ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

1. Цели и задачи исследования

Целью магистерской работы является исследование состояния, разработка мероприятий по улучшению проветривания шахты ГП Оржноникидзеуголь, а также исследование системы аэрогазового контроля КАГИ при разработке нового горизонта.

В данной работе решаются следующие задачи:

2. Актуальность темы

Комплекс аэрогазовый информационный КАГИ установлен на 69 шахтах Украины и применяется для контроля содержания метана и расхода воздуха в горных выработках, управления проветриванием в тупиковых выработках и аварийного отключения электроэнергии при недопустимых значениях содержания метана и нарушениях проветривания. Цель работы—повышение эффективности аэрогазового контроля за счет одновременного использования информации от различных автоматизированных систем, действующих на шахте. По оценке МакНИИ применение КАГИ позволяет предотвратить от 30 % до 50 % аварий, связанных с взрывами метана. Применение информационного аэрогазового комплекса регламентируется нормативными документами по охране труда и промышленной безопасности. Применение аппапратуры КАГИ для содержания контроля метана и расхода воздуха позволит повысить безопасность атмосферных условий в горных выработках, что также является актуальной задачей для действующей шахты, где был взрыв МВС. Обеспечение эффективного и рационального проветривания шахты не только повышает безопасность атмосферных условий в горных в горных выработках, но и позволяет уменьшить затраты электропитания на проветривание шахты, что свидетельствует об актуальности темы магистерской работы.

Шахта имени Карла Маркса

Рисунок 1 – Шахта имени Карла Маркса

3. Краткое изложение результатов магистерской работы

Краткие сведения о шахте

Поле шахты имени Карла Маркса находится в Центральном геолого-промышленном районе, расположенного в восточной части южного крыла Главной антиклинали Донбасса, ограничивается на западе полем шахты им. Гаевого, на востоке – ликвидированным угледобывающим предприятием Красный Профинтерн.

Нижняя техническая граница по выемке запасов угля 1200 м (отметка – 975 м).

Боковые породы по всем пластам представлены неустойчивыми глинистыми сланцами, а также отмечается наличие ложных кровель и почв мощностью 0,03-0,40 м. Ложняки представлены весьма неустойчивыми глинистыми сланцами, расслоёнными угольными прожилками, не имеющими связи сцепления с породами непосредственной кровли и почвы, обрушающимися вслед за выемкой пласта. Угольные пласты простого и сложного строения с прослойками глинистого или углисто-глинистого сланца мощностью 0,03-0,20 м. Горно-геологические условия эксплуатации, в связи с крутыми залеганием маломощных угольных пластов, наличием неустойчивых вмещающих пород, изменчивости морфологии пластов, высокой природной газоносностью и взрывоопасностью пластов, расцениваются как сложные.

Размеры шахтного поля: по простиранию 4500 м, вкрест простирания – 2090 м. Нижняя техническая граница шахты проходит по изогипсе 950 м. На балансе шахты числятся угольные пласты среднего карбона следующих свит: С27 – Горловская, С26 –Алмазная, С25 – Каменская. Всего на балансе шахты числится 21 угольных пластов, с балансовыми запасами и забалансовыми запасами и 2 пласта с запасами категории С2. Мощность угольных пластов колеблется от 0,4 м до 2,4 м. Эксплуатационная зольность изменяется от 15 % до 35 %. Природная газоносность угольных пластов на горизонте 1000 м изменяется от 14 до 25 м3/тонн сухой беззольной массы. Угол падения пластов – 60-68°. Естественная температура горных пород на горизонте 1000 м составляет +30 °С...+31,50 °С.

Вывоз угля на поверхность

Рисунок 2 – Вывоз угля на поверхность

Промышленные запасы угля по шахте по состоянию на 01.01.2012 года составляют 23,229 млн.т. , балансовые запасы 30,166 млн.т. из них по горизонтам: Горизонт 1000 м: (действующий) Промышленные запасы - 8,0 млн. т. Балансовые запасы – 9,5 млн. т. До южной технической границы ( отметка – 950 ) Промышленные запасы – 12,605 млн. т. Балансовые запасы – 15,194 млн. т. Шахта разрабатывает коксующие угли марки Ж, К, ОС, энергетические угли марки Т

Способ и анализ состояния проветривания шахты

Схема проветривания шахты – центральная, способ проветривания – всасывающий. Проветривание шахты осуществляется главной вентиляционной установкой, расположенной у скипового ствола № 3, оборудованной двумя вентиляторами ВЦ–5. Свежий воздух поступает в шахту по стволам № 1, № 2 и № 4 на горизонты 500 м, 750 м и 1000  м, затем по лавам, другим объектам проветривания направляется по выработкам вентиляционного горизонта 875 м к скиповому стволу № 3 и выдаются на поверхность. В период проведения исследований в шахту поступало 66,9 м3/с воздуха. Без учета воздуха, поступающего из пневмосети, шахта обеспечена воздухом на 129 (расчетное количество воздуха – 51,5 м3/с). На проветривание выемочных участков поступало 19,7 м3/с воздуха (расчетное – 17,0 м3/с). Обеспеченность в среднем 115 %. Все участки обеспечены расчетным количеством воздуха, с избытком: участок № 45-1000м, участок № 55н-1000м (Коб = 115-135 %). На проветривание камер расходовалось 17,4 м3/с воздуха (расчетное – 12,2 м3/с, обеспеченность – 142 %). Камеры: горизонт 750 м, склад ВМ; горизонт 500 м, насосная; горизонт 875 м, насосная; горизонт 1000 м, электрогараж; горизонт 1000 м, склад ВМ (Коб = 115-273 %). На проветривание поддерживаемых выработок расходовалось 5,5 м3/с воздуха (расходное – 3,7 м3/с), обеспеченность – 148 %. Резервные участки, поддерживаемые выработки: горизонт 875 м, северная ветвь ствола № 2; горизонт 875 м, южная ветвь ствола № 2 (Коб = 116-164 %). Все объекты полностью обеспечены воздухом, как видно из приведенных данных по всем объектам имеет место подача избыточного расхода воздуха, что требует большей производительности вентилятора и приводит к перерасходу электроэнергии. Причиной этого является принятый на шахте неэкономный режим работы вентилятора и неудовлетворительное регулирование распределения воздуха вентиляционным надзором. Суммарные внутренние утечки воздуха через подземные вентиляционные сооружения составили 24,3 м3/с воздуха,(расчетные 13,9 м3/с). Внутренние утечки воздуха превышают нормативные на вентиляционных сооружениях: горизонт 875 м южная ветвь ствола № 1 на 70 %; горизонт 875 м северная часть ствола № 1 на 150 %; горизонт 750  м северная ветвь ствола № 3 на 10 %; горизонт 750 м южная ветвь ствола № 3 на 10 %; горизонт 1000 м угольный опрокид на 100 %; горизонт 1000 м южная ветвь ствола № 3 на 20 %; горизонт 1000 м северная ветвь ствола № 3 на 120 %; горизонт 1000 м кроссинг в ствол № 3 на 10 %; горизонт 750 м южный квершлаг на 130 % (Коб = 170 %). Это происходит из-за того, что вентиляционные сооружения не герметичны, перемычки, двери, шлюзы слабо загерметизированы по всему периметру и площади выработки, поэтому и возникли сверхнормативные утечки воздуха. Внешние подсосы через вентиляционные сооружения надшахтного здания и копер ствола № 3 составили 36,7 м3/с, превысив расчетные – 9,7 м3/с в 3,7 раза. Подсосы воздуха в районе вентиляционной установки составили 8,5 м3/с (расчетные – 6,0 м3/с): через вентиляционные сооружения надшахтного здания ствола № 3 на 270 %; через вентиляционный канал ВЦ-5 на 30 %. Потеря депрессии в канале ВГП составила 24,018 даПа (сопротивление канала ВГП составило 0,00215 даПа*с2/м6). Было обследованно 4 участковых и подготовительных забоев. Все подготовительные забои были обеспечены расчетным количеством воздуха, однако, максимальная температура была зафиксирована: на вентиляционном штреке пласта Соленый-запад горизонта 875 м (28 °C), на вентиляционном штреке пласта Толстый-восток горизонта 875 м (28,2 °C), на южном квершлаге горизонта 875 м (28 °C). Изменение тепловлажностных параметров вентиляционной струи происходит в основном за счет теплоотдачи боковых пород в выработках откаточного горизонта и в лавах. По пути движения воздуха от ствола к выемочным участкам массовый расход воздуха и скорость движения по выработкам снижаются, что способствует нагреванию вентиляционной струи воздуха. Произведенные контрольные замеры концентраций метана показали, что содержание его в исходящих струях воздуха не превышали допустимых ПБ норм. Депрессиограмма через выемочный участок № 55- н–1000м в сеть ВГП показывает, что в выработках со свежей струей воздуха (до лавы) расходуется 16,69 даПа, или 15,0 % депрессии маршрута (108,61 даПа), протяженность этих выработок – 1525 м или 51 % общей протяженности маршрута (2955 м). В выработках с исходящей струей воздуха (после лавы) расходовадлсь 57,00 даПа или 52 % депрессии маршрута. Потеря депрессии в лаве составила - 34,92 даПа. Исследования показали наличие уменьшенного по сравнению с нормативным аэродинамического сопротивления. Распределение депрессии по маршруту лава № 55-н показало, что удельная депрессия по всему маршруту hм.уд.= 0,024 даПа, по выработкам со свежей струей hуд.св.= 0,0069 даПа, по выработкам с исходящей струей hуд.исх.= 0,0369 даПа. В отдельных выработках удельные потери депрессии превышают средние удельные потери по маршруту - это ствол № 2 (0,0279 даПа), околоствольный двор ствола № 2 (0,500 даПа), южный квершлаг горизонта 1000 м (0,0362 даПа) , лава № 55 -н (0,1519 даПа) , южный квершлаг горизонта 875 м (0,0695 даПа) , приемная площадка скипового ствола № 3 (0,2295 даПа) , канал ВГП (0,9601 даПа) , канал ВГП (0,0583 даПа), ВЦ-5 (0,129 даПа), Дифузорная ляда (0,4154 даПа). Депрессия естественной тяги по вентиляционным маршрутам выемочных участков составила +31,2 даПа и способствовала работе вентилятора главного проветривания.

