Реферат по теме выпускной работы
Содержание
- 1. Актуальность темы
- 2. Цель работы
- 3. Краткие сведения о шахте
- 4. Программная система РЕВОД
- 5. Расчет расхода воздуха для проветривания шахты в целом
- 6. Оценка состояния проветривания шахты на основе депрессионной съемки
- 7. Мероприятия для повышения эффективности проветривания шахты
- Выводы
- Список источников
1. Актуальность темы
Ведение горных работ на глубоких горизонтах связано с усложнением горно-геологических условий разработки угольных пластов,увеличением газообильности, температуры вмещаюих пород, запыленности рудничной атмосферы и стоимости поддержания горных выработок. Кроме того, рост производственных мощностей шахт и размеров шахтных полей осуществляется в условиях концентрации и интенсификации горных работ. Всё это значительно затрудняет проветривание угольных шахт. Вентиляция становится одним из факторов, прямо или косвенно определяющих параметры угольных предприятий.
2. Цель работы
Разработать ряд мероприятий по совершенствованию проветривания шахты на основе вскрытия недостатков в проветривании шахты, установления фактического состояния горных выработок и вентиляционных сооружений, оценки состояния вентиляторов главного проветривания и параметров режимов их работы на шахтную вентиляционную сеть.
3. Краткие сведения о шахте
Шахта им. М.И. Калинина ГП ДУЭК
расположена на территории Донецко - Макеевского района Донецкой области Украины и находится в Калининском районе г. Донецка.
В настоящее время шахтой разрабатывается пласт – h10. Шахта отнесена к опасным по внезапным выбросам угля и газа [1]. Ее абсолютная газообильность – 16,6 м³/мин, относительная газообильность – 25,2 м³/т. Общая протяженность действующих горных выработок равна 59,3 км. Способ проведения горных выработок – буровзрывные работы.
Шахтное поле вскрыто пятью вертикальными стволами (клетевыми № 1, № 2, № 3, скиповым и вентиляционным), а также капитальными квершлагами на горизонты 229 м, 758 м и 1070 м. Способ подготовки шахтного поля – панельный. Система разработки – сплошная.
Способ проветривания шахты – всасывающий. Схема проветривания – комбинированная. Проветривание шахты осуществляется двумя вентиляторными установками главного проветривания: ВЦД-47у на восточном вентиляционном стволе и ВЦ-5 на скиповом стволе. Свежий воздух в шахту поступает по клетевому стволу № 1, клетевому стволу № 2 и клетевому стволу № 3. Исходящая струя воздуха по восточному вентиляционному стволу и скиповому стволу выдается на поверхность.
Депрессионная съемка горных выработок выполнялась в III–IV квартале 2010 года работниками службы депрессионных съемок с целью анализа фактического состояния проветривания шахты и получения исходных данных для разработки рекомендаций по его улучшению. Обработка результатов депрессионной съёмки осуществлялась с помощью программной системы РЕВОД.
4. Программная система РЕВОД
Программная система РЕВОД ( Расчет Естественного Воздухорас-пределения и Обработка Депрессионной съемки) обеспечивает оперативное решение комплекса задач воздухораспределения в ШВС и ориентирована на использование персональных ЭВМ, совместимых с IBM PC.
Система РЕВОД является высокоэффективным инструментом для ИТР участков ВТБ угольных шахт и депрессионных служб ВГСО при решении задач анализа состояния вентиляционной сети и перспектив ее развития.
Основным набором исходных данных для системы РЕВОД является список ветвей и узлов ШВС с указанием их взаимосвязи, аэродинамические сопротивления ветвей и характеристики вентиляторов. Дополнительные данные (температура воздуха в узлах сети, метановыделение, отводы и др.) расширяют функциональный набор получаемых решений. Для эффективного формирования исходных данных в системе используется специальная программа управления базами данных.
