Пример расчета проветривания тупиковой выработки Исходные данные для расчета :

1.Длина тупиковой части выработки, L_п= 800 м;

2.Поперечное сечение выработки в свету, S=7.1 м²;

3.Мощность пласта, m=0.80 м;

4.Газоносность угля X_г=29.0 м³/т.с.б.м.;

5.Выход летучих веществ, V^г=8.0 %

6.Ширина выработки по угольному забою,b_у=4.4 м.

7.Глубина заходки l_вз=2.2 м.;

8.Расход ВВ: по углю B_у=10 кг

по породе B_п=18 кг

9.Температура воздуха в призабойном пространстве выработки t C=26;

10.Относительная влажность воздуха в забое 78 %;

11.Скорость проведения выработки V=4.4 м/сут;

12.Марка угля-ПА;

13.Зольность угля А_з=18 %;

14.Влажноть угля W_р=3 %;

15.Обемный вес угля γ=1.5 т/м³

Недостающие данные принять по условиям шахты, на которой вы работаете.

Решение задачи производим по методике /3/,согласно которой количество воздуха которое необходимо подавать в забой выработки определяется по следующим факторам:

-по метановыделению:

по газам, образующимся при взрывных работах:

-по средней минимально допустимой скорости движения воздуха в соответствии с требованиями ПБ:

-по наибольшему числу людей:

-по минимально допустимой скорости движения воздуха в призабойном пространстве с учетом температуры и относительной влажности.

Количество воздуха, которое необходимо подавать в забой выработки по метановыделению при взрывном способе выемки угля в выработке проводимой по пласту угля, определяется по формуле

Q_з.п=м³/мин (4.1)

где 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 приS£10 м²и 0.8 при большем сечении выработки:

С_max-допустимая максимальная концентрация метана в призабойном пространстве после взрывания по углю; принимается равной 2%.

С₀-концентрация метана в струе воздуха поступающей в выработку, %; принимается в соответствии с /3/ равной 0.05%.

I_з.п.max-максимальное метановыделение в призабойном пространстве после взрывания по углю, определяется по формуле

I_з.п.max=0.05*S_уг*l_вз*g(x-x₀), м³/мин (4.2)

где S_уг- площадь сечения выработки по углю в проходке, м²

S_уг=b_уг*m= 4.4*0.8=3.5 м²;

g- объемный вес угля, т/м³;

x-природная метаноносность пласта, м³/т. Определяется по формуле

x=x_г*K_W.A, м³/т (4.3)

где K_W.A-поправочный коэффициент, учитывающий влажность угляW_ри зольностьA_з

K_W.A=0.01(100-W_р-A_з), (4.4)

A_з=18 %,W_р=3%, тогдаK_W.A=0.79, аx=29*0.79=22.9 м³/т;

x₀-остаточная метаноносность угля, м³/т; определяется по формуле

x₀=x_о.г*K_W.A,м³/т (4.5)

x_о.г- остаточная метаноносность угля ,м³/т.с.б.м; Определяется по табл.3.1 /3/ в зависимости от выхода летучих веществV^г. В нашем примереV^г=8.0 %, тогдаx_о.г=5.3 м³/т.с.б.м.,аx₀=0.79*5.3=4.2 м³/т

Определяем менановыделение в призабойном пространстве

I_з.п.max=0.05*3.5*2.2*1.5(22..9-4.2)=10.8 м³/мин.

Определяем количество воздуха, которое необходимо подавать в забой по выделению метана

Q_з.п.==358 м³/мин

Определяем расход воздуха по средней минимально допустимой скорости движения воздуха

Q_з.п=60*V_п.min*S, м³/мин (4.6)

где V_п.min-минимально допустимая ПБ скорость движения воздуха в выработке, м/с; для шахт опасных по метануV_п.min=0.25 м/с

Q_з.п=60*0.25*7.1=106 м³/мин

Расход воздуха по минимальной скорости в призабойном пространстве с учетом температуры и относительной влажности воздуха определяется по формуле

Q_з.п=20*V_з.min*S, м³/мин (4.7)

где V_з.min-минимально допустимая ПБ скорость воздуха в призабойном пространстве м/с; принимается по табл.8.3 ПБ В нашем примере температура равна 22 С, а относительная влажность 92%, тогдаV_з.min=1.0 м/с

Q_з.п=20*1.0*7.1=142 м³/мин

Расход воздуха, который необходимо подавать в забой по наибольшему числу людей определяется по формуле

Q_з.п=6n, м³/мин (4.8)

