Трудность проветривания шахты

Билет №1

1. Атмосферный воздух, понятие «нормальный атмосферный воздух».

2.Шахтная вентиляционная сеть

1.Атмосферный воздух – газовая оболочка, окружающая земной шар.

Сухой атмосферный воздух при нормальном давлении содержит по объему около 78,08 % азота, 20,94 % кислорода, 0,95 % тяжелые инертные газы(ксенон, криптон),

0,03 % углекислого газа, легкие инертные газы(неон, гелий) 0,01%. Плотность воздуха 1,29 кг/м3.

Водяные пары не влияют на процентное соотношение газов. Их состав 0,1 – 7,5%.

2.Совокупность связанных между собой горных выработок шахты, по которым движется воздух, называется вентиляционной сетью. Вентиляционные сети шахт изображаются в виде планов и схем. Вентиляционным планом называется вычерченный в масштабе план горных выработок, на котором стрелками указано направление движения воздуха. На шахтных вентиляционных планах указываются также скорость и количество воздуха в выработке, ее сечение, места расположения замерных станций и др.
Вентиляционный план необходим для контроля проветривания шахты, а также служит источником ряда данных для расчета вентиляции (длина выработок, их сечение, места утечек и т.п.). При расчетах вентиляционный план может быть заменен вентиляционной или аэродинамической схемой, представляющей собой упрощенное внемасштабное изображение вентиляционной сети, в котором взаимное расположение элементов, соответствующих путям движения воздуха, тождественно их расположению в шахте . Обычно на схемах вентиляции изображаются только выработки, по которым движется воздух; для точных расчетов на них указываются также и пути утечек .

Билет №2

1.Понятие «индикаторные газы».

2. Виды давлений воздуха.

1.Индикаторные газы - составляющие рудничной атмосферы, которые могут быть использованы для выявления пожаров, в том числе на ранних стадиях. К индикаторным газам относят оксид углерода, водород, предельные (этан, пропан), непредельные (этилен, пропилен) углеводороды и другие.

2. Основными параметрами рудничной вентиляции являются давление и расход воздуха. Различают абсолютное давление столба и разность давлений.

Р=Р₀+γ₀Н, где Р₀-давление атмосферы на поверхности Земли; γ_0-плотоность воздуха; Н-глубина шахты.

На уровне моря атмосферное давление составляет 760 мм ртутного столба; на каждые 100 м глубины давление увеличивается на 10 мм рт. ст. Движение воздуха по горным выработкам происходит вследствие разности давления, создаваемого работой вентилятора и в значительной степени за счёт теплового фактора. существует 3 вида давления: статическое, скоростное, общее. Статическое давление—давление на стенки трубопровода или бока выработки, т.е. давление на стенку, расположенную параллельно потоку воздуха. Измеряется в Па или в мм водяного столба или в кг/м². Если вентилятор отсасывает воздух из шахты, то в горных выработках создаётся давление ниже атмосферного и статическим давлением называют депрессию Если вентилятор нагнетает воздух в шахту, то в шахте возникает компрессия, но в рудничной вентиляции как недостаточное, так и избыточное давления, называют депрессией.

Скоростное давление—давление движущегося воздуха, воспринимаемое поверхностями, расположенными перпендикулярно потоку воздуха. h=ν²γ/2g

Общее давление—представляет собой сумму статического и скоростного давления.

Билет №3

1.Категорийность шахт по газовыделению.

2.Закон сопротивления

1. Категорийность шахт по газовыделению

Категории	Q,относительная метанообильность ,М³/т
I	До 5
II	5-10
III	10-15
СВЕРХКАТЕГОРНАЯ	>15,с суфлярным выделением

Категория шахты устанавливается ежегодно в июне-июле по трем замерам газообильности в начале, середине, и конце месяца, причем каждый из замеров проводится три раза в сутки, по одному в смену. Пробы воздуха набираются на исходящих струях шахты, отдельных пластов и участков в дни нормальной работы.
Категория шахты по метану устанавливается по относительной метанообильности наиболее газоносного пласта.
Шахты, в которых выделялся или выделяется метан хотя бы на одном пласте, считаются опасными по газу и должны быть переведены на газовый режим.
Для обеспечения безопасных условий работы в газовых шахтах содержание метана в выработках должно быть значительно меньше нижнего предела взрывчатости метановоздушной смеси (5%). Согласно ПБ, концентрация метана в рудничном воздухе не должна превышать следующих пределов:

-исходящая из участка, очистного забоя и подготовительной выработки – 1,0%;

-общая исходящая шахты, крыла – 0,75%;

-поступающая в очистные или подготовительные забои – 0,50%;

-местное скопление в очистных забоях, в подготовительных и других выработках – 2,00%.

