Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1265 вузов, 4640 предметов.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Предмет:
[НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Файл:

книги / Рудничная вентиляция

..pdf
Скачиваний:
18
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
18.73 Mб
Скачать
☆
ht dafla

Для внесения поправки на изменение скорости одновремен­ но с замером депрессии необ­ ходимо замерять анемометром скорость движения воздуха в замерных пунктах. Депрессия по маршруту определяется как сумма депрессий между замер­ ными пунктами^-

Депрессия шахты, найден­ ная как сумма замеренных манометром депрессий вырабо­ ток от устья воздухоподающе­ го до устья воздухоотводящего ствола, будет отличаться от де­ прессии, замеренной маномет­

ром при главном вентиляторе, на величину депрессии естественной тяги. По результатам депрессионной съемки строится депрессиограмма (рис. 22.9), на которой по оси абсцисс откладывают рас­ стояние L между замерными пунктами, а по оси ординат — депрес­ сию h этих участков. Чем круче поднимается ломаная линия, тем больше потери давления на единицу длины выработки. Анализ результатов депрессионной съемки позволяет установить вы­ работки, в которых целесообразно уменьшить аэродинамическое сопротивление и степень этого уменьшения.

23.ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВЕНТИЛЯЦИИ ШАХТ

23.1.Порядок проектирования

Проектирование вентиляции угольных и рудных шахт произ­ водится в основном в следующем порядке: конструируются (при­ нимаются) схемы вентиляции участков и шахты; прогнозируется выделение вредностей в горные выработки; рассчитывается расход воздуха для вентиляции шахты; проверяются сечения выработок по допустимым скоростям движения воздуха; рассчитывается калорифер; проверяется устойчивость схемы вентиляции; рас­ считывается депрессия шахты; производится регулирование рас­ пределения воздуха по выработкам; выбирается способ вентиля­ ции шахты; выбирается вентилятор; рассчитываются экономиче­ ские показатели вентиляции. Возможны повторное уточнение параметров вентиляции в процессе проектирования, а также дополнительные этапы проектирования (проектирование дегаза­ ции, воздухоохладительных установок и др.).

23.2. Выбор схем вентиляции

Общие требования, которым должны удовлетворять схемы вентиляции: подача необходимого количества воздуха к местам потребления; минимальные депрессия шахты, утечка воздуха,

число вентиляционных сооружений; максимальное приближение естественного воздухораспределения к требуемому; легкость ре­ версирования; исключение подачи и удаления воздуха через завалы и обрушения; высокая надежность; обеспечение благо­ приятных условий труда, а также условий для спасения людей при авариях и ликвидации аварий; экономичность.

Схемы вентиляции выемочных участков должны также обеспе­ чивать: вентиляцию очистных забоев сквозными струями; об­ особленную, как правило, вентиляцию очистных забоев; подсвежение исходящих из очистных забоев струй при их после­ довательной вентиляции.

Кроме того, схемы вентиляции шахты должны также обеспе­ чивать обособленную вентиляцию добычных участков и наклон­ ных конвейерных выработок, рассредоточенную подачу и удале­ ние воздуха, надежную вентиляцию магистральных штреков при секционных схемах. Свежая струя не должна подаваться по вер­ тикальному скиповому или наклонному конвейерному стволу. Нельзя использовать одну выработку для одновременной подачи свежей и исходящей струи (кроме тупиковых). Число вентиля­ торных установок не должно быть большим.

