книги / Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт
..pdfХ.5. Режимы работы вентилятора в период проведения выработки
Расчет производим по формулам (5.14) и (5.26). Расчетные параметры вентиляторов будут:
1П, |
м ........................... |
50 |
300 |
600 |
900 |
1200 |
Ç B, |
M3/ м и н ................ |
495 |
495 |
495 |
495 |
495 |
hBi |
мм вод. ст. |
. # # 22,4 |
134,5 |
269 |
403,5 |
538 |
Исходя из режимов работы вентиляторов, принимаем вентилятор ме стного проветривания типа ВМ-8, который обеспечит проветривание при проведении выработки на длину до 600 м, затем устанавливается еще один
вентилятор ВМ-8. Оба вентилятора при их последовательном |
включении |
|
на |
один трубопровод обеспечивают нормальное проветривание |
выработки |
на |
длину 1200 м. |
|
Х.6. Расчет депрессии
Основные периоды развития горных работ при отработке блока:
I—■начало отработки верхних ярусов пласта 17;
II — конец отработки предпоследних ярусов пласта 17 (максимально количество воздуха, подаваемого в панель, блок);
III — конец отработки лав в последних ярусах пласта 17 я переход на пласты 13 и 1Х\
IV—VI — то же, что и I—III, но по пластам 13 и VIJ—IX — то же, что и I—III, но по пластам 1Хи к&.
Рве* Х.5. Расчетная схема для определения максимальной депрессия
Приведенный выше расчет расхода воздуха произведен на период макси мальной его потребности по пласту 17. Схема проветривания блока на этот период приведена на рис. Х.1, схема вентиляционных соединений — па рис. Х.4.
Результаты расчета депрессии на период отработки пласта 17 при макси мальном развитии горных работ приведены в табл. Х.8. Для остальных пластов результаты расчетов (расчетная схема приведена на рис. Х.5) деп рессии: пласт 13 — 593, пласт 1г — 635, пласт кь — 688 мм вод. ст.
Значения а приняты согласно каталогу коэффициентов аэродинами ческого сопротивления горных выработок. Сечения выработок приняты минимальными по габаритам транспортных сосудов или в соответствип с тре-
224
Расчет депрессии шахты при максимальном развитии горных работ
|
Участок |
а-10« |
|
|
Р, м 1, м |
Q, м*/с |
|
h, |
и/с |
Выработка |
(см. |
S. м* |
S* |
Q* |
мы вод. ст. V , |
||||
|
рис. Х.5) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Воздухоподающий ствол Квершлаги Главный откаточный штрек
Вспомогательный бремсберг То же
Вентиляционный ярусный штрек Лава Конвейёрный ярусный штрек Фланговая сбойка
Полевой вентиляционный штрек То же Вентиляционный квершлаг Вентиляционный ствол
1 - Г
1 - S
8 — 7
7 - 1 1 11— 13 1 3 - 2 5 2 5 - 2 2— 4 4— 12 ы.to 1 16— 18 1 8 - 2 0 2 0 - 2 2
17,3 |
33,18 |
36 528 |
20,42 |
1000 |
213,5 |
45 582 |
43,23 |
6,43 |
18 |
2X11,2 |
1405 |
12,70 |
285 |
150,0 |
5 625 |
26,08 |
6,69 |
18 |
2X11,2 |
1405 |
12,70 |
400 |
150,0 |
5 625 |
36,6 |
6,69 |
18 |
16,4 |
4411 |
15,39 |
400 |
120,5 |
14 520 |
36,47 |
7,35 |
18 |
16,4 |
4 411 |
15,39 |
, 200 |
76,5 |
5 852 |
7,35 |
4,66 |
18 |
7,1 |
357,9 |
10,13 |
50 |
16,97 |
287,98 |
0,73 |
2,39 |
— |
— |
— |
— |
200 |
14,76 |
— |
25,82 |
4,0 |
18 |
7,1 |
357,9 |
10,13 |
1150 |
36,76 |
1351,3 |
79,17 |
5,17 |
18 |
8,9 |
^3 о сл |
11,34 |
850 |
59,4 |
3 538 |
86,82 |
6,67 |
18 |
8,9 |
705 |
11,34 |
1200 |
59,4 |
3 528 |
122,57 |
6,67 |
18 |
12,7 |
2 048 |
13,57 |
1200 |
99,4 |
9 880 |
141,95 |
, 7,82 |
18 |
2X16,4 |
4 411 |
15,39 |
750 |
218.8 |
11968 |
56,37 |
6,67 |
16 |
23,76 |
13 413 |
17,28 |
690 |
218,8 |
11968 |
68,08 |
9,2 |
732.09
бовалиями Правил безопасности. Из табл. Х .8 видно, что^макспмальная, депрессия будет при отработке пласта /7. Ее величина значительно превышает допустимую Нормами технологического проектирования. Поэтому снизим ее за счет увеличения минимальных сечений выработок, принятых по габаритам транспортных сосудов и по ПБ. Для этого рассчитаем оптимальные сечения выработок.
Х.7. Расчет оптимальных сечений'выработок
Допустимую расчетную депрессию блока определяем по формуле (7.13)
/ £ .н = 0,9 (0,9-450—0) = 365 мм вод. ст.
Так как принята центральная схема кондиционирования с расположе нием холодильной установки на поверхности, то Лп. ох = 0-
Расчетные депрессии по направлениям определяем по формуле (7.14). Ряд выработок имеет, исходя из допустимой по ПБ скорости движения воздуха, максимально возможное типовое сечение. Поэтому их исключаем из оптимизации и потери депрессии в них вычитаем из расчетной депрессии
направления. По пласту 17
/г0 = 365 —126=239 мм вод. ст.
По остальным пластам значения hQсоставляют: 315 (пласт /ч), 300
(пласт |
и 245 мм вод..ст. (пласт |
кь). |
В |
соответствии с величиной |
депрессии направлений определяем опти |
мальные сечения горных выработок. Расчет для определяющего направления и все исходные данные о параметрах выработок этого направления при ведены в табл. Х.9.
Расчет ц ь ф;, Ft, ht, St производим по формулам (7,15), (7.16), (7.17), (7.19), (7.20) и заносим в соответствующие колонки.
Например, для участка 1—3 (см. рис. Х.5)
[И= 2-58,68 = 0,270; 12-36,1
0,270 У /= 0,75 0,133 = 1,52,
принимаем ф4- = 2 ;
Ft = 8,222 - 3,11 -1,5 •2,85 = 109,3;
,239-109,3
hi = - — 2571 9— = Ю,16 мм вод. ст.;
Si=* |
(0,0018- 3,8 - 752 • 285)0»4 |
16,35 м2. |
|
10,16 |
|
Для каждого направления по формуле (7.18) определяем критерии £/, который для пластов J7, къ, 1Хи /3 соответственно составит: 10,76; 9 ,95; 9,14
й 8,63. |
|
|
имеющего максималь |
|
Оптимизацию сечений начинаем с направления, |
||||
ное значение £/, в нашем случав — по пласту /7, где |
|
|
||
|
2571,9 = |
10,76. |
|
|
|
239 |
|
|
|
Окончательно |
принимаем типовые |
сечения, близкие к |
оптимальным.ч |
|
и снова подсчитываем депрессию направления. |
должен |
иметь боль |
||
При расчете |
Si участок 16—18 (см. табл. Х.9) |
шее сечение, чем максимально возможное типовое. Поэтому принимаем две
|
|
|
Участок |
|
|
|
Исходные данные |
||
Выработка |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
(см. рис. |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Х.5) |
а* 104 |
cs |
Q, и*/с |
I, м |
|
3, |
|
|
|
|
П Г. в |
руб/м8 |
||||
Воздухоподающий ствол |
1 - Г |
17,3 |
3,54 |
213,5 |
1000 |
1 |
76,37 |
||
Квершлаг, |
откаточный |
1—3 |
18 |
3,8 |
150 |
285 |
2 |
58,68 |
|
Главный |
3 - 7 |
18 |
3,8 |
150 |
400 |
2 |
50,98 |
||
штрек |
|
брем |
7 -1 1 |
18 |
3,8 |
120,5 |
400 |
1 |
67,4 |
Вспомогательный |
|||||||||
сберг |
|
|
11-13 |
18 |
3,8 |
76,5 |
200 |
1 |
67,4 |
То же |
|
ярус |
|||||||
Вентиляционный |
13-25 |
18 |
3,8 |
16,97 |
50 |
12 |
36,1 |
||
ный штрек |
|
2 5 -2 |
|
|
|
— |
'— |
|
|
Лава |
|
|
— |
— |
— |
— |
|||
Конвейерный ярусный |
2 - 4 |
18 |
3,8 |
36,76 |
1150 |
12 |
36,1 |
||
TTTWTiûV |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ш Т р с а |
сбойка |
|
4 -1 2 |
18 |
3,8 |
59,4 |
850 |
1 |
61,8 |
Фланговая |
|
||||||||
Полевой |
вентиляцион |
12-16 |
18 |
3.8 |
59,4 |
1200 |
1 |
57,4 |
|
ный штрек |
|
16-18 |
|
|
|
1200 |
1 |
|
|
То же |
|
квер |
18 |
3,8 |
99,4 |
57,4 |
|||
Вентиляционный |
18—20 |
18 |
3,8 |
218,8 |
750 |
2 |
52,5 |
||
шлаг |
|
ствол |
20-22 |
16 |
3,54 |
218,8 |
690 |
1 |
76,5 |
Вентиляционный |
выработки и определяем их сечения по формуле (7.20), исходя из оптимального распределения депрессии. Окончательно принимаем ближайшее типовое сечение.
Х.8. Выбор вентиляторов
При выборе вентиляторов условия разработки пластов но блокам при няты одинаковые. Расход воздуха определялся с учетом коэффициента, ре зерва, равного 1,2, '
Вентиляционные параметры эа период отработки блоков:
Ту лет |
1 |
1,7 |
2,5 |
3,4 |
4,2 |
6 |
9 |
12 |
15 |
QBy мз/с |
220 |
270 |
270 |
289 |
400 |
425 |
375 |
390 |
350 |
hBy мм вод. ст. |
362 |
390 |
418 |
450 |
390 |
450 |
400 |
450 |
400 |
Нанеся точки QB и hBна графики сводных характеристик вентиляторов, приведенные на рис. 37, видим, что наиболее полно все режимы работы вен тиляторов вписываются в зону вентиляторов ВЦД-40. Таким образом, к уста новке принимаем вентиляторы ВЦД-40. Вентиляторы снабжены устрой ствами, позволяющими осуществлять бесступенчатое регулирование режима их работы; в верхней зоне выходных параметров (Çn и hu) оно производится поворотом лопаток направляющего аппарата на угол от 10 до 409. Более глубокое регулирование достигается изменением скорости вращения вен тильным каскадом и включением в цепь ротора приводных двигателей. При работе вентиляторов с пониженной скоростью энергия скольжения рекупе рируется в сеть. Мощность приводного двигателя принимается с запасом
ний горных выработок
|
|
Расчет сечений выработок |
|
Значения при типовых сече- |
||||
|
|
|
|
|
|
|
ниях 1 |
|
smln' м* |
И |
+< |
* i |
ht ‘ |
м2 |
S, м2 |
h, |
- V , м/с |
мм вод. ст. |
мм вод. ст. |
|||||||
‘ 33,18 |
0,176 |
1 |
468,3 |
43,02 |
33,5 |
33,18 |
43,23 |
6,43 |
11,2 |
0,270 |
2 |
109,3 |
10,16 |
16,35 |
16,4 |
10,07 |
4,57 |
11,2 |
0,235 |
2 |
153,4 |
14,26 |
16,35 |
16,4 |
14,13 |
4,57 |
16,4 |
— |
— |
— |
~ |
— |
16,4 |
36,47 |
7,34 |
16,4 |
_ |
_ |
_ |
— |
_ |
16,4 |
7,35 |
4,66 |
7,1 |
1 |
6 . |
19,4 |
1,8 |
4,95 |
7,1 |
0,73 |
3,39 |
_• |
_ |
_ |
_ |
— |
_ |
_ |
25,82 |
4,0 |
7,1 |
1 |
6 |
681,0 |
63,28 |
7,75 |
7,1 |
79,17 |
5,17 |
8,9 |
0,143 |
1 |
189,4 |
17,6 |
16,82 |
16,4 |
18,83 |
3,62 |
8,9 |
0,133 |
1 |
267,4 |
24,85 |
16,82 |
16,4 |
26,58 |
3,62 |
12,7 |
0,133 |
1 |
361,8 |
33,62 |
22,54 |
2X16,4 |
18,6 |
3,03 |
16,4 |
— |
— |
— |
— |
— |
16,4 |
56,37 |
6,6 |
23,76 |
0,176 |
1 |
312,9 |
29,91 |
33,0 |
33,18 |
28,97 |
6,59 |
|
|
|
2571,9 |
|
|
|
366,32 |
|
10%. Для вентиляторов принимаем двухдвигательный привод с асинхрон ными электродвигателями АКС-44-10 (1600 кВт, 6000 В, 500 об/мин).
Аэродинамические характеристики вентилятора ВЦД-40 и его режимы работы (точки 1—9) приведены на рис. Х .6.
Х.9. Устойчивость воздушных потоков в диагоналях
Схема проветривания панели относится к весьма устойчивым и тополо гически подобна схеме, представленной на рис. IV.5, в связи с чем детальный анализ устойчивости диагональных потоков не требуется. Отличие рас сматриваемой здесь схемы заключается в том, что она имеет только две цен тральные выработки и два очистных забоя. Эти изменения способствуют уменьшению числа диагоналей и повышению устойчивости воздушных пото ков. Поскольку панели непосредственно примыкают одна к другой, для выдачи исходящей струи используется одна общая фланговая выработка, которая переходит в разряд диагоналей, хотя и с весьма высокой устойчи востью. Опрокидывание струй практически невозможно (kR > 10 000),
так как ветви, опасные при увеличении сопротивления и являющиеся опре деляющими (18—20, 18— 72, 41—26 (см. рис. Х.1, Х.4), представлены капи тальными горными выработками, проведенными в породах. Одновременное значительное увеличение их сопротивления маловероятно.
Основными факторами, обеспечивающими высокую устойчивость струй по шахте в целом, являются: наличие фланговых выработок для исходящей струи и расположение их в породах. Это практически исключает резкие и в больших пределах изменения аэродинамического сопротивления ветвей, опасных при его увеличении.
Другие выработки, опасные при увеличении сопротивления (заезды,, участки штреков между наклонными выработками и т. п.), также проведены по породе или в целиках и, кроме того, имеют малую длину. Повышению устойчивости струй в данной схеме способствует также малое число венти ляционных сооружений и рациональное место их расположения относительно основных объектов проветривания. Сооружения, являющиеся ветвями, опасными при уменьшении сопротивления, находятся на значительном уда лении, что гарантирует устойчивость их сопротивления даже при взрывах.
Краткие сведения об основных диагоналях и определяющих ветвях
приведены в табл. Х.10. |
|
|
' |
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а Х.10 |
|
Характеристика основных диагоналей |
|||
|
Определяющие |
|
|
|
|
ветви, опасные при |
|
|
|
Диагональ |
увеличе |
уменьше |
Вероятность |
Путь движения струи |
(см. рис. Х.4) |
опрокиды |
в случае опрокидывания |
||
|
нии соп |
нии соп |
вания |
|
|
ротивле |
ротивле |
|
|
|
ния |
ния |
|
|
29-24 |
13-23, |
41—75 |
Мало |
2 4 -2 9 - 2 7 -5 0 - 4 6 - 4 8 -1 6 |
|
23— |
27, |
вероятна |
|
|
24— |
26 |
|
|
71—80 |
55—65, |
79-117 |
То же |
80—71—69—58—66—68—70 |
|
65—69, |
|
|
|
|
80—82 |
|
|
|
107—128 |
91-103, 115-130 |
» |
128-107—1 0 5 -1 2 2 -1 1 8 - |
|
|
103—105, |
|
|
120—124 |
|
128—132 |
|
|
|
2 5 -2 |
2 - 4 |
— |
Ничтожно |
2 -2 5 —23-27. |
67-56 |
56-26 |
|
мала |
|
— |
То же |
56—67—65—69 |
||
109-106 |
106-82 |
— |
» |
106-109—116-103—105 |
27—50—46 |
46—48 |
33-38 |
» |
46—50—27—29 |
69—58—66 |
66—68 |
47—104 |
» |
66—58—69—71 |
105-122-118 |
118—120 |
116-118 |
» |
118-122—105-107 |
На устойчивость струй центральной панели значительное влияние могут оказывать режимы работы вентиляторов главного проветривания, что уста новлено в результате расчетов на ЭВМ.
Опрокидывание струй на одном пз^крыльев панели может произойти при остановке одного из вентиляторов при полном завале вентиляционных кверш лагов (kR t> 1000). Однако такие режимы маловероятны и будут учтены
в плане ликвидации аварий при работе шахты* Таким образом, данная схема является устойчивой как при нормальной
работе предприятия, так и при авариях и обеспечивает высокую безопасность работ.
п р и л о ж Е н;и:е XI
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕНТИЛЯТОРОВ МЕСТНОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ
ЦкВт |
N,KBT |
|
О |
100 |
Ж Q,M3/ MUH |
|
Рис. XI. 1. |
Аэродинамическая характерис |
Рис. XI. 2. Аэродинамические характерис |
|
тика вентилятора |
«Проходка-500-2м» |
тики вентиляторов: |
I — СВМ-4м; 2 — СВМ-5м; 3 — СВМ-бм
Ь,мн Ôoâcjn.
s — s . |
|
“ ■ / /ÿ Y1 "N |
Рио. XI. 3. Аэродинамические характерис |
|
тики вентиляторов |
40 80 120 QtM*/MUn |
1 — ВМ-Зм;. 2 — ВМ-4м |
Рис. ХМ . Аэродинамические харак. теристики вентилятора ВМ-5
Рис. XI.5. Аэродинамические харак теристики вентиляторов:
а — ВМ-5м; б — ВМ-бм
200 |
500 |
Ш 0,ф ин |
N}KBT
Рио. XI.6. Аэродинамические характе ристики вентиляторов:
а — ВМ-8м; б — ВМ-12м — установка
с одним . (сплошные |
кривые) |
п двумя |
|
(пунктирные кривые) вентиляторами |
|||
Рио. XI.7. Аэродинамические |
характе |
||
ристики вентиляторов: |
|
||
1 — ВМП-Зм; |
2 — ВМП-5; |
S — |
|
(На графиках |
ВКМ-200А |
сжатого |
|
указан^ расход |
|||
воздуха в |
м*/мпн |
при |
давлении |
|
5 кго/см*) |
|