18.4 Расчет количества воздуха, необходимого для

проветривания стволов

Расход воздуха, необходимый для проветривания 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 учетом температуры. Окончательно принимается наибольший результат.

Независимо от глубины расчет выполняется сразу для максимальной длины ствола.

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

Расчет расхода воздуха по выделению метана (углекислого газа) производится по формуле:

(18.1)

где Q_з.п – расход воздуха, который необходимо подавать в призабойное

пространство ствола, м³/мин;

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

С - допустимая согласно ПБ концентрация метана в исходящей из

выработки вентиляционной струе,%;

С₀ – концентрация метана в струе воздуха, поступающего в тупи-

ковую выработку, %; для стволов С₀=0.

При взрывном способе выемки угля в тупиковых выработках, проводимых по угольным пластам (для шахт, опасных по газу), определяется по формуле:

(18.2)

где S – площадь поперечного сечения выработки в свету, м²;

l_з.тр – расстояние от конца вентиляционного трубопровода до забоя

выработки, м; принимается согласно требованиям ПБ;

k_т.д – коэффициент турбулентной диффузии; принимается равным

1,0 при S10 м² и 0,8 при большем сечении выработки в све-

ту;

I_з.п.max – максимальное метановыделение в призабойном простран-

стве после взрывания по углю, м³/мин;

С_max– допустимая максимальная концентрация метана в призабой-

ном пространстве после взрывания,%; С_max =2%.

При нагнетательно-всасывающем способе проветривания тупиковых выработок с использованием пылеулавливающих установок расход воздуха в нагнетательном трубопроводе перед воздуховыпускным клапаном Q'_з.п должен быть больше или равен 1,2 Q_з.п , где Q_з.п- расход воздуха, определенный по формуле (18.1).

Расход воздуха через воздуховыпускной клапан Q_в.к принимается (0,65-0,75)·Q'_з.п, а подача пылеулавливающей установки Q_п.у= 1,2·Q_з.п. При этом должно выполняться условие Q'_з.п Q_п.у, а Q_в.к15S.

Расчет расхода воздуха для проветривания ствола по газам, образующимся при взрывных работах, осуществляется по формуле:

(18.3)

где V_вв – объем вредных газов, образующихся после взрывания, л;

V_вв=100·В_уг+40·В_пор; (18.4)

В_уг, В_пор – масса одновременно взрываемых ВВ по углю и породе

соответственно, кг; если взрывание по углю и породе

производится раздельно (в несколько приемов), то при

расчете Q_з.п принимается максимальное значение V_вв;

Т – время проветривания выработки после взрывания, мин; при-

нимается согласно ПБ;

– средняя площадь поперечного сечения выработки в свету при

переменном сечении, м²;

(18.5)

S₁, S₂,…, S_n – площади поперечных сечений отдельных участков

выработки (ствола), м²;

l_1, l₂,…, l_n – длина этих участков, м;

l_n – длина тупиковой части определяется по формуле

(18.6)

k_обв- коэффициент, учитывающий обводненность тупиковой выра-

ботки (ствола); принимается по табл. 18.1;

Таблица 18.1– Значения коэффициента обводненности k_обв

Характеристика выработок	kобв
Стволы сухие (приток до 1 м3/ч) любой глубины и обводненные глубиной не более 200м. Горизонтальные и наклонные тупиковые выработки проводятся по сухим породам	0,8
Стволы обводненные (приток до 6 м3/ч) глубиной более 200м. Капеж. Горизонтальные и наклонные тупиковые выработки частично проводятся по водоносным породам (влажные выработки)	0,6
Стволы обводненные (приток от 6 до 15 м3/ч) глубиной более 200м, капеж в виде дождя. Горизонтальные и наклонные тупиковые выработки на всю длину проводятся по водоносным породам или с применением стационарных водяных завес (обводненные выработки)	0,3
Стволы обводненные (приток более 15 м3/ч) глубиной более 200м. Капеж непрерывающимися струями.	0,15

k_ут.тр - коэффициент утечек воздуха в вентиляционных трубопрово-

дах. При длине l_n< l_n.кр значение k_ут.тр принимается для длины

l_n,а при l_n l_n.кр – для длины, равной l_n.кр. При определении

k_ут.тр необходимо принимать Q_з.п=60·S·v_min;

k_m.c - коэффициент турбулентной диффузии полной свободной

струи; определяется по табл. 18.2 в зависимости от величины

l_з.тр/d_тр.п.

Таблица 18.2 – Значения коэффициента турбулентной диффузии

свободной струи

lз.тр/dтр.п	km.c	lз.тр/dтр.п	km.c
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

d_тр.п- приведенный диаметр трубопровода, м; при расположении у

стенки ствола посредине высоты или ширины выработки ра-

вен 1,5·d_тр. При использовании в стволах двух параллельных

трубопроводов d_тр.п = 1,5·( );

- коэффициент, учитывающий совместное влияние обводнен-

ности и глубины ствола, а также температуры пород в стволе

на процесс разбавления вредных газов; определяется по фор-

муле:

, (18.7)

где Н_с – глубина ствола от поверхности до расчетного пункта, м;

- коэффициент, учитывающий влияние обводненности ствола;

зависит от притока воды и равен:

приток воды, м3/ч	2	4	6	8	10	12	14	16	18
	18,4	13,0	10,6	9,2	8,2	7,5	6,9	6,5	6,1

t_n - естественная температура пород на глубине Н_с, ⁰С; принимает-

ся по данным геологоразведки, а при их отсутствии рассчиты-

вается по Единой методике прогнозирования температурных

условий в угольных шахтах;

t₀ - среднемесячная температура атмосферного воздуха для июля,

⁰С; принимается по данным, приведенным в Единой методике

прогнозирования температурных условий в угольных шахтах.

Расчет расхода воздуха по числу людей производится по формуле:

, (18.8)

где n_чел.з.п - наибольшее число людей, одновременно работающих в

призабойном пространстве, чел.

Расход воздуха по минимальной скорости в выработке рассчитывается по формуле:

(18.9)

где _{n min} - минимально допустимая согласно ПБ скорость воздуха в ту-

пиковой выработке (стволе), м/с.

Расход воздуха по минимальной скорости в призабойном пространстве тупиковой выработки в зависимости от температуры определяется по формуле:

(18.10)

где _{з min} – минимально допустимая, согласно ПБ скорость воздуха в

призабойном пространстве выработки в зависимости от

температуры, м/с.

Расход воздуха для проветривания всей тупиковой выработки по газовыделению Q_n(м³/мин) при любых способах ее проведения определяется по формуле:

(18.11)

где I_n - метановыделение (выделение углекислого газа) в тупиковой

выработке, м³/мин;

k_н.п - коэффициент неравномерности газовыделения в тупиковой

выработке.

При расчете Q_n по углекислому газу значение С₀ принимается равным концентрации углекислого газа в атмосферном воздухе на поверхности шахты.

Расход воздуха для проветривания тупиковой выработки по числу людей определяется по формуле (18.8), в которую вместо n_чел.з.п подставляется наибольшее число людей, одновременно работающих в выработке.

При ведении сварочных работ в стволах расход воздуха по выделению вредных веществ рассчитывается по формуле

(18.12)

где k_н.с- коэффициент, учитывающий неравномерность выполнения

сварочных работ; принимается равным 1,1-1,2;

М_св.п - масса сварочной пыли и газов, образующихся при расходе

1 кг электродов в перерасчете на условную окись марганца,

г/кг; принимается по табл. 18.3 в зависимости от типа и мар-

ки электрода;

n_пос – число сварочных постов, действующих в выработке одно-

временно;

Р_э – расход электродов на сварку 1 метра шва, кг/м;

N_св- норма времени на 10 метров сварочного шва, ч/м; принимает-

ся N_св=3,4, ч/м;

С_n – предельно допустимая концентрация пыли окислов марганца,

мг/м³; принимается С_n=0,3 мг/м³.

Таблица 18.3 – Вредные вещества, образующиеся при ведении

сварочных работ, в пересчете на условную окись

марганца

Тип электрода	Марка электрода	Объем сварочной пыли и газов, образующихся при расходе 1 кг электродов, в пересчете на условную окись марганца, г/кг
Э-42	ЦМ-7 ОММ-5 УОНИ-13/45 УОНИ-13/55	7,5 2,9 3,0 3,0
ЭА-1	Аустенит АНО-1 АНО-3 АНО-4	1,0 1,43 1,17 1,05