Дополнительные требования, предъявляемые к схемам венти­ ляции в особых случаях:

для шахт с выделением метана — уменьшение газовыделения в очистной забой из выработанного пространства; обособленная вентиляция мест газовыделения (подготовительных выработок, транспортных путей с большими грузопотоками идр.); как пра­ вило, восходящее движение воздуха в очистных забоях при углах

падения

пласта

более 1 0° и за пределами забоев; наличие двух

свежих струй при разработке выбросоопасных пластов;

для

шахт,

разрабатывающих склонное к самовозгоранию

полезное ископаемое, — минимальная депрессия участка; мини­ мальные утечки воздуха (особенно через зоны обрушения); воз­ можность изоляции выработанных пространств на действующих и ранее отработанных горизонтах;

для шахт с высокой температурой горных пород — минималь­ ная длина пути движения воздуха по наиболее глубоким гори­ зонтам; нисходящее движение воздуха до очистных забоев и в пос­ ледних; попутное (гомотропное) движение отбитой горной массы и воздуха (эти требования не должны противоречить основным требованиям безопасности);

для гидрошахт и шахт с гидротранспортом — вентиляция очистных забоев сквозными струями; минимальный контакт све­ жей струи с технологической водой (в открытых потоках и трубо­ проводах); спутное движение воздуха и открытых потоков водо­ угольной пульпы; обособленная вентиляция камер гидро­ подъема.

Область применения схем вентиляции выемочных участков угольных шахт:

возвратноточные схемы с выдачей исходящей струи на мас­ сив — на шахтах, не опасных по метану, на неглубоких гори­ зонтах;

схемы с обособленной вентиляцией мест поступления вред­ ностей в рудную атмосферу — на шахтах, опасных и не опасных по метану (в том числе разрабатывающих выбросоопасные пла­ сты), на глубоких горизонтах;

схемы с выдачей исходящей струи по средней выработке, поддерживаемой в выработанном пространстве, — на газовых шахтах со спаренными лавами.

Схемы вентиляции выемочных участков угольных шахт, раз­ рабатывающих мощные пласты, и рудных шахт определяются

схемами подготовки и отработки участков.

шахт (см. также

Область применения схем вентиляции

разд. 17):

шахтного поля по

центральная — при небольших размерах

простиранию (до 2 км на угольных шахтах), невысокой метанообильности шахты (до III категории), небольшой производствен­ ной мощности (до 2 0 0 0 т/сут на угольных шахтах), ведении работ на глубоких горизонтах;

фланговая — основная схема для угольных и железорудных шахт при неглубоком залегании месторождения;

фланговая с участковыми шурфами — на угольных шахтах при невозможности поддержания единого вентиляционного го­ ризонта (сближенные мощные пласты, выемка с обрушением); фланговая с несколькими шурфами — на рудных шахтах при разработке удаленных друг от друга обособленных залежей на

разных горизонтах; фланговая с полевыми восстающими — на рудных шахтах

при разработке нескольких разрозненных залежей системой под­ этажного обрушения с рудными штреками.

На шахтах с небольшими и средними размерами полей, при небольшой производственной мощности и невысокой газообильности применяются единые схемы проветривания, на крупных шахтах с высокой газообильностью, при объединении нескольких шахт и разработке одной шахтой удаленных друг от друга зале­ жей — секционные схемы. Для угольных шахт область примене­ ния секционной схемы определяется по номограмме рис. 23.1, где LKр — минимальная длина крыла шахтного поля, при которой следует переходить на секционную схему; Яот — средняя глу­ бина ствола; QKp — расход воздуха в крыле шахты. Допустимая депрессия

= Лд. ш ""|"~ ^штр ^вд»

(23. 1)

гДе Лд.ш—допустимая общешахтная депрессия; /гштр—депрессия откаточного и вентиляционного магистральных штреков при еди­ ной схеме и сечениях, принятых по условиям работы транспорта

Рис. 23.1. Номограмма для определения минимальной длины крыла шахты, при котором экономически целесообразна секционная схема вентиляции

и Правилам безопасности; Лед — депрессия шахты при единой схеме вентиляции и сечениях выработок, принятых по условиям работы транспорта и Правилам безопасности; на рисунке левая ось ординат соответствует бетонной крепи, правая — крепи из спецпрофиля.

Частным критерием является величина общешахтного расхода воздуха, при которой величина подземных утечек воздуха будет нормальной. Для условий Кузнецкого, Печорского, Карагандин­ ского, Кизеловского бассейнов и месторождений Дальнего Востока максимальный расход воздуха для проветривания одной секции равен 6000—12 0 0 0 м3/мин (меньшее значение — для одного-двух пластов, большее — для свиты).

