4.4 Проветривание ствола
4.4.1 Способы проветривания вертикальных стволов
В период проходки и крепления устья вертикального 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. В качестве основного способа проветривания рекомендуется нагнетательный.
Нагнетательно-всасывающий способ проветривания может применяться при больших диаметрах стволов (8–9 м), так как при этом способе необходимо пропускать через подвесной полок два трубопровода. При малых диаметрах стволов это выполнить в большинстве случаев невозможно.
Расстояние от конца вентиляционных труб до забоя ствола не должно превышать 8 м в стволах с газовым режимом и 12 м в стволах, не переведенных на газовый режим. На поверхности вентиляционная установка должна размещаться на расстоянии не ближе 15 м от устья ствола во избежание рециркуляции воздуха. В зимнее время подаваемый в забой воздух должен подогреваться калориферной установкой до температуры не ниже +2 °С.
4.4.2 Расчёт расхода воздуха для проветривания вертикального ствола
Расход воздуха, необходимый для проветривания тупикового забоя вертикального ствола, рассчитывается по средней минимальной скорости воздуха в стволе; минимальной скорости воздуха в призабойном пространстве ствола с учётом температуры; наибольшему числу работающих в стволе людей; выделению метана или углекислого газа; газам, образующимся при взрывных работах [31].
Расчёт выполняется сразу для максимальной глубины ствола.
Расчёт
расхода воздуха производится для
призабойного пространства (
)
и в целом для выработки (
).
Расход воздуха по минимальной скорости движения воздушной, струи в стволе рассчитывается по формуле
(54)
где
– расход воздуха, который необходимо
подавать в призабойное пространство
ствола, м3/мин;
– площадь поперечного сечения ствола
в свету, м2;
– минимально допустимая, согласно
Правил безопасности в угольных шахтах
(далее по тесту ПБ) [4], скорость движения
воздуха в стволе, м/с.
Расход воздуха по минимальной скорости в призабойном пространстве тупиковой выработки в зависимости от температуры определяется по формуле
(55)
где Vз.min – минимально допустимая, согласно ПБ, скорость воздуха в призабойном пространстве ствола в зависимости от температуры и влажности, м/с.
Расход воздуха по наибольшему числу людей, одновременно находящихся в выработке, производится по формуле
(56)
где
– наибольшее число людей, одновременно
находящихся
в забое ствола, чел.
Расчёт расхода воздуха по выделению метана (углекислого газа) производится по формуле
(57)
где
– выделение метана (углекислого газа)
на призабойном участке, м3/мин;
– допустимая, согласно ПБ, концентрация
метана (углекислого газа) в исходящей
из выработки вентиляционной струе, %;
– концентрация метана (углекислого
газа) в струе воздуха, поступающего в
тупиковую выработку, %.
Расчёт расхода воздуха для проветривания ствола по газам, образующимся при взрывных работах, осуществляется по формуле
(58)
где
– время проветривания ствола после
взрывания, мин, принимается согласно
ПБ;
– объём вредных газов, образующихся
после взрывания, л;
(59)
здесь
– масса одновременно взрываемых ВВ по
углю и
породе соответственно, кг;
если
взрывание по углю и породе производится
раздельно (в несколько приемов), то при
расчёте
принимается максимальное значение
;
– глубина ствола, м; для стволов глубиной
500 м и более вместо
подставляется критическая глубина
,
определяемая по формуле
(60)
– коэффициент,
учитывающий обводнённость ствола,
принимается по табл. 9;
– коэффициент утечек воздуха в
вентиляционном трубопроводе, определяется
согласно п. 3.4.3.1;
– коэффициент турбулентной диффузии
полной свободной струи, определяется
по табл. 10 в зависимости от величины
;
– приведенный диаметр трубопровода,
при расположении у стенки ствола равен
;
– коэффициент, учитывающий совместное
влияние обводнённости и глубины
ствола, а также температуры пород в
стволе на процесс разбавления вредных
газов, определяется по формуле
(61)
здесь
– глубина ствола от поверхности до
расчётного пункта, м;
– коэффициент,
учитывающий влияние обводнённости
ствола, зависит от притока воды и
определяется по табл. 11;
– среднемесячная температура атмосферного
воздуха для июля, равная для Кузбасса
+17,5 °С;
– естественная температура пород на
глубине
,
°С, определяется по формуле
(62)
– температура
горных пород на глубине залегания
нейтрального слоя, равная для Кузбасса
2,5 °С;
– глубина залегания нейтрального слоя,
равная 30 м;
– средняя величина геотермической
ступени, равная 30 м/°С.
Таблица 9
Значения коэффициента обводнённости
Характеристика выработки |
|
Стволы сухие (приток до 1 м3/ч) любой глубины и обводнённые глубиной не более 200 м |
0,8 |
Стволы обводнённые (приток до 6 м3/ч) глубиной более 200 м, капёж |
0,6 |
Стволы обводнённые (приток от 6 до 15 м3/ч) глубиной более 200 м, капёж в виде дождя |
0,3 |
Стволы обводнённые (приток более 15 м3/ч) глубиной более 200 м, капёж в виде ливня |
0,15 |
Таблица 10
Значения коэффициента турбулентной диффузии свободной струи
|
|
|
|
3,22 |
0,247 |
7,72 |
0,460 |
3,57 |
0,262 |
9,60 |
0,529 |
3,93 |
0,276 |
12,10 |
0,600 |
4,28 |
0,287 |
15,80 |
0,672 |
4,80 |
0,300 |
21,85 |
0,744 |
5,40 |
0,335 |
30,80 |
0,810 |
6,35 |
0,395 |
48,10 |
0,873 |
Примечание:
– расстояние
от конца вентиляционного трубопровода
до забоя ствола.
Таблица 11
Значения коэффициента, учитывающего влияние обводнённости ствола
Приток воды, м3/ч |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
19 |
20 |
|
18,4 |
13,0 |
10,6 |
9,2 |
8,2 |
7,5 |
6,9 |
6,5 |
6,2 |
5,7 |
5,3 |
