|
Характеристика местного сопротивления
|
Sоч/ Sш.в
|
ξ |
|
Вход в лаву
|
|
|
|
Откаточный штрек проводится вслед за лавой, над штреком — бутовая полоса шириной 8-10 м
|
0,3-0,8
|
27
|
|
Откаточный штрек опережает лаву на 100-200 м, над
|
|
|
|
штреком — бутовая полоса 8-10 м, управление кровлей производится полным обрушением
|
0,2-0,7
|
2
|
|
То же при управлении кровлей частичной закладкой
|
0,4-0,6
|
1
|
|
Обратный порядок отработки, штрек погашается вслед за лавой, управление кровлей полным обрушением
|
0,6-1,1
|
10
|
|
Откаточный штрек опережает лаву,, над штреком целик угля, воздух поступает по двум печам
|
__
|
3
|
|
Откаточный штрек опережает лаву Над штреком костры
|
—
|
2
|
|
Выход из лавы
|
|
|
|
Вентиляционный штрек проводится вслед за лавой, под штреком бутовая полоса шириной 8-10 м
|
0,1-0,3 0,4-0,5
|
5,5 3,0
|
|
Управление кровлей полным обрушением или частичной закладкой
|
0,9-1,0
|
1,5
|
|
Вентиляционный штрек опережает лаву, под штреком бутовая полоса
|
_
|
3,0
|
|
Обратный порядок отработки, штрек погашается вслед за лавой
|
0,5-1,5
|
14,0
|
|
Вентиляционный штрек опережает лаву, над штреком — целик угля, воздух выходит через одну печь шириной 1,5 м
|
—
|
20,0
|
Примечание. Здесь Sщ.в — сечение штрека у входа в лаву или на выходе из лавы.
Если в лаве установлен один ряд стоек, в формулу (9.4) вместо коэффициента 0,0142 подставляется 0,009.
Для лав, оборудованных механизированными крепями,
Rоч = (0,01 r100 1оч + 0,0612 (ξвх + ξвых ) / S2 оч , (9.5)
где г100 — удельное аэродинамическое сопротивление (при длине 100 м) лав с механизированными крепями, тс/г; принимается по табл. 6.5.
Для механизированных крепей, не приведенных в таблице, значения удельных сопротивлений принимаются по аналогии с наиболее близкими по конструкции сечений.
При расчете депрессии механизированных лав на крутых пластах (выемка угля комбайном) учитывается депрессия, создаваемая потоком падающего угля. Его влияние можно учитывать двумя способами.
В первом случае в формулу (9.3) вместо Q оч подставляется Q оч, определенное по формуле
Q’ оч = Qуч / ( 60 kym.в) (9.6)
где Qуч — расход воздуха для выемочного участка с учетом
влияния падающего угля при работе комбайна, мЗ/мин; значение Qуч определяется по формуле (6.44).
Во втором случае Qуч в формуле (9.3) принимается без учета влияния падающего угля, а аэродинамическое сопротивление лавы увеличивается на величину
∆Rоч = ∆ Q Rоч (2 Qуч + ∆Q ) / Q2уч (9.7)
.
где ∆ Q — поправка, учитывающая уменьшение расхода воздуха в лаве под действием падающего угля
∆ Q = Q’ оч - (Q учmax / kym.в ) (9.8)
Депрессия капитальных и подготовительных выработок рассчитывается по формуле
h= ( kн.p.в. a Pb lb Q2p ) / S3 = R Q2p kн.p.в. (9.9)
или
h= ( kн.p.в. a lв Q2p kф √S) / S3 (9.10)
где kн.p.в — коэффициент, учитывающий неравномерность распределения воздуха по сети горных выработок, резерв вентиляционной сети и резерв вентиляционных установок; для общешахтных выработок kн.p.в = 1,563, для других выработок
kн.p.в = 1 .
а — коэффициент аэродинамического сопротивления, даПа-с2м2; принимается по таблицам, приведенным в приложении 7;
Рв — периметр выработки, м;
кф — коэффициент формы поперечного сечения выработки; принимается для выработок круглого сечения равным 3,54, сводчатого — 3,8, трапециевидного — 4,16;
Qp — расчетный расход воздуха по выработкам рассматриваемого направления, м3/с.
Расчетный расход воздуха по выработкам рассматриваемого направления принимается:
в лавах
QP = Qоч (9.11)
в выработках выемочного участка при схемах проветривания с последовательным разбавлением метана
Qp = kym.в Qоч (9.12)
в выработках выемочного участка при схемах проветривания с обособленным разбавлением метана:
в выработке с поступающей струей, направляемой в лаву,
Qp = kym.в Qоч (9.13)
• в выработке с подсвежающей струей
Qp = Qдоп (9.14)
• в выработке с исходящей из участка струей
Qp = kym.e Qоч + Qдоп (9.15)
• во всех общешахтных выработках равным общему расходу воздуха, необходимому для проветривания объектов, для которых данная выработка является воздухоподающей или отводящей.
При рассредоточенных утечках воздуха за Qp принимается среднее геометрическое из начального Qнaч и конечного Qкон расходов (в начале и конце выработки):
Q =√ ( Q нач Qкон ). (9.16)
При сосредоточенных утечках воздуха расчет производится по участкам выработки.
При определении сечений выработок околоствольных дворов по максимальной скорости воздуха необходимо учитывать загромождение их подвижным составом. Для этого сечение выработок на участках возможного скопления транспортных средств должно увеличиваться на величину площади поперечного сечения этих средств.
Депрессия рассчитывается по годам или наиболее характерным периодам развития горных работ на весь срок службы шахты. Расчет производится для каждого пласта. Минимальная и максимальная величины депрессии рассчитываются на срок службы вентиляционной установки.
При выборе струи с максимальной депрессией следует учитывать, что последняя почти всегда соответствует отработке предпоследних ярусов, столбов и т.д. в панели, выемочном поле. В этот период расход воздуха для проветривания яруса, столба, панели наибольший.
Величина he по струе с максимальной депрессией не должна превышать указанные выше пределы депрессии шахты. Допустимая расчетная депрессия подземных выработок определяется по формуле
H’п.в. =hв.- hк.в.- hк- hк.к. (9.17)
Если расчетная депрессия подземных выработок превышает допустимую величину, то для ее снижения в первую очередь следует идти по пути уменьшения потерь на трение воздуха о стенки выработки и лобовых сопротивлений (применение специальных затяжек, обтекателей, рациональной армировки стволов и т.д.) или увеличения сечения выработок. При недостаточной эффективности этих мероприятий необходимо изменить схему проветривания.
Депрессия реконструируемых шахт и новых горизонтов действующих рассчитывается на базе материалов депрессионных съемок. Для тех выработок, которые отвечают требованиям ПБ и которые не требуется расширять, при расчете депрессии используются фактические аэродинамические сопротивления.
В обосновании величины депрессии более 450 даПа должны быть приведены расчеты экономической целесообразности работы шахты при выбираемой величине общешахтной депрессии с учетом дополнительных затрат на герметизацию вентиляционных сооружений и снижение утечек воздуха. Требования к герметизации элементов конструкций надшахтных зданий и вентиляционных устройств поверхностных комплексов изложены в Руководстве по проектированию и строительству герметических надшахтных зданий и сооружений, находящихся под высоким давлением (Донецк, 1981).
Кроме того, при принятии величины общешахтной депрессии более 450 даПа должны быть предусмотрены подача воздуха на выемочные участки по двум выработкам (схемы проветривания выемочных участков с обособленным разбавлением вредностей) и применение в выработках, соединяющих свежую и исходящую струи, автоматизированных шлюзовых устройств.
9.2. Размещение и расчет регуляторов расхода воздуха в горных выработках
При размещении отрицательных регуляторов расхода воздуха (перемычек с окнами) в горных выработках следует учитывать устойчивость воздушных струй по направлению в диагоналях и экономичность регулирования, определяемую величиной утечек воздуха.
В схемах проветривания с диагоналями не следует удалять регулятор от объекта проветривания. В случае возможности опрокидывания струй в диагоналях регулятор необходимо устанавливать как можно ближе к объекту проветривания до слияния струй.
В схемах проветривания с параллельным соединением выработок регуляторы необходимо устанавливать на максимально
возможном удалении от объектов проветривания, что позволяет уменьшить утечки воздуха и за счет этого повысить экономичность регулирования.
Расчет отрицательных регуляторов (производится только на момент сдачи шахты в эксплуатацию) сводится к определению площадей вентиляционных окон. Исходными данными для расчета являются аэродинамические сопротивления ветвей и необходимое распределение воздуха по ним.
Порядок расчета:
1. Определяется депрессия каждой ветви hi = RiQi2 , даПа.
2. Через каждый обособленно проветриваемым объект,ис-ключая тупиковые выработки, прокладываются направления таким образом, чтобы они имели общие начало (узел) и конец.
3. Определяется депрессия каждого направления hn.нi = ∑hi
4. Направление с максимальной депрессией hn.ншах принимается за основное (не требующее регулирования).
5. Определяются депрессии, которые должны быть компенсированы регуляторами, по остальным направлениям, как разность депрессии основного и данного направления, то есть
hрі= hn.н.max - hn.нi (9.18)
6. Определяются депрессии регуляторов.
В связи с тем, что направления могут иметь общие ветви, где необходима установка регуляторов (окон), расчеты необходимо вести последовательно, начиная с направления с минимальным значением h г, т.е. с депрессии регулятора
hр = hpi min
При определении депрессии следующих регуляторов (окон) необходимо учитывать депрессию предыдущих регуляторов, если они установлены в ветвях данного направления. При правильном расположении регуляторов алгебраическая сумма депрессий в любом контуре будет равна нулю.
7. Определяется аэродинамическое сопротивление регуляторов по формуле
Rp = hр / Q2i
8. Рассчитывается площадь вентиляционного окна по следующим формулам:
• при отношении
S ок /S < 0,5
S ок = S / ( 0,65 + 2,63 S √ Rp ) (9-20)
• при отношении S ок /S > 0,5
S ок = S / ( 1 + 2,38 S √ Rp ) (9-21)
где Sок — площадь вентиляционного окна, м2;
S — площадь поперечного сечения выработки в свету, м2.
Отношение S ок /S приближенно можно определить с учетом данных, приведенных в табл. 8.3.
10. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГЛАВНЫХ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ УСТАНОВОК
10.1. Вентиляторы для одиночной работы
Исходными данными для выбора вентилятора и проектирования главной вентиляционной установки (ГВУ) являются требуемые аэродинамические рабочие режимы вентилятора, представляющие совокупность значений (Qв, hв) — подачи и статического давления вентилятора для различных периодов эксплуатации.
Продолжительность и количество периодов эксплуатации вентиляционной установки определяются изменением режима проветривания шахты по подаче и (или) давлению, обусловленным развитием горных работ (в том числе и в период строительства шахты), технологией угледобычи и расчетным сроком службы установки.
При выборе вентилятора предпочтение отдают тому, рабочая область режимов которого включает все расчетные режимы Qbj , hbj. Сводные графики рабочих областей вентиляторов приведены на рис. 10.1 и 10.2.
Пример. Выбрать вентилятор для главной вентиляционной установки, расчетный срок службы которой 14 лет. Определены следующие аэродинамические режимы: с 1 до 3 лет эксплуатации Qв1 = 50 м3/c, hв1 =110 даПа; с 4 до 8 лет эксплуатации Qв2 = 50 м3/с, hв2 = 200 даПа; с 9 до 14 лет эксплуатации Qв3 = 70 м3/с, hв3 = 270 даПа.
Все три режима (точки 1, 2 и 3 на рис. 10.1) включает в себя рабочая область осевого вентилятора ВОД-21М при п = 750 об/мин. По регулировочным характеристикам (см. Руководящий технический материал по выбору вентиляторов главного проветривания РТМ 07.03. 003-87) уточняем правильность выбора вентилятора и определяем углы установки лопаток рабочих колес. В первый период вентилятор будет работать с углом Θk1 = 17°, во второй — Θк2 = 21°, в третий —Θ к3 = 35°. Потребляемая мощность в течение всего срока службы не более 300 кВт. Статический КПД установки обеспечивается в интервале значений 0,7-0.81.
Рис. 10.1. Сводный график рабочих областей вентиляторов с постоянной частотой вращения
Если не удается подобрать рабочую область, в которую вписываются все расчетные режимы, то рассматривают возможность изменения частоты вращения заменой приводного электродвигателя и проведения мероприятий, расширяющих область рабочих режимов вентиляторов. Технология проведения таких мероприятий приведена в РТМ 07.03.003-87 (Руководящий технический материал по выбору вентиляторов главного проветривания) и РТМ 07.03.006-86 (Руководящий технический материал по технологии ввода осевых вентиляторов главного проветривания в оптимальный режим работы на шахтную сеть).
Пример. Выбрать вентилятор для работы в следующих режимах: Q в1 = 50 м3/с, hв1 = 110 даПа (точка 1 на рис. 10.1); Qв2 = 50 мЗ/с, hв2 = 200 даПа (точка 2); Qвз = 50 м3/c, hв3 = 450 ДаПа (точка 4). Ни одна из областей не включает в себя все три режима.
Чтобы исключить замену вентиляторов в течение срока службы установки, выбирают вентилятор ВОД-18, который во второй период будет работать с углом установки Θк2= 23° и