Схемы вентиляции магистральных штреков угольных шахт при секционном проветривании:

подача воздуха по секционному стволу и выдача по главному скиповому— для глубин до 1 0 0 0 м при местном охлаждении воздуха на участках;

подача воздуха по главному клетевому стволу с выпуском в общую свежую струю — при депрессии шахты ниже предельно допустимой и возможности выхода воздуха из магистральных штреков по наклонным выработкам без существенного увеличе­ ния их сечения;

подача воздуха по главному клетевому стволу с выпуском

в исходящую струю секции (панели) — при охлаждении

воздуха

в околоствольном дворе воздухоподающего секционного

ствола

и большом расходе воздуха в магистральных штреках.

 

Условия применения секционных схем вентиляции на дей­ ствующих рудниках: общее число ветвей в секции 100—140, независимых контуров не более 60; минимальное число ветвей, связывающих секцию с остальной частью схемы; достаточное число воздухоподающих выработок и вентиляционных мощностей

3-14

в секции для ее проветривания; горно-геологическая обособлен­ ность секции (отработка отдельного геологического блока).

Окончательный выбор схемы вентиляции шахты производится путем экономического сравнения вариантов.

23.3. Прогноз газообильности шахт

23.3.1. Горностатистический метод прогноза метанообильности выработок *

В тех случаях, когда отсутствуют данные по метаноносности угольных пластов, применяется горностатистический метод про­ гноза. При этом определяется метанообильность выработок новых горизонтов углубляемых действующих шахт; участков, прире­ заемых к шахтным полям по простиранию пластов; верхних гори­ зонтов шахт, закладываемых ниже полей действующих шахт или между ними, если горнотехнические и геологические условия в пределах действующих и проектируемых шахт идентичны. По па­ дению пласта прогноз дается на глубину до 1 0 0 — 2 0 0м по верти­ кали, но не более 600 м по падению пласта от отработанного ниж­ него этажа (яруса), для которого установлена фактическая относи­ тельная метанообильность. Нижний предел принимается при сту­

пени метанообильности до 1 0

м/(м3/т), а верхний — свыше

1 0 м/(м3/т). По простиранию

пласта размер проектируемого

участка, примыкающего к отработанной части шахтного поля действующей шахты, не должен превышать длины одного шахт­

ного поля.

метанообильность горных

выработок (м3/т)

Предполагаемая

на глубине Я определяется

по формуле

 

 

 

<7 =

( Я - Я 0)/Ям +

2,

(23.2)

где Я0 — глубина

зоны метанового выветривания, м; Ям — сту­

пень метанообильности,

м/(м3 *т);

 

 

 

Ны =

(Я, -

Hx)/(q2 -

fc),

(23.3)

Ях, Я2 — расстояние по вертикали от поверхности земли соответ­ ственно до выше- и нижележащего горизонта шахты в зоне мета­ новых газов, м; qXl q2 — фактическая средняя относительная мета­

нообильность горных выработок соответственно на

глубинах Нх

и Я2,

м3/т.

 

 

При известном значении Ям глубина зоны метанового выветри­

вания

определяется по

формуле

 

 

Я0 =

Ях - Ны (ft - 2).

(23.4)

Для определения значений qx и q2 используются результаты плановых замеров и специально проводимых газовых съемок, а также сведения по фактической добыче соответствующих уча­ стков.

* Разд. 23.3.1 и 23.3.2 написаны совместно с Н. И. Устиновым.

По мере увеличения глубины разработки значение Ны кор­ ректируется по данным фактической относительной метанообильности выработок горизонта. Поэтому в общем виде

Я« = (Я» -

Н ^К Я п -

Яп-1);

(2 3 .5 )

Я = (Н - Н п)!Ни +

Яп,

(2 3 .6 )

где индекс п — порядковый

номер горизонта.

