шахты, . Величина , ( – объем выработок, считая от откаточного горизонта блока по поверхности, ). Условный заряд определяется, кг: где i – коэффициент, учитывающий объем газовыделений в период проветривания после массового взрыва ( табл. 2.2 ); А – заряд ВВ, взрываемый в блоке, кг. Таблица 2.2 Коэффициент i, учитывающий газовыделение после массового взрыва Система разработки Число поверхностей контакта отбитой руды со стенками выработки Коэффициент i Поэтажное обрушение (вариант «закрытый веер» ) Верхняя и одна боковая Верхняя и 2 – 3 боковых 0,19 0,14 Поэтажное обрушение с отбойкой руды глубокими скважинами Одна верхняя Верхняя и боковая Верхняя и 2 – 3 боковых 0,09 0,06 0,05 Этажное обрушение с отбойкой руды и глубокими скважинами Одна верхняя Верхняя и одна боковая Верхняя и 2 – 3 боковых 0,16 0,13 0,12 Камерная система с послойной отбойкой руды и глубокими скважинами При – объем камеры, ) 0,18 0,25 0,30 Время проветривания рекомендуется принимать равным времени, отводимому на проветривание по технологии горных работ ( межсменные перерывы, взрывные смены и т.д. ). При производстве массовых взрывов в выходные дни расчеты количества воздуха можно не производить. 2.2.Расчет количества воздуха для проветривания нарезных и подготовительных выработок 2.2.1 По выделению углекислого, взрывоопасных и других газов Количество воздуха /мин: где – максимальное количество газа, выделяющееся из призабойного участка выработки, /мин; С – допустимое содержание газа в исходящей струе, % ( С = 0,5 % для , С = 1,0 % для ); – содержание газа в поступающем в выработку воздухе, % ( для – 0,04 %). 2.2.2 По газам, образующимся при взрывных работах При нагнетательном способе проветривания, /мин: где t – время проветривания, принимаемое не более 30 мин; L – длина тупиковой выработки, м. Для выработок большой длины вместо Lподставляется критическая длина: где А – количество взрываемого ВВ, кг; b– газовость ВВ, л/кг ( рекомендуется 100 л/кг для сухих выработок, 60 л/кг для обводненных, 40 л/кг при наличии водяных завес); S – площадь поперечного сечения выработки, ; K – коэффициент турбулентной диффузии (К = 0,6 ); Р – коэффициент утечек воздуха. Величина Р принимается по табл. 2.3, 2.4. Таблица 2.3. Текстовиниловые трубы в зависимости от диаметра труб и длины воздухопровода L, м Р L, м Р L, м Р 50 100 150 200 250 300 1,04 1,08 1,11 1,14 1,16 1,19 400 500 600 700 800 900 1,25 1,30 1,35 1,39 1,43 1,47 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1,52 1,54 1,59 1,63 1,66 1,70 Таблица 2.4. Коэффициент Р для текстовиниловых труб в зависимости от диаметра трубы и для воздуховода D, м Длина воздуховода, м 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0,5 1,019 1,045 1,091 1,145 1,57 1,230 1,330 - - - 0,6 1,014 1,036 1,071 1,112 1,130 1,180 1,201 1,330 - - 0,7 1,010 1,028 1,052 1,080 1,108 1,145 1,168 1,237 1,288 1,345 0,8 1,008 1,022 1,040 1,057 1,090 1,123 1,153 1,195 1,299 1,251 Для любого типа труб величина Р рассчитывается так: где – коэффициент удельной стыковой проницаемости ( табл. 2.5 ); D – диаметр труб, м; – общая длина воздуховода, м; – длина одного звена воздуховода, м; R– аэродинамическое сопротивление всего воздуховода, дПа, R = 0,01 (Значения приведены в табл. 2.6 ). Таблица 2.5 Значение коэффициента удельной стыковой воздухопроницаемости Характеристики соединений Металлические трубы Соединения телескопического типа с промазкой: • глиной • цементом 0,000743 0,000349 Фланцевые соединения: • качество сборки обычное в шахтных условиях • резиновые прокладки, качество сборки хорошее • то же, весьма качественная сборка • то же, прокладки из резиновых колец и тандажное соединение 0,0005 0,00022 – 0,0033 0,0001 0,000034 Фанерные трубы Соединения телескопические с промазкой швов асфальтом 0,00025 Трубы водопроводного типа, соединенные на хомутах с тщательной промазкой асфальтом 