Система РЕВОД позволяет:
- выполнять контроль корректности исходных данных;
- решать задачи естественного воздухораспределения в нормальном и в реверсивном режимах проветривания для сетей, содержащих до 1400 ветвей;
- оперативно осуществлять выбор эффективных режимов проветривания шахт и отдельных выработок при авариях;
- учитывать естественную тягу;
- выполнять расчет энергозатрат по объектам проветривания;
- определять степень влияния каждого ВГП на проветривание отдельных выработок;
- выполнять расчет распределения метана, оксида углерода и других газов по горным выработкам шахты при заданных источниках газовыделения;
- определять аэродинамические сопротивления заданных ветвей с фиксированными расходами воздуха;
- моделировать аварийные ситуации в ШВС при обрушении горных пород и суфлярном выделении газа;
- анализировать устойчивость вентиляционной сети при нормальных условиях проветривания, при пожарах по заданным тепловым депрессиям, при последовательном обрушении пород выработок и разрушении вентсооружений;
- оценивать газовую обстановку на выемочных участках при изменении режимов проветривания и дегазации;
- производить оценку опасности образования слоевых скоплений метана и определять максимальное содержание метана в слоях;
- определять максимально ожидаемое содержание метана в тупике при отработке участка с погашением вентиляционной выработки вслед за лавой;
- выполнять расчет взрываемости смеси горючих газов;
- определять температуру очага самовозгорания угля и стадии развития эндогенного пожара;
- выполнять расчет времени загазирования метаном тупиковой выработки (после остановки ВМП) и выработок выемочного участка (после их изоляции);
- осуществлять регулирование воздухораспределения в ШВС;
- выполнять расчет значений тепловых депрессий в наклонных и вертикальных выработках;
- определять наличие в сети циркуляционных контуров;
- комплектовать и использовать графическую библиотеку характеристик вентиляторов;
- оперативно изменять параметры сети и выполнять сопоставимый расчет нового варианта по сравнению с базовым вариантом;
- выполнять автоматическую смену базового варианта сети на вариант, заданный пользователем и др.
При разработке системы РЕВОД использован ряд оригинальных решений, обеспечивающих высокое быстродействие и надежность ее работы.
Система снабжена мощной и гибкой сервисной оболочкой, упрощающей подготовку исходных данных, корректировку параметров сети, решение задач воздухораспределения и интерпретацию полученных результатов.
5. Расчет расхода воздуха для проветривания шахты в целом
Расчет расхода воздуха для шахты в целом определяется по формуле:
Qш = 1,1 * (ΣQуч + ΣQт.в + ΣQпог.в + ΣQпод.в + ΣQк + ΣQут),
где 1,1 – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения воздуха по сети горных выработок;
ΣQуч – расход воздуха для проветривания выемочных участков, м³/мин;
ΣQт.в – расход воздуха,подаваемый к всасам ВМП для обособленного проветривания тупиковых выработок, м³/мин;
ΣQпог.в – расход воздуха для обособленного проветривания погашаемых выработок, м³/мин;
ΣQпод.в – расход воздуха для обособленного проветривания поддерживаемых выработок, м³/мин;
ΣQк – расход воздуха для обособленного проветривания камер, м³/мин;
ΣQут – утечки воздуха через вентиляционные сооружения, расположенные за пределами выемочных участков, м³/мин.
Расчетный расход воздуха, необходимый для проветривания шахты, равен:
Qш.р. = 1,1 * (17,0 + 21,6 + 17,9 + 61,9 + 9,5) = 140,7 м³/с.
Обеспеченность шахты воздухом составляла:
(Qш.ф. / Qш.р.) * 100 % = (259,3/140,7) * 100 % = 184 %.
6. Оценка состояния проветривания шахты на основе депрессионной съемки
В период проведения депрессионной съемки в шахту поступало 259,3 м³/с воздуха, тогда как по расчету [2] требовалось 140,7 м³/с, обеспеченность шахты расчетным количеством воздуха составила 184 %. В сети вентилятора ВЦД-47у выработки обеспечены воздухом на 233%, в сети вентилятора ВЦ-5 на 138 %.
По группам объектов проветривания поступающий в шахту воздух распределялся следующим образом:
- выемочные участки – 18,9 м³/с (7 % от поступающего в шахту);
- камеры – 27,9 м³/с (11 % от поступающего в шахту);
- поддерживаемые выработки – 146,2 м³/с (56% от поступающего в шахту);
- подготовительные забои – 49,2 м³/с (19% от поступающего в шахту);
- внутренние утечки – 17,1 м³/с (7 % от поступающего в шахту).
Выемочный участок 1-й панельной лавы ЦПУ пл. h10 обеспечен расчётным расходом воздуха на 111%, Qф = 18,9 м³/с (расчетный расход воздуха составляет Qр = 17,0 м³/с).