ВЦ-5

Рисунок 3 – ВЦ-5

Мероприятия по совершенствованию проветривания

Для совершенствования вентиляционной сети шахты, улучшения ее проветривания и снижения сверхнормативных затрат свежего воздуха предлагаются следующие первоочередные мероприятия:

повысить герметичность вентиляционных сооружений надшахтного здания скипового ствола № 3 (от 45,3 до 15,7 м3/с);

шлюзовых вентиляционных дверей: северная ветвь ствола № 3 горизонта 1000 м (от 6,5 до 2,8 м3/с), северная ветвь ствола № 3 горизонта 750 м (от 3,2 до 2,7 м3/с), южная сборная ствола № 2 ветвь горизонта 875 м (от 4,1 до 2,5 м3/с);

изоляционных сооружений: северная ветвь ствола № 1 горизонта 875 м (от 4,1 до 2,5 м3/с), южный квершлаг горизонта 750 м (от 1,2 до 0,5 м3/с).

Выполнение выше перечисленных первоочередных мероприятий позволит более рационально распределить воздух по объектам проветривания перейти на новые, более экономичные параметры работы ВГП с производительностью 80,2 м3/с и депрессией 76,3 даПа. В дальнейшем для совершенствования схемы вентиляции шахты и улучшения тепловых условий на рабочих местах предлагается: -изолировать и исключить из схемы проветривания горизонт 750 м, что позволит увеличить подачу воздуха на выемочные участки; -обеспечить рациональные по тепловому фактору скорости движения воздуха в выработках и забоях (для лав – 4 м/c, для подготовительных забоев – 0,7 м/с) -производить осушение выработок и воздуха путем отвода естественного водопритока по закрытым канавкам в общешахтный водосборник; -на рабочих местах в призабойных пространствах проходимых тупиковых выработок использовать пневматические душирующие вентиляторы Прохлада для местного увеличения скорости движения воздуха и предотвращения перегрева горняков в забоях.

Передача данных с помощью системы аэрогазового контроля КАГИ

Анимация1 – Передача данных с помощью системы аэрогазового контроля КАГИ

Система аэрогазового контроля КАГИ

Система должна обеспечивать:

непрерывное централизованное слежение за параметрами рудничной атмосферы (концентрация газов, скорость движения воздуха, температура, давление, влажность) в целях текущего (оперативного) обнаружения природных и техногенных опасностей, влияющих прямо или косвенно на состояние рудничной атмосферы; принятие своевременных мер по обеспечению безопасности труда путем нормализации параметров рудничной атмосферы или прекращения горных работ; хранение информации и последующее ее использование при разработке комплексных общешахтных мероприятий по технике безопасности, при расчетах количества воздуха, подаваемого в горные выработки, а также для установления категории шахты по газопроявлениям.

Система должна содержать:

техническое обеспечение средств для отбора, передачи и предоставления на диспетчерский пункт информации о состоянии безопасности и контролируемых параметрах по каждому производственному участку; информационное обеспечение для преобразования поступающей информации к виду, удобному для восприятия инженером–оператором КАГИ и горным диспетчером; организационное обеспечение для доведения информации до пользователей, принятия и исполнения решений и для поддержания системы в работоспособном состоянии.

Техническое обеспечение системы КАГИ должно содержать средства, обеспечивающие полноту, достоверность и однозначность получаемой информации. Информационное обеспечение системы КАГИ должно содержать упорядоченные результаты контроля, способствующие принятию оптимальных решений горным диспетчером, а в случае возникновения аварийной ситуации&ndashp;ответственным руководителем ликвидации аварии. Организационное обеспечение системы КАГИ должно содержать перечень лиц, участвующих в ее работе, а также их должностные инструкции, определяющие отношение персонала к системе КАГИ и взаимодействие между собой.

4. Заключение

В данной работе проведен тщательный анализ состояния проветривания шахты ГП Орджоникиджеуголь. Установлены недостатки в обеспеченности проветривания, а также в перерасходе воздуха, подаваемого на объекты проветривания. Разработаны мероприятия по совершениствованию проветривания на текущий период и на перспективный. Дана краткая характеристика системы аэрогазового контроля КАГИ, которая используется на шахте с 2008 года. Установлены преимущества использования аппаратуры КАГИ для контроля содержания метана в шахте по сравнению с шахтными интерферометрами.

Магистерская работа находится на стадии разработки, поэтому полее полную информацию вы сможете получить у ее автора, Папакиной Екатерины Андреевны, или у начного руководителя, Стукало Виталия Антоновича.

Литература

  1. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт.- Киев: Основа,1994.– 311 с.

  2. Правила технической эксплуатации угольных шахт.— К.: Минуглепром Украины, 2006.– 303 с.

  3. Александров С.Н., Булгаков Ю.Ф., Яйло В.В. Охрана труда в угольной промышленности: Учебное пособие для студентов горных специальностей высших учебных заведений / Под общей ред. Ю.Ф. Булгакова.— Донецк: РИА ДонНТУ, 2007.– 38-39 с.

  4. Правила безопасности в угольных шахтах. — К.: Минуглепром Украины, 2010.–208 с.

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

  6. 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.

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

  8. Клепиков Б.А., Михайлов В.И., Кузьмин В.Д., Зуев А.В., Москалец И.И. Руководство по производству депрессионных и газовых съемок в угольных шахтах – М.: Недра, 1975. – 62 с.