0,00015 – 0,0002 При всасывающем проветривании, /мин: где – длина зоны отброса, м. 2.2.3 По пылевому фактору При нагнетательном и комбинированном проветривании, /мин: Таблица 2.6 Аэродинамическое сопротивление воздуховодов длиной 100 м, дПа Тип труб Диаметр трубопровода, м 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Металлические 100 22,8 5,8 2,5 1,1 0,6 0,3 0,16 Матерчатые типа М 128 31,0 10,0 4,0 1,8 0,9 0,5 0,3 Текстовикитовые 56 10,8 3,3 1,2 0,5 0,25 0,13 0,08 Фанерные с боковым швом 9 21,5 7,0 2,6 1,3 - - - Фанерные водопроводного типа 62 4,8 1,9 0,89 - - - - где – оптимальная по выносу пыли скорость движения воздуха ( рекомендуется принимать 0,6 м/с ). При всасывающем способе, /мин: 2.2.4 По газам от ДВС Количество воздуха равно, /мин: где q– принятая норма подачи воздуха на единицу мощности ДВС, /мин ∙ кВт ( при отсутствии данных принимать 6,8 /мин ∙ кВт ); – коэффициент одновременности работы оборудования; – суммарная мощность ДВС работающих машин, кВт. Для проветривания принимают наибольшее из количеств воздуха, рассчитанных по перечисленным факторам. Производительность вентилятора, обеспечивающего подачу требуемого для забоя количества воздуха, /мин: 2.3 Расчет количества воздуха для технологических камер Для складов ВМ и горючесмазочных материалов, /мин: где К – коэффициент, учитывающий краткость воздухообмена (К = 0,07 для складов ВМ, К = 0,33 – для ГСМ ); – суммарный объем выработок склада, Для электромашинных камер,/мин: где – мощность одновременно работающих электроустановок, кВт; – КПД электроустановки ( для насосных принимать равным КПД двигателя; для вакуум-насосных – равным произведению КПД двигателя и вакуум-насоса ); - коэффициент загрузки в течение суток ( при продолжительности работы установки 1 час принимать равным 1 ); – температура воздуха, поступающего в камеру С; Для зарядных камер, /мин: где – емкость аккумуляторной батареи, А – z; – число аккумуляторов в батарее; число одновременно заряжаемых батарей. Должно выполняться условие ( в /мин ): Для подземных механических мастерских ( где проводятся электросварочные, автогенные работы), /мин: где G – наибольший расход электродов, кг/г; - необходимое количество воздуха на 1 кг расходуемых электродов, /мин; ( принимать для ОММ-5 – 70 /мин, ЦМ-7, ЦМ-8 – 85,0 УОНИ, К-5, МЗ-0,4 – 100,0 ); – количество постов электросварки, оборудованных местной вытяжкой; – количество воздуха на один пост ( = 25 /мин ); – количество расходуемого ацетилена, /ч; – количество воздуха на 1 расходуемого ацетилена ( = 25 /мин ); V – скорость движения воздуха в вытяжном зонте ( V = 0,7 м/с ); S–площадь зонта, ; – число кузнечных горнов. Проверка по людям, /мин: Принимается наибольшее значение. Общее количество воздуха принимается как сумма расходов воздуха для камер. 2.4 Расчет количества воздуха для поддерживаемых выработок Для поддерживаемых выработок, включая резервные забои, запасные выхода, заезды, транспортные съезды для самоходного оборудования, конвейерные выработки и.т.д., которые не используются для подачи свежего или удаления загрязненного воздуха, расчет проводится по выделению природных газов, газов от ДВС и проверяется по минимальной скорости воздушной струи,/мин: где – минимальная скорость движения воздуха, м/с; = 0,1 P/S; S– площадь поперечного сечения выработки, ( для очистных выработок с большим свободным пространством может приниматься площадь призабойного пространства ). 