ДонНТУ   Портал магістрів

Бойко Інна Ігорівна

Інститут гірничого діла та геології
Кафедра Охрани праці та аерології

Спеціальність Безпека тродової діяльності

Аналіз стану мікроклімата та розробка заходів по підвищенню безпеки при видобутку вугілля в умовах шахти ім. М.І. Калініна ГП ДУЕК

Резюме Біографія Реферат

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

• Вступ
• 1. Актуальність теми
• 2. Мета та задачі дослідження
• 3. Короткий виклад результатів магістерської роботи
• 3.1 Коротка характеристика шахти
• 3.2 Результати температурної зйомки
• 3.3 Прогнозні теплові розрахунки гірничих виробок
• 4.Заходи щодо нормалізації теплового режиму в лаві
• Висновки
• Список джерел

Вступ

Вугледобувна промисловість за своєю природою є галуззю з найважчими і небезпечними умовами праці. Одним з головних факторів є високі температури. Температурні позначники на глибоких горизонтах значно перевищують гранично допустимі концентрації. Температура негативно впливає на організм людини, що призводить до зниження працездатності. В результаті постійної роботи в умовах підвищених температур, у робітника можуть виникнути серйозні проблеми зі здоров'ям, зокрема із серцево-судинною системою, що в свою чергу може привести до летального результату.

1. Актуальність теми

Аналіз стану безпеки праці при видобутку вугілля на гірничому підприємстві показав, що однією і головних проблем вуглевидобутку в Україні є проблема регулювання мікроклімату в лавах тупикових і підготовчих виробках на глибинах більше 1000 м, а саме створення ефективних методів боротьби з високими температурами. Для створення ефективних заходів для регулювання температурного режиму на гірничому підприємстві необхідні точні теплові розрахунки і вимірювання, провівши аналіз яких, буде чітко видно впливу факторів, а так само причин підвищення температур в гірничій виробці.

2. Мета і задачі дослідження

Метою магістерської роботи є проведення аналізу стану і розробка заходів щодо підвищення безпеки при видобутку вугілля на шахті ім. М. І. Калініна.

Основні задачі дослідження:

1. Виконується аналіз теплового режиму в лаві ВПУ пл. h₁₀.
2. Виконується вивчення охолоджувального устаткування, що знаходиться в підземних виробках.
3. Виконується аналіз теплової зйомки.
4. Виконується прогноз температури повітря в гірничих виробках.
5. Виконується розрахунок холодопотребності.  
6. Виконується аналіз впливу підвищеної температури на організм людини і на його працездатність.
7. Выполняется прогноз температури повітря в гірничих виробках.
8. Розробляються заходи щодо нормалізації мікроклімату в гірничих виробках , зокрема нормалізація теплового режиму.

3. Короткий виклад результатів магістерської роботи

3.1 Коротка характеристика шахти

Шахта ім. М. І. Калініна ДП ДВЕК розташована на території Донецько-Макіївського району, Донецької області, України. Розташована в Калінінському районі міста Донецька. Шахта розпочала свою діяльність у серпні 1961 р. У 1965 р. шахта вийшла на проектну потужність 1,2 млн тонн вугілля на рік і на протязі 25 років працювала на рівні проектної потужності і вище. Максимальний рівень видобутку вугілля по шахті досягнутий в 1974 р. – 1,4 млн тонн на рік, продуктивність праці робітника з видобутку вугілля при цьому склала 43,6 тонн. Шахта розробляла пласти До¹ ₅, К² ₂, Н₇, Н ₈, Н₁₀. В даний час роботи сконцентровані на пласті Н₁₀ Лівенський Смоляниновський свити (потужність пласта 1,2–1,3 м). Шахтне поле шахти імені Калініна розташоване в південно-східній частині південного крила Кальміус-Торецька улоговини Донецько-Макіївської вугленосного району і розташовується в північно-східній частині міста Донецька. В адміністративному поділі проектований гірничий відвід шахти розташований в Калінінському, Київському, Ворошиловському районах міста Донецька та Червоногвардійському районі міста Макіївка, Донецької області. Розміри шахтного поля по простяганню – 8,0 км, з падіння – 4,5 км. Шахтне поле розкрите п'ятьма вертикальними стволами, з яких 3 клітьових № 1, № 2, № 3, скіпової, пройденим по центральній проммайданчику шахти і вентиляційний, розташований на фланзі, а також капітальними квершлагами розташованими на горизонтах 229 м, 758 м, і 1070 м.

