В.А. Колмаков Расчет газообильности проектируемых угольных шахт

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

РАСЧЕТ ГАЗООБИЛЬНОСТИ ПРОЕКТИРУЕМЫХ УГОЛЬНЫХ ШАХТ

Методические указания к практической работе по курсу «Вентиляция шахт»

для студентов специальности 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

Ap - добыча угля из очистной выработки, т; Ашп - добыча угля шахтопласта, т; Ауч - добыча угля выемочного участка, т; Аф - фактическая добыча угля, т;

aз - коэффициент, учитывающий выход летучих веществ;

Bу - ширина забоя подготовительной выработки по углю, м;

С- допустимая концентрация газа, %;

G0 - начальное метановыделение из стенок в призабойном участке, м3/м2мин;

G0в - начальное метановыделение из стенок выработки, после

призабойного участка, м3/м2мин;

I мон - газовыделение из монтажных м3/мин;

Iоу - газовыделение из отбитого угля, м3/мин;

Iп - газовыделение из подготовительной выработки, м3/мин;

Iпов - абсолютное газовыделение с поверхностей обнажения пласта, м3/мин;

Ini - абсолютная газообильность обособленно проветриваемой выработки, м3/мин;

Iпог - газовыделение из погашаемых выработок, м3/мин;

Iмон - газовыделение из монтажных камер, м3/мин;

J- техническая производительность комбайна, т/мин;

Кн - коэффициент неравномерности газовыделения;

Кп - коэффициент, учитывающий газовыделение из боковых пород;

Кпл, Кц - соответственно коэффициенты, учитывающие влияние на га-

зовыделение системы разработки и оставленных целиков угля; Кпод - коэффициент, учитывающий газовыделение из поддерживаемых

выработок; Кст - коэффициент старых выработанных пространств;

2

Кту - коэффициент, учитывающий степень дегазации отбитого угля;

Кук - коэффициент, учитывающий способ управления кровлей;

Кэф - коэффициент эффективности дегазации или вентиляции;

L - длина призабойной части выработки, м; Lоч з - длина очистного забоя, м;

тп, тв - соответственно полная и вынимаемая мощность пласта, м;

тi , тв - соответственно мощность пласта-спутника и вынимаемого пла-

ста, м; твпр - вынимаемая мощность пласта с учетом породных прослоек, м;

Мi - расстояние от вынимаемого пласта до пласта-спутника, м;

Мп - мощность пород, м;

M p - расстояние по нормали между разрабатываемым и смежным пла-

стами, при котором газовыделение из последнего практически равно нулю, м; Мсп - расстояние от разрабатываемого пласта до пласта спутника, м;

п1 - число неподвижных обнаженных поверхностей пласта; Qp - расход воздуха, м3/мин;

qп - газообильность подготовительных выработок выемочных полей, м3/т;

qпл - газовыделение из разрабатываемого пласта, м3/т; qпор - газовыделение из боковых пород, м3/т;

qс - средневзвешенная газообильность выработок выемочных полей, м3/т;

qсп - газовыделение из ближайших пластов, м3/т; qспi - метанообильность пласта-спутника, м3/т;

qст -газообильность старых выработанных пространств, м3/т; qуч - газообильность выемочного участка, м3/т;

qуч.доп - допустимая газообильность, м3/т;

qш - средневзвешенная газообильность шахты, м3/т; qшп - газообильность шахтопласта, м3/т;

- средняя скорость проведения выработки комбайном или буро-

3

S - сечение очистного забоя, м2;

Vоч з - объем очистного забоя, м3;

vтах - допустимая скорость движения воздуха в очистном забое, м/с; vn - скорость подвигания выработки, м/мин;

vср.к

взрывным способом, м/ мин;

vп.в - скорость подвигания подготовительной выработки, м/мес; vп.з - скорость подвигания забоя, м/мес;

Х1, Х0 - соответственно природная и остаточная газоносность пласта, м3/т;

Х, Х0−С - соответственно природная и остаточная газоносность пласта-

спутника, м3/т; αпл - угол падения пласта, град;

γ - плотность угля, т/м3.

4

Практическая работа

Расчет газообильности проектируемых угольных шахт.

1.Цель работы: научиться рассчитывать газообильность выработок проектируемых угольных шахт.

2.Теоретические положения

Газообильность проектируемой шахты рассчитывают на основании действующего нормативного "Руководства по проектированию вентиляции угольных шахт".