2.5 Количество воздуха для шахты Общее количество воздуха, необходимое для проветривания шахты при нормальном вентиляционном режиме, подсчитывается, /мин: где K – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения воздуха по горизонтам и главным воздухоподающим выработкам ( при одном, двух, трех и более горизонтах принимается соответственно 1,05; 1,10; 1,20); – коэффициент, учитывающий утечки в пределах блока ( принимается по табл. 2.7); Таблица 2.7 Значение коэффициента по учету в блоке Система разработки С закладкой, креплением и закладкой 1,1 С магазинированием руд и комбинированные 1,2 С открытым очистным пространством, с креплением очистного пространства, с обрушением 1,3 – сумма количеств воздуха для обособленного проветривания очистных выработок, /мин; – сумма количеств воздуха для обособленного проветривания нарезных и подготовительных выработок, /мин; – сумма количеств воздуха для обособленного проветривания технологических камер,/мин; – сумма количеств воздуха для обособленного проветривания поддерживаемых выработок, /мин; коэффициент, учитывающий утечки воздуха на пути от воздухоподающих стволов до выемочных блоков ( принимается по табл. 2.8 ). Таблица 2.8 Эффект коэффициента поучету утечек в воздухоподающих выработках Порядок выемки блоков в этаже и подготовка шахтного поля Наступательная выемка с рудной подготовкой 1,3 Наступательная выемка с полевой подготовкой 1,15 Отступающая выемка с рудной подготовкой 1,10 Отступающая выемка с полевой подготовкой 1,05 Комбинированная выемка с полевой подготовкой 1,2 Комбинированная выемка с рудной подготовкой 1,3 При данном методе расчета определение дебита необходимо производить отдельно для крыльев шахты, горизонтов, а затем и шахты в целом (с соответствующимиK, , ). Проверка общешахтного количества воздуха осуществляется по людям,/мин: где n – наибольшее число людей, одновременно находящихся в шахте; n = 1,2( 1,2 – коэффициент, учитывающий надзор и практикантов; – соответственно сменная производительность шахты и одного подземного рабочего, т/см ). По постоянно выделяющимся газам, /мин: где – норма подачи воздуха на 1 среднесуточной добычи горной массы, /мин (принимается по табл. 2.9 ); – среднесуточная добыча горной массы, ; Z – коэффициент запаса, учитывающий потери воздуха в шахте ( для проверочных расчетов рекомендуется принимать: 1,4 – для систем с закладкой и обрусением, 1,5 – с открытым выработанным пространством; 1,6 – при наличии больших незаполненных пустот и зон обрушения). Таблица 2.9 Норма подачи воздуха на 1 среднесуточной добычи Категория рудника по относительной глобальности Количество газов (), выделяющееся в сутки на 1 среднесуточной добычи горной массы, I до 7 1,4 II от 7 до 14 1,75 III от 14 до 21 2,1 Сверхкатегорийные более 21 более 2,1 2.6 Пример расчета количества воздуха 2.6.1 Краткая характеристика шахты Месторождение вскрыто вертикальными стволами и капитальными квершлагами. В центре пройдено 2 ствола – скиповой и клетевой, на флангах – вентиляционные стволы. Подготовка полевая с наступательной выемкой блоков в этаже. Система разработки: камерная с открытым очистным пространством и отбойкой глубокими скважинами, поэтажное обрушение с отбойкой глубокими скважинами, горизонтальные слои с закладкой. Схема вентиляции фланговая, способ проветривания нагнетательный. Шахта не опасна по взрывчатым газам. При очистной выемке имеет место выделение углекислого газа. Проветривание очистных работ за счет общешахтной депрессии, подготовительных и нарезных – вентиляторами местного проветривания. Одновременно в эксплуатации находятся 2 горизонта ( А и Б ). Общее количество действующих выработок в очистных блоках – 9 ( 3 – камерная система, 4 – слои с закладкой, 2 – поэтажное обрушение ). В проходке и нарезке находятся: восстающих – 6; ортов – 4; ортов-заездов – 2; боровых ортов – 2; квершлагов – 1. Из технологических камер эксплуатируются склады ВМ. Резервных и поддерживаемых выработок: камерная система – 1; слои с закладкой – 2; поэтажное обрушение – 1; восстающих – 4; буровых ортов – 2; скиповой ствол со скиповой ветвью руддвора – 1. Массовые взрывы приурочены к выходным дням. 2.6.2 Расчет количества воздуха для очистных выработок Камеры с открытым очистным пространством и отбойкой глубокими скважинами По выделению углекислого