Расчет количества воздуха

Расчет  количества воздуха.

 

В соответствии с § 200 ПБ проветривание шахт должно быть организовано таким образом, чтобы  состав, скорость и температура воздуха  в действующих горных выработках соответствовали требованиям настоящих  Правил.

Расход (количество) воздуха для проветривания шахт должен определяться в соответствии с руководствами (инструкциями), утвержденными в установленном порядке.

Расход воздуха, подаваемого  в горные выработки, должен соответствовать  расчетному.

Расчеты количества воздуха, необходимого для проветривания отдельных выработок и шахты а целом, должны выполняться ежегодно на следующий год и в соответствии с производственными программами развития горных работ.

При ежегодных расчетах количество воздуха определяется на начало года, а также для положения горных работ, при котором возникает наибольшая потребность в воздухе. При изменении по сравнению с принятыми при расчетах геологических или горнотехнических условий (газообильности, добычи, скорости проведения выработок, количества одновременно взрываемых взрывчатых веществ, мощности установленного оборудования и т. п.) расчеты количества воздуха по отдельным объектам и при необходимости по шахте должны производиться повторно. Для новых очистных и подготовительных выработок, выемочных участков и камер расчеты производятся при разработке проектов или паспортов. В тех случаях, когда ожидаемое метановыделение определялось по природной метаноносности, по мере накопления данных о фактическом метановыделении должен производиться повторный расчет количества воздуха.

Выполнение расчетов количества воздуха возлагается  на участок вентиляции и техники  безопасности (ВТБ), начальника вентиляции шахты или лицо, выполняющее его  функции. Результаты расчетов должны быть утверждены главным инженером шахты.

Основными исходными материалами для расчетов количества воздуха являются: производственная программа развития горных работ, схема вентиляции шахты, результаты замеров количества воздуха и концентрации газов в горных выработках, выполняемых согласно Правилам безопасности в угольных и сланцевых шахтах (ПБ). При наличии должны использоваться также данные газовых, воздушных и депрессионных съемок.

Расчеты количества воздуха  производятся для очистных выработок, выемочных участков, обособленно  проветриваемых подготовительных выработок и камер, а также поддерживаемых и погашаемых выработок. Общее количество воздуха для проветривания шахты определяется как сумма результатов этих расчетов и расчета утечек воздуха.

Приведенные значения коэффициентов  неравномерности газовыделения, коэффициентов утечек воздуха через выработанные пространства выемочных участков, коэффициентов доставки воздуха, а также коэффициентов, учитывающих поступление метана из выработанных пространств в очистные выработки, могут уточняться для конкретных условий на основании газовых и воздушных съемок, выполненных ВГСЧ, или по рекомендации научно-исследовательских организаций.

Расчет расхода воздуха для  шахты в целом

Расход воздуха для шахты  в целом определяется по формуле

 

Q_ш=1,1(ΣQ_уч+ΣQ_п.в.+ΣQ_{пог. в.}+ΣQ_под.в.+ΣQ_к+ΣQ_ут),                               (1)

 

где 1,1 - коэффициент, учитывающий  неравномерность распределения  воздуха по сети горных выработок;

ΣQ_уч - расход воздуха для проветривания выемочных участков, м³/мин;

ΣQ_п.в - расход воздуха, подаваемый к всасам ВМП для обособленного проветривания тупиковых выработок, м³/мин. На газовых шахтах расход воздуха для проветривания тупиковых выработок, проводимых за пределами выемочных участков, кроме выработок, проводимых по негазоносным породам, принимается с учетом обособленного их проветривания;

ΣQ_{пог. в} - расход воздуха дня обособленного проветривания погашаемых выработок, м³/мин;

ΣQ_под.в - расход воздуха для обособленного проветривания поддерживаемых выработок, м³/мин;

ΣQ_к - расход воздуха для обособленного проветривании камер, м³/мин;

ΣQ_ут - утечки воздуха через вентиляционные сооружения, расположенные за пределами выемочных участков, м³/мин.

При нескольких вентиляционных установках по формуле (1) определяется в соответствии со схемой проветривания расход воздуха по группам выработок (крылу, шахтопласту), проветриваемым отдельными  вентиляторами, а общий расход воздуха для шахты рассчитывается как сумма полученных результатов. Расход воздуха для проветривания шахты, определенный по формуле (1), должен удовлетворять при проектировании условию (2), для действующих шахт - (3).

 

Q_ш≥133,3(ΣǏ_уч+ ΣǏ_п.в.+ ΣǏ_ст+ ΣǏ_о.в.),                                            (2)

 

Где      ΣǏ_уч – абсолютное среднее газовыделение на выемочных участках, м³/мин;

ΣǏ_п.в. – абсолютное среднее газовыделение из обособленно проветриваемых тупиковых выработок, м³/мин;

ΣǏ_ст - абсолютное среднее газовыделение из старых выработанных пространств ранее отработанных этажей и горизонтов, м³/мин;

ΣǏ_о.в. - абсолютное среднее газовыделение из погашаемых и поддерживаемых выработок, м³/мин.

 

Q_ш≥

                              (3)

Где      k_н.ш – коэффициент неравномерности газовыделение в шахте; для Кузнецкого бассейна – 1,1;

С – допустимая концентрация газа в исходящих из шахты вентиляционных струях, %; принимается согласно ПБ;

С₀ – концентрация газа в атмосферном воздухе на поверхности, %; при расчете по метановыделению принимается 0, а по углекислому газу определяется по данным анализов;

ΣǏ_исх – абсолютное среднее газовыделение в исходящих из шахты вентиляционных струях, м³/мин.

Если условия (2) и (3) не выполняются, то Q_ш определяется по формуле (2) или (3).

 

 

Расчет количества воздуха для  очистных выработок

Количество воздуха, необходимое  для проветривания очистных выработок, должно рассчитываться по выделению метана, углекислого газа, газов, образующихся при взрывных работах, по числу людей и должно проверяться по допустимой скорости движения воздуха, а при последовательном проветривании подготовительных и очистных выработок — также по производительности вентиляторов местного проветривания (ВМП). Окончательно принимается наибольший результат.

Расчет по выделению метана (углекислого газа):

Q_оч=

где Q_оч — количество воздуха, необходимое для проветривания очистной выработки, м³/мин;

I_оч — ожидаемое среднее газовыделение в очистной выработке, м³/мин;

 k_н— коэффициент   неравномерности    газовыделения (табличный коэффициент, зависит от среднего метановыделения в очистной выработке);  

с — допустимая концентрация газа в исходящей из очистной выработки вентиляционной струе, %; принимается согласно ПБ;

с₀ — концентрация газа в поступающей на выемочный участок вентиляционной струе, %; определяется по результатам замеров;

k_о.з. — коэффициент,  учитывающий движение воздуха по части выработанного  пространства,    непосредственно прилегающей к призабойному; в тех случаях, когда ожидаемое газовыделение определено по фактическому, принимается по таблицам, если ожидаемое метановыделение рассчитывается по природной метаноносности, то принимается равным 1.

 Расчет    по   газам,   образующимся   при   взрывных   работах

Расчет производится следующим  образом.

Для лав

Q_оч=

где   Т — время проветривания выработки, мин; принимается согласно ПБ;

В —количество одновременно взрываемых взрывчатых веществ (ВВ), кг;

V_оч — проветриваемый объем очистной выработки, м³;

V_оч=mb_maxl_л

m – вынимаемая мощность пласта (высота слоя), м;

b_max – максимальная ширина призабойного пространсва, м; принимается согласно паспорту крепления и управления кровлей, а для лавообразных выработок с большим шагом обрушения (закладки) — равной ширине трех рабочих лент (дорожек);

l_л— длина лавы, м.

Для камерообразных очистных выработок

Q_оч=

Проветриваемый объем очистной выработки при щитовой системе разработки с четырьмя секциями в щите длиной 6 м каждая и ширине щитового перекрытия 2 — 10 м принимается в соответствии с таблицей.