Шахта розробляла пласти h₁₀, h₈, h₇ – Смоляниновський свити і пласти k₅, k_{2 5}, k_{2 2}– Каменської свити. В даний час розробляється пласт h₁₀, потужністю 1,2–1,3 м. Вугільний пласт особливо небезпечний за раптовими викидами вугілля і газу, небезпечний щодо вибуху вугільного пилу і суфлярними виділеннями метану, не схильний до самозаймання. Спосіб підготовки шахтного поля – поверховий. Система розробки –суцільна.

Провітрювання шахти здійснюється за комбінованою схемою двома вентиляторами головного провітрювання всмоктувальним способом. Кожна головна вентиляційна установка складається з однотипних відцентрових вентиляторів, один з яких робочий, а другий – резервний, з однаковими параметрами технічної характеристики. У скіпового ствола встановлений вентилятор головного провітрювання ВЦ–5. На східному вентиляційному стовбурі встановлений вентилятор головного провітрювання ВЦД–47У. Підготовчі виробки провітрюються за допомогою вентиляторів місцевого провітрювання. Промислові запаси по маркам: 12616 тис. тонн [1].

3.2 Результати температурної зйомки

У магістерській роботі представлений аналіз теплового режиму 2-й розвантажувальної лави ВПУ пл. h₁₀ ОП Шахта ім. М. І. Калініна ДП ДУЄК та розробка комплексних заходів по зниженню високих температур.

3.3 Прогнозні теплові розрахунки гірничих виробок

№№ пунктів заміру	Температура гірничих порід	Теплові параметри					Виток повітря	Примітка
		Температура по сухому термометру	Температура по вологому термометру	Відносна вологість	Волого­вміст	Теплов­міст
1	—	12	11,8	98	8,7	34,1		Поверхня пасмурно туман
2	31,9	18,6	15,2	69	8,7	40,6		Поверхня пасмурно туман. Низ ствола
3	41,3	22	18,4	70	10,4	48,7	1638	Замір перед ВМП (ВМ-6)
4	—	25,2	21,6	72	13,1	58,7		Вихід з вент. трубопровода (є невеликі витоки повітря)
5	41,6	25	21,4	72	12,9	58		В забої 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	Вихідна тупіка.Сухо.Затяжка деревом
8	40,6	22,4	18,8	70	10,8	49,9	442	Замір перед ВМП (ВМ-6).Сухо.Затяжка деревом
9	—	30	23,2	55	13,3	64,1	365	Вихід з вент. трубопровода (є невеликі витоки повітря)
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		Вих. тупіка. 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		Вих. ділянки. Сухо
15	41,1	23	19,4	71	11,2	51,7	1978	Замірная станция
2′	31,8	19	16,4	76	9,8	44		Низ ствола (замір по виїзду)
1′	—	14,2	12,4	82	8,4	35,5		Поверхня. Волого

Прогнозні теплові розрахунки гірничих виробок виконуються відповідно до діючого стандарту Міненерговугілля України Прогнозування і нормалізація теплових умов вугільних шахт. Температуру повітря в лавах пологих, похилих і крутих пластах розраховують за формулою:

де А, Е та Т визначаються за формулами:

де В и Б візначається: 1)при Δφ = φ1-φ2

2)при Δφ = φ1= φ2

На пластах з пологим і похилим заляганням пластів при управлінні покрівлею повним обваленням коефіцієнт нестаціонарного теплообміну між гірським масивом і повітрям в лавах розраховується за формулою:

де U – загальний периметр поперечного перерізу лави, м;

U_з, U₁, U₂, U₃, U_в – довжини ділянок периметра поперечного перерізу лави відповідно вугільного вибою, перший, другий, третій доріг і з боку виробленого простору, м.