газа ( формула ( 2.1 ) при = 0,8 /мин, = 1,3; С = 0,5%; = 0,04 %: По выделению газов ВВ при выпуске руды с вторичным дроблением ( формула ( 2.8 )) при t = 5 мин; = 2 ∙ 5 ∙ 25 = 250 ; b = 100 л/кг. Величину определяем по формулам ( 2.9 ), ( 2.10 ), ( 2.11 ) при = 4А = 2500 кг, = 0,3; = 1,7; = 12500 ; = 0,6 кг. По выносу пыли ( формула ( 2.17 )) при двух доставочных ортах ( по 5 каждый): По числу людей ( формула ( 2.21 )), 3 человека): . Проверка по минимальной скорости ( формула ( 2.19 )): . Принимается наибольшее – 395 Поэтажное обрушение с отбивкой руды глубокими скважинами По выделению углекислого газа ( формула ( 2.1 ) при = 1,0 , = 1,5; С = 0,5 %; = 0,04 %: По выделению газов ВВ при выпуске руды с вторичным дроблением ( формула (2.8)) при = 5 мин; = 300 ; b = 100 л/кг, = 6,7 , А = 13000 кг, = 0,3; = 1,7; = 15500 : По выносу пыли ( формула ( 2.17 )) при двух доставочных ортах площадью 5 каждый: По числу людей ( 3 человека ) По минимальной скорости Принимается наибольшее 586 Горизонтальные слои с закладкой По выделению углекислого газа при = 0,5 = 1,3; С = 0,5 %; = 0,04%: По выделению газов ВВ при выпуске руды с вторичным дроблением ( формула (2.3)) при t= 30 мин; = 6 ∙ 5 ∙ 12 = 360 b = 100 л/кг, А = 56 кг, К = 0,5: По людям ( при n = 2 ) Проверка по минимальной скорости ( формула ( 2.19 )): Принимается наибольшее – 162 Проветривание восстающего ( длина – 50 м, поперечное сечение – 6,4 , количество одновременно взрываемого ВВ – 25 кг, время проветривания – 30 мин, газовость ВВ – 100 л/кг). Достаточный коэффициент трубопровода в силу незначительной длины не учитываем ( формула ( 2.25 )): По выносу пыли ( формула ( 2.29 ): По числу людей ( при n = 3 ): По минимальной скорости ( при площади восстающего в свету 4,8 ): Принимается наибольшее – 177 Откаточный штрек ( длина – 250 м, площадь поперечного сечения – 7,4 , количество одновременно взрываемого ВВ – 25 кг, газовость ВВ – 100 л/кг, время проветривания – 30 мин, вентиляционные трубы типа М, коэффициент утечек согласно табл. 2.3 –1,16). Расчет по формуле ( 2.25 ): По выносу пыли ( формула ( 2.29 )): По числу людей ( при n = 5 ): Принимаем 205 Количество воздуха для проветривания штрека с учетом утечек воздуха ( формула ( 2.32 )): По минимальной скорости: Окончательно принимаем 238 По остальным подготовительным и нарезным выработкам расчеты аналогичны. Результаты сведены в табл. 2.10 Таблица 2.10 Расчет количества воздуха Выработки Площадь поперечного сечения, Длина, м Расход ВВ, кг Время проветривания, мин Количество воздуха, подаваемого к забою, Количество воздуха для проветривания выработки, Восстающие 6,4 50 25 30 177 177 Орты 5,0 25 20 15 60 75 Орты-заезды 7,4 35 25 15 90 111 Буровые орты 9,0 25 30 15 110 135 Откаточные штреки 7,4 250 25 30 205 238 Квершлаги 7,4 300 30 30 205 245 2.6.3 Расчет количества воздуха для технологических камер Для склада ВМ ( формула ( 2.35 )) при = 1030 2.6.4 Расчет количества воздуха для поддерживаемых выработок Расчеты выполняются по формуле ( 2.40 ). Результаты сводятся в табл. 2.11. 2.6.5 Расчет необходимого количества воздуха для проветривания шахты Результаты расчетов сводятся в табл. 2.12. Суммарное количество воздуха для горизонта А Суммарное количество воздуха для горизонта Б Количество воздуха, необходимое для проветривания шахты в целом После проверки по людям и углекислому газу принимается наибольшее значение. Таблица 2.11 Расчет количества воздуха для поддерживаемых выработок Наименование выработки Площадь поперечного сечения, Необходимое количество воздуха, Резервные блоки при камерной системе разработки с открытым очистным пространством и при системе подэтажного обрушения 10 150 Резервные блоки при системе разработки горизонтальными слоями с закладкой 18 162 Буровые орты 3,0 135 Восстающие 6,4 5,8 Грузовая ветвь скипового околоствольного двора и скиповой ствол 19,6 176