Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт обязательно для всех организаций и предприятий угольной промышленности при проектировании и реконструкции угольных шахт, включая строительство

П.5.7. Расчет утечек воздуха через вентиляционные сооружения

При определении норм утечек значение фактических перепадов давления через вентиляционные сооружения принимаем по данным депрессионной съемки. Рассчитываем норму утечек через шлюз в сбойке 1 восточного крыла гор.1. Шлюз состоит из двух бетонитовых перемычек с одностворчатыми деревянными дверями площадью 3,8 м2. Фактический перепад давления через шлюз равен 10 даПа. Согласно табл. 8.3 и формуле (8.14) норма утечек через одну перемычку с дверями

dQym = 96 √ 10 /50=43 м3/мин.

По формуле (8.15) норма утечки через шлюз

Qуmшл = 0,76 * 43 = 33 мЗ/мин.

Рассчитываем норму утечек через два глухие чураковые перемычки площадью 2 м2 каждая, установленные в сбойке 2 восточного крыла гор. 1. Фактический перепад давления через обе перемычки равен 8 даПа. Принимаем, что перепад давления через одну перемычку равен половине общего перепада, то есть 4 даПа. Согласно табл. 8.2 и формуле (8.14) норма утечек через перемычки составит

Qym = 15 √ 8/50 = 6 мЗ/мин.

Расчет утечек рекомендуется выполнять по табл. П.5.6.

Таблица П.5.6

Расчет утечек воздуха

В табл. П.5.6 иллюстрируется лишь порядок расчетов. В ней приведены результаты для отдельных вентиляционных сооружений и суммы норм утечек воздуха по крыльям каждого из горизонтов.

Согласно табл. П.5.6 утечки воздуха на гор. 1 составляют 494 м3/мин, на гор. II (с околоствольным двором) — 1633 м3/мин, Qуm.щл = 2127 м3/мин.

Определим внешние утечки воздуха для вентиляционной установки скипового ствола. Общая площадь наружных стен и перекрытий надшахтного здания, включая копер, равна 3950 м2. Площадь поперечного сечения вентиляционного канала 17 м2, фактические перепады давлений соответственно составляют 265 и 292 даПа. Согласно табл. 8.5 и формуле (8.19) норма утечек через надшахтное здание

Qуm.щл = l400 √265/200 = l6l2 м3/мин.

По табл. 8.6 и формуле (8.19) норма утечек через вентиляционный канал

Qуm.вн = 600√292/200 = 725 мЗ/мин.

Общая норма внешних утечек для вентиляционной установки скипового ствола

1612 + 725 = 2337 м3/мин.

В результате аналогичных расчетов для вентиляционного ствола получаем общую норму внешних утечек 1120 м3/мин.

П. 5.8. Расчет расхода воздуха для проветривания шахты

Предварительно по данным лабораторных анализов и измерений расхода воздуха определяем средний расход газа в исходящих из шахты вентиляционных струях.

Среднюю концентрацию метана в исходящей вентиляционной струе гор. 1 рассчитываем по формуле (3.86)

_

С= (0,5+0,6+0,5+0,6+0,5+0,5 + 0,6 + 0,6 + 0,5 ) / 9 =0,54%

Средний расход газа в исходящей вентиляционной струе гор. 1 определяем по формуле (3.85)

_

Iисх1 = 1/9 * [0,01 (8000 + 7980 + 8100 + 8300 + 8150 + + 8070 + 8100 + 8250 + 8050) • (0,54 - 0) ] = 43,8 мЗ/мин.

Аналогичным путем определяем средний расход газа в исходящей вентиляционной струе гор. II

_

Iисх11 =41,0 мЗ/мин.

По формуле (8.1) определяем расход воздуха для проветривания шахты

Qш= 1,1(5412+1856+846+1167+2225+2127)=14996 мЗ/мин.

В околоствольный двор гор. II должен поступать полученный расход воздуха за вычетом расхода воздуха на проветривание насосной камеры, то есть 14996 - 293 = 14703 м3/мин.

В соответствии со схемой вентиляции в выработки гор.1 необходим расход воздуха

Qгор1 =1,1(1839+1416+420+429+755+494) = 5882 м3/мин.

Для проверки по формуле (8.3) определяем расходы воздуха по отдельным вентиляционным установкам. Расход воздуха в вентиляционном стволе

Qш1 = 1,1(3471 + 1416+420+423+755+494) = 7677 м3/мин.

Расход воздуха в скиповом стволе

Qш2 = 1,1(1941+440+423+756+1470+1633) = 7329 м3/мин.

По формуле (8.3) получаем

Qш1 = 7677 мЗ/мин > (100 * 1,1 * 43,8) / (0,75 – 0) = 6440 мЗ/мин,

Qш2 = 7329 мЗ/мин > (100 * 1,1 * 41,0) / (0,75 – 0) = 6440 мЗ/мин.

П. 5.9. Расчет подачи вентиляционных установок

Подачу вентиляторов рассчитываем по формуле (8.16). Для вентилятора, установленного на вентиляционном стволе получаем

Qвy1 = 7677 + 1120 = 8797 мЗ/мин.

Для вентилятора, установленного на скиповом стволе,

Qвy2 = 7329 + 2337 = 9666 мЗ/мин.

Подачу вентиляционной установки с учетом резерва определяем по формуле (8.18).

Для вентиляционной установки на вентиляционном стволе

Qв.y.р= 1,14*8797 = 10029 мЗ/мин.

Для вентиляционной установки на скиповом стволе

Qв.y.р = 1,14 *9666 = 11019 м3/мин.

П.5.10. Расчет нагрузки на очистной забой по газовому фактору

Пример 1. Определить максимально допустимую по газовому фактору нагрузку на очистную выработку длиной 180 м, оборудованную механизированным комплексом 1КМ97Д, для

следующих условий: система разработки — столбовая; схема проветривания выемочного участка — прямоточная с подсвежением со стороны целика; способ управления кровлей — полное обрушение; непосредственная кровля — глинистый сланец; вынимаемая мощность пласта 1,3 м; среднее фактическое метановыделение из очистной выработки составляет 4,4 м3/мин, а фактическая добыча — 500 т/сут; воздух поступает на участок с концентрацией 0,1 %.

Решение.

Параметр Qp определяем по формуле (см.табл.7.2)

Qp = Qочmax (С - Со)k0.3 = 60 Sочmin vmах (С - С0)k0.3 = = 60*3,4*4*(1- 0,1)*1,20 ≈880 м3/мин.

Значение Sочmin для комплекса 1КМ97Д принимается по табл. 6.5 и равно 3,4 м2, a ko3 — по табл. 6.4 и равно 1,2.

Максимально допустимая нагрузка на очистной забой рассчитывается по формуле (7.2)

А max = АIоч.ф-1,67 (Qp / 194) 1,93 (lоч.p / lоч.ф) 0,67 = 500 *4,4-1,67 (880/194)1,93 (180/180)-0,67 ~ 735 т/сут

Пример 2.

Определить возможную нагрузку по газовому фактору, если расход воздуха в очистной выработке снизился до 600 м3/мин. Остальные параметры выемочного участка соответствуют примеру 1.

Решение.

А воз = АIp-1,67 (Qф / 194) 1,93 (lоч.p / lоч.ф) 0,67 = 500 *4,4-1,67 (600/194)1,93 (180/180)-0,67 ~ 371 т/сут

ПРИЛОЖЕНИЕ 6.

Расчет депрессии каналов вентиляционной и воздухонагревательной установок

Депрессия канала вентиляционной установки hk равна сумме депрессий, обусловленных сопротивлением трения воздуха о стенки канала и сопротивлением сопряжения ствола шахты с каналом. Если в канале имеется поворот или несколько поворотов, то следует учитывать их сопротивление.

Сопряжение ствола шахты с каналом вентилятора представляет собой поворот с одновременным сужением струи при всасывающем проветривании и поворот с одновременным расширением струи при нагнетательном проветривании.

Таким образом, в общем случае

hk = Rk Q2в ; (П.6.1)

при всасывающем проветривании

Rk = Rm + Σ Rni + Rnc (П.6.2)

при нагнетательном проветривании

Rk = Rm + Σ Rni + Rnр (П.6.3.)

где RK , Rm , Σ Rni, Rnc , Rnр — аэродинамические сопротивления соответственно канала в целом, трения, поворотов, поворота с одновременным сужением, поворота с одновременным расширением, кμ;

Qв — подача вентиляционной установки, м3/с.

Депрессия канала воздухонагревательной установки при всасывающем проветривании

h k.k = (Rm + Σ Rni + Rnр) Qв 2 + R в.y Q1 2 (П.6.4)

при нагнетательном проветривании

h k.k = (Rm + Σ Rni) Qв 2 + R в.y Q1 2 (П.6.5)

где R в.y — аэродинамическое сопротивление воздухораспределяющего устройства на входе в канал, кμ;

Q1 — расход воздуха, проходящего через воздухонагреватели, м3/с.

Аэродинамическое сопротивление трения (Rm, кμ) определяется по формуле

Rm = α (Рвlв / S 3) (П.6.6)

Аэродинамическое сопротивление поворота — по формуле

Rm = ε n (γ / 2g S2 k) (П.6.7)

где ε n — коэффициент местного сопротивления поворота;

γ — плотность воздуха, кг/м3;

g — ускорение силы тяжести, м/с2;

SK — площадь поперечного сечения прямолинейного участка канала за поворотом, м2.

Коэффициент местного сопротивления ε n при любом угле

поворота канала с острыми кромками при отношении высоты выработки Нв к ее ширине b равном 0,2-1,0

ε n = (ε n.гл + 280 а) ( χ / ( 0,35 +0,65Hв / b ) (П.6.8)

при Нв/ b = 1-2,5

ε n = (ε n.гл + 280 а) (b / Нв) χ (П.6.9)

где ε n.гл — коэффициент местного сопротивления поворота гладкого трубопровода;

ε n.гл =0,57 δ , (П.6.10)

δ - угол поворота, рад;

а— коэффициент аэродинамического сопротивления канала;

χ — коэффициент, учитывающий угол поворота струи.

Значения коэффициента %

Формулы для определения аэродинамического сопротивления сложного местного сопротивления имеют следующий вид:

• при повороте с одновременным сужением струи в шероховатой выработке

Rnc = ε nc (γ / 2g S2 k) (П.6.11)

• при повороте с одновременным расширением струи в шероховатой выработке

Rnp = ε np (γ / 2g S2 k) (П.6.12)

где ε nc , ε np — коэффициенты местного сопротивления соответственно поворота с одновременным сужением и поворота с одновременным расширением струи.

Коэффициенты местного сопротивления ε nc и ε np рассчитываются по формулам (П.6.8) и (П.6.9), как для обычных поворотов с постоянным сечением выработки. Коэффициенты местных сопротивлений трубопроводов с гладкими стенками ε nc.гл и ε np.гл для подстановки в формулы (П.6.8) и (П.6.9) берутся по табл.П.6.1 и П.6.2.

Таблица П.6.1

Значения коэффициента местного сопротивления ε nc.гл при повороте струи с одновременным сужением

Таблица П.6.2

Значения коэффициента местного сопротивления ε nр.гл при повороте струи с одновременным расширением