Q_з.п=6*8=48 м³/мин

Количество воздуха, которое необходимо подавать в забой по ядовитым газам, образующимся при взрывных работах, определяется по формуле

Q_з.п=, м³/мин (4.9)

где Т-время проветривания выработки, мин;

Для шахт опасных по внезапным выбросам угля и газа Т£30 мин, для прочих шахт не нормируется; Принимаем Т=30 мин.;

V_вв- объем вредных газов, образующихся после взрывания, л;

V_вв=100*В_уг+40*В_пор, л (4.10)

В_уг, В_пор-масса одновременно взрываемых ВВ по углю и по породе, соответственно, кг; Если взрывание по углю и по породе производится раздельно то при расчете Q_з.ппринимается большее из произведений входящих в формулу (4.10). Предусматриваем одновременное взрывание по углю и по породе тогда значениеV_ввбудет равноV_вв=100*10+40*18=1720, л;

где -длина тупиковой части выработки, м; для горизонтальных и наклонных тупиковых выработок длиной 500 м. и более вместо подставляется критическая длина равная 500 м, а в том случае меньше 500м, подставляется .В нашем примере = 800 м

К_об- коэффициент, учитывающий обводненность выработки; принимается по табл.5.1 К_об=0.8

К_ут.тр.- коэффициент ,учитывающий утечки воздуха в вентиляционном трубопроводе; определяется согласно пункту 5.3.3 (табл.5.4).При длинеменьше критической длины, значение К_ут.тр.принимается для длины , и при ³l_п.кр.для критической длиныl_п.крПринимаем гибкие матерчатые трубы типа 1А диаметром 0.8 м, тогда К_ут.тр=1.33.

Q_з.п==162 м³/мин

Для выбора ВМП принимаем наибольшее из полученных Q_з.п.=358 м³/мин

Определяем необходимую производительность вентилятора

Q_в=Q_з.п*К_ут.тр, м³/мин (4.11)

Q_в=358*1.33=476 м³/минQ_в=7.9 м³/с

Определяем необходимое давление вентилятора

h_в=,кг/м² (даПа) (4.12)

где R_тр.г.- аэродинамическое сопротивление гибкого трубопровода, кm; определяется по формуле

R_тр.г=r_тр*(l_тр+20d_трn₁+10d_трn₂) (4.13)

r_тр- удельное аэродинамическое сопротивление гибкого трубопровода без утечек воздуха кm/м; Для труб диаметром 0.8 мr_тр=0.0161 кm/м;(/1/,стр.87);

d_тр- диаметр гибкого трубопровода, м;

n₁,n₂-число поворотов трубопровода под углом 90⁰и 45⁰соответственно.

R_тр.г=0.0161(800+20*0.8*0+10*0.8*0)=12.88 кm

h_В=7.9²*12.88=583 кг/м²

Выбор вентилятора производим путем нанесения расчетного режима его работы Q_В,h_вна аэродинамические характеристики вентиляторов. На основании анализа аэродинамических характеристик вентиляторов принимаем к установке вентилятор ВМЦ-8. Точка с координатамиQв=7.9 м³/с иh_В=583 кг/м²ложится на характеристику вентилятора в зону между углами установки лопаток направляющего аппарата 0⁰и -20⁰. Для определения фактической производительности, депресси вентилятора и количества воздуха которое будет поступать в забой, на его аэродинамической характеристике, строим характеристику трубопровода по уравнению (4.12). Для этого задаемся произвольными значениямиQ=2, 4, 6, 9 м³/с и определяем соответствующие им значения К_ут.триh_в Расчетные данные для построения характеристики трубопровода представлены в табл.4.1

Таблица 4.1

Qз.п, м3/с	2	4	6	8
КУТ.ТР	1.22	1.27	1.33	1.39
Qв	2.44	5.08	7.98	11.12
hВ	61.0	253.0	595	1103.0

Рисунок 4.1 Аэродинамическая характеристика вентилятора ВМЦ-8 и сети

Точка «А» на графике (рис.4.1)характеризует расчетный режим расчетный режим, а точка «Б» фактический режим работы вентилятора. Фактический режим работы вентилятора характеризуется параметрамиQ_В.Ф=8.1 м³/с,h_В.Ф=600 кг/м²

Определяем количество воздуха, которое будет поступать в забой

Q_З.П.Ф=1.69-0.69Q_В.Ф, м³/с (4.14)

Q_З.П.Ф=1.69-0.69*8.1=5.94 м³/с.

Q_З.П=358

м³/мин

Рисунок 4.2 Схема проветривания выработки