---

v_cp — скорость воздуха в выработанном пространстве, м/мин;

k_э.п — эксплуатационные потери угля в пределах выемочного участка, %; определяются по проекту;

l _в.п — размер выработанного пространства, примыкающего к забою по простиранию (падению) пласта, из которого углекислый газ выделяется в вентиляционную выработку, м.

Значение l _в.п при сплошной системе разработки с обрушением кровли принимается равным длине выемочного поля (участка), но не более 500-700 м, при столбовой системе разработки с прямоточной схемой проветривания — равным половине длины выемочного поля (участка), а при возвратноточной схеме - 80 м.

Средняя скорость воздуха в пределах проветриваемой зоны для расчета коэффициента k_ин определяется по формуле

v_ср= (60 v _max S_{оч min} (k _ут.в -1))/ (k _ут.в l _в.п m _в.пр ) , (4.17)

где v _max — максимально допустимая ПБ скорость воздуха в

очистной выработке, м/с;

S_{оч min} — минимальная площадь поперечного сечения при-

забойного пространства очистной выработки в свету, м²; определяется в соответствии с разделом 6;

k _ут.в — коэффициент, учитывающий утечки воздуха через

выработанное пространство в пределах выемочного участка; принимается в соответствии с рекомендациями, приведенными в разделе 6.

Для шахт, разрабатывающих высокометаморфизованные антрацитовые пласты с показателем степени метаморфизма 1qρ <2,5, среднее выделение углекислого газа из очистного забоя и выработанного пространства определяется по формулам

I _оч.уг = I _уд.уг l _оч m _в k _д.оч k _в.у ; (4.18)

I _в.п.уг = (l _оч m _в l _в.п )/(3*10⁴ lg ρ + 1,9 l _оч m _в l _в.п ) (4.19)

где I _уд.угю — удельное выделение углекислого газа с обнаженной поверхности в очистном забое, м³/(мин*м²);

I _уд.угю = (5.51 lg ρ + 12,4)*10^-4 (4.20)

k _д.оч — коэффициент, учитывающий производительность забоя;

k _д.оч = 0.45 * 10^-3 А_оч +0,85; (4.21)

А_оч — среднесуточная добыча из очистной выработки, т;

k _в.у — коэффициент, учитывающий способ выемки угля;

принимается при машинной выемке равным 1,0; при выемке с применением ВВ — 1,8;

l _в.п — размер выработанного пространства, прилегающего

к забою по простиранию (падению) пласта, м; принимается равным длине выемочного поля (участка);

lg p — логарифм удельного электрического сопротивления угля; принимается по данным геологоразведочных организаций, а при их отсутствии ориентировочно может быть определен по формуле

lg ρ = 2,6-10^-2 V^daf_об – 1,4 (4.22)

где V^daf_об — объемный выход летучих, мл/г с.б.м.

Нагрузка на выемочный участок (очистной забой) в условиях углекислотообильных шахт газовым фактором не ограничивается.

4.2.2. По фактической углекислотообильности

Фактическая углекислотообильность горных выработок определяется пo методике, приведенной в подразделе 3.3.

Для шахт Приднепровского буроугольного бассейна фактическая углекислотообильность горных выработок определяется по данным наблюдений, выполненных при стабильном атмосферном давлении. Ожидаемая углекислотообильность очистных выработок и выемочных участков принимается равной фактической.

Для шахт, разрабатывающих высокометаморфизованные антрациты, она определяется по формулам (4.23) и (4.24), а для прочих условий — по формулам (4.25) и (4.26).

Īоч,уг = Īоч,уг.ф (( 0,001Ар+1,9)/ ( 0,001Аф+1,9)) ; (4.23)

Īуч,уг = Īуч,уг.ф (( 0,001Ар+1,9)/ ( 0,001Аф+1,9)) ; (4.24)

Īоч,уг = Īоч,уг.ф (( Ар)/ Аф) ^0,25) ; (4.25)

Īуч,уг = Īуч,уг.ф (( Ар)/ Аф) ^0,25) ; (4.26)

4.3. Прогноз углекислотообильности шахты

4.3.1. По степени метаморфизма угля

Средняя ожидаемая углекислотообильность шахты определяется по формуле

n_шп

Ī _ш.уг =Σ Ī _шп.угі,(4.27)

^I=1

где Ī _шп.угі — средняя углекислотообильность выработок шахтопласта, м³/мин; она определяется по формуле

Ī _{шп.уг i} =Σ Ī _уч.уг+ Σ Ī _п.уг+ Σ Ī _з.у,(4.28)

где n_шп — число шахтопластов;

Σ Ī _уп.уг — среднее выделение углекислого газа на выемочных участках шахтопласта, м³/мин;

Σ Ī _п.уг — среднее выделение углекислого газа из тупиковых выработок, проветриваемых за пределами выемочных участков, м³/мин;

Ī _з.у — среднее выделение углекислого газа за пределами выемочных участков, м³/мин;

Ī _з.у = k _стΣ Ī _уч.уг ,(4.29)

k _ст — коэффициент, учитывающий выделение углекислого газа за пределами выемочных участков из ранее отработанных этажей (горизонтов); принимается равным 1,8 для шахт, отрабатывающих высокометаморфизованные антрацитовые пласты; 2,0 — для шахт Приднепровского буроугольного бассейна ; и 1,0 — для остальных шахт.

4.3.2. По фактической углекислотообильности

Средняя углекислотообильность шахты (Ī _ш.уг, м³/мин) определяется по формуле

n_кв

Ī _ш.уг =(0,01Σ Q_исхі )(Ć-Са))/ n_кв,(4.30)

i=1

где Q_исхі — расход воздуха в исходящей из шахты вентиляционной струе в пункте измерений, м³/мин;

Ć — средняя концентрация углекислого газа в исходящей из шахты вентиляционной струе за три месяца, %; она определяется по формуле

n_n

Ī _ш.уг =(Σ C_nі)/ n_n,(4.31)

i=1

где C_nі — концентрация углекислого газа в исходящей струе по данным горных мастеров участка ВТБ, %;

n_n — число определений концентрации углекислого газа за три месяца;

Са — содержание углекислого газа в атмосферном воздухе на поверхности шахты, %;

n_кв — число измерений расхода воздуха за три месяца.

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОВЕТРИВАНИЯ СТВОЛОВ И ТУПИКОВЫХ ВЫРАБОТОК

5.1. Схемы проветривания стволов и тупиковых выработок

5.1.1. Схемы проветривания стволов

В период проходки и крепления устья ствола, когда основная проходческая рама еще не уложена и ствол не перекрыт, допускается проветривание за счет диффузии до глубины 10 м. После возведения основной проходческой рамы и устройства нулевой площадки организуется искусственное проветривание ствола по схемам, приведенным на рис. 5.1.

В качестве основного способа проветривания рекомендуется нагнетательный по схеме на рис. 5.1 а.

Нагнетательно-всасывающий способ проветривания по схеме на рис. 5.16 может применяться при больших диаметрах стволов (от 6 до 9 м), так как при этом способе необходимо пропускать через подвесной полок два трубопровода. При малых диаметрах стволов это выполнить в большинстве случаев невозможно.

Проветривание одиночных стволов можно осуществлять по схеме, приведенной на рис. 5.1 b. При этом основная часть ствола проветривается с помощью вентилятора, установленного на поверхности у устья скважины, пробуренной параллельно стволу и соединяемой со стволом сбойками, а тупиковая часть — с помощью ВМП, установленного на полке в стволе выше сбойки. При проведении новых сбоек выше них сооружаются полки для установки ВМП, а старые сбойки изолируются перемычками. Достоинством этой схемы является возможность проветривания стволов практически на любую глубину. Однако эти схемы сложны и требуют дополнительных затрат на бурение скважин.

При бурении стволов (скважин) проветривание участков, освобожденных от промывочной жидкости, должно осуществляться по схемам, приведенным на рис. 5.1 или 5.2, в зависимости от возможности расположения вентиляционных труб или буровых труб малого диаметра.

Расстояние от конца вентиляционных труб до забоя ствол (зеркала промывочной жидкости) не должно превышать 8 м

Рис. 5.1. Схемы проветривания вертикальных стволов: а — при нагнетательном способе: б, в — при комбинированных способах.

Рис. 5.2. Схема проветривания ствола (скважины) с помощью водокольцевой воздухопродувки: 1 — водокольцевая воздуходувка ГРМК (ВК-25); 2 — бак-водоотделитель; 3 — водопроводные трубы с вентилями для регулировки водоснабжения воздуходувки; 4 — воздухопроводные трубы с запорно-регулирующей аппаратурой; 5 — замерное устройство; 6 — став стальных труб диаметром 150 мм; 7 — ствол (скважина)

в стволах с газовым режимом и 12 м в стволах, не переведенных на газовый режим.

Проветривание стволов при их углубке осуществляется нагнетательным способом.

Углубка стволов полным сечением сверху вниз может осуществляться с поверхности рабочего или углубочного горизонтов. В соответствии с этим и принимается определенная схема проветривания (рис. 5.3). ВМП для проветривания стволов могут устанавливаться в ходке зумпфа, на рабочем или углубочном горизонтах. Исходящая струя из углубляемого ствола может отводиться через ходок к вентиляционному стволу или по трубопроводу, соединяющему углубляемый ствол с выработками с исходящей струей.

При углубке ствола путем расширения гезенка, предварительно пройденного в сечении ствола, проветривание осуществляется по схеме рис. 5.4. На негазовых шахтах движение воздуха по углубляемому стволу может быть принято нисходящим.

При углубке воздухоподающего ствола углубляемая часть перекрывается герметичным полком, к нему присоединяется трубопровод, по которому исходящая струя воздуха из углубляемой части ствола отводится в исходящую струю шахты или отсасывается вентилятором, установленным на поверхности у устья ствола.

При переоснащении стволов к армированию и второму периоду строительства, а также во время армирования должно осуществляться проветривание ствола на всю глубину, включая и зумпф.

С этой целью к началу выполнения указанных работ между сдвоенными стволами или стволами с параллельном скважиной должна быть завершена проходка сбойки. Проветривание стволов до сбойки осуществляется за счет общешахтной депрессии, а ниже нее (зумпфовая часть) — с помощью ВМП. При заполнении зумпфа водой часть ствола между сбойкой и зеркалом воды допускается проветривать за счет диффузии на глубину до 8 м.

При выполнении работ по армированию одиночного ствола его проветривание осуществляется с помощью вентиляционной установки, расположенной на поверхности и нагнетающей воздух по трубопроводу (по схеме на рис. 5.1 а). Расстояние от конца вентиляционного трубопровода до забоя пройденного ствола (с зумпфовой частью) или до зеркала воды должно

Рис. 5.3. Схемы проветривания стволов при углубке полным сечением сверху вниз под предохранительным полком или породным целиком: а — с поверхности; б — с рабочего горизонта; в — с углубочного горизонта

Рис. 5.4. Схема проветривания ствола при углубке путем расширения до начального сечения предварительно пройденного гезенка.

быть не более 8 м в стволах с газовым режимом и 12 м в стволах, не переведенных на газовый режим.

Проветривание ствола или выработки, проходка которых производится в кессоне, осуществляется сжатым воздухом, поступающим от компрессорной установки для кессонных работ.

Отработанная струя из рабочей зоны кессона удаляется за счет избыточного давления через воздухоотводящий клапан, который периодически открывается непосредственно в выработку.

Для обеспечения полноты забора отработанного воздуха из кессонной камеры сифонные трубы, присоединенные к воздухоотводящему клапану, должны заканчиваться гибкой насадкой, обеспечивающей удаление загрязненного воздуха по всему контуру рабочей зоны.

Проветривание выработки вне кессона осуществляется с помощью ВМП нагнетательным способом. Исходящая струя удаляется непосредственно по выработке. С целью очистки воздуха от загрязнений всасывающий трубопровод компрессора должен быть оборудован фильтром.

Компрессорная установка и конец всасывающего трубопровода должны располагаться на таком расстоянии от ствола, чтобы исключалось попадание в компрессор исходящей струи воздуха из ствола (не ближе 20 м от его устья).

В компрессорной установке должен быть предусмотрен влагомаслоотделитель, обеспечивающий очистку поступающего в кессонную камеру воздуха от паров масел, влаги и акролеина.

При организации ступенчатого водоотлива в глубоких стволах оборудуются промежуточные насосные камеры с одним выходом в ствол. В стволах, не переведенных на газовый режим, промежуточные насосные камеры длиной до 10 м могут проветриваться за счет диффузии. При большей длине камеры проветривание ее осуществляется вентилятором, установленным в камере у ее устья. К всасу и нагнетающей стороне вентилятора подсоединяются трубопроводы. Всасывающий трубопровод выводится в ствол на 0,30-0,35 м от его крепи, а нагнетательный прокладывается к забою камеры. При этом конец всасывающего трубопровода выводится в таком месте ствола, чтобы к нему не поступала исходящая струя из камеры.

В случаях большого выделения тепла, а также при выделении метана в камеру, проветривание ее должно осуществляться с помощью ВМП, установленного на поверхности у ствола или в сбойке между стволами (между стволом и скважиной). Кровлю камеры следует выполнять с небольшим подъемом к стволу.

-

Рис. 5.5. Схема проветривания башенного копра при проходке ствола: 1-2 — вентилятор и трубопровод для проветривания ствола; 3, 4 — вентилятор и короб для образования воздушной завесы; 5-6 — трубопровод и вентилятор отсасывающей установки; 7 — кожух для укрытия проходческого оборудования; 8 — вентилятор для обдува электроприводов.

Для предотвращения скоплений метана в помещении башенного копра, где при проходке стволов сосредоточено проходческое оборудование, рекомендуется схема проветривания, представленная на рис. 5.5.

Сущность схемы состоит в отводе за пределы башенного копра исходящей струи воздуха из ствола и в обеспечении искусственного проветривания здания копра у проходческого оборудования.