1.3 Расчет параметров способа снижения газообильности выемочного участка поверхностными газоотсасывающими вентиляторами

При изолированном отводе метана из выработанных пространств с помощью поверхностных газоотсасывающих вентиляторов типа ВМЦГ-7 расход воздуха Q_вх (м³/мин), необходимого для проветривания горных выработок выемочного участка, определяется по формуле

, (4)

где Q_исх - количество воздуха, поступающего из очистной выработки в выработку с исходящей струей, м³/мин,

, (5)

I_в – максимальная метанообильность очистной выработки, принято

5,9 м³/мин;

k_н - коэффициент неравномерности газовыделения, принято 1,64;

С - допустимая концентрация метана в исходящей из очистной выработки вентиляционной струе, не более 1% /4/;

С_о - концентрация метана в поступающей на выемочный участок вентиляционной струе, не более 0,5% /4/;

k_в - коэффициент, учитывающий долю выноса метана из призабойного в выработанное пространство, рассчитывается по формуле

, (6)

I_вх - количество метана в поступающей на выемочный участок вентиляционной струе, м³/мин (в расчете принимать I_вх = 0 м³/мин);

k_во - коэффициент, учитывающий долю выноса метана из призабойного в выработанное пространство при отсутствии метана в поступающей на выемочный участок вентиляционной струе, определяется в зависимости от k_ут по таблице 1.2, принято 0,91;

k_р - коэффициент, характеризующий распределение воздуха на выемочном участке, определяется в зависимости от k_ут по таблице 1.2, принято 0,2;

k_ут - коэффициент, учитывающий утечки воздуха через выработанное пространство из призабойного пространства при возвратноточной схеме проветривания, рассчитывается по формуле

, (7)

m - вынимаемая мощность пласта, принято 1.7м;

L_вп - максимальная протяженность выработанного пространства, принято 2000м;

S_оч - площадь поперечного сечения призабойного пространства очистной выработки, принято 3.9м² (определяется по таблице 1.3);

f_ср - средневзвешенный коэффициент крепости подработанного горного массива на расстоянии от вынимаемого пласта, равном восьми его мощностям, принято 6.

Расход воздуха Q_вп (м³/мин), необходимого для изолированного отвода метана по аэродинамическим каналам в обрушенных породах основной кровли, определяется по формуле

, (8)

Расчет аэродинамического сопротивления выработанного пространства R_вп (дПа с²/м⁶) производится по формуле

, (9)

где R_удвп - удельное аэродинамическое сопротивление выработанного пространства, дПа с²/м⁷, определяется по таблице 1.4, принято 0,005 дПа с²/м⁷.

дПа с²/м⁶

Если отвод метановоздушной смеси производится по выработкам, частично сохраняемым в выработанном пространстве, то удельное аэродинамическое сопротивление таких выработок R_удвп ориентировочно принимается 0,007 дПа с²/м⁷.

Расчет падения депрессии по выработанному пространству h_вп (дПа) производится по формуле

, (10)

Значение Q_вп в формуле (1.10) приводится в м³/с.

Расчет необходимого действующего напора h_ф (дПа) на сопряжении фланговой газодренажной выработки с вентиляционной скважиной (группой скважин), пробуренной с дневной поверхности, выполняется по формуле

, (11)

где h_л - действующий напор на сопряжении очистной выработки с тупиком конвейерного штрека (знак «минус» при всасывающем способе проветривания и «плюс» при нагнетательном), дПа. Определяется по данным депрессионной съемки, в расчетах можно принимать h_л = 20-40 дПа.

Расчет расхода воздуха Q_с (м³/мин), отводимого по скважине (группе скважин), определяется по формуле

, (12)

где Q_доп - дополнительное количество воздуха, поступающее к скважине из примыкающих выработок (для первого столба в выемочном поле Q_доп = 0, для следующих столбов определяется по фактическим замерам расхода воздуха в горных выработках выемочного участка), м³/мин.

По найденному значению Q_с (переведенному из м³/мин в м³/с) определяется депрессия Н_в (дПа) по характеристике газоотсасывающего вентилятора ВМЦГ-7 (с максимальным углом поворота закрылок рабочего колеса, равным 40^о), приведенной на рисунке 2.

Падение депрессии по вентиляционной скважине h_ск (дПа) определяется по формуле

. (13)

Рисунок 2 – Аэродинамическая характеристика вентилятора ВМЦГ-7 /1/

Удельное аэродинамическое сопротивление вентиляционной скважины (группы скважин) R_уд (дПа с²/м⁷) определяется из условия

, (14)

где L_с - длина вентиляционной скважины, м (в расчете длину скважины принимать равной глубине ведения горных работ Н).

При бурении одной скважины необходимый диаметр d выбирается по таблице 1.5. Если вместо одной скважины производится бурение нескольких одинаковых скважин меньшего диаметра, то количество скважин определяется по формуле:

, (15)

где R_уд1 - удельное аэродинамическое сопротивление одной скважины в зависимости от диаметра скважины d, определяется по таблице 1.5, дПа с²/м⁷.