ДонНТУ Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

1. Цілі та задачі дослідження

Метою магістерської роботи є дослідження стану, розробка заходів щодо поліпшення провітрювання шахти ДП Оржнонікідзевугілля, а також дослідження системи аерогазового контролю КАГІ при розробці нового горизонту.

У даній роботі вирішуються наступні завдання:

2. Актуальність теми

Комплекс аерогазовий інформаційний КАГІ встановлений на 69 шахтах України і застосовується для контролю вмісту метану і витрати повітря в гірничих виробках, управління провітрюванням у тупикових виробках і аварійного відключення електроенергії при неприпустимих значеннях вмісту метану і порушеннях провітрювання. Мета роботи—підвищення ефективності аерогазового контролю за рахунок одночасного використання інформації від різних автоматизованих систем, що діють на шахті. За оцінкою МакНДІ застосування КАГІ дозволяє запобігти від 30 до 50 % аварій, пов'язаних з вибухами метану. Застосування інформаційного аерогазового комплексу регламентується нормативними документами з охорони праці та промислової безпеки. Застосування аппапратури КАГІ для утримання контролю метану і витрати повітря дозволить підвищити безпеку атмосферних умов у гірничих виробках, що також є актуальним завданням для діючої шахти, де був вибух МПС. Забезпечення ефективного та раціонального провітрювання шахти не тільки підвищує безпеку атмосферних умов у гірських виробках, але і дозволяє зменшити витрати електроживлення на провітрювання шахти, що свідчить про актуальність теми магістерської роботи.

Шахта імені Карла Маркса

Малюнок 1 – Шахта імені Карла Маркса

3. Короткий виклад результатів магістерської роботи

Короткі відомості про шахту

Поле шахти імені Карла Маркса знаходиться в Центральному геологічно-промисловому районі, розташованого в східній частині південного крила Головної антикліналі Донбасу, обмежується на заході полем шахти ім. Гаєвого, на сході – ліквідованим вугледобувним підприємством Червоний Профінтерн.

Нижня технічна межа по виїмці запасів вугілля 1200 м (відмітка - 975 м). Бічні породи по всім пластам представлені нестійкими глинистими сланцями, а також зазначається наявність помилкових покрівель і грунтів потужністю 0,03–0,40 м. Ложнякі представлені досить нестійкими глинистими сланцями, розшарованим вугільними прожилками, не мають зв'язку зчеплення з породами безпосередньої покрівлі і грунту, руйнованого слідом за виїмкою пласта. Вугільні пласти простого й складного будови з прошарками глинистого або вуглисті-глинистого сланцю потужністю 0,03-0,20 м.

Гірничо-геологічні умови експлуатації, у зв'язку з крутими заляганням малопотужних вугільних пластів, наявністю нестійких вміщуючих порід, мінливості морфології пластів, високої природної газоносністю і вибухонебезпечністю пластів, розцінюються як складні.

Розміри шахтного поля: по простяганню 4500 м, навхрест простягання – 2090 м. Нижня технічна межа шахти проходить по ізогіпсу 950 м. На балансі шахти вважаються вугільні пласти середнього карбону наступних світ: С27-Горлівська, С26-Алмазна, С25 - Каменська. Всього на балансі шахти числиться 21 вугільних пластів, з балансовими запасами і забалансовими запасами і 2 пласта з запасами категорії С2. Потужність вугільних пластів коливається від 0,4 м до 2,4 м. Експлуатаційна зольність змінюється від 15 % до 35 %. Природна газоносність вугільних пластів на гор. 1000 м змінюється від 14 до 25 м3/тон сухої беззольної маси. Кут падіння пластів - 60-68 °. Природна температура гірських порід на горизонті 1000 м коливається від +30 до +31,50 °С.

Вивіз вугілля на поверхню

Малюнок 2 – Вивіз вугілля на поверхню

Промислові запаси вугілля по шахті станом на 01.01.2012 року становлять 23,229 млн.т, балансові запаси 30,166 млн.т з них по горизонтах: Горизонт 1000 м: (діє) Промислові запаси - 8,0 млн.т. Балансові запаси -9,5 млн.т. До південної технічної кордону (відмітка - 950) Промислові запаси - 12,605 млн.т. Балансові запаси - 15,194 млн.т. Шахта розробляє коксівне вугілля марки Ж, К, ОС, енергетичне вугілля марки Т

Спосіб і аналіз стану провітрювання шахти

Схема провітрювання шахти - центральна, спосіб провітрювання - всмоктуючий. Провітрювання шахти здійснюється головною вентиляційної установкою, розташованої у скіпового ствола № 3, обладнаної двома вентиляторами ВЦ-5. Свіже повітря надходить в шахту по стовбурах № 1, № 2 та № 4 на обрії 500 м, 750 м і 1000 м, потім по лав, іншим об'єктам провітрювання направляється у виробках вентиляційного горизонту 875 м до скіповому стовбуру № 3 і видаються на поверхню. В період проведення досліджень в шахту надходило 66,9 м3/с повітря. Без урахування повітря, що надходить з пневмосети, шахта забезпечена повітрям на 129 % (розрахункова кількість повітря - 51,5 м3/с). На провітрювання виїмкових дільниць надходило 19,7 м3/с повітря (розрахункове - 17  м3/c). Забезпеченість у середньому 115 %. Всі ділянки забезпечені розрахунковою кількістю повітря, з надлишком: ділянка № 45-1000 м, ділянка № 55н-1000 м (Коб = 115-135 %). На провітрювання камер витрачалося 17,4 м3/с повітря (розрахункове - 12,2 м3/с, забезпеченість - 142 %). Камери: горізонт 750 м, склад ВМ; горизонт 500 м, насосна; горизонт 875 м, насосна; горизонт 1000 м, електрогараж; горизонт 1000 м, склад ВМ (Коб = 115-273 %). На провітрювання підтримуваних виробок витрачалося 5,5  м3/c повітря (витратне - 3,7  м3/c), забезпеченість - 148 %. Резервні ділянки, підтримувані вироблення: горизонт 875 м, північна гілка ствола №  2; горизонт 875 м, південна гілка стовбура № 2 (Коб = 116-164 %). Всі об'єкти повністю забезпечені повітрям, як видно з наведених даних по всіх об'єктах має місце подача надлишкового витрати повітря, що вимагає більшої продуктивності вентилятора і призводить до перевитрати електроенергії. Причиною цього є прийнятий на шахті неощадливий режим роботи вентилятора та незадовільний регулювання розподілу повітря вентиляційним наглядом. Сумарні внутрішні витоку повітря через підземні вентиляційні споруди склали 24,3  м3/c повітря, (розрахункові 13,9 м3/c). Внутрішні витоку повітря перевищують нормативні на вентиляційних спорудах: горизонт 875 м південна гілка ствола № 1 на 70 %; горизонт 875 м північна частина ствола № 1 на 150 %; горизонт 750 м північна гілка ствола № 3 на 10 %; горизонт 750 м південна гілка ствола № 3 на 10 %; горизонт 1000 м вугільний опрокид на 100 %; горизонт 1000 м південна гілка ствола № 3 на 20 %; горизонт 1000 м північна гілка ствола № 3 на 120 %; горизонт 1000 м кроссінг в ствол № 3 на 10 %; горизонт 750 м південний квершлаг на 130 % (Коб = 170 %). Це відбувається через те, що вентиляційні споруди не герметичні, перемички, двері, шлюзи слабо загерметизовані по всьому периметру та площі виробки, тому і виникли наднормативні витоку повітря. Зовнішні підсосі через вентиляційні споруди надшахтної будівлі та копер ствола №  3 склали 36,7 м3/c, перевищивши розрахункові - 9,7 м3/c в 3,7 рази. Підсосі повітря в районі вентиляційної установки склали 8,5 м3/c (розрахункові - 6 м3/c): через вентиляційні споруди надшахтної будівлі стовбура № 3 на 270  %; через вентиляційний канал ВЦ-5 на 30 %. Втрата депресії в каналі ВГП склала 24,018 даПа (опір каналу ВГП склало 0,00215 даПа*с2/м6). Було обстежено 4 дільничних і підготовчих вибоїв. Всі підготовчі вибої були забезпечені розрахунковою кількістю повітря, однак, максимальна температура була зафіксована: на вентиляційному штреку пласта Солоний захід горизонту 875 м (28 °C), на вентиляційному штреку пласта Товстий схід горизонту 875 м (28,2 °C), на південному квершлагу горизонту 875 м (28 °C). Зміна тепловологових параметрів вентиляційного струменя відбувається в основному за рахунок тепловіддачі бічних порід у виробках відкатувального горизонту і в лавах. По шляху руху повітря від стовбура до виїмковою ділянкам масова витрата повітря і швидкість руху по виробках знижуються, що сприяє нагріванню вентиляційного струменя повітря. Вироблені контрольні заміри концентрацій метану показали, що вміст його у вихідних струменях повітря не перевищували допустимих ПБ норм. Депрессіограмма через очисну дільницю № 55-н&mbash;1000м в мережу ВГП показує, що у виробках зі свіжим струменем повітря (до лави) витрачається 16,69 даПа, або 15,0 % депресії маршруту (108,61 даПа), протяжність цих виробок - 1525 м або 51 % загальної протяжності маршруту (2955 м). У виробках з вихідним струменем повітря (після лави) витрачалось 57 даПа або 52 % депресії маршруту. Втрата депресії в лаві склала - 34,92 даПа. Дослідження показали наявність зменшеного в порівнянні з нормативним аеродинамічного опору. Розподіл депресії по маршруту лава № 55-н показало, що питома депресія по всьому маршруту hм.уд. = 0,024 даПа, по виробках зі свіжим струменем hуд.св. = 0,0069 даПа, по виробках з вихідним струменем hуд.ісх. = 0,0369 даПа. В окремих виробках питомі втрати депресії перевищують середні питомі втрати по маршруту - це ствол № 2 (0,0279 даПа), навколостовбурні двір стовбура №  2 (0,5 даПа), південний квершлаг горизонту 1000 м (+0,0362 даПа), лава №  55-н ( 0,1519 даПа), південний квершлаг горизонту 875 м (+0,0695  даПа), приймальна площадка скіпового ствола № 3 (0,2295 даПа), канал ВГП (+0,9601 даПа), канал ВГП (+0,0583 даПа), ВЦ–5 (0,129 даПа), Діфузорная ляда (+0,4154 даПа). Депресія природної тяги по вентиляційних маршрутами виїмкових дільниць склала +31,2 даПа і сприяла роботі вентилятора головного провітрювання.

ВЦ-5

Малюнок 3 – ВЦ-5

Заходи щодо вдосконалення провітрювання

Для вдосконалення вентиляційної мережі шахти, поліпшення її провітрювання та зниження наднормативних витрат свіжого повітря пропонуються наступні першочергові заходи:

  • підвищити герметичність вентиляційних споруд надшахтної будівлі скіпового ствола № 3 (від 45,3 до 15,7 м3/c);
  • шлюзових вентиляційних дверей: північна гілка ствола № 3 горизонту 1000 м (від 6,5 до 2,8 м3/c), північна гілка ствола № 3 горизонту 750 м (від 3,2 до 2,7 м3/c), південна збірна ствола № 2 гілку горизонту 875 м (від 4,1 до 2,5 м3/c);
  • ізоляційних споруд: північна гілка ствола № 1 горизонту 875 м (від 4,1 до 2,5 м3/c), південний квершлаг горизонту 750 м (від 1,2 до 0,5 м3/c).
  • скоротити витрату повітря до нормативного: через опрокід горизонту 1000 м (від 5,5 до 2,6 м3/c), через насосну камеру горизонту 500 м (від 5,2 до 1,9 м3/c) за допомогою зменшення поперечного перерізу регулювальних вентиляційних вікон.

Виконання вище перерахованих першочергових заходів дозволить більш раціонально розподілити повітря по об'єктах провітрювання перейти на нові, більш економічні параметри роботи ВГП з продуктивністю 80,2 м3/c і депресією 76,3 даПа.

Надалі для удосконалення схеми вентиляції шахти і поліпшення теплових умов на робочих місцях пропонується:

  • ізолювати і виключити зі схеми провітрювання горизонт 750 м, що дозволить збільшити подачу повітря на виїмкові ділянки;
  • забезпечити раціональні по тепловому фактору швидкості руху повітря у виробках і вибоях (для лав - 4 м/с, для підготовчих вибоїв - 0,7 м/с);
  • проводити осушення виробок і повітря шляхом відведення природного водотоку за закритими канавкам в загальношахтний водозбірник;
  • на робочих місцях в привибійних просторах прохідних тупикових виробок використовувати пневматичні душірующего вентилятори Прохолода для місцевого збільшення швидкості руху повітря і запобігання перегріву гірників у забоях.

    • Gередача даних за допомогою системи аерогазового контноля КАГІ

    Анімайція 1 – Передача даних за допомогою системи аерогазового контноля КАГІ

    Система аерогазового контролю КАГІ

    Система повинна забезпечувати:

    • безперервне централізоване стеження за параметрами рудничної атмосфери (концентрація газів, швидкість руху повітря, температура, тиск, вологість) в цілях поточного (оперативного) виявлення природних і техногенних небезпек, що впливають прямо або опосередковано на стан рудникової атмосфери;
    • прийняття своєчасних заходів щодо забезпечення безпеки праці шляхом нормалізації параметрів рудничної атмосфери або припинення гірничих робіт;
    • зберігання інформації і подальше її використання при розробці комплексних загальношахтних заходів по техніці безпеки, при розрахунках кількості повітря, що подається в гірничі виробки, а також для встановлення категорії шахти по газопроявів.

    Система повинна містити:

    • технічне забезпечення засобів для відбору, передачі та надання на диспетчерський пункт інформації про стан безпеки і контрольованих параметрах по кожному виробничому ділянці;
    • інформаційне забезпечення для перетворення інформації, що надходить до виду, зручному для сприйняття інженером - оператором КАГІ і гірським диспетчером;
    • організаційне забезпечення для доведення інформації до користувачів, прийняття та виконання рішень і для підтримки системи в працездатному стані.

    Технічне забезпечення системи КАГІ повинно містити засоби, що забезпечують повноту, достовірність та однозначність одержуваної інформації. Інформаційне забезпечення системи КАГІ повинно містити впорядковані результати контролю, що сприяють прийняттю оптимальних рішень гірським диспетчером, а в разі виникнення аварійної ситуації - відповідальним керівником ліквідації аварії. Організаційне забезпечення системи КАГІ має містити перелік осіб, що беруть участь в її роботі, а також їх посадові інструкції, що визначають ставлення персоналу до системи КАГІ та взаємодія між собою.

    4. Висновки

    У даній роботі проведено ретельний аналіз стану провітрювання шахти ДП Орджонікіджеуголь. Встановлено недоліки в забезпеченості провітрювання, а також у перевитраті повітря, що подається на об'єкти провітрювання. Розроблено заходи щодо вдосконалення провітрювання на поточний період і на перспективний. Дана коротка характеристика системи аерогазового контролю КАГІ, яка використовується на шахті з 2008 року. Встановлено переваги використання апаратури КАГІ для контролю вмісту метану в шахті в порівнянні з шахтними інтерферометрами.

    Магістерська робота знаходиться на стадії розробки, тому більш повну інформацію ви зможете отримати у її автора, Папакіної Катерини Андріївни, або у наукового керівника, Стукало Віталія Антоновича.

    Література

    1. Керівництво з проектування вентиляції вугільних шахт. - Київ: "Основа", 1994.– 311 с.

    2. Правила технічної експлуатації вугільних шахт. - К.: Мінвуглепром Україна, 2006.– 303 с.

    3. Александров С.М., Булгаков Ю.Ф., Яйло В.В. Охорона праці у вугільній промисловості: Навчальний посібник для студентів гірничих спеціальностей вищих навчальних закладів / Під загальною ред. Ю.Ф. Булгакова. - Донецьк: РИА ДонНТУ, 2007.– 38-39 с.

    4. Правила безпеки у вугільних шахтах. - К.: Мінвуглепром Україна, 2010.–208 с.

    5. Стукало В.А. Шахтна атмосфера: Навчальний посібник. -К.: УМК ВО, 1989.1989.– 104 с.

    6. Ушаков К.З., Бурчак А.С., Пучков Л.А., Медведєв І.І. Аерологія гірських підприємств: Підручник для вузів. - 3 - е изд., Перераб. І доп. - М.: Недра, 1987.–421 с.

    7. Стукало В.А. Характеристика діючих глибоких вугільних шахт по тепловому фактору / / Геотехнологій та управління виробництвом XXI століття. Збірник наукових праць 2 міжнародної науково-практичної конференції в Донецьку. - Донецьк: ДонНТУ, 2007.– 112-114 с.

    8. Клепіков Б.А., Михайлов В.І., Кузьмін В.Д., Зуєв О.В., Москалець І.І. Керівництво по виробництву депресійних і газових зйомок у вугільних шахтах - М.: Недра, 1975.– 62 с.