Расчет вентиляторной установки шахты II категории по газу и пыли

1 Исходные данные:

- II категория шахты по газу и пыли;

- срок службы вентиляторной установки Т=20 лет;

- расход атмосферного воздуха в выработках шахты  Q_ш=450 м³/с;

- потери давления воздуха в выработках шахты в начале эксплуатации вентиляторной установки Р_min=1,5 кПа;

- потери давления воздуха в выработках шахты в конце срока эксплуатации вентиляторной установки Р_max=2кПа.

2 Способ и схема проветривания

Большое разнообразие геологических и технологических условий добычи полезных ископаемых подземным способом обуславливает необходимость использования всасывающего, нагнетательного или комбинированного способа проветривания.

Так как шахта III категории, средняя глубина отработки 300 – 400 м, то применяется всасывающий способ проветривания.

 

                       1 – калориферная установка;

       2 – вентилятор;

       3 – вентиляционные каналы.

Рис.1. Способ проветривания шахты;

Применение этого способа обеспечивает более высокий уровень безопасности,

 так как вентилятор отсасывает из шахты отработанный рудничный воздух, при этом давление в горных выработках ниже атмосферного, что способствует более эффективному разгазовыванию пластов и окружающих пород. В случае остановки ГВУ происходит автоматическое повышение давления в шахте до атмосферного, что

снижает интенсивность выделения газов в атмосферу шахты.

Схема проветривания должна исключать возможность образования повышенной концентрации метана на сопряжении лавы с вентиляционной выработкой и обеспечивать:

-полное использование свежей струи, проходящей по рабочему пространству лавы;

-максимально благоприятные санитарно - гигиенические условия в очистном забое за счет направления свежей струи по выработкам без местных источников нагнетания;

-благоприятные условия для спасения людей и ликвидации аварий.

Так как  шахтное поле по простиранию имеет большие размеры, то принимается схема проветривания фланговая крыльевая.

Рис. 2. Фланговая крыльевая схема проветривания

1 – вентиляционная установка

2 – скиповой ствол

3 – клетевой ствол

3 Выбор вентилятора и технологической схемы вентиляторной установки

3.1 Производительность и продолжительность работы вентиляторной установки

- в номинальном режиме проветривания, м³/с

Q_в =Q_ш К_у ,   м³/с

где К_у - коэффициент, учитывающий подсос или утечки воздуха через надшахтные сооружения и каналы вентиляторов;

Принимается равным 1,25 для скипового ствола, понижение данного коэффициента удается с помощью установленных в надшахтных сооружениях системы шлюзов, в которых мелкими вентиляторами создается избыточное давление, что

уменьшает подсос или утечки воздуха.

где Т_э и Т_п- продолжительность работы ГВУ соответственно в режиме экстренного проветривания и в выходные и праздничные дни в течение одного года,

- в экстренном режиме проветривания, м³/с

Q_вэ = Q_в(1+К_э) ,   м³/с

где К_э - коэффициент, учитывающий необходимый резерв производительности вентилятора для обеспечения режима экстренного проветривания шахты; следует принимать равным 0,15, т.е. 15 %.

где n_э - число включений ГВУ в режим экстренного проветривания в течение одного рабочего дня (суток), принимается равным 1   1/сут;

n_впд - число выходных и праздничных дней в году, когда горные работы не производятся, принимается равным  55  1/год.

- в выходные и праздничные дни, м³/с

Q_впд = Q_в(1-К_п) ,   м³/с

где К_п - коэффициент, учитывающий возможное безопасное снижение производительности вентилятора в выходные и праздничные дни, для шахты III категории принимается равным 0,25, т.е. снижение производительности на 25 %.

Так как шахта имеет III категорию по газу, то производительность вентилятора в ремонтную смену снижаться не будет, а снижается на 25% в выходные и праздничные дни.

Продолжительность работы вентиляторной установки при сниженной производительности, час/год.

3.2. Давление вентилятора в номинальном режиме проветривания

- минимальное

Р_{В min} = 1,1Р_min ,   Па

- максимальное

Р_{В max} = 1,1Р_max ,   Па

3.2. Выбор типа и модели вентилятора

При выполнении условия  1,5 <  Р_{В max}< 3,0 кПа       может быть принят осевой или центробежный вентилятор.

1,5 <  2,2< 3,0 кПа.

Так как условие выполняется, то на сводных аэродинамических характеристиках вентиляторов установленного выше типа наносится точка с координатами

Анализируются модели вентиляторов ВОД-40,ВОД-50 и ВЦД-42,5 в разных схемах включения.

При визуальном анализе аэродинамической характеристики вентиляторной установки ВОД-50 видно, что при