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 (Qз.п.) и в целом для выработки (Qn).
Расчет расхода воздуха по выделению метана (углекислого газа) производится по формуле:
(18.1)
где Qз.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;
Сmax– допустимая максимальная концентрация метана в призабой-
ном пространстве после взрывания,%; Сmax =2%.
При нагнетательно-всасывающем способе проветривания тупиковых выработок с использованием пылеулавливающих установок расход воздуха в нагнетательном трубопроводе перед воздуховыпускным клапаном Q'з.пдолжен быть больше или равен 1,2 Qз.п, гдеQз.п - расход воздуха, определенный по формуле (18.1).
Расход воздуха через воздуховыпускной клапан Qв.кпринимается (0,65-0,75)·Q'з.п, а подача пылеулавливающей установки Qп.у = 1,2·Qз.п. При этом должно выполняться условие Q'з.п³ Qп.у, а Qв.к ³ 15 S.
Расчет расхода воздуха для проветривания ствола по газам, образующимся при взрывных работах, осуществляется по формуле:
(18.3)
где Vвв – объем вредных газов, образующихся после взрывания, л;
Vвв=100·Вуг+40·Впор; (18.4)
Вуг, Впор – масса одновременно взрываемых ВВ по углю и породе
соответственно, кг; если взрывание по углю и породе
производится раздельно (в несколько приемов), то при
расчете Qз.п принимается максимальное значение Vвв;
|
|
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,…, Sn – площади поперечных сечений отдельных участков
выработки (ствола), м2;
l1, 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 n³ l n.кр – для длины, равной l n.кр. При определении
k ут.тр необходимо принимать Qз.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/dтр.п.
Таблица 18.2 – Значения коэффициента турбулентной диффузии
свободной струи
l з.тр/dтр.п | k m.c | l з.тр/dтр.п | k m.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 |
dтр.п- приведенный диаметр трубопровода, м; при расположении у
стенки ствола посредине высоты или ширины выработки ра-
вен 1,5·dтр. При использовании в стволах двух параллельных
трубопроводов dтр.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 Нс – глубина ствола от поверхности до расчетного пункта, м;
- коэффициент, учитывающий влияние обводненности ствола;
зависит от притока воды и равен:
приток воды, м3/ч | |||||||||
18,4 | 13,0 | 10,6 | 9,2 | 8,2 | 7,5 | 6,9 | 6,5 | 6,1 |
tn - естественная температура пород на глубине Нс, 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 nчел.з.п - наибольшее число людей, одновременно работающих в
призабойном пространстве, чел.
Расход воздуха по минимальной скорости в выработке рассчитывается по формуле:
(18.9)
где u 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 u 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 Qn(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 Qn 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 nчел.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;
Мсв.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;
nпос – число сварочных постов, действующих в выработке одно-
временно;
Рэ – расход электродов на сварку 1 метра шва, кг/м;
Nсв- норма времени на 10 метров сварочного шва, ч/м; принимает-
ся Nсв=3,4, ч/м;
Сn – предельно допустимая концентрация пыли окислов марганца,
мг/м3; принимается Сn=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 |