2. Под законом сопротивления в рудничной вентиляции понимается соотношение между депрессией h и средней скоростью движения воздуха и или его расходом Q. Экспериментально установлено, что такая зависимость имеет параболический характер и выражается в виде
h=R₁uⁿ или h=R₂Qⁿ,
где R₁, R₂ — коэффициенты пропорциональности; п — показатель степени, зависящий от режима движения (при турбулентном режиме п = 2; при ламинарном n=1).
Это выражение называется одночленным законом сопротивления.
При малой скорости движения воздуха показатель n уменьшается, что объясняется увеличением толщины ламинарного пограничного слоя потока в выработке (а также в пространстве между крепью и боковыми породами. Депрессия выработок рассчитывается при n = 2, что вносит в расчет некоторый запас. В случае просачивания воздуха через целики угля, трещины в породах, кирпичную и бутовую кладку, уплотненные участки обрушенных пород n=1. При утечках воздуха через вентиляционные двери, неуплотненную бутовую кладку, тонкий слой угля в бункерах n≈2 (особенно в случае больших депрессий). Однако наиболее часто при фильтрации 1<n<2, что свидетельствует о значительной роли ламинарного течения. В этом случае целесообразно использовать двучленный закон сопротивления, выражаемый в виде
H=R₁΄Q+ R₂΄
где R₁΄, R₂΄ — соответственно линейное и квадратическое сопротивление воздухопровода.
Для шахты в целом возможно n<2, что объясняется существенным удельным весом ламинарного движения на шахте. Показатель n определяется либо по графику, либо логарифмированием выражения h=R_zQⁿ, с последующей подстановкой в полученное выражение h₁, Q₁ и h₂, Q₂, т. е.
ln = ln h₁ R₂ + n ln Q₁; ln h₂ = ln R₂ + n ln Q_2.
Слагаемое lnR₂ исключается вычитанием одного выражения из другого. Нельзя сильно изменять значение Q, чтобы не изменить режим движения.

Билет №4

1. Закон сохранения массы.

2. Дегазация угольных пластов.

1. Закон сохранения массы. Применительно к движению воздуха этот закон можно сформулировать следующим образом: масса любого объема воздуха, состоящего из одних и тех же частиц, остается постоянной в процессе его движения, т. е. изменение массы во времени равно нулю.
Основным законом движения воздуха по шахтным выработкам является уравнение неразрывности; согласно этому закону массовый расход — секундная масса воздуха, проходящего через различные сечения воздухопровода или шахтной выработки, при отсутствии утечек постоянен
g₁ = С₂ = G₃ = ... = G_n = const
или
ρ₁S₁v₁₌ρ₂S₂v₂,
где Si и S₂ — площади поперечного сечения в двух произвольно взятых точках выработки; v₁ и v₂ — скорость движения воздуха в сечениях Si и S₂; ρ₁ и ρ₂ — плотность воздуха в сечениях S₁ и S₂.
Если при движении воздуха по выработкам плотность его не меняется (ρ₁ = ρ₂), то
S₁v₁=S₂v₂
Или
S₁/S₂=v₂/v₁
т. е. скорости в различных сечениях выработки изменяются обратно пропорционально площадям поперечного сечения выработки.

Так как ,
Где γ - удельный вес воздуха;
g – ускорение силы тяжести,
то при ρ₁≠ρ₂ (наиболее часто встречающийся в практике случай) уравнение неразрывности для установившегося движения воздуха по шахтным выработкам будет иметь вид
S₁v₁γ₁=S₂v₂γ₂
Таким образом, массовый расход воздуха в выработке постоянный.
Выразим массовый расход воздуха в выработке в виде

M=ρQ

где Q — объемный расход воздуха в выработке.
Тогда для изотермического потока (т. е. при ρ = const)
Q = const
Из этого выражения, называемого уравнением расхода, следует, что в случае стационарного движения объемный расход воздуха в выработке постоянный.

2. Дегазация угольных пластов – это мероприятия, направленные на извлечение и улавливание метана, выделяющегося из угольного пласта, выработанного пространства и пластов-спутников, и его изолированный отвод на поверхность.

Эффективность проведения дегазации оценивается коэффициентом дегазации k_д, равным отношению величины снижения газообильности за счет дегазации к газообильности без применения дегазации:

где I – метановыделение в горную выработку без дегазации источника газовыделения, м³/мин;

I_д– метановыделение в горную выработку после применения дегазации, м³/мин.

Способы дегазации угольных пластов

- скважинами с поверхности;

- скважинами, пробуренными из подготовительных выработок под углом к напластованию на соседние угольные пласты или в выработанное пространство разрабатываемого пласта;

- скважинами, пробуренными в плоскости пласта.

Билет №5

1. Вентиляционная характеристика шахты или отдельной выработки.

2. Рудничный воздух, его отличие от атмосферного.