метанообильности

Для расчета фактической

относительной

выработок выемочного участка qn на данной глубине опреде­ ляется среднемесячная относительная метанообильность участка по фактической месячной добыче и результатам замеров в течение этого месяца на исходящей вентиляционной струе концентрации метана и дебита воздуха. Значение qn рассчитывается как средне­ взвешенная по добыче величина из средних значений относитель­ ной метанообильности, определенных в каждом месяце в период отработки участка, исключая месяцы до первой посадки основ­ ной кровли, ненормально низкой добычи угля в период про­

хождения

геологических

нарушений.

 

Относительная метанообильность выработок шахтопласта

 

*7шп= qft\ /Сп. об /Сот),

(2 3 .7 )

где Кп. об — коэффициент,

учитывающий газовыделение

из обо­

собленно

проветриваемых

подготовительных выработок;

/Сст —

коэффициент, учитывающий газовыделение из старых выработан­ ных пространств.

Значения Ки. об

и /Сот

определяются по данным

плановых

газовых съемок на последнем отработанном этаже.

 

Относительная

метанообильность шахты

 

 

<7ш = 2 ]

?ш п ^ ш п / 2 ]

( 2 3 .8 )

где Атп — среднесуточная добыча шахтопласта, т.

23.3.2. Прогноз по метаноносности угольных пластов

Прогноз метанообильности выработок по метаноносности пла­ стов применяется в тех случаях, когда имеются следующие ма­ териалы:

гипсометрические планы угольных пластов, на которые на­ несены значения природной метаноносности угля или изогазы (линии равной метаноносности по значениям, определенным при проведении геологоразведочных работ);

структурные колонки пластов и результаты технического анализа угля каждого пласта (плотность, выход летучих веществ, природная зольность и влажность угля);

разрезы пород по геологоразведочным скважинам с указанием расстояний по нормали между пластами и пропластками угля и углистого сланца и их мощностей;

данные о температуре горных пород на глубине проектируемых горных работ.

Относительная метанообильность выработок шахтопласта (м8/т)

определяется

по формуле'

 

Ч ш

ш - т Чуч (1 + /Сет) А у Ч + 1440 2 1 а1] / А т п ,

(23.9)

где <7У, — относительная метанообильность выработок выемочного участка, м8/т; Ксг — коэффициент, учитывающий метановыделение из выработанных пространств ранее отработанных этажей (горизонтов); Луч — среднесуточная добыча с выемочного участка, т; Ini — абсолютная метанообильность t-й обособленно проветри­ ваемой подготовительной выработки, м8/мин; А шп — среднесуточ­ ная добыча с шахтопласта, т.

Коэффициент /ССт для условий шахт Донецкого бассейна принимается равным 0,25, для Кузнецкого, Карагандинского, Печорского и других восточных бассейнов — 0,15. В случаях, когда вентиляционная выработка пройдена по антрацитовому пласту, имеющему сближенные пласты, и примыкает к выработан­ ному пространству ранее отработанных этажей, /Сст принимается равным 0,35.

Относительная метанообильность каждого выемочного участка

определяется как сумма

 

Чуч = Чая + <7с. п + 7пор>

(23.10)

где <7пл. Чс. п* <7пор — относительная метанообильность, обуслов­ ленная выделением метана соответственно из разрабатываемого пласта, сближенных угольных пластов, из вмещающих пород, м8/т.

При разработке пласта без разделения на слои и схемах про­ ветривания выемочных участков без подсвежения, т. е. с последо­ вательным разбавлением метана по источникам его выделения, относительное метановыделение из пласта определяется по формуле

Чая = Кпл (X *l) *t* Кр. у

(Х — Х0),

(23.11)

где /Сил — коэффициент, учитывающий

влияние

системы разра­

ботки на метановыделение из пласта; х — природная метаноносность пласта, м8/т; хх — остаточная метаноносность угля при вы­ даче его за пределы выемочного участка, мэ/т; х0 — остаточная метаноносность угля в целиках, невынимаемых пачках, оставлен­ ных в выработанном пространстве, м8/т; Кр. у — коэффициент, учитывающий метановыделение из целиков, невынимаемых пачек угля и т. д.

Природная метаноносность пласта и остаточная метаноносность

угля определяются по

формулам:

 

х =

0 ,0 1*г ( 1 0 0 — W — Ла);

(23.12)

хг = 0 ,0 1х1г ( 1 0 0 — W — Л8);

(23.13)

х0 =

0,01хог(100 — W — Аа),

(23.14)

347

Т а б л и ц а

23.1

 

 

 

 

 

 

 

Остаточная

метаноносность углей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

хог, м*/т сухой беззольной массы,

 

 

 

 

при выходе летучих

веществ,

%

 

 

 

2—8

8 —12

12—18 18—26 26—35 35—42 42—50

Донецкий

и Львовско-Во-

12,1—

5,3—

4,1—

3 ,2 -

2,6—

2,2—

1,9—

Лынский

 

5,3

4,1

3,2

2,6

2,2

1,9

1,7

Карагандинский и Печор­

12—8

8—7

7—6

6—5

5—4

4 - 3

3—2

ский

и другие с ана­

3,5—3

3—

2,5—

2—

2,5

2,5

2,5

Кузнецкий

логичными условиями

1,5

2,5

2

2,5

1

1

1

Угловское

и Партизанское

1.5

1,5

1.3

месторождения

где хг — природная метаноносность пласта, м3/т сухой

беззоль­

ной массы; х1г — остаточная метаноносность угля при

выдаче

его за пределы выемочного участка, м3/т сухой беззольной массы; хог — остаточная метаноносность угля в целиках, невынимаемых угольных пачках, оставляемых в выработанном пространстве, м3/т сухой беззольной массы; W — природная влажность угля, %; Л3 — природная зольность угля, %.

Значение хог для различных бассейнов принимается по табл. 23.1 в зависимости от степени метаморфизма угля.

*1Г определяется по формулам:

при разработке каменных углей и антрацитов с объемным выходом летучих веществ более 165 мл/г сухой беззольной массы

*ir = *г(1 — K e-n)Ki\

(23.15)

при разработке высокометаморфизованных антрацитов с объ­ емным выходом летучих веществ менее 165 мл/г сухой беззоль­

ной массы

 

Х\г —0,15Уоб — 13,6;

(23.16)

при разработке угольных пластов Печорского бассейна

*1Г = 0,444*г,

(23.17)

где К — коэффициент, равный для условий Донецкого бассейна 0,85, а для условий восточных бассейнов — 1; п — показатель степени, зависящей от скорости подвигания очистного забоя, степени метаморфизма угля, глубины разработки и ширины за­ хвата выемочной машины; Кг — коэффициент, учитывающий ко­

личество газа, оставшегося в отбитом угле; Коб — объемный выход летучих веществ, мл/г сухой беззольной массы.

Для Донецкого и Львовско-Волынского бассейнов

п = аиоче-°-001"+ ^ г;

(23.18)

Т а б л и ц а 23.2

 

 

 

 

 

 

Значения коэффициента В

 

 

 

 

 

 

Бассейн, месторождение, пласты

 

В

 

 

Кузнецкий бассейн

 

 

Угли с выходом летучих веществ, %:

 

 

0,075

до

16

 

 

 

 

 

от

17 до 36

 

 

 

 

 

0,115

более 36

 

 

 

 

 

0,075

 

Карагандинский бассейн

 

 

Пласты

Карагандинской

свиты

/С1в—/Сю

I

0,075

Пласты Карагандинской

свиты

/С7—К\ и пласты Долинской свиты

|

0,044

 

Воркутское месторождение

 

 

Пласты «Мощный», «Тройной»

/ ь

/*,

/ 4, # 4

 

0,115

Пласты

«Четвертый», «Пятый»,

 

0,033

для восточных бассейнов

страны

 

 

 

 

 

п =

0,26ооч,

 

(23.19)

где a,

b — коэффициенты; для

углей с выходом летучих

веществ

до 22 % соответственно равны 1,435 и 0,051; при выходе летучих

веществ более 22 % — соответственно 0,153

и 0,051; v04 — ско­

рость подвигания очистного забоя, м/сут;

Н — глубина разра­

ботки, м; Vr — выход летучих веществ, %.

