Выбор и расчет системы вентиляции шахты “Скалистая” рудника “Комсомольский”

1 —  воздухоподающий ствол; 2 — выработка откаточного горизонта;     3 — блоковый вентиляционный восстающий; 4 — штрек-коллектор;        5 — вентиляционные стволы; 6 — всасывающие вентиляторы;             7 — вентиляционный квершлаг.

Для вентиляции действующих рудников разработан вариант, в котором предусмотрено использование одного штрека-коллектора на два одновременно работающих этажа и вспомогательных блоковых вентиляторов (рис. 5.2). Этот вариант целесообразно применять для шахт средней  мощности с шахтным полем длиной 1500—2000 м.

Рис. 5.2 Фланговая схема вентиляции с применением вспомогательных вентиляторов:

1 — квершлаг; 2 — вентиляционные стволы; 3 — вентиляторы главного проветривания; 4 — воздухоподающий ствол;              5 — вспомогательные вентиляторы; 6 — штрек вентиляционного горизонта; 7,11 — блоковые вентиляционные восстающие;           8 — вентиляционный восстающий; 9 — штрек-коллектор;           10, 12 — выработки откаточных горизонтов.

Исходя из вышесказанного, выбираем фланговую схему проветривания для рудников со средней годовой производительностью.

Выбор способа проветривания рудника

Требования к способам вентиляции:

• обеспечение подачи в шахту необходимого количества воздуха при депрессиях шахты и участков, не превышающих максимально допустимых, минимальные утечки воздуха (внутришахтные и с поверхности);
• управляемость воздухораспределением в шахте;
• устойчивость совместной работы вентиляторов;
• небольшое число вентиляторных установок; предупреждение загрязнения воздуха газами и пылью;
• предупреждение засорения каналов вентиляторных установок пылью и штыбом;
• предупреждение обмерзания вентиляторов и стволов (шурфов);
• расположение нагнетательных вентиляторов на специальных вентиляционных стволах без подъема;
• обеспечение минимальной пожароопасности шахт по самовозгоранию полезного ископаемого;
• быстрая и надежная реверсируемость вентиляционных струй.

Всасывающий способ проветривания применяется на газообильных угольных шахтах при единой или секционной схеме вентиляции; на рудниках — до глубины 1500 м; не рекомендуется при наличии аэродинамической связи выработок с поверхностью через зоны обрушений.

Нагнетательный способ применяется при отработке расположенных близко к поверхности участков месторождений (горизонтов), небольшом газовыделении и аэродинамическом сопротивлении сети, наличии аэродинамической связи выработок с поверхностью через зоны обрушения, при фланговой схеме вентиляции.

Нагнетательно-всасывающий способ применяется при большом сопротивлении шахты, наличии аэродинамической связи с поверхностью через зоны обрушения, при разработке склонных к самовозгоранию полезных ископаемых в случае аэродинамической связи с поверхностью через зоны обрушения, при фланговой схеме вентиляции шахты и разбросанности горных работ; на рудниках — при секционировании на два-три участка — до глубины 1350—2000 м.

Способы вентиляции рудников

На действующих рудниках страны применяются нагнетательный, всасывающий и нагнетательно-всасывающий способы проветривания (все  рудники Талнахского рудного узла проветриваются всасывающим способом). Разнообразие применяемых способов проветривания в большой степени зависит от горнотехнических условий.

На выбор способа проветривания влияют следующие факторы:

• порядок отработки шахтного поля;
• глубина разработки;
• действующая депрессия на выемочных участках;
• склонность пластов к самовозгоранию;
• абсолютная величина внешних и внутренних утечек воздуха через выработанное пространство и вентиляционные сооружения;
• интенсивность газовыделения (метана и углекислого газа);
• места установки регуляторов воздуха;
• соотношение аэродинамических сопротивлений крыльев выемочных участков шахты;
• схема проветривания шахты;
• туманообразование в надшахтном здании вследствие взаимодействия насыщенного влагой воздуха, выдаваемого из шахты, с холодным воздухом на поверхности.

