Расчет количества воздуха на период выхода рудника на проектную мощность

Расчет количества воздуха, необходимого для проветривания опытной панели № 1

Для проветривания отрабатываемых блоков №№ 1, 2 (блок №3 находится в резерве).

Применяемое оборудование: комбайн проходческо-добычной «Урал-20А» - 2 шт.

Расход воздуха, необходимый для проветривания призабойного пространства выработки по фактору «взрывоопасные газы»:

Qз = , м³/мин (3.1)

= q · k_н · k_дег · J, м³/мин, (3.2)

где q – газоносность пласта по соответствующим газам -0,1 м³/т;

k_н – коэффициент неравномерности газоносности по метану- 1,65;

k_дег – коэффициент дегазации отбитой горной массы, при механизированном способе отбойки -1,0;

J – техническая (указанная в руководстве) производительность забойного оборудования; для комбайна «Урал-20А» техническая производительность при сопротивляемости пород резанию А_р = 450 Н/мм (450 кгс/см) J = 6, 4 т/мин.

где – допустимая концентрация соответствующих газов, %, допустимая концентрация метана = 0,5 % согласно п. 113 ПБ-03-553-03.

- ожидаемый дебит газовыделения, м³/мин,

= 0,1 · 1,65 · 1,0 · 6,4 = 1,056 м³/мин.

Qз = = 211,2 м³/мин = 3,52 м³/с.

Расход воздуха, необходимый для проветривания очистной тупиковой выработки комбайна «Урал-20А» и проходящий через ее устье:

Q_выр = k_у · Qз, м³/мин; (3.3)

где

k_у – коэффициент, учитывающий утечки воздуха в трубопроводе, для гибких трубопроводов длиной 200м он равен 1,14.

Q_выр = 1,14 · 211,2 = 240,8 м³/мин = 4,01 м³/с.

Количество воздуха, необходимого для проветривания призабойного пространства выработки из расчета обеспечения минимальной скорости воздушной струи:

Qз = · = , м³/с, (3.4)

где

Р – периметр выработки; из выработок, проходимых в пределах блока, наибольшее сечение имеет блоковый выемочный штрек - три хода комбайна «Урал-400с»

(S = 34,1 м², P = 22,7 м).

Qз = 0,1 · 22,7 = 2,27 м³/с.

Т.к. 2,27<4,01, то к дальнейшему расчету принимается Q_выр=240,8 м³/мин = =4,01 м³/c.

Расчет вентиляционного окна между очистными камерами и вентиляционным штреком

Площадь поперечного сечения выработки (очистной камеры) S_в=20,2 м². Примем площадь вентиляционного окна S_ок = 1,0 м², тогда т. к. S_ок/ S_в = 1/20,2 = 0,05 < 0,5, то

S_ок = ,

откуда

R_ок = = = 1, 3272 Н · c² / м⁸.

Расход воздуха для проветривания выработки Q_в = Qз = 3,52 м³/с.

Депрессия местного сопротивления (вент.окна) h_ок=R_ок·Q_в² =1,3272·3,52²=

=16,44 Па. При уменьшении площади, например, до S_ок=0,5 м², R_ок= = 5,4880 Н · c² / м⁸, депрессия h_ок = 5,4880·3,52² = 68 Па, т.е. значительно возрастает.

Таким образом, площадь окна, соединяющего очистные камеры с вентиляционным штреком (для сквозного проветривания последующих очистных ходов) принимается S_ок ≥ 1,0 м².

Для проветривания подготавливаемого блока № 4

Применяемое оборудование: комбайн проходческо-добычной «Урал-400С» - 1 шт.

Расход воздуха, необходимый для проветривания призабойного пространства комбайна «Урал-400С»:

- по (3.2): = 0,1 · 1,65 · 1,0 · 5,0 = 0,83 м³/с, где 5,0 т/мин – техническая производительность при сопротивляемости пород резанию А_р = 450 Н/мм (450 кгс/см) комбайна «Урал-400С».

- по (3.1): Qз = = 166,0 м³/мин = 2,77 м³/с.

Расход воздуха, необходимый для проветривания подготовительной тупиковой выработки комбайна «Урал-400С» и проходящий через ее устье по (3.3):

Q_выр = 1,25 · 166,0 = 207,5 м³/мин = 3,46 м³/с,

где 1,25 – коэффициент, учитывающий утечки воздуха для гибких трубопроводов длиной 400м.

Из расчета(3.4) минимальной допустимой скорости воздушных потоков по по выработке комбайна «Урал-400С» (S = 13,1 м², P = 8,7 м) Qз = 0,1 · 8,7 = 0,87 < 3,46, следовательно к дальнейшему расчету принимается Q_выр = 3,46 м³/с.

Блок №3 включается в работу при аварийной остановке одного из действующих блоков. Количество воздуха для его проветривания в резервном состоянии незначительно и определяется по наибольшему числу людей, т. е. Q_л = 6 · n_л = 6 · 3 = 18 м³/мин = 0,3 м³/с.

Для проветривания опытной панели № 1:

Q_рз = k_рз · ΣQ_выр + ΣQз, м³/мин (3.5)

где

k_р – коэффициент, учитывающий наличие в рабочей зоне проходки тупиковых выработок, - 1,43;

ΣQ_выр,ΣQз – суммарный потребный расход воздуха для соответственно тупиковых и сквозных выработок панели,

Q_рз = 1,43 · (240,8 + 207,5) + 211,2 = 852,3 м³/мин = 14,2 м³/с.