Для других условий проветриваемый объем подщитового пространства foi определяется по формуле

V_оч=

где   Н_щ — высота  подщитового  пространства,   м;   определяется  по графику;

п_с — число секций щитового перекрытия;

l_c – длина секции по простиранию;

k_м – коэффициент, характеризующий отношение мощности пласта к средней обнаженной ширине щита; определяется по графику.

График для определения  высоты подщитового пространства H_щ

График для определения  коэффициента k_м

Расчет по числу людей

Q_оч=6n_ч,

где n_ч – наибольшее число людей, одновременно работающих в очистной выработке.

Проверка по минимально допустимой скорости движения воздуха  в очистной выработке

Q_оч≥60Sv_min,

 Где S – площадь поперечного сечения призабойного пространства очистной выработки в свету, м²;

v_min – минимально допустимая скорость движения воздуха в очистой выработке, м³/с, принимается согласно ПБ.

Проверка по максимально допустимой скорости движения воздуха в очистной выработке

 

Q_оч ≤Q_{оч max};

Q_{оч max}=60 Sv_max.

Расчет количества воздуха для  выемочных участков

Расчет для выемочного участка выполняется по количеству воздуха, необходимого для проветривания очистной выработки, и проверяется по числу людей.

 

Расход воздуха  для проветривания одиночных  тупиковых выработок и вертикальных стволов

 

Расход воздуха, необходимый  для проветривания тупиковых выработок и стволов, рассчитывается по выделению метана или углекислого газа, по газам, образующимся при взрывных работах, числу людей, средней минимальной скорости воздуха в выработке и минимальной скорости воздуха в призабойном пространстве выработки с учетов температуры. Окончательно принимается наибольший результат. На строящихся, шахтах дополнительно рассчитывается расход воздуха по газам, образующимся при сварочных работах. Окончательно принимается наибольший результат.

Для тупиковых выработок протяженностью до 300 м и стволов расчет выполняется сразу для максимальной длины. Для тупиковых заработок большей протяженности допускается расчет на отдельные периоды для промежуточных значений длины 300, 600, 900 м и т.д., включая максимальную длину. При проведении тупиковых выработок по пластам средней мощности и мощным допускается выполнять расчет расхода воздуха первоначально для длины 75-100 м и далее с интервалом 100 м, включая проектную длину.

Расчет расхода воздуха  производится для призабойного пространства ( Q_з.п ) и в целом для выработки ( Q_п ).

Расчет расхода воздуха  по выделение метана (углекислого  газа) производится сведущим образом.

При выемке угля в тупиковых  выработках комбайнами, отбойными молотками  или выбуриванием пласта, а также при проходке стволов

 

Q_з.п=

 

Q_з.п - расход воздуха, который необходимо подавать в призабойное пространство тупиковой выработки, ствола, м³/мин;

I_з.п - метановыделение на призабойном участке, м³/мин;

С -  допустимая согласно ПБ концентрация метана в исходящей из выработки вентиляционной струе, % (по объему);

С₀  - концентрация метана в струе воздуха, поступающего в тупиковую выработку, %.

Расчет по газам, образующимся при  взрывных работах

Q_з.п=

,

где        Т—время  проветривания  выработки  после взрывания,  мин; принимается согласно ПБ;

В— количество одновременно взрываемых ВВ, кг;

I_ВВ — газовость ВВ, л/кг;  принимается   равной   100 л/кг при взрывании по углю и 40 л/кг при взрывании по породе;

 — средняя  площадь  поперечного сечения  тупиковой  части подготовительной выработки в свету, м²;

l_п—длина тупиковой части выработки, м;

k_обв— коэффициент, учитывающий обводненность выработки;

k_ут.тр— коэффициент утечек воздуха в вентиляционных трубах;

При ведении взрывных работ в несколько приемов  расчет должен производиться для взрывания, при котором образуется наибольшее количество ядовитых газов.