Расчет расхода воздуха при этом производится по основным определяющим факторам: по людям, вредным и опасным газам, по выхлопным газам от ДВС, по ВВ, из которых к расчету принимается максимальное значение.
Расчет расхода воздуха по людям Qлп.з. осуществляется по следующей формуле:
м3/мин; (2.1)
где Nч - максимальное количество людей, одновременно работающих в забое (по нормам на одного человека для дыхания необходимо подавать не менее 6 м3/мин воздуха).
Расчет расхода воздуха по вредным газам Qгп.з. осуществляется по следующей формуле:
,
м3/мин; (2.2)
где Iг – абсолютная газообильность, м3/мин;
Сдоп и С0 – концентрация метана, соответственно допустимая в исходящей струе и начальная в поступающей, %; принимаем С0= 0, Сдоп = 1%
Расчет расхода воздуха по выхлопным газам от ДВС QДВСп.з. осуществляется по следующей формуле:
, м3/мин; (2.3)
где Gуд – удельный расход воздуха на единицу мощности ДВС: принимается равным 5 м3/мин на 1 л.с. мощности или 6,8 м 3/мин на 1 кВт;
NДВС - суммарная мощность одновременно работающих машин с ДВС, л.с. или кВт;
n – коэффициент, учитывающий количество одновременно работающих машин с ДВС, (n=1 при одной машине; n=0,85 при двух машинах; n=0,6 при трех машинах и более).
Расчет расхода воздуха по взрывным газам QВВп.з. осуществляется по следующей формуле:
,
м3/мин; (2.4)
где VBB - объем вредных газов, образующихся после взрыва, л, определяется по формуле: VBB = 100 Вуг + 40 В пор, соответственно масса одновременно взрываемого ВВ по углю и породе, кг; в расчете принимать проходку по породе;
Т – время проветривания выработки после взрывания, определяется в соответствии с требованиями ПБ, мин;
S – средняя площадь сечения выработки в свету, м2;
lkp – критическая длина, м; при длине тупиковой части выработки 500м и более принимается равной 500м, при меньшей длине - определяется по формуле: lkp= 12,5 VBB kт kгл / S;
kт - коэффициент турбулентной диффузии, зависит от соотношения геометрических размеров трубопровода и принимает значения 0,3-0,9 (в расчетах принять среднее значение – 0,6);
kгл – коэффициент, учитывающий изменение температуры пород с глубиной и обводненность выработки, принимает значения 0,1-0,9 (в расчетах принять среднее значение – 0,5);
kобв – коэффициент, учитывающий обводненность выработки, зависит от притока воды:
| Q, м3/час | < 1 | 1-6 | 6-15 | > 15 |
| kобв | 0,8 | 0,6 | 0,3 | 0,15 |
kут.тр. – коэффициент утечек в трубопроводе:
| Диаметр трубы, мм | Длина трубопровода, м | |||||||
| 1,02 | 1,03 | 1,08 | 1,11 | 1,15 | 1,19 | 1,27 | 1,32 | |
| 1,01 | 1,03 | 1,05 | 1,09 | 1,11 | 1,15 | 1,19 | 1,27 | |
| 1,01 | 1,02 | 1,04 | 1,06 | 1,08 | 1,11 | 1,15 | 1,19 |
Из полученных значений по формулам (2.1)-(2.4) выбираем максимальное значение: Qр п.з = max {Qi п.з. }.
Полученное расчетное значение Qр п.з проверяется по допустимым скоростям движения воздуха в выработках (расчетное значение должно обеспечивать скорость движения не менее минимально-допустимой и не более максимально-допустимой по ПБ:
Q v min. ≤ Qр п.з. ≤ Q v max (2.5)
При этом
Q v min. = 60 SвVmin; Q v max. = 60 SвVmax, (2.6)
где Sв – площадь поперечного сечения выработки в свету, м2;
Vmin, Vmax – скорость движения воздуха, соответственно минимально-допустимая и максимально-допустимая по ПБ, м/с. Для расчета принимаем Vmin = 0,25 м/с; Vmax = 4 м/с.
В случае, если расчетный расход воздуха получился менее, чем обеспечивающий минимально-допустимую скорость движения, то к расчету принимается значение, соответствующее минимально-допустимой скорости воздуха Q v min; в том случае, если расчетный расход воздуха более, чем максимально-допустимый, то к расчету принимается значение, соответствующее максимально-допустимой скорости воздуха Q v max.
Расчет требуемой депрессии ВМП осуществляется с учетом принятого способа проветривания забоя (в соответствии с требованиями ПБ), типа и диаметра трубопровода.
h вмп = h тр + h м + h дин (2.7)
где h тр, h м и h дин - депрессия соответственно трения (статическая), местных сопротивлений и динамическая, Па.
Депрессия трения трубопровода рассчитывается по формуле:
h = RQ2ВМП, Па, (1.8)
где R – аэродинамическое сопротивление трения выработки, Н∙с2/м8; QВМП - количество воздуха, проходящее через ВМП, м3/с.
Аэродинамическое сопротивление трения R рассчитывается по формуле:
(1.9)
где a - коэффициент аэродинамического сопротивления трубопровода, Н ∙ с2/м4; в расчете принимаем a = 0,0035Н∙с2/м4;
L – длина трубопровода, м;
d – диаметр трубопровода, м; в расчете принимаем d = 0,6 м, при использовании дизельного оборудования – 0,8-1,0 м.
Депрессию, затрачиваемую на преодоление местных сопротивлений, для предварительного расчета можно принимать по формуле:
h м = 0, 1h тр (2.10)
Динамическая депрессия, обеспечивающая создание активной напорной струи на выходе из трубопровода при нагнетательном способе проветривания, определяется по формуле:
(2.11)
v тр = Q р п.з./Sтр (2.12)
где ρ– плотность воздуха, кг/м3; в расчете принимаем ρ = 1,2 кг/м3; v тр – скорость движения воздуха на выходе из трубопровода, м/с;
Sтр - площадь поперечного сечения трубопровода, м2.
Выбор способа проветривания и типа ВМП осуществляется для полученных расчетных параметров - требуемых расхода воздуха и депрессии вентилятора, - по аэродинамическим характеристикам вентиляторов (заводским паспортам) с учетом опасности шахты (рудника) по выделению горючих газов. Характеристики основных типов вентиляторов приведены в таблицах 2.2, 2.3 методического пособия.
Схема установки ВМП (последовательная или параллельная установка нескольких вентиляторов) выбирается в зависимости от конкретных условий и требуемых расходов и депрессий.
Место установки определяется в соответствии с требованиями ПБ по недопущению рециркуляции воздуха – на свежей струе, на ближе 10 м от сопряжения (устья) тупиковой выработки.
Таблица 2.2
Техническая характеристика шахтных центробежных вентиляторов местного проветривания.
| Показатели | Типоразмеры вентиляторы | |||
| ВМЦ-5 | ВМЦ-8 | ВМЦ-10 | ВМЦ-11 | |
| Диаметр, мм: рабочего колеса присоединительного патрубка Частота вращения, мин-1 Диапазон в зоне промышленного использования: подачи, м3/с давления, Па Мощность электродвигателя, кВт Габариты, мм длина ширина высота Масса вентилятора с электродвигателем, кг | 1,7-9 1600-7000 | 2-11 1440-8800 | 6-28 3700-10000 | - 6-20 1700-3500 |
Таблица 2.3
Техническая характеристика шахтных осевых вентиляторов местного проветривания.
| Показатели | Типоразмеры вентиляторы | ||
| ВМ-4 | ВМ-6 | ВМ-12 | |
| Диаметр присоединительного патрубка, мм Частота вращения, мин-1 Диапазон в зоне промышленного использования: подачи, м3/с давления, Па Мощность электродвигателя, кВт Габариты, мм длина ширина высота Масса вентилятора с электродвигателем, кг | 0,7-2,5 800-1500 | 2,3-8,0 800-3400 | 10-32 800-3700 |
Рис. 2.1. Схема установки вентилятора местного проветривания
Литература.
1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых» - М.: ЗАО «НТЦ исследований проблем промышленной безопасности», 2014. – 276 с.
2. Ушаков К.З., Бурчаков А.С., Пучков Л.А., Медведев И.И. Аэрология горных предприятий / Учебник для вузов. М.: «Недра», 1987. – 421 с.
3. Ушаков К.З., Михайлов В.А. Аэрология карьеров. – М.: Недра, 1985.
4. Рудничная вентиляция: Справочник/ Н.Ф. Гращенков, А.Э. Петросян и др.; под ред. К.З. Ушакова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1988, 440 с.
Учебное издание
Цыцорин Игорь Анатолиевич
Методические указания
Компьютерная верстка Цыцорин И.А.
Подписано в печать Бумага офсетная
Формат 60×90 1/16 Печать офсетная Уч.-изд.л.1,5
Рег. № (получать в уч-метод. совете) Тираж 100 экз. Заказ
Старооскольский филиал
федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
высшего образования
«РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ»