Выбор и обоснование способа вентиляции рудника Гаиского месторождения медноколчедановых руд

2 Расчётно - технологическая часть

2.1 Выбор схемы и способа проветривания шахты

2.1.1 Схемы проветривания

Схема проветривания шахты представляет собой взаимное расположение главных воздухопадающих и воздухавыдающих горных выработок (шахтных стволов и шпуров). Схема проветривания оформляется в виде схематического чертежа, на котором показаны расположение вентиляторов и направление движения воздуха по важнейшим вентиляционным выработках. Схемы проветривания подразделяются на центральные, фланговые (диагональные и комбинированные) (рисунок 2).

Центральные схемы проветривания шахты характеризуются расположением воздухопадающего ствола в центре шахтного поля (рисунок 2, а, б, в, г). Свежий воздух поступает в шахту по одному из стволов, разветвляется на крылья шахты и по откаточным штрекам направляется к флангам крыльев и, дойдя до очистных забоев, проветривает их. Из очистных забоев воздух выходит в вентиляционные выработки (штреки), по которым в обратном направлении движется по второму стволу, по которому выдаётся на поверхность земли. Центральные схемы применяются на угольных и рудных шахтах при разработке пластов, не опасных по самовозгоранию, и при длине шахтного поля по простиранию не более 4000 м. Центральные схемы подразделяются на: центрально - сдвоенные всасывающие; центрально - сдвоенные нагнетательные; центрально - отнесенные всасывающие; центрально - отнесённые нагнетательные. Центрально-сдвоенные схемы применяются при значительной глубине разработке (более 200м),оба ствола располагают примерно в центре шахтного поля, расстояние между стволами составляет 25-100м.Центрально-отнесённые схемы применяют при отработке верхней части месторождения; стволы располагают на значительном расстоянии друг от друга. Так как при центральных схемах воздух движется по параллельным выработкам, но в противоположном направлении (свежий воздух - от центра к флангу, загрязнённый - от фланга к центру), то эти схемы называют также возвратноточными.

Достоинства центральных схем: относительно малые капитальные затраты, так как проходятся только два шахтных ствола; быстрый ввод шахты в эксплуатацию в связи с возможностью начать отработку первого эксплуатационного горизонта от стволов к флангам: незначительные потери полезного ископаемого в целиках; концентрация всех поверхностных сооружений шахты в одной компактной группе, что упрощает систему электроснабжения и административного управления, наличие одной вентиляторной установки, что упрощает управление проветриванием. Недостатки центральных схем: двойной обратноточный путь движения воздуха в шахте, что приводит к повышению обще шахтной депрессии; переменная величина депрессии в связи с изменением расстояния очистных забоев от стволов; большие утечки воздуха через выработанные пространства в случаи прямого порядка отработки шахтного поля.

Фланговые (диагональные) схемы проветривания характеризуются расположением одного ствола (центрального) примерно в центре шахтного поля ( по простиранию) и двух других стволов (фланговых) на границах шахтного поля (рисунок г, д, е, ж, з). Эти схемы рекомендуется применять на шахтах имеющих длину шахтного поля более 4000м, и при разработке пластов, склонных к самовозгоранию. Воздух по всей длине крыла движется в одном направлении, т. е схемы являются прямоточными. Фланговые (диагональные) схемы подразделяются на: фланговые всасывающие с установкой всасывающих вентиляторов на фланговых стволах (рисунок г, д); фланговые нагнетательные с установкой нагнетательных вентиляторов на фланговых стволах (рисунок г, е); фланговые нагнетательные с установкой нагнетательного вентилятора на центральном стволе (рисунок г, ж); фланговые нагнетательно - всасывающие (рисунок г, з).

К достоинствам фланговых схем относятся: прямоточный, более короткий путь движения вентиляционной струи, а следовательно, и меньшая по сравнению с центральными схемами величина обще шахтной депрессии; постоянство депрессии в течение всего периода отработки горизонта; большая степень безопасности, поскольку имеются три выхода для людей из шахты на поверхность. Основные недостатки фланговых схем: значительные капитальные затраты, так как требуется проходка трёх стволов; значительное увеличение срока ввода шахты в эксплуатацию; трудность проветривания при проведении главных квершлагов и штреков основного и вентиляционного горизонтов; разбросанность вентиляционных сооружений, что усложняет подвод электроэнергии и надзор за работой вентиляторных установок. Комбинированные схемы проветривания (рисунок 2,и,к,л) сочетают элементы центральных и фланговых схем с целью использования их преимуществ и подразделяются на центрально - фланговые(рисунок 2,и) и секционные (рисунок 2,к,и).При этих схемах в качестве воздухопадающих используются обычно центральные стволы, воздуховыдающих - центральные и фланговые. В тех случаях когда шахтное поле целесообразно по условиям проветривания разделить на ряд секций, применяется комбинированная секционная схема проветривания, при которой снижается аэродинамическое сопротивление шахты, что позволяет уменьшить сопротивление шахты, что позволяет уменьшить сечения воздухопроводящих выработок, уменьшается температура воздуха в очистных забоях по сравнению с центральной схемой на 2,5 - 7,5єС из - за сокращения пути движения общешахтных вентиляционных струй. В данном проекте я выбираю фланговую схему проветривания.

2.1.2 Проветривание очистной выемки

Очистные выработки являются местами наиболее интенсивной производственной деятельности шахты, в которых в больших объёмах производятся горные работы с применением ВВ и горных машин. При ведении горных работ в очистных выработках в больших количествах образуются весьма опасные для здоровья горняков вредные ядовитые газы, а также рудничная пыль. Основным и решающим средством борьбы с вредными и ядовитыми газами и рудничной пылью в очистных выработках является рудничная вентиляция, основными параметрами которой является скорость и расход проходящего воздуха. Эффективность проветривания очистных выработок добычных участков в значительной степени определяется схемой их вентиляции, существенно зависящей от системы разработки месторождения. Схема вентиляции должна обеспечить максимальное использование подаваемого воздуха. Кроме того, схемы вентиляции очистных блоков добычных участков должны быть надёжными в отношении направления движения воздушного потока и экономичными. Схемы проветривания очистной выемки изображены на рисунке 3,а и 3,б.

2.1.3 Способы проветривания подготовительных выработок

Способ проветривания - это совокупность средств, создающих разницу давления воздушного потока, необходимого для обеспечения движения воздуха по горным выработкам в заданном направлении и с требующимся расходом воздуха. Существует два способа проветривания - естественный и искусственный. Естественный способ проветривания осуществляется за счет естественной тяги воздуха, а искусственный - за счёт механических средств (вентиляторов). Применяется в основном искусственный способ проветривания: нагнетательный, всасывающий и комбинированный (нагнетательно - всасывающий). Согласно требованиям правил безопасности на рудных шахтах могут применяться все три способа проветривания. При нагнетательной схеме (рисунок 4,а) вентилятор устанавливают в выработке, по которой идёт свежая струя воздуха на расстоянии не менее 10м от места примыкания к ней проводимой выработки. Эта схема обеспечивает более быстрое проветривание забоя выработки. Необходимо учитывать, что загрязнённый ядовитыми продуктами взрыва воздух при таком способе проветривания проходит по всей длине выработки, поэтому его целесообразно применять при длине выработок не более 150-200м, а так как с увеличением длины выработки увеличивается время проветривания.

При всасывающей схеме проветривания (рисунок 4,б) ядовитые продукты взрыва по вентеляционным трубам отсасывают из забоя, а свежий воздух поступает в забой по выработке. Таким образом, выработка не загрязняется пылью и продуктами взрыва, но при этом на расстоянии 1-2м от конца трубопровода в сторону забоя заметное движение воздуха прекращается ; газы же вблизи забоя застаиваются, их удаление, разбавление свежим воздухом происходит лишь за счёт диффузии, т.е. медленнее, чем при нагнетании. Схема целесообразна при поведении выработок длиной более 200м в негазовых шахтах при применении металлических труб.

Комбинированную схему проветривания (рисунок 4, в) применяют при значительной длине выработки, при этом одновременно работают нагнетающий и всасывающий вентиляторы.

Для эффективного проветривания по любой схеме скорость движения воздуха должна быть для подготовительных выработок не менее 0, 15 м/сек и для нарезных выработок не менее 0,25 м/сек.

2.2 Расчёт количества воздуха, необходимого для проветривания горных выработок

По наибольшему числу людей, занятых одновременно на подземных работах: Q=qЧmЧz, мі/мин,

где q - норма расхода воздуха на 1 человека;q=6;

m - максимальное количество людей, работающих в смене; m= 520;

z - коэффициент резерва; z= 1, 4 - 1, 6.

Q=6Ч520Ч1,5=4680, мі/мин

По газам от взрывных работ:

Q_ее=, мі/мин,

где A - количество одновременно взрываемого ВВ; A = 1335 кг;

T - время проветривания; T = 30 мин.

Q_ее==22250, мі/мин

По минимальной скорости движения воздуха

Q_min=( S№ Ч V№_min+

где S', S'', S''' - площадь поперечных сечений и проходческих,

очистных и вспомогательных забоях;

При наличии на руднике

- проходческих забоев - 21

- очистных забоев - 16

- вспомогательных забоев - 48

Q_min=((21Ч12Ч0,25)+(16Ч16Ч0,5)+(48Ч11,2Ч0,25))Ч60=19524, мі/мин

По вредным компонентам выхлопных газов от применяемого оборудования, с двигателями внутреннего сгорания:

Q_двс=(gЧnЧw)Чk, мі,мин,

где g - норма воздуха на 1 л,с; g=5 куб, м/мин;

n - количество машин;

w - номинальная мощность двигателя (дизель);

k - коэффициент одновременности при работе более трёх машин;

k = 0,85

Q_двс=(5Ч(215Ч26+190Ч12+115Ч19)Ч0,85)Ч60=42733,мі/ми

2.3 Расчёт вентиляционной сети

Свежий воздух проходит по вентиляционному стволу шахты «Средняя Вентиляционная» сечением 38,5м² , и наклонному съезду сечением 16,6м² , по центральным квершлагам поступает на действующие горизонты в центральную часть рудного поля, затем по левым штрекам, ортам и квершлагам идёт к фланговым вентеляционным стволам: шахта «Северная Вентеляционная» сечением 19,5м² и шахта «Южная Вентеляционная-2» сечением 38,5м² и выдаётся по этим стволам на поверхность с помощью вентеляторных установок главного проветривания, работающих на всасывание. Недействующие выработки изолируются бетонными перемычками. В квершлаге шахты «Эксплуатационная», «Новая» и руддвора шахты «Закладочная» устанавливаются плотные вентеляционные двери. Для обособленного проветривания склада ВМ и нижнего горизонта в проходке используется центральной восстающий. Для проветривания подэтажных выработок при проходке используются вентеляционные восстающие пройденные по лежачему боку.

Расчет потребного количества воздуха для проветривания рудника ведётся по формуле:

Q_ш=k(Q_в.бл+_пр+_п.в+_ут), м³/мин,

где k- коэффициент неравномерности при трёх и более горизонтах; k=1,2;

_в.бл.- сумма количества воздуха для проветривания выемочных блоков(камер), м³/мин;

_пр- сумма количества воздуха для проветривания подготовительных выработок, проводимых за пределами выемочных блоков(камер),м³/мин;

_п.в.-сумма количества воздуха для проветривания поддерживаемых выработок, м³/мин;

_ут- сумма утечек воздуха через вентеляционные сооружения за пределами выемочных блоков(камер), м³/мин

2.3.1 Очистные работы

Количество воздуха, необходимое для проветривания выемочных блоков (камер):

Q_в.бл=Q_оч+Q_подг+Q_нар , м³/мин,

где Q_оч - количество воздуха, необходимое для проветривания, м³/мин;

Q_подг - количество воздуха, необходимого для проветривания подготовительных выработок, проводимых в пределах выемочного блока, м³/мин;

Q_нар - количество воздуха, необходимое для проветривания нарезных работ, м³/мин.

Q_оч=, м³/мин,

где А- масса одновременно взрываемого ВВ; А=100кг;

b- газовость ВВ в пересчёте на условную окись углерода; b=40л/кг;

V-загазованный после взрывных работ объём очистной выемки; V=5000м³;

t- время проветривания; t=30мин.

Q_оч==507 м³/мин

Количество воздуха, необходимое для подготовительных выработок.

По газам, образующимся от взрывных работ:

Q_подг=^обв , м³/мин;

где t- время проветривания забоя; t=30мин;

A-количество взрываемого ВВ; A=80шт;

b- газовость ВВ; b=40л/кг;

S- площадь сечения выработки; S=16,6м²

L-длина тупиковой части выработки; L=300м;

К_обв- коэффициент обводнённости; К_обв=0,8;

К_ут.тр- коэффициент утечки трубопровода; К_ут.тр=1,25

Q_подг==323 м³/мин

По наибольшему числу людей:

Q_подг=6ЧN=6Ч8=48 м³/мин,

где N - наибольшее число людей, одновременно работающие в очистной выемке.

По минимальной допустимой скорости (пылевому фактору)

Q_подг=60ЧV_minЧS=60Ч0,25Ч16,6=249 мі/мин,

где V_min - минимальная скорость движения воздуха; V_min =0,25;

S - площадь поперечного сечения выработки; S=16,6 мІ.

При уборке забоя машинами с ДВС:

Q_подг=qЧm=5Ч160=800 мі/мин,

где q - принятая норма подачи свежего воздуха на единицу мощности;

q=5 мі/л,с в минуту;

m - мощность двигателя; m=160 л,с.

Принимаем Q_подг равным 800 мі/мин

Производительность вентилятора:

Q_в=kЧQ_подг=1,25 Ч800=1000 мі/мин

Принимаем вентилятор BM - 12M

Количество воздуха, подводимого к вентиляторной установке:

Q_подг=1,43ЧQ_в=1,43Ч1000=1430 мі/мин

Аналогично рассчитывается количество воздуха необходимо для проветривания нарезных выработок при взрывных работах.

При ведении буровых работ в камере выработки проветриваются за счет общешахтной струи со скоростью 0,5 м/с.

Для верхнего бурового орта требуется:

Q_орта=1,1ЧSЧVЧ60, мі/мин,

где k - коэффициент неравномерности; k=1,1;

S - сечение выработки;

V_min - минимальная скорость

Q_орта=1,1Ч16,6Ч0,5Ч60=548 мі/мин.

Для подэтажного бурового орта требуется:

Q_под=1,1ЧSЧV_minЧ60=1,1Ч12Ч0,5Ч60=396 мі/мин

Для нижнего бурового орта требуется:

Q№_орта=1,1ЧSЧV_minЧ60=1,1Ч12Ч0,5Ч60=396 мі/мин

При выпуске руды из камеры заезды из-за малой длины (3-5м) проветриваются за счёт общешахтной депрессии совместно с откаточным ортом:

Q_отк=1,1ЧSЧV_minЧ60=1,1Ч16,6Ч0,5Ч60=548 мі/мин

При работе машин с ДВС на выпуск руды:

Q№_отк=1,1ЧqЧm=1,1Ч5Ч160=880 мі/мин

Для проветривания откаточного орта при выпуске руды принимается к расчёту Q=880 мі/мин.

2.3.2 Подготовительные выработки (проходческие работы)

Для проветривания подготовительных выработок, проводимых за пределами выемочных блоков (штрек, орш, наклонный съезд и т.д.) при исходных данных:

- сечение выработки, S=17,5 мІ

- длина тупиковой выработки, L=400м

- количество ВВ на взрыв, A=88кг

- объём проветриваемой выработки, V=7000 мі

- диаметр гибкого прорезиненного трубопровода, d=1м

- доставочный коэффициент при одном повороте трубопровода, =0,81

- сопротивление 100п.м. трубопровода, R=0,8 к

- коэффициент утечек трубопровода, k=1,25

Количество воздуха, необходимое для удаления ядовитых газов после взрывных работ при нагнетательном способе проветривания определят по формуле:

Q_пр.з=^обв

Q_пр.з ==334 мі/мин

По наибольшему числу людей:

Q_пр.з =6ЧN=6,6=36 мі/мин

По минимально допустимой скорости:

Q_пр.з =60ЧVminЧS=60Ч0,5Ч17,5=525 мі/мин,

где Vmin - минимально допустимая скорость движения в выработке;

V_min=0,5м/с

При работе машин с ДВС:

Q_пр.з=qЧM=5Ч160=800м³/мин,

где q-норма подачи воздуха на единицу мощности; q=5 мі/л.с в минуту;

M-мощность двигателя.

К качеству принимаем наибольшее количество потребляемого воздуха для проветривания проходческого забоя - 800мі/мин.

Производительность вентилятора определяем по формуле:

Q_в=і==1235мі/мин,

где K_ут.тр- коэффициент утечек трубопровода;K_ут.тр=1,25;

-доставочный коэффициент при одном повороте с трубопровода;=0,81.

Депрессия вентилятора определяется по формуле:

h_в=1,1ЧQ²_вЧRЧ , мм.вод.ст.,

где 1,1- коэффициент, учитывающий запас депрессии на преодоление сопротивления шумогасителя;

Q_в- производительность вентилятора;

R- сопротивление трубопровода; R=3,2к;

=0,78, для =0,81- определяется по графику.(рисунок 5)

h_в=1,1Ч20,58ІЧ3,2Ч0,78=1163 мм.вод.ст

По характеристике выбираем вентилятор ВМ-12М.

2.3.3 Расчёт количества воздуха для проветривания специальных

камер.

Для склада ВМ определяется по формуле:

Q_вм=KЧV_вм=0,07Ч3600=252 мі/мин,

где K - коэффициент, учитывающий кратность обмена воздуха в

течение часа, принимается 0,07 для складов ВМ;

V - объём выработок склада; V_вм=3600 мі

Для ремонтных пунктов автотранспорта:

Q_рп =KЧV_рп=0,33Ч12300=4060 мі/мин,

где K - коэффициент, учитывающий кратность обмена воздуха в течение

часа, принимается 0,33 для механических мастерских и гаражей;

V_рп - объём ремонтного пункта; V_рп = 12300 мі

2.3.4 Расчёт количества воздуха, необходимого для проветривания

поддерживаемых выработок

Количество воздуха для поддерживаемых выработок (выработки отработанных горизонтов, необходимые для функционирования шахты) определяется по формуле:

Q_п.в 60ЧSЧVmin, мі/мин,

где S - площадь поперечного сечения в сверху;

V_min=0,25 м/с для резервных очистных забоев;

0,15 м/с для прочих выработок.

Q_п.в=60Ч15Ч0,15=135 мі/мин

2.3.5 Расчёт утечек воздуха через вентиляционные сооружения.

Нормы утечек через подземные вентиляционные сооружения приведены в таблицах 1 и 2

Таблица 1. Нормы утечек воздуха для глубоких перемычек

Тип глубоких перемычек	Нормы утечек (м3/мин) при площади перемычек
Бетонные, каменные, кирпичные, бетонитовые, шлакоблочные	4	7	12	15	18
	7	10	13	16	19

Таблица 2. Нормы утечек для вентиляционных дверей

Тип перемычек и дверей	Нормы утечек (мі/мин) при площади дверей, мІ
	1,5	2,5	3,5	4,5	5,5
Одностворчатые двери установленные в бетонных (и т.д.) перемычках	34	37	41	--	--
Двухстворчатые двери установленные в бетонных (и т.д.) перемычках	--	51	57	65	70

Через изоляционные перемычки (бетонные) S = 12 м² в количестве по 3 шт. на каждое крыло верхнего горизонта

Q_ут = 13 Ч 3 = 39 м³/мин, на каждое крыло.

2.3.6 Распределение воздуха по стволам шахты при всасывающем способе проветривания

Таблица 3.

Наименование стволов	Тип вентилятора	Расход воздуха, м3/сек
шахта "Средняя Вентиляционная" шахта "Эксплуатационная" шахта "Клетевая" шахта "Закладочная" шахта "Новая" Наклонный съезд шахта "Южная - 1" Сжатый воздух Всего поступающего воздуха в шахту шахта "Южная Вентиляционная - 2" шахта "Северная Вентиляционная" Всего выдаваемого воздуха из шахты	-- -- -- -- -- -- -- -- , ВЦД - 47 УН ВРЦД - 4,5 ,	528,5 126,8 92,5 43,5 26,2 13,9 7 12 850,4 463,6 386,8 850,4

2.3.7 Расчет депрессии принятой схемы вентиляции

Расчетная величина общешахтной депрессии равна сумме депрессии последовательно соединенных выработок (по самому трудному маршруту).

Депрессия отдельных выработок определяется по формуле:

h_выр = Q², кг/м²

где коэффициент аэродинамического сопротивления выработки, принимается по таблицам;

P - периметр выработки, м;

L - длина выработки, м;

Q - количество воздуха, проходящего по выработке, м³/сек.

H_выр = 0,0004 = 22 кгс/м²

Расчеты депрессии участка сети сведены в таблицу 4

Таблица 4. Расчет депрессии участков сети.

Участок сети	Наименование выработок	S, м2	P, м	L, м		Q, м3/с	h, кгс/ м2
1	2	3	4	5	6	7	8
Южный фланг
0-1	Ствол шахты "Средняя Вентялиционая"	38,5	22	510	0,0004	528,5	22
1-2	Ствол шахты "Средняя Вентялиционая"	38,5	22	590	0,0004	504,8	23,2
2-3	Ствол шахты "Средняя Вентялиционая"	38,5	22	685	0,0004	453,3	21,7
3-4	Ствол шахты "Средняя Вентялиционая"	38,5	22	750	0,0004	244,5	21,9
4-5	"Квершлаг" г. 750 м.	20	22,6	750	0,0012	219,5	61,2
5-6	Южный штрек г. 750 м.	16,6	17	600	0,0012	132,7	47
6-7	Вентялиционная восстающая 750/670 м.	17,6	35,2	80	0,0012	66,8	17,6
7-8	Вентялиционный квершлаг г. 670 м.	18,1	19,8	1100	0,0012	123,5	67,2
8-9	ЮВС №2 670-590	38,5	22	670	0,0004	143,9	17,2
9-10	ЮВС №2 590-510	38,5	22	590	0,0004	273,1	21,8
10-11	ЮВС №2 510-440	38,5	22	510	0,0004	348,5	24,6
11-12	ЮВС №2 440-380	38,5	22	440	0,0004	395,4	25,6
12-13	ЮВС №2 380-0	38,5	22	380	0,0004	463,6	27,6
	Итого						408
Северный фланг
0-1	Ствол шахты "Средняя Вентялиционая"	38,5	22	510	0,0004	528,5	22
1-2	Ствол шахты "Средняя Вентялиционая"	38,5	22	590	0,0004	504,8	23,2
2-3	Ствол шахты "Средняя Вентялиционая"	38,5	22	685	0,0004	453,3	21,7
3-4	Ствол шахты "Средняя Вентялиционая"	38,5	22	750	0,0004	244,5	21,9
4-5	"Квершлаг" г. 750 м.	20	22,6	750	0,0012	219,5	41,2
5-6	Северный штрек г. 750 м.	16,6	17	660	0,0012	152,7	58,6
6-7	Внешний квершлаг г. 750 м.	16,6	17	885	0,0012	152,7	62
7-8	СВС 750-670	19,6	15,7	750	0,0004	179,7	20,2
8-9	СВС 670590	19,6	15,7	670	0,0004	281,4	24
9-10	СВС 590-0	19,6	15,7	590	0,0004	386,8	33,6
	Итого						308

Депрессия вентилятора Южного фланга определяется:

h_в.ю. = h_ш + h_вн. = 408,2 + 40 = 448,2 , кг/м²

Северного фланга:

h_в.с. = + = 308,4 + 43 = 351,4 кг/м²

Производительность вентиляторов главного проветривания должна составлять не менее

Q_в.ю. = 1,15 325 = 374 , м³/сек

Q_в.с. = 387 1,15 = 445 , м³/сек

Вентиляторы выбраны верно.

2.4 Расчёт естественной тяги

Естественной вентиляции называется движение воздуха по горным выработкам под влияниям естественных причин, главным образом разных удельных давлений воздуха. Естественная вентиляция шахт вызывается депрессией h_е естественной тяги и возникает в следствие обязательного наличия двух или более вертикальных или наклонных выработок, сообщающихся с земной поверхностью и сетью подземных выработок и рудных по величине давления P₁, P₂…, P_n столбов воздуха в таких вертикальных и наклонных выработках.

Давление столбов воздуха зависит от влияния таких параметров, как температура воздуха, его относительная влажность и химический состав. Из всех этих параметров температура воздуха имеет доминируещее влияние на изменение давления столба воздуха, так как на долю влияния температуры воздуха приходится 98 - 99,5% общего влияния.

Расчёт естественной тяги определяется:

«Южный вентиляционный» ствол №2

h_»юж.в»=Ч (-)]Ч1+, мм в. ст.,

где P_o - давление вверху столбов воздуха, P_о = 760 мм вод. ст.;

H - глубина стволов воздуха, м;

13,6 - удельный вес ртути;

R - газовая постоянная, равная 29,4 кг м/град;

T_ер№=273+T_ер№ и T_ер”=273+T_ер” - абсолютная температура.

h_»юж.в»=[Ч(-)]Ч1+=11мин в. с.

Также рассчитывается и для «Северного Вентиляционного» ствола:

h_»с.в»=[Ч(-)]Ч1+=12мм в. ст.

2.5 Выбор основного электромеханического оборудования

В качестве вентиляторов главного проветривания я выбираю для воздуховыдающего ствола шахты «Южная вентиляционная -2» главную вентиляторную установку ВЦД - 47 УН (рабочий резервный агрегат). Возможная номинальная производительность вентиляторной установки ВЦД - 47 УН: при установке направляющего аппарата на угол о градусов может составлять 580 м³/сек, депрессия - 600мм воз. ст.

В качестве вентиляторов главного проветривания я выбираю для воздухавыдающего ствола шахты «Северная вентиляционная» главную вентиляторную установку ВРЦД -4,5 (рабочий резервный агрегат). Возможная номинальная производительность вентиляторной

установки ВРЦД - 4,5: при установке направляющего аппарата на угол о градусов может составлять 420 м³/сек, депрессия 380 мм вод. ст.

Вентиляторные установки главного проветривания круглосуточно обслуживается дежурными мотористами. В зданиях ГВУ имеются шумоизолирующие кабины; имеется прямая телефонная связь с диспетчером подземного рудника, а также телефонная связь через АТС комбината.

2.5.1 Аэродинамическая характеристика вентиляторов

Зависимость производительности, развиваемого давления и расхода мощности вентилятора от угла установки лопастей рабочих колёс отображается в его аэродинамической характеристике.

Характеристика вентилятора весьма наглядно показывает особенности его работы и позволяет мне подобрать для данной шахтной вентиляционной сети наиболее экономичный вентилятор, или по возможности, произвести его регулировку с целью улучшения технично - экономических показателей работы.

Наиболее значительными факторами, влияющими на изменение характеристики вентилятора при его эксплуатации на шахте, следует считать:

- степень равномерности поля скоростей воздушного потока перед всасом вентилятора;

- Изменение радиальных зазоров между лопастями и пожухом;

- Отклонение геометрических форм отдельных элементов вентилятора от проектных;- Точность угла установки лопастей рабочего колеса или направляющего аппарата.

Аэродинамические характеристики, полученные в условиях монтажа и

Эксплуатации вентиляторов, способствуют их надёжной и экономичной работе, позволяют правильно определять технико-экономические

возможности вентиляторных установок в перспективе.

Необходимо, чтобы каждый действующий вентилятор главного проветривания имел действительную характеристику, полученную в условиях его эксплуатации.

В соответствии с п. 30 ГОСТ 11004 - 64 отклонение действительной аэродинамической характеристики от гарантийной в рабочей области не должно превышать по давлению ±5. Снижение максимального статического КПД не должно превышать 2%.

Методика получения исходных данных и их расчёта при

снятии и построении действительной аэродинамической

характеристики вентилятора.

Характеристика вентилятора является геометрическим местом точек, определяющих возможные режимы его работы. Обычно характеристика строится в координатах Н и Q (давление и производительность), N и Q (мощность и производительность), (КПД и производительность).

Кривые аэродинамической характеристики вентилятора могут быть построены на основании испытаний могут быть построены на основании испытаний вентилятора (снятие действительной аэродинамической характеристики), которые включают в себя измерение расхода воздуха, определение статического давления, измерение мощности на валу вентилятора и определение его КПД при работе вентилятора на вентиляционную сеть различного сопротивления (как на существующую шахтную сеть, так и на сети, которые могут возникнуть в будущем при изменении шахтной сети в результате развития горных работ или при аварийных режимах).

Количество воздуха Q, перемещающегося по вентиляционному канату, определяется по формуле:

Q=SЧV, мі/сек, |1|

где S - площадь поперечного сечения в месте замера, м²;

V - средняя скорость воздуха в сечении канала, м/сек.

Для измерения скоростей воздушного потока до 5м/сек применяются анемометры крыльчатого шипа, а более 4 м/сек - чашечного шипа. Скорость движения воздуха должна измеряться на прямом участке канала, где нет крутых поворотов и резкого изменения сечения. Анемометр не следует подносить к боковым стенкам канала ближе чем на 0,3 м.

Скорость потока измеряют замером «перед собой», когда высота канала не превышает 1,8 2,0м и замером «в сечении», когда высота канала более 2,0м.

В первом случае измерения вводят поправку на показания анемометра K = 1,14, одинаковую для выработок любого сечения; во втором - вводится поправка к показаниям анемометра.

K=, м²,

где S - площадь сечения выработки или канала, м²;

0,4 - площадь сечения, занимающего человеком, м².

Скорость воздуха на выходе из колена диффузора измеряют путём разбивки выходного сечения колена на прямоугольники площадью порядка 0,5 м² и установки анемометра в центре каждого прямоугольника три раза по 30сек, с последующим осреднением результата. Расчётная скорость воздуха в выходном отверстии колена диффузора определяется как средняя арифметическая скорость по всем прямоугольникам.

Расход воздуха приводится к нормальным атмосферным условиям и определяется по формуле:

Q=Q_зам. , мі/ сек, |2|

где Q_зам. - замеренное количество воздуха, м³/сек;

B-давление воздуха в канале, мм рт.ст.;

t- температура воздуха в канале, град. С.

Статическое давление вентилятора определяют по разрежению (напору) в подводящем вентиляционном канале. Разрежение (напор) в канале измеряют с помощью залитого водой (спиртом) «V»- образного манометра (депрессиометра), который присоединяют к трубке, заделанной заподлицо в стенку канала, желательно на ровном участке канала.

H_ст= H_{всаса(нагн)}±h_ск , мм вод.ст |3|

где H_{всаса(нагн)}- разряжение(напор), измеренное «V»-образным манометром.

Скоростное давление в месте замера разрежения(напора) находят по формуле:

h_ск=ЧІ, мм вод.ст. |4|

где Q-производительность вентилятора, м³/сек определяется по вышеприведённой формуле |2|;

S- площадь сечения канала в месте замера разрежения(напора), м²

Удельный вес воздуха в месте замера скоростного давления подсчитывается по формуле:

г=0,461Ч , кг/мі |5|

(Здесь значения B и t те же, что и в формуле |2|).

Точные измерения тока, напряжения и мощности в однофазных цепях переменного тока или в цепях трёхфазного тока производятся службой КИП предприятия с помощью специальных комплектов приборов. Последние должны иметь клеймо о проверке на государственных проверочных пунктах.

Если в наличии на вентиляторе имеются приборы контроля силы тока(амперметр) и напряжения(вольтметр), то в крайнем случае мощность на валу вентилятора можно подсчитать по формуле:

N_в= , кВт, |6|

где U-рабочее время в электрической сети, вольт;

J- рабочий ток двигателя, ампер;

-КПД двигателя для данной загрузки;

Коэффициент загрузки двигателя приближённо равен:

K_загр.= , |7|

где J_H-номинальный ток двигателя, ампер.

С достаточной точностью для практики и электродвигателя в зависимости от коэффициента K_загр следует принимать для новых по табличным и каталожным данным; а для двигателей, прошедших ремонт, на 3-5% ниже каталожных данных.

При наличии синхронных двигателей обязательно измеряют напряжение возбуждения (U_возб), ток возбуждения (J_воз.) и определяют мощность возбуждения:

N_воз= , кВт |8|

Статический КПД вентилятора определяют из выражения:

_ст= |9|

Подсчёт и отработка аэродинамических параметров вентилятора сводится в формуляр. По полученным при испытании величинам H_ст ,N_в ,_ст и Q находят точки, соответствующие режиму работы вентилятора на каждом из принятых для испытания углов установки лопаток рабочих колёс, по которым и строем характеристику вентилятора.

Для других углов установки лопаток кривые характеристики получают путём соответствующего перерасчёта и перестроения по закону подобия с достаточной точностью (±10%- общепринятая точность при вентиляционных расчётах).

2.5.2 Электропривод вентиляторов

Необходимая производительность и депрессия вентиляторной установки шахты «Южная вентиляционная - 2» состовляет соответственно 545 м³/сек и 360мм вод.см. Для проветривания работа обеих вентиляторов, в этом случае каждый вентилятор будет развивать производительность 325 м³/сек и напор 498мм вод.ст.

В связи с незначительным сроком между периодами проветривания шахты, электропривод вентиляторов предусматривается нерегулируемой от асинхронных двигателей с фазным ротором скоростью вращения 435 об/мин.

Мощность на валу вентиляторов состовляет:

При раздельной работе вентиляторов

=2830 кВт

При параллельной работе

=2204кВт

где 0,68 и 0,72 - КПД вентиляторов

Комплектно с каждым вентилятором поставляется по два двигателя типа АКН2 - 18 - 43 - 12У4 мощностью 1600 кВт, 495 об/мин, U_ст=6кв, так 192А, роторные магнитные станции типа ШГС 6704 - 69М2У4 и комплект роторных сопротивлений.

Загрузка загрузка двигателей составляет:

=0,885, что вполне допустимо

Расчёт роторных сопротивлений для двигателей вентиляторов произведен в заводской технической документации к вентилятору.

Электропривод вентилятора типа ВРЦД - 4,5

Для шахты «Северная Вентиляционная» (на основании расчётных данных по производительности и депрессии) выбраны для центробежных вентиляторов резервный. Расчёт производительности и депрессии производится по трём периодам:

Й период P=342мм вод. ст. Q=122 м³/сек

ЙЙ период P=342мм вод. ст. Q=172 м³/сек

ЙЙЙ период P=391,4мм вод. ст. Q=301, м³/сек

Производительность вентилятора ВРЦД - 4,5 до 425 м⁴/сек,

А статическое давление до 470 мм вод. ст., при скорости вращения вентилятора 375 об/мин.

Мощность на валу вентилятора по трём периодам составит:

Й период ЙЙ период ЙЙЙ период

=825 кВт =947 кВт =1591 кВт

Вентилятор ВРЦД - 4,5 поставляется комплектно с электроприводом, который выполнен в двухдвигательном исполнении,

т, к. маховой момент вентилятора очень велик - 172 мм². Для разгона вентилятора до скорости 2/3 от номинальной установлен асинхронный двигатель с фазным ротором. Основной двигатель синхронный.

2.5.3 Характеристика двигателей

Синхронный двигатель типа СДНЗ - 17 - 41 -16 мощностью 1600/1880 кВт/ква, 6 кв, 375 об/мин, возбуждение независимое 102в, 280а. Возбудитель к синхронному двигателю отдельностоящий типа ПВ - 92 + А2 - 82 - 4; гонный двигатель мощность возбудителя 55 кВт380в.

Асинхронный двигатель типа АКН - 16 -44 -24, мощностью 500 кВт, 6кв, 240 об/мин, напряжение ротора 780 в, ток ротора 385а.

Запуск вентиляторов предусмотрен в холодную, т. е. при закрытых направляющих аппаратах вентиляторов. Пуск двигателей прямой от полного напряжения сети 6кв через масляные выключатели распредустройства 6кв. Для уменьшения времени выбега остановке вентилятора предусмотрено электродинамическое торможение асинхронного двигателя. В качестве источника постоянного тока при торможении используется возбудитель синхронного двигателя подключаемый через высоковольтный контактор ДТ. Следует отметить, что в нерабочие дни в шахте, когда требуется меньшее количество воздуха, вентилятор должен работать на пониженной скорости, т.е. от асинхронного двигателя.

2.5.4 Управление вентиляторной установки

Управление установкой разработано в двух режимах: режим дистанционного управления и местного управления.

Для управления вентиляторной в целом принято два комплекта станций и пультов местного управления типа ШГС.

Все станции производства завода ХЭМЗ и поставляются комплектно с вентиляторами. На станциях расположена аппаратура управления электроприводами, аппаратура КИП вентиляторов и их двигателей, аппаратура выбора режимов работы и местного управления вентиляторами. Для дистанционного управления предусмотрен комплект аппаратуры телеуправления типа АТУ - 1, выпускаемый серийно Канатоплётским заводом «Красный металлист».

Аппаратура АТУ - 1 состоит из двух полукомплектов.

Аппарат телеуправления типа АТС - 1 и аппарат телеуправления диспетчерский типа АТД - 1.

Принцип работы телеуправления частотный, система связи полукомплектов по одной паре телефонной линии.

Полу комплект телеуправления АТД - 1 устанавливается у диспетчера подземного рудника (существующем бутовом комбинате), в дальнейшем будет приведён в проекцируемый диспетчерский пункт подземного рудника.

К диспетчеру выносятся следующие сигналы:

- «Нормальный режим» - световой

- «Реверсивный режим» - световой

- «Вентилятор отключен» - световой

- «Предупредительный сигнал» - световой

- «Аварийный сигнал» - световой и звуковой

При дистанционном управление ключи КРР и УПВ (Выбора режима) на станции автоматизации ШГС - 8801 должны стоять в положение «А» (автоматический режим), а ключ УПО в положение «включено». Ключи находятся на ШСУ вентиляторной установки. При местном управлении ключи КРР и УПВ должны стоять в положение «Р» (ручной режим). Кроме того, при дистанционном управлении от диспетчера рудника тумблер ТЗ на пульте управления в помещении вентиляторной установки должен стоять в положении ТУ.