Расход воздуха, необходимый для проветривания панели по фактору «выхлопные газы ДВС»:

Q_рз = 5 · k_од · N, м³/мин (3.6)

где N – суммарная номинальная мощность одновременно работающих в рабочей зоне машин с ДВС, л.с., N = 75 л.с. для трактора типа МТЗ-80 и N = 67 л.с. для машины типа «Минка-26»;

k_од – коэффициент одновременности работы машин с ДВС, при работе двух машин k_од = 0,90.

Q_рз = 5 · 0,9 · (75 + 67) = 639,0 м³/мин = 10,65 м³/с.

Т. к. 10,65 < 14,2 то к дальнейшему расчету принимается расход воздуха для проветривания опытной панели №1 Q_рз = 852,3 м³/мин = 14,2 м³/с.

В процессе эксплуатации рудника необходимо провести натурные исследования с целью уменьшения нормы расхода воздуха на 1 л.с. ДВС в связи с применением новейшего оборудования с современными системами газоочистки.

Расчет количества воздуха, необходимого для проветривания опытной панели №2

Применяемое оборудование и расчет по отрабатываемым блокам №№1–3 и подготавливаемому блоку №4 аналогичен вышеприведенному расчету соответствующих блоков по опытной панели №1, за исключением расчета по минимальной допустимой скорости воздушных потоков для очистной камеры - три хода комбайна «Урал-20А» (S = 54,2 м², P = 30,2 м) Q_з = 0,1 · 30,2 = 3,02 м³/с, которая не является определяющим фактором.

Расход воздуха, необходимый для проветривания опытной панели №2 по (3.5):

Q_рз = 1,43 · (240,8 · 2 + 207,5) + 211,2 = 1196,7 м³/мин = 20 м³/с.

Т.к. по (3.6) 10,65 < 20 м³/с, то к дальнейшему расчету для проветривания опытной панели №2 принимается расход воздуха Q_рз = 1196,7 м³/мин = 20 м³/с.

Расчет количества воздуха, необходимого для проветривания опытной панели № 3

Для проветривания отрабатываемых блоков №№ 1, 2

Применяемое оборудование: комбайн проходческо-добычной типа 12НМ26 - 2шт.

Расход воздуха, необходимый для проветривания призабойного пространства выработки по фактору «взрывоопасные газы» по (3.1), (3.2):

= 0,1 · 1,65 · 1,0 · 15,0 = 2,48 м³/c,

где 15 т/мин - техническая производительность комбайна 12НМ26.

Q_з = = 496,0 м³/мин = 8,27 м³/с.

Расход воздуха, необходимый для проветривания очистной тупиковой выработки комбайна 12НМ26 и проходящий через ее устье по (3.3):

Q_выр = 1,14 · 496,0 = 565,4 м³/мин = 9,42 м³/с.

Т. к. по (3.4) Qз = 0,1 · 27,9 = 2,8 м³/с (очистная камера комбайна 12НМ26 в два хода, S = 52 м², Р = 27,9 м) < 9,42, то к дальнейшему расчету принимается Q_выр = 565,4 м³/мин = 9,42 м³/c.

Для проветривания подготавливаемого блока №3

Применяемое оборудование и расчет по подготавливаемому блоку №3 аналогичен расчету подготавливаемых блоков опытных панелей №1 и №2: Q_выр = 207,5 м³/мин = 3,46 м³/с.

Расход воздуха, необходимый для проветривания опытной панели № 3 по (3.5):

Q_рз = 1,43 · (565,4 + 207,5) + 496,0 = 1601,2 м³/мин = 26,7 м³/с.

Т.к. по (3.33) 10,65<26,7 м³/с, то к дальнейшему расчету для проветривания опытной панели №3 принимается расход воздуха Q_рз = 1601,2 м³/мин = 26,7 м³/с.

Расчет количества воздуха, необходимого для проветривания опытной панели № 4

Применяемое оборудование и расчет по отрабатываемым блокам №№1–3 и подготавливаемому блоку №4 аналогичен вышеприведенному расчету соответствующих блоков по опытной панели № 3, за исключением расчета по минимальной допустимой скорости воздушных потоков для очистной камеры - три хода комбайна 12НМ26 (S = 76,0 м², P = 38,6 м) Qз = 0,1 · 38,6 = 3,86 м³/с, которая не является определяющим фактором.

Расход воздуха, необходимый для проветривания опытной панели № 4 по (3.5):

Q_рз = 1,43 · (565,4 · 2 + 207,5) + 496,0 = 2409,05 м³/мин = 40,1 м³/с.

Т.к. по (3.6) 10,65<40,1 м³/с, то к дальнейшему расчету для проветривания опытной панели №4 принимается расход воздуха Q_рз = 2409,05 м³/мин = 40,1 м³/с.

Расчет количества воздуха, необходимого для проветривания горных работ по проходке главного направления

Применяемое оборудование: комбайн проходческо-добычной «Урал-20А» - 1 шт.

Расход воздуха, необходимый для проветривания призабойного пространства комбайна «Урал-20А» Qз=211,2 м³/мин=3,52 м³/c.

Расход воздуха, необходимый для проветривания подготовительной тупиковой выработки комбайна «Урал-20А» и проходящий через ее устье по (3,3):

Q_выр = 1,25 · 211,2 = 264 м³/мин = 4,4 м³/c.

где 1,25 – коэффициент, учитывающий утечки воздуха, для гибких трубопроводов длиной 400м.

Расход воздуха, необходимый для проветривания выработок по фактору «выхлопные газы ДВС» по (3.6):

Q_рз = 5 · 75 = 375 м³/мин = 6,25 м³/мин.

где 75 л.с. – номинальная мощность трактора МТЗ-80.

Т. к. 6,25 > 4,4 м³/c, то количество воздуха, необходимого для проветривания горных работ по проходке главного направления принимается по фактору «выхлопные газы ДВС» (один трактор МТЗ-80) в размере Q_выр = 6,25 м³/c.