7.3. Розрахунок кількості повітря для лави і виймальної дільниці

Кількість повітря, необхідну для провітрювання очисних виробок, розраховують по виділенню метану або вуглекислого газу, газів, які утворюються при вибухових роботах, по числу людей, одночасно працюючих у вибої. Для подальших розрахунків приймають найбільше значення кількості повітря з розрахованих вище і перевірятись по допустимій швидкості руху повітря. При послідовному провітрюванню підготовчих і очисних виробок перевірку проводять також по продуктивності вентилятора місцевого провітрювання.

Рис. 7.2. Схема вентиляції двох пластів при панельній підготовці.

Рис .7.3. Схема вентиляції двох пластів при погоризонтній підготовці

Необхідна кількість повітря для розбавлення газів (метану, вуглекислого газу та ін.), що постійно чи періодично виділяються у лаву, визначається за формулою:

Q_оч= , м³/хв, (7.1)

де I_оч – абсолютне газовиділення у лаву, м³/хв; С – ГДК (гранично-допустима концентрація) для даного газу; С₀ – концентрація газу в повітрі, що надходить у виробку (для метану С₀ ≤ 0,5%); k_н – коефіцієнт нерівномірного газовиділення, залежить від об’єму газовиділення і дорівнює 2,14; 1,84; 1,60 і 1,43 при середньому метановиділенню в очисний вибій відповідно 0,2; 0,8; 2,0 і більше 10 м³/хв. Коефіцієнт нерівномірності виділення вуглекислого газу для шахт України може прийматись 1,6; k_оз – коефіцієнт, який враховує рух повітря по частині виробленого простору, що прилягає безпосередньо до при вибійного простору. При управлінні крівлею повним обрушенням, коли очікуване газовиділення визначається по фактичних значеннях, приймається 1,30; 1,25 і 1,20 відповідно для порід безпосередньої покрівлі піщаників, піщаних і глинистих сланців.

Для розбавлення газів, що утворюються при буропідривних роботах, необхідна кількість повітря визначається окремо.

Необхідна кількість повітря для провітрювання очисного вибою за іншими факторами:

– за максимальною кількістю одночасно працюючих людей (n_ч) – з розрахунку 6 м³/хв на одну людину:

Q_{оч =} 6*n_ч ; (7.2)

– за тепловим фактором і забезпеченням мінімальної швидкості повітря у виробці:

Q_{оч =} S * V_mіn * 60, (7.3)

де S – площа поперечного перерізу привибійного простору, м²., при механізованих кріпленнях приймається з довідкових даних чи знаходиться орієнтовно як і для індивідуального кріплення:

S = k₃*m* b_{min ,} (7.4)

k₃ – коефіцієнт загромадження виробленого простору (для комплексів значення k₃ при потужності пласта m = 0,7…2,0 дорівнює відповідно 0,7…0,9; для індивідуального кріплення – 0,9 …0,95); b_min– мінімальна ширина привибійного простору, м (2,6…3,2 м); V_mіn – мінімально допустима згідно ПБ швидкість повітря в лаві; при t= ≤ 22ºС і t = 23…26ºС становить відповідно 0,25 і 2,0 м/с.

Для подальших розрахунків приймається найбільша кількість повітря з усіх отриманих вище.

Отриману кількість повітря перевіряють за максимально допустимою згідно ПБ швидкістю V_max, яка становить для очисних і підготовчих вибоїв, де працюють люди – 4 м/с, для вибоїв без постійної присутності людей – 6 м/с:

Q_оч £ Q_оч.max = S * V_max * 60, м³/хв, (7.5)

де Q_оч.max – максимальна кількість повітря, яку можна подати в очисну виробку, м³/хв.

Розрахунок кількості повітря для виймальних дільниць здійснюється по кількості повітря для очисного вибою:

при I_вд/I_оч ≤ k_вт Q_вд=k_вт*Q_оч, (7.6)

при I_вд/I_оч ≥ k_вт Q_вд= I_вд/I_оч *Q_оч, (7.7)

де I_вд – очікуване середнє газовиділення на виймальній дільниці, м³/хв.; k_вт – коефіцієнт, який враховує витоки повітря через вироблений простір. При повному обрушенню покрівлі приймається згідно табл. 7.1 для схем, показаних на рис. 7.4.

