книги / Рудничная аэрология

расхода воздуха умножением некоторой оптимальной скорости его движения уопт, при которой обеспечивается наиболее эффек­ тивный вынос пыли, на площадь поперечного сечения выработки S:

Значение уопТ определяется экспериментально для. конкретных условий.

При расчете расхода воздуха для шахты в целом необходимо учитывать утечки воздуха. Поскольку они уменьшают количество поступающего воздуха к основным местам его потребления, не­ обходимо компенсировать утечки соответствующим увеличением расхода воздуха, подаваемого в шахту. Практически для этого к основному расходу воздуха Q0 (определенному по людям, по газу или пыли) прибавляют абсолютную величину утечек QyT или его умножают на коэффициент утечек Кут:

(XXV.20)

Однако часть утечек п может участвовать в разбавлении газа или пыли и будет являться частью основного расхода воздуха

Необходимый расход воздуха определяют как при проектиро­ вании, так и при эксплуатации шахты. Применяемые при этом методы расчета тождественны. Различие состоит лишь в том, что на действующей шахте количества газа и пыли могут быть за­ мерены, а при проектированиии они должны устанавливаться расчетом.

Расчет расхода воздуха для угольных шахт и рудников при наличии ряда общих положений имеет и существенные различия, определяемые спецификой технологии.

При проектировании вентиляции шахты расход воздуха, как правило, приходится рассчитывать по нескольким факторам, например по людям, по метану, по газам ВВ, по пыли. В резуль­ тате получается несколько значений расхода воздуха.

Чтобы определить окончательный расход воздуха для венти­ ляции шахты, необходимо оценить определяющие его факторы с точки зрения их однородности.

Допустим, например, что определяющими факторами явля­ ются величина потребления кислорода и величина пылевыделения.

С санитарно-гигиенической точки зрения влияние уменьшения содержания 0 2 и повышения содержания пыли неоднородно: первый из этих факторов вызывает кислородное голодание*

второй — заболевание пневмокониозом. Поэтому для деальнейшего расчета вентиляции следует принять наибольший расход воздуха из рассчитанного по рассматриваемым двум неоднородным фак­ торам.

Предположим теперь, что в воздухе содержатся также окись углерода и окислы азота. Как отмечалось в § 5, при одновременном содержании в воздухе окиси углерода и окислов азота их дейст­ вие на организм человека усиливается, т. е. по действию на чело­ века эти факторы однородны. Считается, что один объем окислов азота в пересчете на двуокись азота N02 эквивалентен по ток­ сичности 6,5 объемам СО. Очевидно, что в этом и в подобных случаях расход воздуха, рассчитанный по каждому из однород­ ных факторов, должен затем суммироваться. Тем самым обеспе­ чивается суммарное содержание однородных примесей в воздухе в допустимых пределах.

Содержащиеся в воздухе примеси могут быть однородны и с точ­ ки зрения условий безопасности, если, например, эти примеси взрывчаты (например, метан и водород).

Таким образом, если в воздухе содержатся однородные и не­ однородные примеси, расход воздуха рассчитывается по каждой из них, затем суммируются расходы воздуха, определенные по однородным примесям, и для окончательного расчета принимается наибольшее из полученных значений.

На практике обычно вместо суммирования расходов воздуха, определенных по однородным примесям, суммируют абсолютные значения этих примесей в воздухе. Таким образом получают не­ однородные группы примесей, по каждой из которых определяют расход воздуха. Для дальнейших расчетов принимают Наибольший расход воздуха. Например, в газах ВВ содержатся СО и окислы азота, которые объединяются в группу «условная оцись угле­ рода». Поэтому при расчете количества воздуха, необходимого для вентиляции шахты, последнее определяется не отдельно по СО и по окислам азота, а суммарно по условной окиси углерода или по фактору «газы ВВ».

Если образующиеся при взрыве ВВ газы рассматривать в целом как условную окись углерода, то все факторы, имеющие

газов ВВ, пыли). Поэтому расход воздуха определяется ц0 каждому из этих факторов и для дальнейших расчетов берется Наибольшее из полученных значений.

Расчет расхода воздуха для вентиляции угольных шахт про­ изводится по метану, по углекислому газу, по газам ВВ, п 0 людям, по пыли; полученные по этим факторам расходы воздуха для глубоких шахт проверяются по тепловому фактору.

В настоящее время расход воздуха для вентиляции рассчиты­ вается отдельно для проектируемых и для действующих шаХт. Расчет расхода воздуха для случая проектирования щаХТЫ Пр0_

уводится в соответствии с «Руководством по проектированию вентиляции угольных шахт» *.

Расчет расхода воздуха для вентиляции действующих шахт Принципиально тождествен расчету для проектируемых шахт. Основное отличие состоит лишь в том, что в расчете для действу­ ющих шахт используется фактически выделяющееся (а не расчет­ ное) количество газа, определяемое замерами в шахте. Расчет расхода воздуха для действующих шахт приведен в соответству­ ющей Инструкции **.