1.Вентиляционная характеристика шахты или отдельной выработки представляет собой графическое изображение в прямоугольных координатах h-Q зависимости между депрессией h и расходом воздуха Q, проходящим через шахту или по отдельной выработке.
Для построения такой характеристики пользуются формулой h=RQ². В эту формулу подставляют найденое значение R для шахты или отдельной выработки и для произвольно выбранных расходов воздуха получают определенные значения депрессий.

Пример: R=0,007 kμ;

Q, м³/с	10	15	20	25
h, мм вод. ст.	0,7	1,6	2,8	4,4

Характеристика шахты – парабола, которая тем круче, чем больше сопротивление.

2. Атмосферный воздух, поступая в подземные выработки шахт и перемещаясь по ним, претерпевает изменения, состоящие, в основном, в изменении его физического состояния (давления, температуры, скорости) и химического состава, загрязнении механическими примесями (пылью, копотью и т. п.), изменении влагосодержания.
Изменение давления состоит в его увеличении с ростом глубины шахт. Некоторое влияние на величину давления оказывает работа шахтного вентилятора. В глубоких шахтах атмосферное давление может составлять 850 мм. рт. ст. и более.
Особенность теплового состояния воздуха в подземных выработках, по сравнению с атмосферным воздухом, состоит в уменьшении суточных и сезонных колебаний его температуры и в повышении температуры, по сравнению со среднегодовой температурой воздуха, на поверхности. С глубиной температура воздуха повышается и в глубоких шахтах при отсутствии охлаждения может составлять 30^оС и более. Скорость воздуха в подземных выработках регламентируется требованиями ПБ и изменяется в пределах 1÷16 м/сек.
Загрязненность воздуха механическими примесями в подземных выработках выше, чем на поверхности, вследствие происходящих в шахте процессов дробления горных пород и полезного ископаемого, а в некоторых случаях также в результате работы двигателей внутреннего сгорания и наличия в выработках открытого огня.
Влажность шахтного воздуха повышается вследствие притока в выработки подземных вод и составляет в среднем 80-90%.
Изменения состава воздуха при его движении по горным выработкам состоят в уменьшении содержания кислорода, увеличении содержания углекислого газа и азота и в появлении ряда газов, не содержащихся в земной атмосфере (метан, окись углерода и др.)
Воздух, поступивший с поверхности в горные выработки и претерпевший определенные изменения, называется рудничным воздухом.
Наиболее существенные изменения происходят в местах ведения очистных и подготовительных работ. Поэтому, с некоторой условностью, рудничный воздух в выработках до забоев называется свежим, а воздух после проветривания забоев─ отработанным. Соответственно этому, воздушную струю, движущуюся от воздухоподающего ствола к забоям, называют поступающей или свежей, а от забоев к воздуховыдающему стволу – исходящей или отработанной.

Билет 6

1) ВЕНТИЛЯТОРНАЯ УСТАНОВКА (а. faninstallation, ventilationplant; н. Lufteranlage; ф. ventilateur, installationd'aerage; и. instalaciondeventilacion) — специальное оборудование, а на шахтах также комплекс устройств, сооружений и др. для проветривания подземных и открытых горных выработок.

Вентиляторные установки шахтные состоят из шахтного вентилятора с рабочим и резервным электродвигателями, диффузора с расположенным в конце него глушителем шума, подводящего канала с соединительным коленом, обводного канала, ляд для реверсирования воздушной струи, лебёдок для перемещения ляд, выходного канала. Кроме того, к вентиляторным установкам относятся пусковая, контрольно-измерительная, распределительная и защитная аппаратура, аппаратура дистанционного управления, вспомогательное оборудование для управления воздушными струями, здания.

На газовых шахтах в состав вентиляторных установок входит второй однотипный резервный вентилятор с двигателем. Вентиляторная установка размещается на поверхности у устья герметически закрытых ствола, шурфа, штольни, скважины и соединяется с ними подводящим каналом. Последний состоит из прямого участка и ответвлений к рабочему и резервному вентиляторам. Все сопряжения выполняются плавными, углы поворота струи минимальными, стенки гладкими. Площадь поперечного сечения канала подбирается таким образом, чтобы обеспечивать скорость движения воздуха не более 15 м/с. К каналу подключается аппаратура для замера расхода воздуха и депрессии. Обводной канал предназначен для реверсирования воздушной струи; соединяет выходную часть диффузора с подводящим каналом. Вентиляторная установка может иметь один или два обводных канала. Реверсивные устройства обеспечивают изменение направления вентиляционной струи не более чем за 10 мин. При работе центробежных и большинства осевых вентиляторов реверсирование обеспечивается изменением положения ляд, при работе вентиляторов встречного вращения — изменением направления вращения рабочего колеса. Объём воздуха, поступающего в шахту в реверсивном режиме проветривания, не менее 60% его количества при нормальном режиме. Для надёжной и бесперебойной вентиляции горных выработок нормальный, реверсивный и переходные режимы проветривания, а также контроль за работой вентиляторных установок осуществляются автоматически. Установленная мощность крупных вентиляторных установок достигает 5000 кВт.

