В.А. Колмаков Расчет газообильности и расхода воздуха для проветривания выработок действующих угольных шахт

Министерство образования Российской Федерации Кузбасский государственный технический университет Кафедра аэрологии, охраны труда и природы

Расчет газообильности и расхода воздуха для проветривания выработок действующих угольных шахт

Методические указания к практической работе по курсу "Вентиляция шахт" для студентов специально-

сти 090200 дневной и заочной форм обучения

Составитель В.А. Колмаков

Утверждены на заседании кафедры Протокол №3 от 27.10.2000

Рекомендованы к печати учебнометодической комиссией специальности 090200 Протокол №1 от 16.11.2000

Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса КузГТУ

Кемерово 2001

	1
	ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Jш.ф	– общая фактическая абсолютная газообильность
	шахты, м3/мин;
Jоч	– абсолютное газовыделение из очистного забоя, м3/мин;
Jст	– абсолютное газовыделение из старых выработанных
	пространств, м3/мин;
Jв	– абсолютное газовыделение из обособленно проветриваемых
	выработок, м3/мин;
lоч.р, lоч	– соответственно длина очистной выработки, для которой
	рассчитывается ожидаемое метановыделение и длина
	очистной выработки, для которой определяется
	фактическое, м3/мин;
Ар, А	– оответственно планируемая добыча угля и средняя,
	при которой определялось фактическое газовыделение, т;
Kс.р, Kн.о	– соответственно коэффициенты, учитывающие изменение
	систем разработки (0,6–0,8) и изменение газообильности
	с глубиной (0,5–0,7);
Jоч.ф	– газовыделение очистной выработки, м3/мин;
Jо	– газовыделение, поступающее в очистную
	выработку, м3/мин;
Ji	– средняя газообильность в пункте замера, м3/мин;
n	– число наблюдений;
Qi	– расход воздуха в пункте замера, м3/мин;
Сai, Cni	– соответственно концентрация газа по данным лабораторного
	анализа и переносных приборов, %;
nл, nп	– число определений лабораторными и переносными
	приборами;
Со	– концентрация газа во входящей струе, %;
Qi	– расход воздуха при отдельных замерах, м3/мин;
Jn	– ожидаемая метанообильность всей подготовительной
	выработки, м3/мин.;
Jз.п	– ожидаемое метановыделение на призабойном участке,
	м3/мин;
Jс	– ожидаемое метановыделение с обнаженных поверхностей
	пласта на основной длине выработки, м3/мин;

Jпр.ф

Vп.р

Vп

Kт

К”н

Jni

Qni

С, Со

Qо.в

Jобщ

Jисх

Qисх

2

–приведенное метановыделение в действующей подготовительной выработке (соответствует

метановыделению в выработке через 1 мес. после начала ее проведения), м3/мин;

–планируемая скорость проведения выработки, для которой рассчитывается ожидаемое метановыделение, м/мес.;

–средняя скорость проведения действующей выработки, для которой определено Jз.п, м/мес.;

–коэффициент, зависящий от времени Т, прошедшего от начала проведения до момента определения газообильности (0,4–2);

–коэффициент, учитывающий изменение газообильности с глубиной (0,8–1);

–фактическое метановыделение при отдельных замерах, м3/мин;

–расход воздуха в вентиляционной выработке в 10–15 от ее устья, м3/мин;

–концентрация метана соответственно в исходящей струе из выработки и в поступающей струе, %;

–расход воздуха обособленно проветриваемой выработки, м3/мин.;

–общая газообильность вентиляционного участка, м3/мин.;

–газообильность исходящей струи к вентилятору, м3/мин.;

–исходящая струя воздуха из шахты, м3/мин.;

С– средняя концентрация газа в исходящей струе из шахты

	за период замеров, %;
Qш	– расход воздуха для проветривания шахты, м3/мин.;
Qуч, Qn,
Qк, Qпв,	– соответственно расход воздуха для проветривания
Qут
	выемочных участков, обособленно проветриваемых
	подготовительных выработок, камер, обособленно
	проветриваемых выработок, утечек через вентиляционные
	сооружения за пределами выемочных участков, м3/мин;
Kн	– коэффициент неравномерности газовыделения (1,3–3,4);
Kо.з	– коэффициент, учитывающий движение воздуха по части
	выработанного пространства, прилежащего
	к призабойному (1,05–1,3);

	3
Kд	– коэффициент доставки воздуха участка (1,05–4,8);
Т	– время проветривания выработки, мин;

В– количество одновременно взрываемого ВВ, кг;

Vоч

S

Vmin

Кэф

Qоч Кн.п

Кп.в.