При проектировании нагнетательного и нагнетательно-всасывающего способов проветривания должно быть предусмотрено следующее основное требование: вентилятор, работающий на нагнетание, должен устанавливаться на специальных стволах, не оборудованных подъемом, либо, как исключение, оборудованных только людским подъемом без выхода клетей на поверхность. Только в этом случае можно достичь необходимой депрессии вентилятора.

При нагнетательном способе проветривания (рис. 5.3, а) максимальная депрессия действует в районе подающего ствола (линия К.Г) и нулевая — у выдающего ствола (точка А), при всасывающем—наоборот (рис. 5.3,б), при нагнетательно-всасывающем способе место приложения нулевой депрессии располагается между стволами (рис. 5.3, в).

 

 

 

 

 

Рис. 5.3 Депрессиограммы при различных способах проветривания шахт:

а — нагнетательном; б — всасывающем; в — нагнетательно-всасывающем

Из депрессиограмм, приведенных на рис. 5.3, следует, что при всасывающем способе проветривания увеличение сопротивления выработок вентиляционного горизонта приводит к увеличению депрессии только одного вентилятора (пунктирная линия Г'В), в то время как действующая депрессия участка остается неизменной (линии BE и БД). При нагнетательном способе проветривания увеличение сопротивления выработок вентиляционного горизонта приводит к увеличению действующей депрессии участка (линия АБ'В'Г'). Следовательно, в случаях, когда общее сопротивление выработок вентиляционного горизонта значительно превышает сопротивление выработок откаточного горизонта, рекомендуется применять всасывающий способ проветривания до тех пор, пока очистные работы не подойдут к фланговому стволу, где действующая депрессия может оказаться выше некоторого допустимого предела. В этом случае целесообразно (при определенных конкретных для каждой шахты технических возможностях) применять нагнетательно-всасывающий способ проветривания, при котором доработка этажа ведется с пониженной действующей депрессией участка. Применение этого способа может быть рекомендовано и для тех случаев, когда при всасывающем способе проветривания на значительной части шахтного поля не обеспечивается действующая депрессия участка ниже предельно допустимой.

Для успешного применения нагнетательно-всасывающего способа проветривания необходимо выполнение следующих условий:

• компрессия нагнетательного вентилятора должна быть равна сумме потерь давления в калорифере, во всасывающем и нагнетательном каналах вентилятора, по стволу и далее по горным выработкам до вентиляционного горизонта наиболее труднопроветриваемого участка;
• резерв нагнетательного вентилятора (за вычетом внешних утечек) должен быть не менее суммарного резерва всех всасывающих вентиляторов, работающих с ним на одну сеть;
• производительность всасывающих вентиляторов следует увеличивать в строгом соответствии с возможностью повышения производительности нагнетательного вентилятора.

Нагнетательно-всасывающий способ не рекомендуется применять: при центральной схеме проветривания, особенно при центрально-сдвоенном расположении стволов, так как в этом случае будут иметь место большие утечки через вентиляционные сооружения, изолирующие стволы друг от друга; при недостаточной герметизации подающего ствола, так как малая компрессия, развиваемая нагнетательным вентилятором, существенно не меняет действующего напора участка по всей протяженности шахтного поля.

Выбираемый способ проветривания должен обеспечить действующий напор на пожароопасных участках в любой период их совместной отработки, не превышающий допустимый. В противном случае рекомендуется переходить на схему с вентиляционными областями, устанавливая способы проветривания в каждой области в соответствии с вышеперечисленными факторами.

Исходя из вышесказанного, выбираем всасывающий способ проветривания рудника.

Принимаем всасывающий способ проветривания, схема проветривания – фланговая.