Анализ депрессиограммы в сети вентилятора ВЦД – 47у по маршруту через 1-ю панельную лаву ЦПУ пл. h10 (длина маршрута 10209 м) показал, что из 538,8 даПа депрессии развиваемой вентилятором 109,3 даПа, теряется в выработках со свежей струей воздуха (l = 3795 м), в выработках с исходящей струей воздуха (l = 6414 м) теряется 429,5 даПа.
Наибольшие потери депрессии наблюдались в следующих выработках:
- вентиляционный ходок 2-й восточной лавы ЦПУ пл. h10;
- вентиляционный ходок № 2 1-й восточной лавы;
- 3-й восточный полевой откаточный штрек пл. h10;
- полевой капитальный ходок.
Во время депрессионной съемки производились замеры концентрации метана в исходящих струях выемочного участка и шахты. Содержание метана в местах замера не превышало норм допустимых ПБ.
На период съемки в работе находился 1 выемочный участок – 1 панельная лава ЦПУ пл.h10. При расчетах определялось изменение расходов воздуха в лаве (выемочном участке) при одновременном открывании дверей шлюзов в пределах вентиляционного участка, для диагональных лав – изменялись аэродинамические сопротивления определяющих ветвей.
Анализ результатов расчета показывает, что проветривание 1 панельной лавы ЦПУ пл. h10 по схеме 2-В-З-в-вт (верхняя часть лавы) будет устойчиво по расходу воздуха, но не устойчиво по направлению вентиляционной струи.
Проветривание 1 панельной лавы ЦПУ пл. h10 по схеме 2-В-З-н-вт (нижняя часть лавы) будет устойчиво по расходу воздуха и направлению.
Учитывая требования ПБ, а также для повышения степени устойчивости схемы проветривания выемочного участка необходимо оборудовать двери шлюзов, механической или электрической блокировкой, препятствующей одновременному открыванию дверей в шлюзе, с выводом информации о положении дверей на пульт горного диспетчера (оператора АГК, УТАС) в следующих выработках:
- вентиляционные двери лебёдочной камеры людского ходка ЦПУ пл. h10 ;
- вентиляционные двери с людского ходка центрального полевого уклона пл. h10 на 2 восточный вентиляционный штрек пл. h10 ;
- вентиляционные двери в вентиляционной сбойке с центрального полевого уклона на 2 восточный групповой вентиляционный штрек гор.1070 м пл. h10 ;
- вентиляционные двери в вентиляционной сбойке с 1 восточного полевого откаточного штрека пл. h10 на людской ходок пл. h10 ;
- вентиляционные двери в квершлаге № 1 на вентиляционный ходок 1 панельной лавы ЦПУ пл. h10 . В процессе эксплуатации поддерживать количество вентиляционных дверей и сечение проемов в шлюзах, установленных в следующих выработках:
- вентиляционные двери с людского ходка центрального полевого уклона пл. h10 на 2 восточный вентиляционный штрек пл. h10, n = 2, Sпр.max = 1,6 м²;
- вентиляционные двери в вентиляционной сбойке с центрального полевого уклона на 2 восточный групповой вентиляционный штрек гор. 1070 м пл. h10, n = 2, Sпр.max = 4,6 м²;
- вентиляционные двери в вентиляционной сбойке с 1 восточного полевого откаточного штрека пл. h10 на людской ходок пл. h10, n = 2, Sпр.max = 1,8 м²;
- вентиляционные двери в квершлаге № 1 на вентиляционный ходок 1 панельной лавы ЦПУ пл. h10, n = 2, Sпр.max = 3,2 м².
7. Мероприятия для повышения эффективности проветривания шахты
На основе проведенного анализа для повышения эффективности проветривания шахты и оптимального распределения воздуха по объектам проветривания рекомендуется ряд мероприятий:
1. Обеспечить расчетным расходом воздуха следующие объекты проветривания путем регулирования в них расхода воздуха (увеличения):
- лебедочная камера ЦПУ пл. h10 (Qф = 1,7 м³/с; Qр = 2,8 м³/с);
- лебедочная камера ЦУ пл. h8 (Qф = 1,6 м³/с; Qр = 2,3 м³/с);
- лебедочная камера центрального бремсберга пл. h8 (Qф = 1,3 м³/с; Qр = 2,3 м³/с);
- ходок проветривания электровозного гаража (Qф = 3,0 м³/с; Qр = 3,3 м³/с).
2. Сократить до нормативных величин расход воздуха в следующих выработках, используя в них имеющиеся вентиляционные устройства:
- ходок чистки зумпфа скипового ствола, Qр = 1,4 м³/с;
- склад ВМ гор. 758 м, Qр = 0,6 м³/с;
- главный откаточный штрек гор. 758 м, Qр = 3,0 м³/с;
- конвейерный квершлаг пл. h7-h10 гор. 973 м, Qр = 2,5 м³/с;
- коренной западный откаточный штрек пл. k22, Qр = 1,6 м³/с;
- ходок проветривания электровозного гаража гор. 229 м, Qр = 2,6 м³/с;
- конвейерный штрек 1 западной лавы пл. h10, Qр = 0,6 м³/с;
- вентиляционный квершлаг, Qр = 1,7 м³/с.
3. Снизить внутренние утечки через вентиляционные сооружения в первую очередь за счет их герметизации:
- с полевого откаточного штрека пл. h7 на вентиляционный квершлаг пл. h7, Qр = 0,6 м³/с;
- с полевого вспомогательного уклона пл. h7 на коренной западный вентиляционный штрек пл. h7, Qр = 0,4 м³/с;
- в сбойке с коренного западного откаточного штрека пл. h10 гор. 1070 м на вентиляционный ходок разгрузочной лавы пл. h10, Qр = 0,5 м³/с.
4. Сократить внешние подсосы:
- снизить до расчетных величин внешние подсосы на ВГП ВЦ-5 путем герметизации надшахтного здания до расчетной величины Qр = 15,9 м³/с;
- снизить до расчетных величин внешние подсосы на ВГП ВЦД-47У путем герметизации в районе вентиляторной установки и в надшахтном здании до расчетной величины Qр = 16,2 м³/с.
5. Погасить следующие неподдерживаемые выработки и изолировать их постоянными перемычками:
- полевой вентиляционный уклон пл. h7;
- 2 восточный групповой вентиляционный штрек пл. h8 ;
- откаточный квершлаг пл. h8-h10.
6. В нижеуказанных выработках произвести перекрепление в местах с сечением, не соответствующим проектному:
- коренной восточный полевой откаточный штрек гор. 1070 м, l = 50 м с Sвыр = 5,6 м² до S = 12,0 м²;
- ходок проветривания конвейерного уклона пл. h7, l=20 м с Sвыр = 1,7 м² до S = 8,0 м²;
- вентиляционный квершлаг пл. h7, l=15 м с Sвыр=4,6 м2 до S=8,0 м²;
- вентиляционный ходок № 2 1 восточной лавы, l = 20 м с Sвыр = 7,5 м² до S=9,0 м2;
- грузолюдской уклон (ветвь 138) l = 20 м с Sвыр = 7,0 м² до S = 8,0 м²;
- полевой конвейерный уклон пл. h10, l = 30 м с Sвыр = 4,0 м² до S = 8,0 м².
Выводы
После выполнения предлагаемых мероприятий в полном объеме, все основные объекты проветривания будут обеспечены расчетным расходом воздуха. Распределение воздуха по горным выработкам будет рациональнее, за счет чего появится резерв для дальнейшего развития горных работ, вентиляторы главного проветривания будут работать в зоне промышленного использования.
Список источников
- Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах. – М.: Недра, 1986. – 387 с.
- Руководство по проектрованию вентиляции угольных шахт. – К.: Основа, 1994. – 312 с.
- Патрушев М.А. и др. «Совершенствование проветривания угольных шахт. Из опыта разработки и внедрения эффективных схем проветривания» Донцк, «Донбас», 1976. – 126 с.
- Инструкция по расчету количества воздуха необходимого для проветривания действующих угольных шахт. – М.: Недра, 1975. – 80 с.
- Ушаков К.З., Бурчаков А.С., Пучков Л.А., Медведев И.И. «Аэрология горных предприятий»: Учебник для ВУЗов, – М. :Недра, 1987.– 421 с.
- Депрессионная съемка шахты им М.И. Калинина, – Донецк, – 2010.