Общая газообильность шахты складывается из газообильности отдельных шахтопластов

	qш =	qшп		.	(1)
		n
		∑ Aшп
		i =1
Газообильность шахтопласта складывается из четырех составляю-
щих
	п		1 + Kcm Kпод ) + ∑Iпог + I ∑I мон]
	∑[q учi (1 + Кст )Аучi ]+1440[∑ln(
qш =	i =1					(2
		Ашп
Газообильность выемочного участка складывается из трех состав-
ляющих
	qуч = qпл +qсп +qпор.				(3)
Расчет газовыделения из разрабатываемого в один слой пласта ведут
по следующей формуле
	апл = Кпл( Х − Х1 ) + Кц( Х − Х0 ).				(4)
Расчет метановыделения из сближенных угольных пластов (спутни-
ков) производят по формуле
	qcn = ∑qcn ni +∑qcn нi .				(5)

Относительное метановыделение как из подрабатываемого qcn ni , так и из надрабатываемого qcn нi пласта (спутника) определяют по фор-

муле

5

	тспi
				M cni
qcni = K ук		( Хспi − X oi ) 1	−				(6)
	m			M	p

Газовыделение из вмещающих пород рассчитывают по формулам

q

=1,14V −0,4

n

(7)

q

+ ∑ q′

nop

0,4

nop1

i =1

nopi

qnop

=

3mвпрХпорi γпорi

(8)

3mвnp Хпорiγnopi

γ тв

′

тпi

М

пi

qnopi =

1 −

.

(9)

γ m

27m

30m

в

вnp

вnp

Допустимую относительную газообильность выемочного участка

рассчитывают по формуле

1440Vmax Smin C 60Kн

qуч доп =

.

(10)

Amax 100

Максимально допустимую по газовому фактору нагрузку на очистную выработку Amax рассчитывают по формуле

qучАр −1,67			Qр			1,93
							Ap .	(11)
Атах =	1440			194
Ар = Lоч з твγ VочКн.								(12)

Параметр Qp , который зависит от схемы проветривания выемочно-

го участка, пропускной способности очистной выработки по воздуху и других факторов, определяют по формуле

Qр = 60Sоч зVmax KнС.

(13)

Расчет газовыделения подготовительных выработок производят по формуле

п	+ Kcm Kпод ).
∑I = In (1		(14)
i =1

Газообильность призабойной части подготовительной выработки рассчитывают по формуле

Ini =( Iпов + Iоу ).

(15)

6

Газовыделение с поверхностей обнажения угольного пласта рассчитывают по формуле

Iпов = 4 10−4 тпβ vnaз( х− х0 )п1 Кi .	(16)
Газовыделение из отбитого угля рассчитывают по формуле
In i =( x − x0 )JKту.	(17)

Метановыделение из погашенных выработок определяют по форму-

лам

п	+ Iпог2	+...+ Iпогп,
∑Iпог = Iпог1			(18)
i −1
Iпог i = 0,01S vminCдоп.			(19)

Метановыделение из монтажных камер определяют по формулам

п	+ I мон2	+...+ I монп,
∑ I монi = I мон1			(20)
i −1
I = 4 10−4 mn β vnaз )Х − Х0 )п1 Rm .			(21)

3. Порядок выполнения работы

Учитывая большой объем расчетов, преподаватель выдает один вариант для расчета на два-три студента. Причем каждый студент рассчитывает свою часть работы и заполняет таблицы, а после выполнения делает анализ расчетов по работе в целом. Расчет газообильности проектируемой шахты производят в следующем порядке. Рассчитывают газообильность очистных забоев и выемочных участков по формулам (3), (4), (5), (7), данным в табл. 1 и результаты сводят в табл. 2-5

7

Таблица 1

Параметры	Ис-					Варианты
	точ-	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	ник
тп, м	qпл	2,2	2,8	2,4	2,5	2,8	2,4	3	4	3,5	4,5
тв, м		2	2,5	2,2	2,3	2,3	2	2,8	3,8	3,2	4
Кпл		1	1	0,8	0,8	1	1	1	0,9	0,9	0,9
Кц		0,1	0,3	0,4	0,3	0,2	0,4	0,2	0,3	0,4	0,3
Х , м3/т		6	5	5,5	5,1	5,3	5,4	5,2	5,4	5,5	5
Х0, м3/т		2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
Ауч, т/сут		5000	4800	5500	5000	7000	6000	7000	5000	4000	6000
тi , м		1,5	1	0,8	1,4	2	1,3	1,7	1,5	1	0,8
mв, м		2	2,5	2,2	2,3	2,3	2	2,8	3,8	3,2	4
Х , м3/т		6	5	5,5	5,1	5,3	5,4	5,2	5,4	5,5	3
Х0, м3/т		2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
Мi , м	qсп	40	30	50	45	43	30	20	10	15	40
M p , м		240	200	240	220	230	240	200	200	240	250
Кук		25	30	40	45	60	25	30	40	45	60
vтах, м/с		4	4	4	4	4	4	4	4	4	4
S , м2		3	4	4,5	6	4	3	4	45	4	3,5
Кн		1,6	1,4	1,5	1,3	1,4	1,3	1,4	1,5	1,3	1,4
Кп	qпор	0,25	0,25	0,1	0,2	0,25	0,1	0,2	0,25	0,1	0,2
п1		2	3	2	3	3	2	3	3	2	2
тп, м	Iп	2,5	3	4	2,7	4	3	2	2,5	4	3
vср.к,		0,006	0,01	0,007	0,007	0,006	0,007	0,006	0,007	0,006	0,007
м/мин
G0 ,		0,005	0,01	0,009	0,004	0,005	0,004	0,007	0,008	0,009	0,005
м3/м2мин
L , м		20	20	20	20	20	20	20	20	20	20

8

Продолжение табл. 1

Параметры	Ис-					Варианты
	точ-	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	ник
G0в,		0,003	0	0,004	0,002	0,003	0,002	0,002	0,004	0,005	0,002
м3/м2мин
vп.з		10	6	8	9	8	7	15	8	10	10
Lв, м		1000	2000	1500	2000	3000	2000	1500	1000	3000	3000
Bу, м		4	4,5	5	3,4	4	5,5	4,5	5,2	5	4,8
тв, м		2	2,5	2,2	2,3	2,3	2	2,8	3,8	3,2	4
Х , м3/т		6	5	5,5	5,1	5,3	5,4	5,2	5,4	5,5	5
Х0, м3/т		2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
Кст	qст	0,1	0,15	0,15	0,1	0,1	0,15	0,1	0,15	0,1	0,15

В качестве примера в табл. 2 приведены данные для трех выемочных участков одного шахтопласта

															Таблица 2
Номер		Ауч, т				Газообильность, м3/т *)
варианта				qпл			qcn				qnop			Всего
			*)		%		*)	%			*)	%	*)		%
		5500	5		28		10	5			3	16	18		100
1		4500	5		33		8	53			2	14	15		100
		4000	3		27		7	64			1	9	11		100
qc =		5500 18 +4500 15 +4000 11								=15,0 м3/т.
		5500 +4500 +4000

Рассчитывают газообильность подготовительных выработок по формулам (14), (15), (16), (17), данным табл. 1 и результаты сводят в табл.3.

9

В качестве примера в табл. 3 приведены данные для трех подготовительных выработок одного шахтопласта.

														Таблица 3
Номер	Ашп, т				Газообильность, м3/т *)
варианта			Iпов		Iоу					Ic			Всего
		*)		%	*)		%		*)		%		*)		%
1	14000	0,2		12	0,8		58		0,7		30		1,7		100
		0,1		7	0,7		50		0,6		43		1,4		100
		0,4		15	1,1		44		1,2		41		2,7		100
	qn = ∑In =		(1,7 +1,4 +2,7 ) 1440						= 0,6 м3/т.
	Aшп			14000

Рассчитывают общую газообильность одного шахтопласта по формуле (2) и результаты сводят в табл. 4. В качестве примера в табл. 4 приведены данные расчета газообильности одного шахтопласта.

Таблица 4

Номер				Газообильность, м3/т *)
	qс			q		n	qст		qшп
варианта
	*)		%	*)		%	*)	%	*)	%
1	13,9		84	0,6		4	2,1	12	16,6	100

Рассчитывают общую газообильность шахты по формуле (1), результаты сводят в табл. 5. В качестве примера в табл. 5 приведены данные расчета газообильности шахты по трем шахтопластам.

								Таблица 5
Номер			Шахтопласт				Шахта
вари-
	qшп−1 А1		qшп−2 А2		qшп−3 А3		qш	Аш
анта
		1		2		3
1	16,6	14000	25	5000	20	6000	23	25000