 

К1 = \ - В } / Т \ ,

(23.20)

где Тг — время транспортирования угля с момента отбойки его от массива до выдачи за пределы участка, мин; В — коэффициент.

Для шахт Донецкого и Львовско-Волынского бассейнов при

времени транспортирования угля Тг

6 мин

имеет значения,

приведенные ниже.

 

 

 

 

 

 

 

Значения

коэффициента Ki

 

 

Гт

1

2

3

4

5

6

Ki

0,948

0,912

0,884

0,862

0,843

0,827

. При Тг >- 6 мин коэффициент

В

= 0,115. Для шахт Кузнец­

кого, Карагандинского бассейнов

и

Воркутского

месторождения

значения коэффициента В

принимаются по табл.

23.2.

Кр.у = Е (Ьц

— Ь8.д)//0, + fan —

(23.21)

349

Т а б л и ц а

23.3

 

 

 

 

 

 

 

Значения Ьъ, д для шахт Донецкого и Львовско-Волынского бассейнов

 

Время» прошедшее с момента

 

 

b3t д для

марки угля

 

обнажения

пласта

 

 

 

 

 

 

 

подготовительной

 

 

 

 

 

 

 

выработкой до начала

А

Т

ОС

К

Ж

г-д

очистной выемки, сут

 

25

 

3,8

5,2

 

6,6

8,5

6,6

5.2

 

50

 

В,6

7,7

 

9,8

12,5

9,8

7,7

 

100

 

7,2

9,9

12,6

16,2

12,6

9,9

 

150

 

7,7

10,6

13,5

17,4

13,5

10,6

200 и более

8

11

14

18

14

11

Т а б л и ц а

23.4

 

 

 

 

 

 

 

Значения &3.д для шахт Карагандинского»

Кузнецкого бассейнов

 

и аналогичных условий

 

 

 

 

 

 

 

Время, прошедшее с момента

*3. д при

выходе летучих

веществ.

 

обнажения

пласта подгото­

 

 

 

 

 

 

 

вительной

выработкой до

ДО 10

10—20

20—30

30—40

более

начала очистной выемки» сут

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

 

При природной газоносности пласта до 15 м31т

 

 

25

 

1

 

1,5

 

2,5

2

1,5

 

50

 

1

 

2,5

 

3,5

3

2,5

 

100

 

1,5

 

3

 

5

4

3

 

150

 

2

 

4

 

6

5

4

200 и более

2

 

4,5

 

7

5,5

4,5

 

При природной газоносности пласта более 15 мЧт

 

 

25

 

2

 

3,5

 

5,5

4

3,5

 

50

 

2,5

 

5

 

8

6,5

5

 

100

 

3,5

 

7

 

11,5

9

7

 

150

 

4,5

 

9

 

13

11

9

200 и более

5

 

10,5

16

13

10,5

где Ьц — ширина по падению

(простиранию) угольных

целиков

в пределах

выемочного

участка,

м;

Ь3. д — ширина условного

пояса газового дренирования угольного массива через поверх­ ности обнажения пласта в подготовительных выработках, м; /оч — длина очистного забоя, м; тп — полная мощность угольных пачек разрабатываемого пласта, м; т в — вынимаемая полезная мощность пласта, м.

Ширина условного пояса газового дренирования угольного массива Ь3, д для условий Донецкого и Львовско-Волынского бассейнов принимается по табл. 23.3, для условий Карагандин­ ского, Кузнецкого бассейнов и других аналогичных условий — по табл. 23.4.

Соседние файлы в папке книги
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности