ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

1. Актуальность темы

На сегодняшний день на шахтах сформировалась сложная схема вентиляции горных выработок, которая не обеспечивает расчетным расходом воздуха объекты проветривания, из-за аэродинамических параметров выработок, сверхнормативных утечек воздуха и разработки запасов угля на больших глубинах в сложных горно-геологических условиях. Вентиляция шахты существенно влияет на безопасность труда горняков, поэтому необходимо исследовать причины неудовлетворительного состояния проветривания, чтобы разработать меры для повышения эффективности проветривания шахты и сокращения непроизводительных потерь воздуха.

Интенсификация проведения горных выработок, применение производительных машин и механизмов, непрерывное увеличение глубины горных работ и связанное с ним возрастание температуры воздуха и пород приводят к тому, что температура воздуха в горных выработок становится выше допускаемой правилами безопасности, поэтому необходимо разработать мероприятия по ее снижению.

2. Цель и задачи исследования

Дать анализ существующей схемы вентиляции горных выработок и воздухораспределения по выработкам шахты Трудовская, изучить проект доработки запасов, исследовать тепловые условия, устойчивость проветривания шахты. Разработать мероприятия по улучшению проветривания на перспективный период, по повышению устойчивости проветривания, снижению трудности проветривания и нормализации тепловых условий в забоях.

3. Краткие сведения о шахте

Шахта Трудовская введена в эксплуатацию в 1952 году.

Рисунок 1 – Шахта Трудовская

Рисунок 1 – Шахта Трудовская

Шахта добывает уголь марки Д. Производственная мощность составляет 14100 т/мес. Поле шахты в административном отношении входит в состав Петровского района города Донецка. Шахта введена в эксплуатацию в 1952 году.

Технические границы шахтного поля следующие: для пласта k8 на юге изогипсы минус 200 и минус 250 м, для пластов l4, l3, l1 на юге изогипса минус 150 м, для остальных пластов на юге выхода под наносы. На севере для пласта k8 изогипса – 960 м, для остальных пластов изогипса минус 100 м. По простиранию техническая граница на западе расположена по линии скважин № 2503, 2866, 2519 и 2549, на востоке поле граничит с полем шахты № I им. Челюскинцев по надвигу № 2 и расположена на расстоянии 2000 м и 3950 м от ствола шахты.

По другим пластам восточная граница шахтного поля отстоит от ствола шахты на расстоянии 2300 м, проходит 6295 м и 270 м северо-восточнее скважин № 620 и № 8377. Размеры шахтного поля по простиранию 6900–8350 м, по падению 2550–3950 м.

Категорийность шахты: по газу – не опасная; по пыли – опасная; по самовозгоранию угля – не опасная. Способ вскрытия – вертикальными стволами. Система разработки – длинными столбами по простиранию с отработкой столбов обратным ходом. Схема подготовки – панельная с отработкой столбами по простиранию. Управление кровлей – полное обрушение. Виды транспорта – конвейерный, рельсовый.

По данным на декабрь 2010 года добыча угля осуществлялась одним выемочным участком 26-й западной лавой пласта m3. Выемка угля осуществляется комбайном РКУ-10 с механизированной крепью 2КД-90ИТ. Транспортировка полезного ископаемого из лавы осуществляется конвейером СП-25. По конвейерным штрекам уголь транспортируется скребковым конвейером СП-202 и ленточными конвейером 1Л-800Д в скат-бункер 26-х лав пл. m3. Для доставки грузов по участковым выработкам используются вспомогательные лебедки ЛВ-25, 1ЛШВ или напочвенные дорожки легкого типа ДКНЛ-1. Доставка людей по горизонтальным и наклонным выработкам осуществляется в людских вагонетках ВП-16 с помощью электровоза АМ-8Д.

Рисунок 2 – Электровоз аккумуляторный АМ-8Д

Рисунок 2 – Электровоз аккумуляторный АМ-8Д

4. Способ проветривания и типы используемых вентиляторов главного проветривания

Схема вентиляции шахты – фланговая, а способ проветривания – всасывающий. Шахта проветривается одной вентиляторной установкой ВРЦД-4,5, расположенной на западном вентиляционном стволе.

Проветрвиание 26-й западной лавы пласта m<sub>3</sub>

Анимация 1 – Проветрвиание 26-й западной лавы пласта m3 (стрелками указано направление движения воздуха)
(6 циклов, 4 кадра, задержка 0,5 с., размер 10,9 КБ)

Подача вентилятора 271,5 м3/с, депрессия 307,0 даПа, угол установки лопаток 68 град, скорость вращения рабочего колеса 500 мин-1, установленная мощность электродвигателя 2500 кВт, потребляемая мощность 1506 кВт, вентилятор эксплуатируется 34 года, КПД вентилятора 0,55. Техническое состояние вентилятора ВРЦД-4,5 неудовлетворительное. Для улучшения состояния вентилятора главного проветривания необходимо провести ряд мероприятий: произвести замену роторов вентиляторов; произвести наладочные работы по снижению уровней вибрации подшипниковых опор вентиляторов; заменить соединительную муфту вентилятора; отремонтировать металлическую часть спирального корпуса вентилятора и корпуса осевых направляющих аппаратов, а также заменить лопатки.

В результате исследования режима работы вентилятора главного проветривания установлено: общая вентиляционная сеть имеет аэродинамическое сопротивление 0,00422 даПа с2/м6, депрессию – 311,1 даПа, расход воздуха в сети 271,5 м3/с; сеть подземных выработок имеет аэродинамическое сопротивление 0,00697 даПа с2/м6, депрессию – 280,5 даПа, расход воздуха в сети 200,56 м3/с; внешние подсосы воздуха через надшахтное здание имеют аэродинамическое сопротивление 0,47896 даПа с2/м6, депрессия –280,5 даПа, расход воздуха при утечках 24,2 м3/с; внешние подсосы в районе вентиляторной установки имеют аэродинамическое сопротивление 0,14265 даПа с2/м6, депрессию –311,1 даПа, расход воздуха при утечках 46,7 м3/с; канал вентилятора от ствола до колеса вентилятора имеет аэродинамическое сопротивление 0,0006 даПа с2/м6, депрессию – 30,6 даПа, расход воздуха в канале 224,8 м3/с.

Депрессия естественной тяги по итогам исследования составила hе=3,5 даПа и является положительной (помогает вентилятору подавать воздух).

В результате анализа состояния проветривания установлены следующие основные недостатки: необеспеченность воздухом объектов проветривания шахты, большие утечки воздуха, неудовлетворительное состояние вентиляционных сооружений, недостаточное сечение горных выработок, необособленное проветривание некоторых подготовительных выработок, неудовлитворительное состояние вентилятора шахты.

На основе анализа состояния проветривания шахты были разработаны первоочередные и на перспективный период.

5. Первоочередные мероприятия по совершенствованию проветривания шахты

Обеспечить расчетным расходом воздуха следующие объекты проветривания путем регулирования в них расхода воздуха (увеличения): насосная камера горизонта 890 м, Qр=7,4 м3/с; западный полевой транспортный квершлаг горизонта 493 м, Qр=8,9 м3/с.

Сократить до нормативных величин расхода воздуха в следующих выработках, используя имеющиеся в них вентиляционные устройства (окна): камера электроподстанции с Qф = 2,41 м3/с до Qр=1,0 м3/с; лебедочная камера вспомогательного уклона пласта m2 с Qф = 4,75 м3/с до Qр=1,5 м3/с; насосная камера горизонта 1030 м с Qф = 9,8 м3/с до Qр=2,1 м3/с; камера электроподстанции горизонта 1030/1060 с Qф = 2,41 м3/с до Qр=1,1 м3/с; камера электроподстанции 10-х лав с Qф = 2,38 м3/с до Qр = 1,9 м3/с; лебедочная камера вспомогательного уклона № 3 с Qф = 4,4 м3/с до Qр=3,9 м3/с; западный полевой магистральный штрек горизонта 740 м с Qф = 6,75 м3/с до Qр = 2,0 м3/с; западный полевой магистральный штрек горизонта 890 м с Qф = 9,02 м3/с до Qр = 1,4 м3/с; сбойка № 1 с Qф = 2,42 м3/с до Qр = 1,4 м3/с; сбойка № 2 с Qф = 4,99 м3/с до Qр = 1,5 м3/с; заезд на транспортный уклон пласта m2 с Qф = 3,21 м3/с до Qр = 1,8 м3/с; полевая вентиляционная сбойка 10-х лав с Qф = 2,49 м3/с до Qр = 2,0 м3/с; приемно-отравительная площадка ВТУ № 3 горизонта 890 м с Qф = 8,53 м3/с до Qр = 1,9 м3/с; конвейерный квершлаг 11-х лав пластаl4 с Qф = 8,17 м3/с до Qр = 5,1 м3/с; заезд на горизонт 815 м с Qф = 5,85 м3/с до Qр = 1,9 м3/с; сбойка № 2 пласта m2 с Qф = 2,86 м3/с до Qр = 1,3 м3/с; сбойка № 3 пласта m2 с Qф = 2,86 м3/с до Qр = 1,2 м3/с.

Снизить внутренние утечки через вентиляционные сооружения в первую очередь за счет их герметизации: на шлюзе в конвейерном квершлаге 24-х лав пласта m3 с Qф = 2,1 м3/с до расчетных Qр = 1,4 м3/с; на шлюзе конвейерный квершлаг 25-х лав пласта m3 с Qф = 2,6 м3/с до расчетных Qр = 1,6 м3/с; на шлюзе в заезде ВПУ западного блока с Qф = 3,5 м3/с до расчетных Qр = 2,7 м3/с; на шлюзе в вспомогательном квершлаге 26-х лав пласта m3 с Qф = 4,2 м3/с до расчетных Qр = 1,3 м3/с.

Погасить следующие неподдерживаемые выработки и изолировать их постоянными перемычками: вентиляционный штрек 26-й восточной лавы пласта m3; конвейерный штрек 26-й восточной лавы пласта m3.

Вместо решетчатой перемычки возвести постоянную изолирующую перемычку в западном магистральном откаточном квершлаге горизонта 493 м.

Установить реверсивные двери в следующих выработках: вентиляционный квершлаг 11-х лав пласта l4; 1-й западный капитальный уклон пласта k8; сбойка № 1 в проеме № 1 по направлению вентиляционной струи; камера электроподстанции вентиляционного горизонта 10-х лав в проеме № 2; полевая вентиляционная сбойка 10-х лав; камера электроподстанции горизонта 1030/1060.

После сбойки обходного квершлага 8-й западной лавы пласта l4 с квершлагом № 2 западной панели пласта l4 необходимо возвести постоянные изолирующие перемычки в неподдерживаемых выработках, сечение в которых не соответствует требованиям ПБ (Нарушение п. 5. 3. 9), а именно: квершлаг № 7 западного блока; квершлаг № 2 западной панели пласта l4 между обходным квершлагом 8-й западной лавы пласта l4 и полевым штреком западной панели горизонта 740 м.

6. Мероприятия по совершенствованию проветривания шахты на перспективный период

В нижеуказанных выработках произвести перекрепление в местах с сечением, не соответствующих проектному: полевой конвейерный уклон с S = 3,0 м2 до S = 14,0 м2 на протяжении 190 м; вспомогательный уклон пласта m2 S = 5,1 м2 до S = 12,0 м2 на протяжении 375 м; людской квершлаг горизонта 740 м, на протяжении 10 м с S = 3,0 м2 до S = 12,0 м2; конвейерный квершлаг 26-х лав пласта m3 на 30 м S = 3,1 м2 до S = 12,0 м2.

Оборудовать все шлюзы устройствами, не допускающими одновременного открывания двери.

Снизить внешние подсосы на ВГП ВРЦД-4,5 с Qф = 24,2 м3/с до расчетных Qр = 20,3 м3/с, путем герметезации надшахтного здания западного вентиляционного ствола и уплотнить вентиляционные двери в надшахтном здании западного вентиляционного ствола. Уплотнить поверхность канала вентилятора и примыкание ляд в нем для снижения подсосов воздуха с поверхности с Qф = 46,7 м3/с до расчетных Qр = 17,3 м3/с.

Забетонировать на 0 площадке западного вентиляционного ствола щель в полу перед вентиляционным шлюзом.

Снизить внешние подсосы на вентиляционной установке ВРЦД-4,5 до расчетной величины Qр = 37,6 м3/с.

Произвести ремонты: кожуха на вентиляторе № 2 ВГП ВРЦД-4,5; дверей для выхода в канал ляд переключения и в канале диффузорных ляд; в здании ВГП ВРЦД-4,5 возле двигателей вентилятора № 2 бетонировку полов; уплотнить атмосферные, отсекающие, диффузорные ляды ВГП ВРЦД-4,5 № 1 и № 2.

При дальнейшей отработке пласта m3 поддерживать сечение выработки на вспомогательном уклоне пласта m2 и транспортном уклоне пласта m2 не ниже S = 12,0 м2.

Установить наиболее экономичный и эффективный режим работы вентилятора ВРЦД-4,5 с параметрами: лопатки направляющего аппарата должны быть установлены на 600; вентилятор будет развивать депрессию не менее 450 даПа; производительность его составила 285 м3/с.

За счет герметизации вентиляционных сооружений на поверхности шахты будут сокращены внешние подсосы воздуха до величин, близких к расчетным. Вследствие герметизации вентиляционных сооружений, перекрепления подземных горных выработок утечки воздуха будут снижены до близких к нормативным.

После выполнения предлагаемых мероприятий все основные объекты проветривания будут обеспечены количеством воздуха не ниже расчетной величины, распределение воздуха по горным выработкам ожидается более рациональное, за счет чего появится резерв для дальнейшего развития горных работ. Вентилятор главного проветривания ВРЦД-4,5 будет работать в зоне промышленного использования с КПД равным 0,6.

Рисунок 3 – Аэродинамическая характеристика ВГП ВРЦД-4,5

Рисунок 3 – Аэродинамическая характеристика ВГП ВРЦД-4,5

7. Анализ тепловых условий в шахте

Для анализа параметров тепловых условий и величины депрессии естественной тяги были использованы результаты замеров при температурной съемке по шахте Трудовская.

На момент проведения съемки температура воздуха в ряде основных воздухоподающих выработок и в местах постоянного присутствия людей не превышала допустимые нормы Правил безопасности: с высотной отметкой Н = –409,5 м вспомогательный уклон пласта m2 температра t = 21,0 °С, с относительной влажностью воздуха 82 %; вспомогательный квершлаг 25-х лав пласта m2 (Н = –411 м) t = 23,0 °С, с относительной влажностью воздуха 80 %; вентиляционный штрек 26 западной лавы пласта m3 (Н = –411 м) t = 24,0 °С, с относительной влажностью воздуха 78 %; клетьевой ствол (Н = –307,3 м) t = 25,5 °С и с относительной влажностью воздуха 70 %; вспомогательный уклон пласта m2 (Н = –370,5 м) t = 19,0 °С, с относительной влажностью воздуха 84 %; грузовая обходная клетьевого ствола (Н = –307 м) t = 24,5 °С, с относительной влажностью воздуха74 %; северный квершлаг горизонта 493 м ( Н = –305,1м ) t = 24,3 °С, с относительной влажностью воздуха 76 %; северный квершлаг горизонта 493 м (Н = –304,2 м) t = 24,0 °С, с относительной влажностью воздуха 76 %; западный магистральный откаточный квершлаг горизонта 493 м (Н = –302 м) t = 23,0 °С, с относительной влажностью воздуха 78 %; западный магистральный откаточный квершлаг горизонта 493 м (Н = –297 м) t = 22,5 °С, с относительной влажностью воздуха 82 %; западный магистральный откаточный квершлаг горизонта 493 м (Н = –295,6 м) t = 20,2 °С, с относительной влажностью воздуха 84 %; вентиляционный ходок в камеру подъемной машины Ц-3,0×2,2 (Н = –280,7 м) t = 19,6 °С, с относительной влажностью воздуха 86 %; вспомогательный уклон пласта m2 (Н = –295 м) t = 19,2 °С, с относительной влажностью воздуха 84 %;

Однако в ряде выработки, температура превышала допустимые нормы согласно ПБ: конвейерный штрек 26 западной лавы пласта m3 t = 29,6 °С, H = –456,9 м с относительной влажностью воздуха 76 %; конвейерный штрек 26 западной лавы пласта m3 t = 30,2 °С, Н = –456 м, с относительной влажностью воздуха 76 %; 26 западная лава пласта m3 t = 28,0 °С, Н = –443,9 м, с относительной влажностью воздуха 78 %;вентиляционный штрек 26 западной лавы пласта m3 t = 25,6 °С, Н = –411 м, с относительной влажностью воздуха 78 %; вентиляционный штрек 26 западной лавы пласта m3 t = 26,00С, Н = –390,5 м, с относительной влажностью воздуха 78 %; конвейерный квершлаг 26-х лав пласта m3 t = 29,00С, Н = –454 м, с относительной влажностью воздуха 78 %; транспортный уклон пласта m2 t = 26,6 °С, Н = –267,1 м, с относительной влажностью воздуха 82 %; транспортный уклон пласта m2 t = 26,8 °С, Н = –296,7 м, с относительной влажностью воздуха 84 %; транспортный уклон пласта m2 t = 27,00С, Н = –373,2 м, с относительной влажностью воздуха 84 %; транспортный уклон пласта m2 t = 27,00С, Н = –379,5 м, с относительной влажностью воздуха 86 %; транспортный уклон пласта m2 t = 27,2 °С, Н = –411,4 м, с относительной влажностью воздуха 84 %; транспортный уклон пласта m2 t = 28,6 °С, Н = –421 м, с относительной влажностью воздуха 82 %; транспортный уклон пласта m2 t = 29,0 °С, Н = –437,5 м, с относительной влажностью воздуха 80 %; вентиляционный квершлаг на транспортном уклоне пласта m2 t = 26,5 °С, Н = –295 м, с относительной влажностью воздуха 82 %; западный магистральный транспортный квершлаг горизонта 493 м t = 26,4 °С, Н = –295,5 м, с относительной влажностью воздуха 86 %; полевой конвейерный уклон t = 26,4 °С, Н = –312 м, с относительной влажностью воздуха 88 %; вентиляционный штрек западной панели пласта l4 t = 26,2 °С, Н = –357 м, с относительной влажностью воздуха 86 %; вентиляционный квершлаг западной панели пласта l4 t = 26,0 °С, Н = –357 м, с относительной влажностью воздуха 90 %; западный вентиляционный ствол t = 27,1 °С, Н = 167м, с относительной влажностью воздуха 94 %; канал вентилятора ВРЦД-4,5 t = 27,3 °С, Н = 172,6 м, с относительной влажностью воздуха 98 %; канал вентилятора ВРЦД-4,5 t = 28,0 °С, Н = 173 м, с относительной влажностью воздуха 98 %.

Из выше указанного следует, что тепловые условия в значительном количестве выработок и забоев шахты не соответствуют требованиям ПБ.

С целью снижения температуры воздуха в местах постоянного присутствия людей в первую очередь предлагается использовать ряд горнотехнических мероприятий, а именно: увеличить расходы воздуха с целью обеспечения рациональных по тепловому фактору скоростей движения воздуха в воздухоподающих выработках и в очистных забоях; предлагается нисходящее проветривание лав, которое обеспечивает сонаправленное движение вентиляционной струи и транспортируемого угля по лаве; уменьшить утечки воздуха через вентиляционные сооружения шахты, что позволит увеличить подачу воздуха на выемочные участки; увеличение подвижности воздуха на рабочих местах с помощью аэраторов типа Ветерок-3; для снижения нагрева воздуха поступающего на выемочный участок при доработке запасов необходимо подавать свежий воздух по вспомогательному уклону, а выдавать по транспортному уклону, это позволит уменьшить нагрев воздуха тепловыделениями от транспортируемого ископаемого и конвейерной установки.

Выполнение рекомендуемых горнотехнических мероприятий, позволит уменьшить нагрев воздуха и следовательно улучшить температурные условия на рабочих местах и в выработках шахты.

Список источников

  1. Керівний нормативний документ. Збірник інструкцій до Правил безпеки у вугільних шахтах. – К.: 2003, Т1 – 479 с.

  2. Государственный нормативный акт об охране труда. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. – К.: 2005.–161 с.

  3. Стукало А.А. Характеристика действующих глубоких угольных шахт по тепловому фактору // Геотехнологий и парвления производством XXI века. Сборник научных трудов 2 международной научно-практической конференции в г. Донецке. – Донецк: ДонНТУ, 2007. – с. 112–114.

  4. Нормативно-правовий акт охорони праці НПАОП 10.0-1.01-05 Правила безпеки у вугільних шахтах. – Е.: 2010, –398 с.

  5. Стукало В.А. Совершенствование классификаций очистных и подготовительных выработок, выемочных участков, схем проветривания шахт по устойчивости и шахт по состоянию проветривания // Известия Донецкого горного института. 2011, № 2(6). – с. 101–105.

  6. Стукало В.А. Шахтная атмосфера: Учебное пособие. – К.: УМК ВО, 1989.–104 с.

  7. Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах. – М.: Недра, 1986.–387 с.

  8. Инструкция по расчету количества воздуха необходимого для проветривания действующих угольных шахт. –М.: Недра, 1975.–80 с.

  9. Ушаков К.З., Бурчаков А.С., Пучков Л.А., Медведев И.И. Аэрология горных предприятий: Учебник для вузов. – 3 – е изд., перераб. И доп. – М.: Недра, 1987.–421 с.

  10. Депрессионная съемка шахты Трудовская, г. Донецк, 2010 г.