Кафедра охраны труда и аэрологии  Горный факультет  ДонНТУ   Портал магистров

Бойко Инна Игоревна

Инcтитут горного дела и геологии
Кафедра Охраны труда и аэрологии

Специальность Безопасность трудовой деятельности

Анализ состояния микроклимата и разработка мероприятий по повышению безопасности при добыче угля в условиях шахты им. М. И. Калинина ГП ДУЭК

Резюме Биография Реферат Библиотека Ссылки Отчет о поиске Индивидуальный раздел

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

• Введение
• 1. Актуальность темы
• 2. Цель и задачи исследования
• 3. Краткое изложение результатов магистерской работы
• 3.1 Краткая характеристика шахты
• 3.2 Результаты температурной съемки
• 3.3 Прогнозные тепловые расчеты горных выработок
• 4. Мероприятия по нормализации теплового режима в лаве
• Выводы
• Список источников

Введение

Угледобывающая промышленность по своей природе является отраслью с самыми тяжелыми и опасными условиями труда. Одним из главных факторов являются высокие температуры. Температурные отметки на глубоких горизонтах значительно превышают предельно допустимые концентрации. Температура негативно влияет на организм человека, что приводит к снижению работоспособности. В результате постоянной работы в условиях повышенных температур у рабочего могут возникнуть серьезные проблемы со здоровьем, в частности с сердечно-сосудистой системой, что в свою очередь может привести к летальному исходу.

1. Актуальность темы

Анализ состояния безопасности работы при добыче угля на горном предприятии показал, что одной и главных проблем угледобычи в Украине является проблема регулирования микроклимата в лавах тупиковых и подготовительных выработках на глубинах более 1000 м, а именно создание эффективных методов по борьбе с высокими температурами. Для создания эффективных мероприятий для регулировки температурного режима на горном предприятии необходимы точные тепловые расчеты и измерения, проведя анализ которых, будет четко видно влияния факторов, а так же причин повышения температур в горной выработке.

2. Цель и задачи исследования

Целью магистерской работы является проведения анализа состояния и разработка мероприятий по повышению безопасности при добыче угля на шахте им. М. И. Калинина.

Основные задачи исследования:

1. Производиться анализ теплового режима в лаве ВПУ пл. h₁₀.
2. Выполняется изучение охладительного оборудования, находящегося в подземных выработках.
3. Выполняется анализ тепловой съемки.
4. Выполняется прогноз температуры воздуха в горных выработках.
5. Производиться расчет холодопотребности лавы.
6. Выполняется анализ влияния повышенной температуры на организм человека и на его трудоспособность.
7. Выполняется прогноз температуры воздуха в горных выработках.
8. Разрабатываются мероприятия по нормализации микроклимата в горных выработках, в частности нормализация теплового режима.

3. Краткое изложение результатов магистерской работы

3.1 Краткая характеристика шахты

Шахта им. М. И. Калинина ГП ДУЭК расположена на территории Донецко‐Макеевского района Донецкой области Украины. Находиться в Калининском районе города Донецка. Шахта начала свою деятельность в августе 1961 г. В 1965 г. шахта вышла на проектную мощность 1,2 млн тонн угля в год и в течении 25 лет работала на уровне проектной мощности и выше. Максимальный уровень добычи угля по шахте достигнут в 1974 г. – 1,4 млн тонн в год, производительность труда рабочего по добыче угля при этом составила 43,6 тонн. Шахта разрабатывала пласты К¹₅, К²₂, Н₇, Н₈, Н₁₀. В настоящее время работы сконцентрированы на пласте Н₁₀ Ливенский Смоляниновской свиты (мощность пласта 1,2–1,3 м). Шахтное поле шахты имени Калинина расположено в юго-восточной части южного крыла Кальмиус-Торецкой котловины Донецко-Макеевского угленосного района и располагается в северо-восточной части города Донецка. В административном делении проектируемый горный отвод шахты расположен в Калининском, Киевском, Ворошиловском районах города Донецка и Червоногвардейском районе города Макеевка, Донецкой области. Размеры шахтного поля по простиранию – 8,0 км, по падению – 4,5 км. Шахтное поле вскрыто пятью вертикальными стволами, из которых 3 клетьевых № 1, № 2, № 3, скиповой, пройденным по центральной промплощадке шахты и вентиляционный, расположенный на фланге, а также капитальными квершлагами расположенными на горизонтах 229 м, 758 м, и 1070 м.

Шахта разрабатывала пласты h₁₀, h₈, h₇ – Смоляниновский свиты и пласты k₅, k²₅, k²₂ – Каменской свиты. В настоящее время разрабатывается пласт h₁₀, мощностью 1,2–1,3 м. Угольный пласт особо опасен по внезапным выбросам угля и газа, опасен по взрыву угольной пыли и суфлярным выделениям метана, не склонен к самовозгоранию. Способ подготовки шахтного поля — этажный. Система разработки – сплошная.

Проветривание шахты осуществляется по комбинированной схеме двумя вентиляторами главного проветривания всасывающим способом. Каждая главная вентиляционная установка состоит из однотипных центробежных вентиляторов, один из которых рабочий, а второй – резервный, с одинаковыми параметрами технической характеристики. У скипового ствола установлен вентилятор главного проветривания ВЦ–5. На восточном вентиляционном стволе установлен вентилятор главного проветривания ВЦД–47У. Подготовительные выработки проветриваются с помощью вентиляторов местного проветривания. Промышленные запасы по маркам: 12 616 тыс. тонн [1].

3.2 Результаты температурной съемки

В магистерской работе представлен анализ теплового режима 2–й разгрузочной лавы ВПУ пл. h₁₀ ОП «Шахта им. М. И. Калинина» ГП ДУЭК и разработка комплексных мероприятий по снижению высоких температур.

3.3 Прогнозные тепловые расчеты горных выработок

Таблица 1. Прогнозные тепловые расчеты горных выработок

№№ пунктов замера	Температура горных пород	Тепловые параметры					Расход воздуха	Примечание
		Температура по сухому термометру	Температура по мокрому термометру	Относительная влажность	Влаго­содержание	Тепло­содержание
1	—	12	11,8	98	8,7	34,1		Поверхность пасмурно туман
2	31,9	18,6	15,2	69	8,7	40,6		Поверхность пасмурно туман. Низ ствола
3	41,3	22	18,4	70	10,4	48,7	1638	Замер перед ВМП (ВМ-6)
4	—	25,2	21,6	72	13,1	58,7		Выход из вент. трубопровода(есть небольшие утечки воздуха)
5	41,6	25	21,4	72	12,9	58		В забое вода
6	41,5	25,4	21,4	69	12,7	58		ПЗ. Сухо. Затяжка деревом
7	41,3	25,6	21,4	68	12,7	58	224	Исходящая тупика. Сухо. Затяжка деревом
8	40,6	22,4	18,8	70	10,8	49,9	442	Замер перед ВМП (ВМ-6). Сухо.затяжка деревом
9	—	30	23,2	55	13,3	64,1	365	Выход из вент. трубопровода (есть небольшие утечки воздуха)
10	41,4	30,2	21,8	46	11,2	59,1		Сухо. Затяжка деревом. Комбайн ГПК С
11	41,4	30,4	22,4	49	12	61,2		ПЗ. Сухо. Затяжка деревом
12	41,3	30,2	23,4	55	13,5	64,8		Исх. тупика. сухо. Затяжка деревом
13	41,2	26,4	22,2	69	13,4	60,7		Сухо
14	40,2	27	22,6	68	13,8	62,2		Исх. участка. Сухо
15	41,1	23	19,4	71	11,2	51,7	1978	Замерная станция
2′	31,8	19	16,4	76	9,8	44		Низ ствола (замер по выезду)
1′	—	14,2	12,4	82	8,4	35,5		Поверхность. влажно

Прогнозные тепловые расчеты горных выработок выполняются в соответствии с действующим стандартом Минэнергоугля Украины Прогнозирование и нормализация тепловых условий угольных шахт. Температуру воздуха в лавах пологих, наклонных и крутых пластах рассчитывают по формуле:

где А, Е и Т вычисляются по формулам:

где В и Б определяются: 1) при Δφ = φ1-φ2

2) при Δφ = φ1= φ2

На пластах с пологим и наклонным залеганием пластов при управлении кровлей полным обрушением коэффициент нестационарного теплообмена между горным массивом и воздухом в лавах рассчитывается по формуле:

где U – общий периметр поперечного сечения лавы, м;

U_з, U₁, U₂, U₃, U_в – длины участков периметра поперечного сечения лавы соответственно угольного забоя, первой, второй, третьей дорог и со стороны выработанного пространства, м.

Коэффициент нестационарного теплообмена между горным массивом и воздухом в выработках, проветриваемых менее года, в ваттах на метр квадратный градус Цельсия:

где

где α – коэффициент теплоотдачи от горного массива к воздуху, Вт/м2°C, рассчитывают по формуле:

где υ – коэффициент шероховатости выработки. Для выработок с монолитной бетонной крепью он равен 1,0; для выработок с металлической, железобетонной и деревянной крепью со сплошной затяжкой – 1,5; с той же крепью без затяжки – 2,0; для выработок без крепи – 2,5; для лав – 2,5–3,5; где γ – плотность воздуха, кг/м3, рассчитывается по формуле:

Относительную влажность воздуха, в долях единицы, определяют по психрометрическим таблицам или рассчитывают по зависимости

φ = p_n/p^t_н,

где

p_n – парциальное давление водяного пара во влажном воздухе, Па;

p^t_н – парциальное давление насыщенного водяного пара при температуре по сухому термометру, t, Па, определяют по приложению, опубликованному в стандарте Минэнергоугля Украины Прогнозирование и нормализация тепловых условий в угольных шахтах.

р_n = р_н^t_м – 0,00066P(t-tм),

где р_н^t_м – парциальное давление насыщенного водяного пара при температуре по мокрому термометру tм, Па;

Р – барометрическое давление воздуха, Па.

Барометрическое давление воздуха P, в Паскалях, вычисляют по формуле

Р = Р₀ + 12,0H,

где Р₀ – давление воздуха на поверхности шахты, Па;

H – глубина расположения пункта замера от поверхности, м.

Периметр среднего сечения выработки U, в метрах, рассчитывают по формулам:

– для трапецевидного крепления U = 4,16√S;

– для арочного крепления U = 3,8√S.

Эквивалентный радиус выработки R0, в метрах, определяют по формуле:

R₀ = 2S/U [3].

4. Мероприятия по нормализации теплового режима в лаве

Получив результаты тепловых расчетов, мы видим, что температурные показатели не соответствуют Правилам безопасности в угольных шахтах [4]. Из этого следует принять решение о применении искусственного охлаждения воздуха с использованием передвижной установки, оборудованной кондиционером КПШ 300, а так же обеспечить рабочие места индивидуальными охлаждающими пакетами разработки НПО Респиратор [5].

Кондиционер передвижной шахтный КПШ 300:

Кондиционер передвижной шахтный КПШ 300 создает комфортные условия для шахтеров, работающих в глубоких шахтных выработках, опасных по газу и пыли. Кондиционер может применяться в других отраслях промышленности в системах комфортного и технологического кондиционирования воздуха. Кондиционер передвижной шахтный КПШ 300 имеет взрывобезопасное электрооборудование и может применяться в угольных шахтах опасных по газу, пыли и внезапным выбросам. Кондиционер поставляется в виде двух блоков: блока компрессорно-конденсаторного и блока воздухообрабатывающего, хладоновые системы которых соединяются на месте эксплуатации кондиционера гибкими трубопроводами (шлангами). Блоки скомпанованы на рамах, обеспечивающих возможность их установки на станины вагонеток типа «ВГ» для колеи 900 мм. для передвижения их в процессе эксплуатации. Кондиционер КПШ 300 автоматизирован и имеет все виды необходимых защит.

Технические характеристики:

1. Хладагент, R22.
2. Холодопроизводительность, 320 кВт; в режиме с параметрами: – воздух на входе: температура, 32 °C; Относительная влажность, 70 %; pасход, 27000 м3/ч; – вода на конденсатор: температура 35 °C; Расход, 50 м3/ч; Эффект охлаждения воздуха, 15–17 °C; потребляемая мощность, 75 кВт; род тока–переменный трехфазный, 660В/50 Гц
3. Масса (сухая):

   – блок компрессорно–конденсаторный, 3650 кг;

   – блок воздухообрабатывающий, 2500 кг;

   – комплект монтажных частей, 150 кг.

4. Габаритные размеры:

   – блок компрессорно–конденсаторный, 3560x1100x1485 мм.;

   – блок воздухообрабатывающий, 4995x1100x1370 мм.[6].

Допускается демонтаж диффузора и конфузора блока воздухообрабатывающего. Кондиционер передвижной шахтный КПШ 300 имеет степень заводской готовности и может монтироваться и вводиться в эксплуатацию специалистами шахтных служб.

Мировой опыт показывает, что в таких случаях, проблему высоких температур следует решать, используя комплексный подход. Для улучшения тепловых условий в горных выработках шахты им. М. И. Калинина необходимо предусмотреть следующие мероприятия :

1. Увеличить расход воздуха на проветривание выемочных участка и обеспечить скорость воздуха в призабойной пространстве лавы не менее 4 м/с, для чего:

• минимизировать утечку воздуха через отработанный пространство

• обеспечить сооружение надежных изолированных перегородок

• обеспечить поддержку поперечных сечений участковых повитряохолоджувальних и вентиляционных выработок согласно проектным данным значением.

2. Обеспечить снижение влажности рудничного воздуха в горных выработках за счет:

• осушения горных выработок

• устранения протечки в пожаро-оросительный трубопровод.

3. Рассмотреть возможность искусственного охлаждения с использованием установки с встроенным кондиционером типа КПП 300.

Если в результате применения этих мер температура не снизилась до нормованной, то необходимо использовать индивидуальные средства протитеплового защиты: куртки типа ПТК–50, противотеплови желеты, и т. д. В дальнейшем необходимо рассмотреть возможность оборудования выработок противотепловимы камерами, в которых горняки смогут снять тепловую нагрузку. В случае выявления признаков теплового удара необходимо испольховать охладительные пакеты разработки НИИГД Респиратор .

Выводы

Таким образом, изучая проблему Високие температур на глубоких горизонтах, можно с уверенностью сказать, что эта проблема является одной из ключевых. Для ее ришения необходимые приобщать новых специалистов и изучать зарубежные практики борьбы с высокими температурами. Проанализировав состояние и значение проблемы борьбы с высокими температурами в горно добывающей промышленности можно сделать вывод, что эффективно бороться с этим возможно только при использовании мер, обеспечивающих снижение негативного влияния температуры на организм горняка. Защитить людей, возможно только при комплексном использованы охлаждающих средств.

Список источников

1. Комплекс мероприятий по борьбе с высокими температурами воздуха в горных выработках на 2013 г. шахта им. М. И. Калинина ГП ДУЭК.
2. Прогнозирование и нормализация тепловых условий в угольных шахтах.– К.:Стандарт Минэнергоугля Украины, 2011–188с.
3. Аэрология горных предприятий. Cборник задач. / Б. И. Медведев, В. А. Стукало, Н. С. Почтаренко и др.–К.: Издательский дом Лыбидь, 1992.
4. Правила безопасности в угольных шахтах. – К.: Основа, 2006 – 221 с.
5. Комплекс мероприятий по борьбе с высокими температурами воздуха в горных выработках на 2013 год шахта им. М. И. Калинина ГП ДУЭК.
6. ТУ У29.2-00217863-040-2004. Кондиционер передвижной шахтный КПШ 300. Технические условия.
7. Руководство по проведению тепловых съемок в угольных шахтах.– Макеевка–Донбасс: МакНИИ, 1982.