Кс.т

Uк. Ni

Кзг.i

t0

Еi.

na nб

Qут.н.

h

кпер.

Jв.у.

–проветриваемый объем очистной выработки, м3;

–сечение выработки, м2;

–минимально допустимая скорость движения воздуха,м/с;

–требуемый коэффициент удаления газа дегазацией или вентиляцией;

–расход воздуха очистного забоя, м3/мин;

–коэффициент неравномерности газовыделения

вподготовительной выработке (1,1; 2,4; 3,3);

–коэффициент неравномерности газовыделения

вподдерживаемой выработке (1,4 – 3,3);

–коэффициент неравномерности газовыделения из старых выработанных пространств (1,4 – 3,3);

–объем склада ВМ, м3;

–мощность электроустановки;

–коэффициент загрузки в течение суток;

–температура воздуха, поступающего в камеру в наиболее теплый месяц года, град.;

–емкость батареи;

–число аккумуляторов в батарее;

–число батарей;

–норма утечек воздуха через подземные вентиляционные сооружения, м3/мин., м2 (7 – 75);

–фактический перепад давления, даПа;

–коэффициент, зависящий от числа перемычек (0,76; 0,66; 0,57);

–газообильность вентиляционного участка, м3/мин.

4

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: научиться рассчитывать абсолютную газообильность и расход воздуха для проветривания выработок действующих угольных шахт.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Расчет расхода воздуха для проветривания действующих угольных шахт производится в соответствии с “Инструкцией по расчету количества воздуха, необходимого для проветривания действующих угольных шахт”, М.: Недра, 1975.

Основными исходными материалами для расчета расхода воздуха являются: планы развития горных работ, схема вентиляции шахты, результаты замеров расхода воздуха и концентрации газов в горных выработках.

Расчету расхода воздуха для действующих шахт, как и для проектируемых, должен предшествовать расчет газообильности.

2.1 Расчет газообильности выработок действующих шахт

Абсолютная газообильность действующих шахт складывается из суммы абсолютных газообильностей шахтопластов

Jш = Σ Jшп ,

(1)

Абсолютная газообильность каждого шахтопласта складывается из газообильностей вентиляционных участков

Σ Jшп = Σ Jв. у. ,

(2)

Абсолютная газообильность вентиляционного участка складывается из газообильностей очистных или выемочных участков, подготовительных, обособленно проветриваемых выработок и старых выработанных пространств вентиляционного участка

Σ Jв. у. = Σ Jоч + Σ Jn + Σ Jо.в. + Σ Jст ,

(3)

2.2 Определение газообильности очистных выработок

Расчет ожидаемого среднего метановыделения из очистной выработки производят по формуле

5

			l	оч. р
	Jоч =	Jоч.ф.
			lоч.

0,4		A	р	0,5
					Kс. р Kн.о ,	(4)
		A

Среднее фактическое газовыделение очистной выработки без учета газа, поступающего со входящей струей, равно:

Jоч.ф. = Jоч.ф. − J0 ,

(5)

Средний фактический дебит газа очистного забоя при наблюдениях в течении нескольких суток рассчитывается по формуле

J	'	=	Σ	Ji	,	(6)
	оч.ф.			n

Средний фактический дебит газа очистного забоя при одном наблюдении за сутки (не менее 10 замеров концентрации газа и один – расхода воздуха) рассчитывается по формуле

		3 Σ Cлi + Σ Cni
Ji =
	0,01 Qi	3 nл + ni

, (7)

Дебит газа, поступающего в очистную выработку, определяется по формуле

	J0	= 0,01	C0 Σ Qуч.i	,	(8)
			n

2.3. Определение газообильности подготовительных вырабо-

ток

Ожидаемое метановыделение во всю подготовительную выработку по фактическому метановыделению определяется по формуле

J		= J			Vп. р.	K		K "
	n		пр.ф.		Vп		Т	Н ,	(9)