Ниже изложен метод расчета расхода воздуха для вентиляции Проектируемых шахт. Сначала определяется расход воздуха для Вентиляции очистных забоев, выемочных участков и подготовитель­ ных выработок; затем — расход воздуха для обособленной вен­ тиляции камер, а также утечки воздуха. Сумма этих количеств Воздуха с добавлением некоторого резерва определяет дебит главного вентилятора.

Расчет расхода воздуха для проветривания подготовительных выработок приведен в главе XIX.

Очистные забои. Для забоев типа лав расчет расхода воздуха по постоянному газовыделению (метан, углекислый газ,) произво­

где <?оч — расход воздуха в лаве, м8/мин; / оч — абсолютное газовыщеление в очистную выработку, м3/мин; сд — максимально до­ пустимое содержание газа в исходящей из очистного забоя струе, % ; с0 — содержание газа в поступающей в очистной забой струе воздуха, %.

По газам, образующимся при взрыве ВВ, величина Ç0, (в м*/мин) определяется по следующим формулам:

для забоев типа лав

диффузии свободной струи в камере.

* Руководствопопроектированиювентиляцииугольныхшахт.M.f «Недра», 1975, 238с.

** Инструкцияпорасчетуколичествавоздуха, необходимогодляпро­ ветриваниядействующихугольныхшахт.М.,«Недра», 1975, 80с.

По наибольшему числу людей пч, одновременно находящихся в забое, величина Q04 (в м3 /мин) равна

где уп< опт — оптимальная скорость движения воздуха в очистной выработке по пыли, м/с.

Расчет по пыли производится, если скорость движения воздуха, рассчитанная по газовыделению или температуре, меньше опти­ мальной по пыли.

Окончательно для вентиляции очистного забоя принимается наибольшее значение Q04 из рассчитанных по формулам (XXV.22), (XXV.26).

Для вентиляции резервных забоев расход воздуха принимается равным половине расхода воздуха для действующих забоев.

Расход воздуха для вентиляции выемочного участка

(?уч = (?оч^ут. в + Qдоп* (XXV.27)

где &ух< в — коэффициент, учитывающий утечки воздуха через вы­ работанное пространство выемочного участка; (?доп — расход воз­ духа в дополнительной выработке для обособленного разбавления метана, выделяющегося из выработанного пространства лавы и транспортируемого угля.

Величина Çaon рассчитывается только для схем вентиляции, предусматривающих обособленное разбавление метана но источ­ никам его выделения.

Камеры. Для склада ВМ расход воздуха (в м3 /мия) определя­ ется исходя из четырехкратного его обмена в объеме камеры РВм

что учитывается коэффициентом 0,07.

Для электромашинных и трансформаторных камер расход воз­ духа (в м3 /мин) определяется из условия, чтобы температура воз­ духа на выходе из камеры не превышала 26° С:

с у т о к , равны й отнош ению сум м арного врем ени работы уста н о в к и

Утечки воздуха в шахте определяются суммированием утечек

воздуха на вентиляционных участках 2 (? у т . уч» в параллельных вы­

Н еобходим о уб е д и ть ся , что р ассч и тан н ы й по форм уле ( X X V . 32) р асхо д в о зд у х а д о статочен д л я р азб авл ен и я вы деляю щ егося в ш а х ­

н и я (с учетом н еравном ер ности) соответственно н а выемочных у ч а с т ­

Дебит главного вентилятора равен

<?в = *уТ.вн<?ш, (XXV. 34)

где кутлвн — коэффициент внешних утечек (подсосов). При рас­ положении вентилятора на скиповом стволе этот коэффициент равен 1,25; на клетевом 1,20; на стволах или шурфах без подъема 1,10; на шурфах, используемых для спуска материалов, 1,30.

Расчет расхода воздуха для рудных и нерудных шахт произ­ водится по тем же факторам, что и для угольных шахт и, кроме того, по выхлопным газам двигателей внутреннего сгорания. В отличие от угольных шахт, где расчет производится позабойным методом, для рудных и нерудных шахт существует как позабойный, так и общешахтный методы расчета расхода воздуха.

Расход воздуха (в м3/мин) для шахты в целом по наибольшему числу людей равен

где Q4 = 6 м3/мин — норма воздуха на одного человека; N 4 — наибольшее число людей, одновременно находящихся в шахте; к3 — коэффициент запаса; в зависимости от способа вентиляции шахты изменяется от 1,30 до 1,65.

Расход воздуха (в м3 /мин) для шахт I—III категории по взрыв­ чатым газам равен

газов, выделяющихся в шахте за сутки, а коэффициент 14,4 по­ лучается при переводе суточного газовыделения в минутное и при нахождении расхода воздуха по заданному содержанию в нем газа (qmA m• 100%/24-60-сд% = дш^ш/1^»4сд).

По расходу ВВ расход воздуха (в м3/мин) для шахты в целом равен

ЮО/вв^э

Гсд

площадь поперечного сечения очистной выработки, м2; 10Ч— дли­ на рабочего пространства очистной выработки, м; Ук — объем камеры, м3; кт— коэффициент турбулентной диффузии свобод­ ной струи воздуха.

Если на руднике применяются системы с массовыми взры­ вами, то для проветривания шахты после массового взрыва в нее требуется подавать значительно больше воздуха, чем в обычных Условиях. В результате возникает необходимость в двух режимах вентиляции: усиленном и нормальном.

Различие между усиленным и нормальным режимами вентиля­ ции в значительной степени определяется временем проветривания Рудника после массового взрыва. При значительном времени про­ ветривания (например, в течение суток при взрыве в предвыход­ ной день) рудник может быть очищен от газов за счет подачи того же количества воздуха, что и при нормальном режиме вен­ тиляции, т. е. необходимость в усиленном режиме отпадает.

Расход воздуха для вентиляции блока при усиленном и нор­ мальном режимах определяется по формуле

где а — коэффициент, учитывающий особенности систем разработки; при нормальном режиме вентиляции а — 40,3, при усиленном режиме изменяется от 40,3 до 50; У3 — объем загазированных выработок.

Величина заряда В для усиленного режима вентиляции в фор­

образующиеся при взрыве газы ВВ выделяются в выработки в течение усиленного режима вентиляции: значительная их часть остается во взорванной массе. При расчете величины Q6 для нор­ мального режима проветривания величина В равна сумме расхода ВВ на вторичное дробление и некоторого условного заряда ВВ, от взрыва которого выделилось бы столько же газов ВВ, сколько их выделяется при выпуске руды (при выпуске руды выделяется газ, оставшийся в отбитой горной массе после взрыва ВВ). Вели­ чина В берется в килограммах.

По методу С. PL Луговского расход воздуха по образующимся при взрыве ВВ газам для проветривания шахты в целом можно определить по формуле

где пр — число применяемых на шахте систем разработки; а — коэффициент одновременности взрывания руды в блоках; N 6, — число блоков, в которых одновременно ведется очистная выемка при одной и той же системе разработки; Q6 ( — количество воздуха, необходимое для проветривания одного блока при полном разви­ тии в нем очистных работ; Met — число блоков, одновременно находящихся в нарезке при данной системе разработки; <?п а р — количество воздуха, необходимого для вентиляции нарезных вы­ работок в блоке при нормальном развитии работ; тЛя„ — число групп капитальных и подготовительных выработок, в пределах которых ÇKi= const; PïUt — число одновременно проводимых капитальных и подготовительных выработок, в которые необхо­ димо подавать одинаковое количество воздуха; QKi — количество воздуха, необходимое для проветривания одной капитальной или подготовительной выработки; рассчитывается методами, изло­ женными в главе XIX.

Расход воздуха (в м3/с) для шахты в целом по пыли можно определить по формуле

<?ш = 195ЛШ. (XXV.43)

При A xu sg 900 тыс. т расчет производится по формуле

мг/м3; п0 — содержание пыли в поступающей струе воздуха, мг/м3..

При периодических (мгновенных) пылевыделениях в выработку процесс проветривания носит нестационарный характер. В этом случае расход воздуха для отдельной выработки может быть рассчитан по формуле

(XXV.48)

где Vn — объем запыленной части выработки, м3; Т — время проветривания выработки после поступления в нее пыли; пн — начальная (при Т = 0) запыленность воздуха, мг/м3.

Расход воздуха для забоев, блоков и шахты по непрерывно выделяющимся газам (С02 и другим) определяется по формуле (XXV.22), умножаемой на коэффициент запаса объекта к3. В этой формуле вместо / оч следует подставлять абсолютную газообильность данного объекта в м3/мин.

Расход воздуха в (м3/мин) по выхлопным газам двигателей внутреннего сгорания (ДВС) можно рассчитывать несколькими методами:

1) для одной машины (метод МГИ)

максимальных выход i-ro вредного компонента выхлопных газов; сд *— максимально допустимое содержание i-то вредного компонента

ввоздухе, %; vM— средняя скорость движения машины по вы­ работке, м/мин; 5 рыр — среднее сечение выработки по пути дви­ жения машины, м2.

Формула (XXV.49) учитывает, что газы ДВС подвергаются как динамическому (диффузионному) рассеиванию (первое сла­ гаемое), так и статическому рассеиванию в том объеме выработки,

вкотором движется машина (второе слагаемое). При попутном движении машины и потока воздуха, если скорость машины меньше, чем скорость воздуха в выработке, определяемая первым слагаемым формулы (XXV.49), второе слагаемое берется со зна­ ком плюс; при встречном движении машины и потока воздуха это слагаемое берется со знаком минус;

2)для одной машины (по разбавлению отдельных компонентов выхлопных газов)