Вентиляторные установки карьерные предназначены для подачи в застойные зоны карьеров свежего воздуха, выноса загрязнённого воздуха за пределы карьерного пространства, а также для активного подавления вредных примесей воздушно-водяными струями.

В условиях действующего карьера наиболее целесообразно использование струйных самоходных и передвижных вентиляторных установок — на железнодорожных, автомобильных, гусеничных шасси. Различают струйные вентиляторные установки, создающие изотермические, неизотермические и конвективные струи.

Вентиляторные установки с изотермическими и неизотермическими струями оборудуются оросительными системами. Вода или активные растворы вводятся непосредственно в вентиляционный поток. Преимущество по удельным энергетическим затратам имеют вентиляторные установки с изотермическими струями с возможно большим диаметром начального сечения (ротора). К таким установкам относятся агрегаты с центробежными и осевыми вентиляторами, а также с использованием авиационных винтов и турбовинтовых двигателей, оборудованных устройствами для выведения выхлопных газов турбины из воздушной струи, создаваемой винтами. В CCCP применяются: установка со специальным струйным вентилятором типа ПВУ-6, самоходные оросительно-вентиляторные установки УМП-1 с авиационными винтами на базе автомобиля, вентилятор-ороситель HK-12KB и вентиляторные агрегаты УМП-14 и УМП-21 на базе несущих винтов вертолётов.

Вентиляторные установки с неизотермическими струями монтируются с турбовинтовыми и турбореактивными двигателями без газовыводящих устройств. Установки с турбореактивным двигателем смонтированы на базе автомобиля. Вентиляторные установки, создающие конвективные струи (тепловые вентиляторные установки), используют жидкое или газообразное топливо; работают с горелками, размещёнными на поворотной пустотелой ферме, и с горелками, расположенными внутри цилиндрического корпуса. Вентиляторные установки первого типа монтируют на салазках или пневматических колёсах; конвективная струя создаётся горелками со спиральными испарителями. В установке второго типа конвективная струя формируется горелками, размещёнными в цилиндрическом корпусе. Характеристики известных вентиляторных установок имеют широкий диапазон значений: начальный расход воздуха от 125 до 3770 м³/с; мощность от 220 до 80 000 кВт; дальнобойность струи до 1300 м; расход воздуха в конце активного участка струи до 80 000 м²/с; часовой расход топлива до 7900 кг; электрическая мощность до 1000-1200 кВт.

Эффективное проветривание рабочих зон крупных карьеров возможно при использовании систем вентиляции, состоящих из нескольких мощных вентиляторов, расположенных в карьерном пространстве с учётом конфигурации карьера и рельефа окружающей местности.

Трудность проветривания шахты

По данным подачи вентилятора (м /мин) и давления h (дПа) рассчитывается аэродинамическое сопротивление R, дПа·с /м (киломюргов, к ), на которое работает данная вентиляционная установка:

R = 3600h / .

Значение аэродинамического сопротивления записывается в графе 4.

Если режим работы вентилятора удовлетворителен, то в графе 5 главный инженер шахты ставит свою визу. Если главный инженер считает необходимым принять меры по изменению режима работы вентилятора или аэродинамического сопротивления шахты, то в этой графе он дает указания главному механику шахты, начальнику участка ВТБ или начальнику соответствующего участка.

В конце раздела 1 записывается значение показателя n , характеризующего трудность проветривания шахты. Величина n определяется один раз в год и рассчитывается по формуле

где n - удельная мощность, затрачиваемая на подачу 1 м /с полезно используемого воздуха, кВт·с/м ;

- фактическое значение подачи вентиляторов, м /мин;

- фактическое значение давления вентиляторов, дПа;

- расход воздуха для проветривания выемочных участков, м /мин;

- расход воздуха для обособленного проветривания тупиковых выработок, проводимых за пределами выемочных участков, м /мин;

- расход воздуха для обособленного проветривания погашаемых выработок, м /мин;

- расход воздуха для обособленного проветривания поддерживаемых выработок, м /мин;

- расход воздуха для обособленного проветривания камер, м /мин.

В случае последовательного проветривания в каждой группе выработок, проветриваемой одной струей, расход воздуха учитывается один раз (по выработке с наибольшим значением расхода).

Шахты относятся к легко проветриваемым при значении n менее 2,5; к средней трудности проветривания - при n от 2,5 до 5 и к трудно проветриваемым - при n более 5.

Примечание. 1 к = 0,981 дПа·с /м .

Билет 7

Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 2522; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!