Коефіцієнт нестаціонарного теплообміну між гірським масивом і повітрям у виробках, провітрюваних менше року, у ВАТ на метр квадратний градус Цельсія:

де

де α – коефіцієнт тепловіддачі від гірського масиву до повітря, Вт/м2 ° C, розраховують за формулою:

де υ – коефіцієнт шорсткості виробітку. Для виробок з монолітною бетонним кріпленням він дорівнює 1,0; для виробок з металевою, залізобетонної та дерев'яним кріпленням з суцільною затягуванням – 1,5; з тією ж кріпленням без затяжки – 2,0; для виробок без кріплення – 2,5; для лав – 2,5–3,5, де γ – щільність повітря, кг/м3, розраховується за формулою:

щільність повітря, кг/м3, розраховується за формулою:

φ = p_n/p^t_н ,

де

p_n–парціальний тиск водяної пари у вологому повітрі, Па;

p^t_н–парціальний тиск насиченої водяної пари при температурі по «сухому» термометру, t, Па, визначають за додатком, опублікованому в стандарті Міненерговугілля України Прогнозування і нормалізація теплових умов у вугільних шахтах.

р_n = р_н^t_м – 0,00066P(t–tм),

де р_н^t_м–парціальний тиск насиченої водяної пари при температурі по мокрому термометру tм, Па;

Р – барометричний тиск повітря, Па.

Барометричний тиск повітря P, в Паскалях, обчислюють за формулою:

Р = Р₀ + 12,0H,

де Р₀ – тиск повітря на поверхні шахти, Па;

H – глибина розташування пункту заміру від поверхні, м.

Периметр середнього перерізу виробки U, в метрах, розраховують за формулами:

– для трапецевідного кріплення: U = 4,16√S;

– для арочного кріплення U = 3,8√S.

Еквівалентний радіус вироблення R0, в метрах, визначають за формулою:

R₀ = 2S/U [3].

4. Заходи для нормалізаціі теплового режиму в лаві. Мероприятия по нормализации теплового режима в лаве

Отримавши результати теплових розрахунків, ми бачимо, що температурні показники не відповідають Правилам безпеки у вугільних шахтах [4]. З цього слід прийняти рішення про застосування штучного охолодження повітря з використанням пересувної установки, обладнаної кондиціонером КПШ 300, а так само забезпечити робочі місця індивідуальними охолоджуючими пакетами розробки НВО Респіратор [5].

Кондиціонер пересувний шахтний КПШ 300:

Кондиціонер пересувний шахтний КПШ 300 створює комфортні умови для шахтарів, що працюють в глибоких шахтних виробках, небезпечних по газу і пилу. Кондиціонер може застосовуватися в інших галузях промисловості в системах комфортного і технологічного кондиціонування повітря . Кондиціонер пересувний шахтний КПШ 300 має вибухобезпечне електрообладнання і може застосовуватися у вугільних шахтах небезпечних по газу, пилу і раптовими викидами. Кондиціонер поставляється у вигляді двох блоків: блоку компресорно - конденсаторного і блоку повітрооброблюючого, хладонові системи яких з'єднуються на місці експлуатації кондиціонера гнучкими трубопроводами (шлангами). Блоки скомпанован на рамах, що забезпечують можливість їх установки на станини вагонеток типу ВГ для колії 900 мм для пересування їх у процесі експлуатації. Кондиціонер КПШ 300 автоматизований і має всі види необхідних захистів.

Техничні характеристики:

1. Хладагент, R22.
2. Холодопроизводительность, 320 кВт; в режимі з параметрами:–повітря на вході: температура 32 ° C; відносна вологість 70 %; витрата 27000 м3/ч –вода на конденсатор: температура 35 ° C; витрата 50 м3/год; ефект охолодження повітря 15-17 ° C; споживана потужність 75 кВт; рід струму, змінний трифазний 660В/50 Гц
3. Маса ( суха) :

   - блок компресорно–конденсаторний, 3650 кг;

   - блок повітрооброблюючі, 2500 кг;

   - комплект монтажних частин, 150 кг.

4. Габаритні розміри:

   - блок компресорно–конденсаторний, 3560x1100x1485 м.

Допускається демонтаж дифузора і конфузора блоку повітрооброблюючого. Кондиціонер пересувний шахтний КПШ 300 має ступінь заводської готовності і може монтуватися і вводитися в експлуатацію фахівцями шахтних служб.

Світовий досвід показує, що в таких випадках, проблему високих температур слід вирішувати, використовуючи комплексний підхід. Для покращення теплових умов в гірничих виробках шахти ім. М. І. Калініна необхідно передбачити наступні заходи:

1. Збільшити витрату повітря на провітрювання виїмної ділянки та забезпечити швидкість повітря в призабойному просторі лави не менше 4 м/с, для чого:

• мінімізувати витік повітря через відпрацьований простір;

• забезпечити спорудження надійних ізольованих перетинок;

• забезпечити підтримку поперечних перетинів дільничих повітряохолоджувальних та вентиляційних виробок згідно проектним даним значенням.

2. Забезпечити зниження вологості копальневого повітря у гірських виробках за рахунок:

• осушення гірничих виробок;

• усунення виток води у пожежо–зрошувальний трубопровід.

3. Розглянути можливість штучного охолодження з використанням установки з вбудованним кондиціонером типа КПШ 300.

Якщо в результаті застосування цих заходів температура не зназилться да нормованної, то необхідно викостовувати індивідуальні засоби протитеплового захисту: куртки типа ПТК–50,противотеплові желети, тощо.В подальшому необхідно розглянути можливість обладнання виробок противотепловими камерами, в яких гірники зможуть зняти тепловетнавантаження. У разі виявлення ознак теплового удару необхідно викостовувати охолоджувальні пакети родробки НДРС Респіратор.

Висновки

Таким чином, вивчаючи проблему високиих температур на глибоких горизонтах, можно з упесненістю сказати, що ця проблема являється однією з ключових. Для її вирешення необхідні прилучати нових фахівців та вивчати зарубіжні практики боротьби з високими температурами. Проаналізувавши стан та значення проблеми боротьби з високими температурами в гірничо видобувній промисловості можливо зробити висновок, що ефективно боротися з цим можливо тільки при використанні заходів, які забезпечують зниження негативного впливу температури на організм гірника. Захистити людей, можливо тільки при комплексному використані охолоджувальних засобів.

Список джерел

1. Комплекс заходів по боротьбі з високими температурами повітря в гірничих виробках на 2013 p. шахта ім. М. І. Калініна ДП ДВЕК .
2. Прогнозування та нормалізація теплових умов у вугільних шахтах. – К.: Стандарт Міненерговугілля України, 2011 – 188 с.
3. Аерологія гірничих підприємств. Збірник задач. / Б. І. Медведєв, В А. Стукало, Н. С. Почтаренко та ін – К.: Видавничий дім Либідь, 1992.
4. Правила безпеки у вугільних шахтах. – К.: Основа, 2006 – 221 с.
5. Комплекс заходів по боротьбі з високими температурами повітря в гірничих виробках на 2013 p. шахта ім. М. І. Калініна ДП ДВЕК .
6. ТУ У29.2 – 00217863 – 040 – 2004. Кондиціонер пересувний шахтний КПШ 300. Технічні умови.
7. Керівництво з проведення теплових зйомок у вугільних шахтах. – Макіївка–Донбас: МакНДІ, 1982.