Свежий воздух с поверхности по стволам КС (клетевой ствол)и ПЗС (породо-закладочный ствол) поступает в шахту на откаточные горизонты –760м и 825м, с них по вентиляционным восстающим свежая струя поступает на очистные горизонты. После проветривания очистных выработок исходящая струя воздуха по вентиляционным восстающим и по транспортному уклону №2 уходит на вентиляционный горизонт, откуда по стволам ВС-1 (вентиляционный ствол №1) и ВС-2 (вентиляционный ствол №2)выбрасывается на поверхность в атмосферу.

Все воздухоподающие стволы также оборудованы калориферными установками КТЦ-250 и КТЦ-160 для подогрева свежего воздуха в холодные периоды года. Для смешивания холодного атмосферного воздуха с подогретым в каждой КТЦ установлены вентиляторы Ц4-70.

Проходческие забои проветриваются с помощью ВМП нагнетательным способом и сжатым воздухом после взрывных работ. Раздаточная камера ВМ и камера ДАЭ имеют обособленное проветривание.

Вентиляционная схема проветривания предусматривает возможность реверсирования воздушной струи в аварийных случаях.

5.2 Обобщенный расчёт количества  воздуха, необходимого для проветривания выработок рудника.

Для расчета вентиляции рудника необходимы следующие данные:

• количество людей одновременно работающих в шахте;
• количество одновременно взрываемого ВВ;
• суммарная мощность ДВС самоходного оборудования;
• абсолютное газовыделение.

Исходя из производительности рудника А=2млн.т, количество людей одновременно находящихся в шахте принимаем 200 человек;

Для определения типа применяемого на руднике СДО проведем следующие расчеты:

Горно-подготовительные работы.

Расход подготовительно-нарезных выработок при используемой системе разработки составляет 2.6 м/тыс.т выемки.

Объем горно-подготовительных работ на год составляет:

  (5.2.1)

где  Vг.пр. - объем горно-подготовительных работ;

A - годовая производительность  рудника.

  (5.2.2)

Объем горно-подготовительных работ  в  м3:

  (5.2.3)

где  Sср.- среднее сечение выработки, м2

   Годовой  объем горно-подготовительных работ  осваивается:

• машинным способом с использованием СБУ –70% = 5460 пм
• с ручным бурением – 30% = 2340пм

Расчет количества оборудования при машинном способе.

Исходя из производительности рудника принимаем 3-и участка.

Норма времени при бурении СБУ BOOMER 282  составляет 0,0422 чел./часа на 1 ш.м. Среднее количество шпуров с учетом паспорта БВР на 1 м проходки составляет 45 штук.

Количество машин необходимое для ведения работ:

  (5.2.4)

где  Км - количество машин;

Vг.пр. - объем горно-подготовительных работ, м3;

nш - количество шпуров на забой;

t - норма времени на бурение, чел/часа на 1 ш.м.;

Т - продолжительность рабочей смены, час;

N - число рабочих дней в году;

nсм - число рабочих смен с сутки.

Принимаем одну машину в ремонте одну в резерве и две машины в работе.

Расчет количества машин СБУ при бурении под штанговую крепь.

  (5.2.5)

где  Км.кр - количество машин СБУ при бурении под штанговую крепь;

Vг.пр. - объем горно-подготовительных работ, пм;

tб - норма времени на крепление ЖБШ с помощью машин;

Vкр - объем крепления на 1 пм;

N - число рабочих дней в году;

Т - продолжительность рабочей смены, час.;

кп - к-т , используемый для попроцесных норм.;

nсм - число рабочих смен с сутки.;

sшт  ¾ сетка штангования, м;

Lш ¾ глубина бурения, м;

Окончательно принимаем одну машину в ремонте одну в резерве и 4-и машины в работе.

Доставка горной массы осуществляется ST-5.

Количество машин необходимое для доставки горной массы:

  (5.2.6)

где Км3 - количество машин ПДМ;

Vг.пр.м3 - объем горно-подготовительных работ, м3;

tд=0,1213 чел.часа/м3 - норма времени на доставку;

N - число рабочих дней в году;