Приведенное фактическое метановыделение определяется по формуле

	Jпр.ф. =	1	Σ	Jni	,	(10)
		n		KТi

					6
Фактическое газовыделение в подготовительную выработку опре-
деляется по формуле
Jni = 0,01 Qni			(C − C0) ,			(11)
Ожидаемое метановыделение на призабойном участке подготови-
тельной выработке определяется по формуле
J з.п. =	4,4	Jпр.ф	Vп. р	KН"	,	(12)
		Vn
Ожидаемое метановыделение с обнаженных поверхностей пласта
на основной длине выработки определяется как разность
Jc. = Jn − J з.п. ,						(13)

2.4. Определение метановыделения из обособленно проветриваемых выработок

Расчет метановыделения из обособленно проветриваемых выработок производится по фактической метанообильности

Jо.в. = Σ Jо.в.i ,

(14)

2.5. Определение метанообильности вентиляционного участка

Под вентиляционным участком понимается выемочное поле, включающее: очистные, подготовительные забои, оконтуривающие их выработки, обособленно проветриваемые и погашаемые выработки, ходки, уклоны, бремсберги с примыкающими к ним старыми выработанными пространствами, образующие в совокупности схему вентиляционных соединений, ограниченную точками разделения и слияния струй с общешахтными.

Метановыделение из вентиляционных участков рассчитывается по формуле

Jв. у. = Σ Jв. у.i ,						(16)
Метановыделение отдельного выемочного участка рассчитывается
по формуле			(C −	C0)
Jв. у.i =	0,01 Qв. у.i
		n		,		(17)

7

2.6. Определение метановыделения из старых выработанных пространств

Определение метановыделения из старых выработанных про-

странств производится по формуле
Jст = Jв. у. − (Jоч. + Jn + Jо.в.) ,	(18)

2.7. Определение газообильности шахты

Газообильность шахты может определяться и как сумма газообильностей, исходящих из шахты вентиляционных струй к вентиляторам

Jш		= Σ		Jисх. ,							(19)
		Газообильность каждой вентиляционной струи, исходящей из
шахты, определяется по формуле
J	в.	=		Σ 0,01 Qисх.i		(C −	C	0	)	,	(20)
					n
		Средняя концентрация газа в исходящей струе определяется по
формуле
__			Σ	CЛ
С =					,						(21)
			nЛ

8

3. Расчет расхода воздуха для проветривания действующих угольных шахт

Общий расход воздуха, необходимого для проветривания действующей шахты, определяется по формуле

Qш = 1,1 (Σ Qуч. + Σ Qn + Σ Qк + Σ Qп.в. + Σ Qут. ),

(22)

3.1. Расчет расхода воздуха для проветривания выемочного участка

Расчет расхода воздуха для проветривания выемочного участка производится по формуле

Qуч. = Qоч. кg ,

(23)

Расчет воздуха для проветривания очистных забоев производится по следующим факторам: метану, углекислому газу, газам ВВ, людям и проверяется по скорости движения воздуха и пыли.

Расчет расхода воздуха по метану (углекислому газу)

Qоч.	=	100 Jоч. кН			,	(24)
		(С −	С0) ко.з.
	По газам ВВ для лав
Q	= 34		В V
оч.		Т	оч.		,	(25)
	По людям
Qоч.	= 6 nч ,					(26)
	По пыли
Qоч.	= 96 S ,					(27)
	Проверка по минимальной скорости
Qоч.min ≥ 60 S Umin ,						(28)
	Проверка по максимальной скорости движения воздуха
Qоч.max = 60 S Umax ,						(29)

Если Qоч>Qоч.max , то определяется требуемый коэффициент удаления газа дегазацией или вентиляцией

				9
	Kэф. =	Qоч. − Qоч.max	,	(30)
		Qоч.

С учетом полученного коэффициента определяется максимально допустимый расход воздуха

Qоч. (1− Kэф. ) = Qоч.max ,

(31)

3.2. Расчет расхода воздуха для проветривания всей подготовительной выработки

Расчет расхода воздуха для проветривания всей подготовительной выработки производится по формуле

	Qn =	100 Jn KН .П.	,	(32)
		С − С0

3.3. Расчет расхода воздуха для проветривания призабойного пространства

Расчет расхода воздуха для проветривания призабойного пространства при любых способах проходки выработки

Qз.п. =		100 J з.п.			,
			С	− С0
	3.4. Расчет воздуха для проветривания камер
	Для склада взрывчатых материалов
Qк = 0,07 Uк ,
	Для электромашинных камер
Qк =		50 Ni (1− η				i ) Kэгi
				26 −	t0	,

(33)

(34)

(35)

Для зарядных камер