Таблиця 7.1. Витоки повітря у вироблений простір в залежності від типу гірських порід

Породи крівлі	Значення kвт для схем по рис. 7.4
	а	б	в	г	д	е	ж	з
Глинисті сланці	1,25	1,5	1,4	1,55	1,30	1,50	1,30	1,50
Піщані сланці	1,30	1,65	1,55	1,70	1,40	1,60	1,35	1,55
Піщаники	1,40	1,80	1,70	1,80	1,55	1,70	1,45	1,65

Якщо розрахунок здійснюють за формулою (7.7), то при схемах провітрювання без підсвіження вихідного із виймальної дільниці вентиляційного струменя повинна виконуватись умова:

Q_вд ≤k_вт* Q_оч.max (7.8)

Навантаження на лаву по газовому фактору перевіряють таким чином. Якщо для розрахованого навантаження на лаву А_л і відповідного I_оч виконуються нерівності (7.4) і (7.8), то навантаження на лаву проходить по газовому фактору. Якщо одна чи обидві умови не виконуються, то можна застосувати один з заходів або їх комбінацію:

1) дегазацію суміжних пластів і виробленого простору; за рахунок її можливо знизити газовиділення із виробленого простору і суміжних пластів на 30…70%, а значення I_вд, I_оч і потрібної кількості повітря на 20…50%;

2) дегазацію робочого пласта; за рахунок її можна знизити газовиділення із цього пласта на 30…40%;

3) застосувати схему вентиляції з приляганням вихідного струменю до виробленого простору (рис. 7.4, в, д) або з підсвіженням (рис. 7.4, г, е, з);

4) знизити навантаження на очисний вибій; максимальне допустиме за газовиділенням навантаження на лаву у цьому випадку становитиме:

А_{л max}= А_л=(Q_оч.max/ Q'_оч)^1.68, (7.9)

де Q'_оч – розрахована кількість повітря для лави з урахуванням пунктів 1) і 2) дегазації.

Рис. 7.4. Схеми провітрювання виїмкових дільниць

Приклад 1 до завдання 3. Розрахувати кількість повітря потрібного для провітрювання лави і виймальної дільниці 3-4-5-6, зображеної на рис. 7.5, для наступних умов: породи покрівлі – глинисті сланці, потужність пласта m = 1,0 м, мінімальна ширина привибійного простору b_min = 3,2 м, абсолютне метановиділення у лаву I_оч = 5,4 м³/хв.

Кількість повітря потрібного для провітрювання лави за метановиділенням визначається з формули (7.1)

Q_оч= =654 м³/хв.

Мінімальний переріз очисного вибою у світлі визначаємо з формули (7.4)

S = k₃*m*b_min = 0,75*1,0*3,2=2,4 м²,

Кількість повітря необхідного для провітрювання лави за максимальною кількістю одночасно працюючих і за тепловим фактором визначається з формул (7.2) та (7.3):

Q_{оч =} 6*n_ч = 6*25 = 150 м³/хв.;

Q_{оч =} S * V_mіn * 60 = 2,4* 2* 60 =280 м³/хв.

Для подальших розрахунків приймається найбільша кількість повітря з усіх отриманих вище значень, тобто Q_оч= 654 м³/хв., яку перевіряють за максимально допустимою згідно ПБ швидкістю V_max = 4 м/с,

Q_оч=654 > Q_оч.max = S * V_max * 60 = 2,4 * 4 * 60 = 576 м³/хв.

Тобто умова (7.5) не виконується, прийняте навантаження на лаву не проходить по газовому фактору.

Рис. 7.5. Схема провітрювання лави і виймальної дільниці 3-4-5-6

Для зменшення метановиділення застосовуємо дегазацію суміжних пластів і за рахунок цього зменшуємо газовиділення з дільниці і очисного вибою на 30%:

І_оч^'= І_вд^'=0,7*5,4=3,8 м³/хв.

З формули (7.1) маємо Q^'_оч=460 м³/хв. = 7,7 м³/с, тобто нерівність (7.5) виконується. У подальшому для розрахунків враховуємо вказану кількість повітря.

Кількість повітря для виймальної дільниці визначаємо з формули (7.6) при k_вт =1,25

Q_вд=k_вт*Q^'_оч =1,25*460=575 м³/хв.. = 9,6 м³/с.