ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

1. Актуальність теми

На сьогоднішній день на шахтах сформувалася складна схема вентиляції гірничих виробок, яка не забезпечує розрахунковою витратою повітря об'єкти шахти, через аеродинамічні параметри виробок, наднормативні витоків повітря та розробки запасів вугілля на великих глибинах у складних гірничо-геологічних умовах. Вентиляція шахти істотно впливає на безпеку праці гірників, тому необхідно дослідити причини незадовільного стану провітрювання, щоб розробити заходи для підвищення ефективності провітрювання шахти і скорочення непродуктивних втрат повітря.

Інтенсифікація проведення гірничих виробок, застосування продуктивних машин і механізмів, безперервне збільшення глибини гірничих робіт і пов'язане з ним зростання температури повітря і порід призводять до того, що температура повітря в гірничих виробок стає вище допустимої Правилами безпеки, тому необхідно розробити заходи щодо її зниження.

2. Мета і задачі дослідження та заплановані результати

Дати аналіз існуючої схеми вентиляції гірничих виробок та розподілення повітря у виробках шахти Трудовська, вивчити проект доопрацювання запасів, дослідити теплові умови, стійкість провітрювання шахти. Розробити заходи щодо поліпшення провітрювання на перспективний період, з підвищення стійкості провітрювання, зниженню труднощі провітрювання і нормалізації теплових умов у вибоях.

3. Короткі відомості про шахту

Шахта Трудівська введена в експлуатацію в 1952 році.

Малюнок 1 – Шахта

Малюнок 1 – Шахта "Трудівська"

Шахта видобуває вугілля марки Д. Виробнича потужність становить 14100 т/міс. Поле шахти в адміністративному відношенні входить до складу Петровського району міста Донецька. Технічні кордони шахтного поля наступні: для пласта k8 на півдні ізогипса мінус 200 м і мінус 250 м, для пластів l4, l3,l1 на півдні ізогіпс мінус 150 м, для інших пластів на півдні виходу під наноси. На півночі для пласта k8 ізогіпс - 960 м, для інших пластів ізогіпс мінус 100 м. За простяганням технічна межа на заході розташована по лінії свердловин № 2503, 2866, 2519 і 2549, на сході поле межує з полем шахти № I ім. Челюскінців по надвігу № 2 і розташована на відстані 2000 м і 3950 м від ствола шахти.

За іншими пластами східна межа шахтного поля відстоїть від ствола шахти на відстані 2300 м і проходить 6295 м і 270 м на північний схід від свердловин № 620 і № 8377. Розміри шахтного поля по простяганню 6900-8350 м, по падінню 2550–3950 м.

Категорійність шахти: по газу – негазова; по пилу – небезпечна; по самозайманню вугілля – безпечна. Спосіб розкриття – вертикальними стволами. Система розробки – довгими стовпами по простяганню з відпрацюванням стовпів зворотним ходом. Схема підготовки – панельна з відпрацюванням стовпами по простяганню. Управління покрівлею – повне обвалення. Види транспорту – конвеєрний, рейковий.

За даними на грудень 2010 року видобуток вугілля здійснювався однією виїмковою ділянкою 26-ю західною лавою пласта m3. Виїмка вугілля здійснюється комбайном РКУ-10 з механізованим кріпленням 2КД-90ІТ. Транспортування корисних копалин з лави здійснюється конвеєром СП-25. У конвеєрному штреку вугілля транспортується скребковим конвеєром СП-202 і стрічковими конвеєром 1Л-800Д в скат-бункер 26-х лав пл. m3. Для доставки вантажів по дільничним виробках використовуються допоміжні лебідки ЛВ-25, 1ЛШВ або надпідошвені доріжки легкого типу ДКНЛ-1. Доставка людей по горизонтальним і похилим виробкам здійснюється в людських вагонетках ВП-16 за допомогою електровоза АМ-8Д.

Малюнок 2 – Електровоз АМ-8Д

Малюнок 2 – Електровоз АМ-8Д

4. Спосіб провітрювання і типи використовуваних вентиляторів головного провітрювання

Схема вентиляції шахти – флангова, а спосіб провітрювання – всмоктуючий. Шахта провітрюється однієї вентиляторної установкою ВРЦД-4,5, розташованої на західному вентиляційному стволі.

Провітрювння 26-й східної лавы пласта m<sub>3</sub>

Провітрювння 26-й східної лавы пласта m3 (стрілками вказано напрямок руху повітря)
(6 циклів, 4 кадри, затримка 0,5 с., розмір 10,9 КБ)

Подача вентилятора – 271,5 м3/с, депресія – 307,0 даПа, кут установки лопаток 68 град, швидкість обертання робочого колеса 500 хв-1, встановлена потужність електродвигуна 2500 КВт, споживана потужність 1506 кВт, вентилятор експлуатується 34 роки, ККД вентилятора 0,55. Технічний стан вентилятора ВРЦД-4,5 незадовільний. Для поліпшення стану вентилятора головного провітрювання необхідно провести ряд заходів: провести заміну роторів вентиляторів; провести налагоджувальні роботи по зниженню рівнів вібрації підшипникових опор вентиляторів; замінити сполучну муфту вентилятора; відремонтувати металеву частину спірального корпусу вентилятора і корпусу осьових напрямних апаратів, а також замінити лопатки.

В результаті обстеження роботи вентилятора головного провітрювання встановлено: загальна вентиляційна мережа має аеродинамічний опір 0,00422 даПа с2/м6, депресію – 311,1 даПа, витрату повітря в мережі 271,5 м3/с; мережа підземних виробок має аеродинамічний опір 0,00697 даПа с2/м6, депресію – 280,5 даПа, витрату повітря в мережі 200,56 м3/с; зовнішні підсосі повітря через надшахтна будівля мають аеродинамічний опір 0,47896 даПа с2/м6, депресія – 280,5 даПа, витрату повітря при витоках 24,2 м3/с; зовнішні підсосі в районі вентиляторної установки мають аеродинамічний опір 0,14265 даПа с2/м6, депресію – 311,1 даПа, витрату повітря при витоках 46,7 м3/ с; канал вентилятора від стовбура до колеса вентилятора має аеродинамічний опір 0,0006 даПа с2/м6, депресію – 30,6 даПа, витрату повітря в каналі 224,8 м3/с.

Депресія природної тяги за підсумками дослідження склала hе = 3,5 даПа і є позитивною (допомагає вентилятору подавати повітря).

В результаті аналізу стану провітрювання встановлені наступні основні недоліки: незабезпеченість повітрям об'єктів провітрювання шахти, великі витоку повітря, незадовільний стан вентиляційних споруд, недостатній перетин гірничих виробок, необособленное провітрювання деяких підготовчих виробок, незадовільний стан вентилятора шахти.

На основі аналізу стану провітрювання шахти були розроблені першочергові і на перспективний період.

5. Першочергові заходи з удосконалення провітрювання шахти

Забезпечити розрахунковою витратою повітря наступні об'єкти провітрювання шляхом регулювання в них витрати повітря (збільшення): насосна камера горизонту 890 м, Qр = 7,4 м3/с; західний польовий транспортний квершлаг горизонту 493 м, Qр = 8,9 м3/с.

Скоротити до нормативних величин витрат повітря в наступних виробках, використовуючи наявні в них вентиляційні пристрої (вікна): камера електропідстанції з Qф = 2,41 м3/с до Qр = 1,0 м3/с; лебідочними камера допоміжного ухилу пласта m2 з Qф = 4,75 м3/с до Qр = 1,5 м3/с; насосна камера горизонту 1030 м з Qф = 9,8 м3/с до Qр = 2,1 м3/с; камера електропідстанції горизонту 1030/1060 з Qф = 2,41 м3/с до Qр = 1,1 м3/с; камера електропідстанції 10-х лав з Qф = 2,38 м3/с до Qр = 1,9 м3/с; лебідочними камера допоміжного ухилу № 3 з Qф = 4,4 м3/с до Qр = 3,9 м3/с; західний польовий магістральний штрек горизонту 740 м з Qф = 6,75 м3/с до Qр = 2,0 м3/с; західний польовий магістральний штрек горизонту 890 м з Qф = 9,02 м3/с до Qр = 1,4 м3/с; збійка № 1 з Qф = 2,42 м3/с до Qр = 1,4 м3/с; збійка № 2 з Qф = 4,99 м3/с до Qр = 1,5 м3/с; заїзд на транспортний ухил пласта m2 з Qф = 3,21 м3/с до Qр = 1,8 м3/с; польова вентиляційна збійка 10-х лав з Qф = 2,49 м3/с до Qр = 2,0 м3/с; приймально-отравітельная майданчик ВТУ № 3 горизонту 890 м з Qф = 8,53 м3/с до Qр = 1,9 м3/с; конвеєрний квершлаг 11-х лав пласта l4 з Qф = 8,17 м3/с до Qр = 5,1 м3/с; заїзд на горизонт 815 м з Qф = 5,85 м3/с до Qр = 1,9 м3/с; збійка № 2 пласта m2 з Qф = 2,86 м3/с до Qр = 1,3 м3/с; збійка № 3 пласта m2 з Qф = 2,86 м3/с до Qр = 1,2 м3/с.

Знизити внутрішні витоку через вентиляційні споруди в першу чергу за рахунок їх герметизації: на шлюзі в конвеєрному квершлагу 24-х лав пласта m3 з Qф = 2,1 м3/с до розрахункових Qр = 1,4 м3/с; на шлюзі конвеєрний квершлаг 25-х лав пласта m3 з Qф = 2,6 м3/с до розрахункових Qр = 1,6 м3/с; на шлюзі в заїзді ВПУ західного блоку з Qф = 3,5 м3/с до розрахункових Qр = 2,7 м3/с; на шлюзі в допоміжному квершлагу 26-х лав пласта m3 з Qф = 4,2 м3/с до розрахункових Qр = 1,3 м3/с.

Погасити наступні непідтримувані виробки і ізолювати їх постійними перемичками: вентиляційний штрек 26-ї східної лави пласта m3; конвеєрний штрек 26-ї східної лави пласта m3.

Замість решотчатої перемички звести постійну ізолюючу перемичку в західному магістральному відкатувальному квершлагу горизонту 493 м.

Встановити реверсивні двері в наступних виробках: вентиляційний квершлаг 11-х лав пласта l4; 1-й західний капітальний ухил пласта k8; збійка № 1 в отворі № 1 за напрямком вентиляційного струменя; камера електропідстанції вентиляційного горизонту 10-х лав в отворі № 2; польова вентиляційна збійка 10-х лав; камера електропідстанції горизонту 1030/1060 м.

Після збійки обхідного квершлагу 8-ї західної лави пласта l4 з квершлагом № 2 західної панелі пласта l4 необхідно звести постійні ізолюючі перемички в непідтримуваних виробках, перетин в яких не відповідає вимогам ПБ (Порушення п.5.3.9), а саме: квершлаг № 7 західного блоку; квершлаг № 2 західної панелі пласта l4 між обхідним квершлагом 8-ї західної лави пласта l4 і польовим штреком західної панелі горизонту 740 м.

6. Заходи щодо вдосконалення провітрювання шахти на перспективний період

В нижчезазначених виробках провести перекріплення в місцях з перетином, що не відповідає проектному: польовий конвеєрний ухил з S = 3,0 м2 до S = 14,0 м2 на протязі 190 м; допоміжний ухил пласта m2 S = 5,1 м2 до S = 12,0 м2 протягом 375 м; людський квершлаг горизонту 740 м, протягом 10 м з S = 3,0 м2 до S = 12,0 м2; конвеєрний квершлаг 26-х лав пласта m3 на 30 м S = 3,1 м2 до S = 12,0 м2.

Обладнати усі шлюзи пристроями, що не допускають одночасного відкривання дверей.

Знизити зовнішні підсосі на ВГП ВРЦД-4, 5 з Qф = 24,2 м3/с до розрахункових Qр = 20,3 м3/с, шляхом герметезаціі надшахтної будівлі західного вентиляційного стовбура і ущільнити вентиляційні двері в надшахтній будівлі західного вентиляційного стовбура. Ущільнити поверхню каналу вентилятора і примикання ляд в ньому для зниження підсосів повітря з поверхні з Qф = 46,7 м3/с до розрахункових Qр = 17,3 м3/с.

Забетонувати на 0 майданчику західного вентиляційного ствола щілину в підлозі перед вентиляційним шлюзом.

Знизити зовнішні підсосі на вентиляційній установці ВРЦД-4,5 до розрахункової величини Qр = 37,6 м3/с.

Провести ремонти: кожуха на вентиляторі № 2 ВГП ВРЦД-4,5; дверей для виходу в канал ляд перемикання і в каналі діффузорних ляд; в будівлі ВГП ВРЦД-4,5 біля двигунів вентилятора № 2 бетоніровку підлог; ущільнити атмосферні, відсікаючи, діффузорним ляди ВГП ВРЦД-4,5 № 1 і № 2.

При подальшій відпрацюванні пласта m3 підтримувати перетин виробок на допоміжному ухилі пласта m2 і транспортному ухилі пласта m2 не нижче S = 12,0 м2.

Встановити найбільш економічний і ефективний режим роботи вентилятора ВРЦД-4,5 з параметрами: лопатки направляючого апарату повинні бути встановлені на 600; вентилятор буде забезпечувати депресію не менше 450 даПа і подачу повітря 285 м3/с.

За рахунок герметизації вентиляційних споруд на поверхні шахти будуть скорочені зовнішні підсосі повітря до величин, близьких до розрахункових. Внаслідок герметизації вентиляційних споруд, перекріплення підземних гірничих виробок витоки повітря будуть знижені практично до нормативних.

Після виконання запропонованих заходів всі основні об'єкти провітрювання будуть забезпечені кількістю повітря не нижче розрахункової величини, розподіл повітря по гірничих виробках очікується більш раціональним, за рахунок чого з'явиться резерв для подальшого розвитку гірничих робіт. Вентилятор головного провітрювання ВРЦД-4,5 працюватиме в зоні промислового використання з ККД рівним 0,6.

Малюнок 3 – Аеродинамічна характеристика ВГП ВРЦД-4,5

Малюнок 3 – Аеродинамічна характеристика ВГП ВРЦД-4,5

7. Аналіз теплових умов в шахті

Для аналізу параметрів теплових умов і величини депресії природної тяги були використані результати вимірів при температурної зйомці по шахті Трудовська.

На момент проведення зйомки температура повітря в ряді основних повітроподавальних виробок і в місцях постійної присутності людей не перевищувала допустимі норми Правил безпеки: допоміжний ухил пласта m2 з висотної відміткою Н = - 409,5 м температурою t = 21,0 °С, з відносною вологістю повітря 82 %; допоміжний квершлаг 25-х лав пласта m2 (Н = -411 м) t = 23,0 °С, з відносною вологістю повітря 80 %; вентиляційний штрек 26 західної лави пласта m3 (Н = -411 м) t = 24,0 °С, з відносною вологістю повітря 78 %; клітьового стовбур (Н = -307,3 м) t = 25,5 °С і відносною вологістю повітря 70 %; допоміжний ухил пласта m2 (Н = -370,5 м) t = 19,0 °С, з відносною вологістю повітря 84 %; вантажна обхідна клітьового ствола (Н = -307 м) t = 24,5 °С, з відносною вологістю воздуха 74 %; північний квершлаг горизонту 493 м (Н = -305,1 м) t = 24,3 °С, з відносною вологістю повітря 76 %; північний квершлаг горизонту 493 м (Н = -304,2 м) t = 24,0 °С, з відносною вологістю повітря 76 %; західний магістральний відкаточних квершлаг горизонту 493 м (Н = -302 м) t = 23,0 °С, з відносною вологістю повітря 78 %; західний магістральний відкаточних квершлаг горизонту 493 м (Н = -297 м) t = 22,5 °С, з відносною вологістю повітря 82 %; західний магістральний відкаточних квершлаг горизонту 493 м (Н = - 295,6 м) t = 20,2 °С, з відносною вологістю повітря 84 %; вентиляційний ходок в камеру підйомної машини Ц-3,0×2,2 (Н = -280,7 м) t = 19,6 °С, з відносною вологістю повітря 86 %; допоміжний ухил пласта m2 (Н = -295 м) t = 19,2 °С, з відносною вологістю повітря 84 %.

Проте в ряді виробітку, температура перевищувала допустимі норми згідно ПБ: конвеєрний штрек 26 західної лави пласта m3 t = 29,6 °С, Н = -456,9 м, з відносною вологістю повітря 76 %; конвеєрний штрек 26 західної лави пласта m3 t = 30,2 °С , Н = -456 м, з відносною вологістю повітря 76 %; 26 західна лава пласта m3 t = 28,0 °С, Н = - 443,9 м, з відносною вологістю повітря 78 %; вентиляційний штрек 26 західної лави пласта m3 t = 25,6 °С, Н = -411 м, з відносною вологістю повітря 78 %; вентиляційний штрек 26 західної лави пласта m3 t = 26,0 °С, Н = -390,5 м, з відносною вологістю повітря 78 %; конвеєрний квершлаг 26-х лав пласта m3 t = 29,0 °С, Н = -454 м, з відносною вологістю повітря 78 %; транспортний ухил пласта m2 t = 26,6 °С, Н = -267,1 м, з відносною вологістю повітря 82 %; транспортний ухил пласта m2 t = 26,8 °С, Н = -296,7 м, з відносною вологістю повітря 84 %; транспортний ухил пласта m2 t = 27,0 °С, Н = -373,2 м, з відносною вологістю повітря 84 %; транспортний ухил пласта m2 - 27,0 °С, Н = -379,5 м, з відносною вологістю повітря 86 %; транспортний ухил пласта m2 t = 27,2 °С, Н = -411,4 м, з відносною вологістю повітря 84 %; транспортний ухил пласта m2 t = 28,6 °С, Н = -421 м, з відносною вологістю повітря 82 %; транспортний ухил пласта m2 t = 29,0 °С, Н = -437,5 м, з відносною вологістю повітря 80 %; вентиляційний квершлаг на транспортному ухилі пласта m2 t = 26,5 °С, Н = -295 м, з відносною вологістю повітря 82 %; західний магістральний транспортний квершлаг горизонту 493 м t = 26,4 °С, Н = -295,5 м, з відносною вологістю повітря 86 %; польовий конвеєрний ухил t = 26,4 °С, Н = -312 м, з відносною вологістю повітря 88 %; вентиляційний штрек західної панелі пласта l4 t = 26,2 °С, Н = -357 м, з відносною вологістю повітря 86 %; вентиляційний квершлаг західної панелі пласта l4 t = 26,0 °С, Н = -357 м, з відносною вологістю повітря 90 %; західний вентиляційний стовбур t = 27,1 °С, Н = 167м, з відносною вологістю повітря 94 %; канал вентилятора ВРЦД-4,5 t = 27,3 °С, Н = 172,6 м, з відносною вологістю повітря 98 %; канал вентилятора ВРЦД-4,5 t = 28,0 °С, Н = 173 м, з відносною вологістю повітря 98 %.

З вище зазначеного випливає, що теплові умови в значній кількості виробок і вибоїв шахти не відповідають вимогам ПБ.

З метою зниження температури повітря в місцях постійної присутності людей в першу чергу пропонується використовувати ряд гірничотехнічних заходів, а саме: збільшити витрати повітря з метою забезпечення раціональних по тепловому фактору швидкостей руху повітря в повітроподавальних виробках і в очисних вибоях; пропонується несхідне провітрювання лав, яке забезпечує сонаправленний рух вентиляційного струменя та транспортованого вугілля по лаві; зменшити витоки повітря через вентиляційні споруди шахти, що дозволить збільшити подачу повітря на виїмкові ділянки; збільшити рухливості повітря на робочих місцях за допомогою аераторів типу Вітерець-3; для зниження нагріву повітря що надходить на виїмкових ділянка при доопрацюванні запасів необхідно подавати свіже повітря по допоміжному ухилу, а видавати по транспортному ухилу, це дозволить зменшити нагрівання повітря тепловиділеннями від транспортованої копалини та конвеєрних установок.

Виконання рекомендованих гірничотехнічних заходів, дозволить зменшити нагрівання повітря і отже поліпшити температурні умови на робочих місцях і у виробках шахти.

Перелік посилань

  1. Керівний нормативний документ. Збірник інструкцій до Правил безпеки у вугільних шахтах. – К.: 2003, Т1 – 479 с.

  2. Государственный нормативный акт об охране труда. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. – К.: 2005.–161 с.

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

  4. Нормативно-правовий акт охорони праці НПАОП 10.0-1.01-05 Правила безпеки у вугільних шахтах. – Е.: 2010, –398 с.

  5. Стукало В.А. Совершенствование классификаций очистных и подготовительных выработок, выемочных участков, схем проветривания шахт по устойчивости и шахт по состоянию проветривания // Известия Донецкого горного института. 2011, № 2(6). – с. 101–105.

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

  7. Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах. – М.: Недра, 1986.–387 с.

  8. Инструкция по расчету количества воздуха необходимого для проветривания действующих угольных шахт. –М.: Недра, 1975г.–80 с.

  9. 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.

  10. Депрессионная съемка шахты Трудовская, г. Донецк, 2010 г.