Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Рудничная аэрология.-1

.pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
20.11.2023
Размер:
16.52 Mб
Скачать

к2 — коэффициент, учитывающий простои комбайна по органи­

зационно-техническим причинам, к2 = 0,85;

 

Тс — продолжительность добычной смены, мин;

 

К 0 з — коэффициент,

учитывающий движение воздуха

по при­

легающему к лаве выработанному пространству;

 

qJl — относительная метанообильность лавы, м3/пг;

дегазацию

Ад — коэффициент,

характеризующий естественную

источников выделения СН4 в период отсутствия добычных

работ;

 

1_______

 

 

]с =

 

 

д

1 — Л , (1 — /рм) »

 

кг — коэффициент, характеризующий отношение постоянного уровня метановыделения в лаве в период отсутствия до­ бычных работ к максимально возможному при соблюдении ПБ в момент работы машины. Для систем разработки

длинными столбами

по

простиранию

при qn <[ 15 мг/лг

к, = 0,3 -т- 0,4; при

qn >

15 мъ/ т кг =

0,4 -т- 0,6.

Если при проверке окажется, что LB< L, то нужно принять

длину лавы равной L B. Однако это

не позволит полностью исполь­

зовать возможную производительность машины и приведет к сниже­ нию нагрузки на очистной забой. Поэтому, когда нагрузка на лаву лимитируется условиями проветривания, необходимо производить дегазацию разрабатываемого и сближенных пластов.

Если значительная часть метана из выработанного пространства попадает на вентиляционный штрек, часть воздуха следует подавать непосредственно на вентиляционный штрек, минуя лаву.

§ 122. Проверка поперечного сечения выработок по допустимым скоростям движения воздуха

Выбранное

исходя из ширины транспортного оборудования

и минимально

допустимых зазоров между подвижным составом

и крепью выработки, а также из определяемой ПБ минимально до­ пустимой высоты выработки ее поперечное сечение должно быть проверено по скорости движения в ней воздуха:

V—

, м]сек,

(XXII,35)

где АсуТ — суточная добыча, т ;

воздуха, к3 =

1,45;

к3 — коэффициент запаса

S св — сечение выработки в свету, м2.

Если рассчитанная по этой формуле скорость движения воздуха не будет соответствовать требованиям Правил безопасности (не менее 0,15 м/сек и не более 8 м/сек в квершлагах, откаточных и вентиля­ ционных штреках, капитальных бремсбергах и уклонах и не более 6 м/сек в остальных выработках), то необходимо изменить сечение выработки.

По формуле (X X II,35) можно проверять также установленное графическим способом поперечное сечение стволов. При этом необхо­

димо иметь в виду, что скорость

воздуха

не должна превышать

8 м/сек в

стволах, предназначенных для

спуска-подъема людей

и грузов;

12 м/сек — в грузовых

стволах

и 15 м/сек — в вентиля­

ционных стволах без оборудованного подъема.

§123. Определение депрессии шахты

идепрессии главного вентилятора

Депрессия шахты. При определении депрессии шахты необходимо руководствоваться технико-экономическим анализом и при этом соблюдать соответствующие нормативные требования охраны труда. К последним относятся требования о непревышении максимальной депрессии шахты hmXt max и соблюдении норм расчета воздуха.

В настоящее время в общем случае максимально допустимая депрессия шахты равна 300 кГ/м2, а для крупных шахт с высокой газообильностью — 450 кГ/м2. Для шахт, разрабатывающих склон­ ные к самовозгоранию пласты угля, максимальную депрессию шахты желательно принимать ниже 300 кГ/м2.

Практически депрессия шахты рассчитывается в следующем порядке.

Вначале по заданному распределению воздуха в шахте подсчиты­ вают депрессии всех выработок. Расчет выполняется по форме табл. 16. Подобные таблицы составляют по каждому направлению движения воздуха в шахте. В этом случае сумма депрессий всех выработок в данной таблице (т. е. по данному направлению) будет депрессией шахты по этому направлению.

Поскольку в каждое направление обычно входят выработки, длина которых изменяется в процессе ведения горных работ, в табл. 16 проставляется их минимальная и максимальная длина и, соответственно, минимальные и максимальные значения сопро­ тивления и депрессии. В результате по каждому направлению расчета получается два значения депрессии — минимальное и максимальное.

Аэродинамические параметры выработок а, P , L, 5, a также подаваемое в них количество воздуха могут изменяться при переходе работ с одного горизонта на другой. Поэтому депрессию следует определять для каждого горизонта ведения работ.

При расчете по табл. 16 учитывается только депрессия трения. К ней необходимо добавить депрессию местных и лобовых сопро­ тивлений в струе данного направления. Так как лобовые сопроти­ вления армировок стволов учитываются коэффициентом а стволов, то при расчете hmx дополнительно следует учесть лишь депрессии местных и лобовых сопротивлений в остальных выработках шахты. Для большинства шахт депрессии эти составляют 10—15% от де­ прессии трения (реже до 25%). Ввиду сравнительно небольшого их удельного веса депрессии местных и лобовых сопротивлений обычно учитываются укрупненно путем увеличения депрессии трения

шахты на 10—15%.

Такой

учет

со

можно произвести уже тогда, ког­

cd

да определена

расчетная депрес­

tfВ

сия трения шахты.

 

 

ч

Если же депрессия местных и

уоcd

лобовых сопротивлений подсчиты­

Н

вается как сумма депрессий отдель­

 

ных сопротивлений,

ее надо учи­

 

тывать отдельно для каждого нап­

 

равления.

 

 

 

 

В

последнюю очередь следует

 

оценить

влияние

естественной

 

тяги на депрессию шахты. Для

 

этого вначале определяется напра­

 

вление

естественной

тяги.

Если

 

оно положительное в течение всего

 

года,

естественная тяга в расчете

 

 

обычно не

учитывается,

чем

 

создается некоторый резерв венти­

 

ляции шахты. Если же естествен­

 

ная тяга ожидается отрицательной

 

хотя бы в течение относительно ко­

 

роткого отрезка времени в году, оп­

 

ределенную ранее депрессию шахты

 

следует

увеличивать на величину

 

максимального

значения депрес­

 

сии

естественной тяги.

 

 

Если

шахта проветривается

 

несколькими вентиляторами, то

 

аналогичные

подсчеты делаются

 

для каждого из них.

 

 

 

Депрессия

вентилятора.

Деп­

 

рессия

вентилятора

hB слагается

 

из депрессии шахты кшх и депрес­

 

сии вентиляторной установки hB у

 

(канал вентилятора,

потери собст­

 

венно в вентиляторе и в диффу­ зоре):

= ^ ш х “ Ь ^ В . у»

ИЛИ

hB= {kRmx+ RB у) ÇJ,

где к = —— — коэффициент, учи-

л в.п

тывающий сопро­ тивления путей поверхностных подсосов воздуха;

Депрессия выработки h. к Г /м *

min max

иэо/ve *а энходасВча а вхАЯвов чхэойонэ

оев £

о ай

« и Ь

 

£

 

5 «*•

 

В га *

Aggg

О о ^

й"

м2Яо

 

и F ею

 

к

а

«1к

а

 

а

*

&

%

4

e t

В

s

e t

4

а

 

 

к

Б

В

В В

eпt вН

цо О со

£ а

в а

со m

Н

экэхэ цонхэьэвЯ вн инход

-вЯна эинэьвнеодо

15,5

* ^

 

* Ю

15,50

0.45

о

со

о

о

о

о

 

юо

юс

юо

о

о

о

• о

со

о

о

. 00

со"

со

со

см

 

о

 

см

 

tu

 

о

 

 

ф

 

и

н

 

о

 

' 1=5

 

ф

 

s «

Еч

 

 

 

Ю

H

cd

 

 

®

«

'

1=5

 

 

cd

о

,»я

 

te

в

 

о н

а

 

НО ■ и

 

о

_

■ к »

 

 

cd

н

о

8

ё э

PQ

 

о

 

см

 

. I

 

I

 

 

 

 

о

 

К Вап —- коэффициент утечек

воздуха через

герметизиру­

ющие вентиляционные сооружения на поверхности;

Дшх — сопротивление шахты без учета

сопротивления

поверхностных герметизирующих сооружений;

R Bt у — сопротивление вентиляторной установки;

<?в — дебит вентилятора.

через диаметр колеса вентиля­

Величину Дв# у можно определить

тора D и некоторый коэффициент а, значения которого изменяются от 0,04 до 0,1 в зависимости от типа вентилятора,

R B у= a , кГ сек*/м8.

Диаметр колеса вентилятора D определяется по эквивалентному отверстию шахты Ашх, которое рассчитывается методами, изложен­ ными в главе VII,

§ 124. Выбор главного вентилятора

После установления дебита QB и депрессии hB вентилятора для каждого горизонта шахтного поля (залежи) определяют необходи­ мый диапазон режимов работы данного вентилятора за весь срок его службы, т. е. из полученных значений выбирают максимальные и минимальные значения депрессии вентилятора Автах и Авт1п за весь

срок и соответствующие им значения дебитов

вентилятора ÇB.(maX)

И Ç B (min)» В

общем случае Ç B(max) и Ç B (min)

могут быть не равны

абсолютным

максимальному и минимальному

дебитам вентилято­

ров Q B шах и Q B min за ОрОК вГО Службы.

После этого, используя каталоги вентиляторов, выбирают такой

вентилятор,

который удовлетворял бы следующим требованиям:

1) точки

ABmax — ÇB(max), ABmin — (?B(min), определяющие гра­

ницы возможных режимов работы вентилятора на данную шахту, должны находиться в области достаточно высоких к. п. д. вентиля­ тора (например, не менее 0,6);

2)вентилятор должен иметь резерв для увеличения в случае необходимости QB и hB выше их максимальных расчетных значений (например, на 20%);

3)для вентиляторов с «горбатыми» характеристиками необхо­ димо, чтобы Антах ^ 0,9йг, где hr — депрессия «горба» характери­ стики. Последнее обеспечит устойчивую работу вентилятора на правой (нисходящей) ветви его характеристики.

При окончательном выборе вентилятора с учетом изложенных требований уточняется его диаметр.

При проектировании крупных шахт может оказаться, что ни один из выпускаемых в настоящее время вентиляторов не может обеспе­ чить требуемых режимов проветривания.

В этом случае возникает необходимость проектирования их совместной работы (см. главу X). При этом проверка на устойчивость их совместной работы не требуется, если устанавливаемые вентиля­ торы будут работать в расчетных режимах. Она требуется при суще­ ственном изменении режимов работы параллельно включенных вентиляторов.

На рудниках при массовых взрывах для усиления проветривания может потребоваться установка дополнительного вентилятора. В за­ висимости от условий он может быть либо более мощным, чем основ­ ной, либо одинаковой с ним мощности. Оба вентилятора соединяют параллельно. Дополнительный вентилятор включают лишь на время проветривания шахты от газов ВВ после массового взрыва. В каж­ дом случае необходимо проверять рациональность совместной работы дополнительного и основного вентиляторов, так как при весьма большой мощности дополнительного вентилятора, как было показано в главе X, может быть целесообразней применить один мощный вентилятор.

Мощность двигателя вентилятора определяется по формуле

 

Л Т _

_

Q B ^ B

 

 

 

102т|вт]дТ]п

где Qв — дебит вентилятора,

м3/сек\

К — его депрессия, кГ/м2\

 

Лв -

к. п. д. вентилятора;

 

 

Лд

к. п. д. двигателя;

 

 

Лп — к. п. д. передачи от двигателя к вентилятору.

§ 125. Расчет экономических показателей вентиляции

Общие расходы на вентиляцию слагаются из капитальных затрат, связанных с созданием и оборудованием вентиляционной системы шахты, и из расходов в процессе эксплуатации шахты.

Капитальные затраты определяются суммарной стоимостью гор­ ных выработок, предназначенных для вентиляции (вентиляционные стволы, шурфы и скважины, камеры для подземных вентиляторов, кроссинги), специальных строительных сооружений (здания венти­ ляторов, фундаменты под вентиляторы, диффузоры, каналы венти­ ляторов, здания калориферов и их каналы), вентиляционного оборудования (все вентиляторы, вентиляционные трубы, кало­ риферы).

Расходы на проветривание шахты слагаются из следующих элементов:

1)заработная плата с начислениями на нее;

2)стоимость электроэнергии, расходуемой на вентиляцию;

3)стоимость вентиляционных сооружений и оборудования (не от­ носящаяся к числу капитальных затрат);

4) расходы на текущий ремонт вентиляционного оборудования и сооружений;

5)

амортизационные отчисления в погашение капитальных затрат

по всему вентиляционному комплексу.

 

Стоимость

вентиляции зависит от

конкретных геологических

и технических

условий эксплуатации

шахты. С увеличением газо-

обильности угольных шахт или расхода ВВ на рудниках стоимость вентиляции увеличивается. Уменьшение сопротивления шахты обычно снижает эти расходы при прочих равных условиях. Увели­ чение производственной мощности шахты снижает расходы на вен­ тиляцию по статье «заработная плата».

Расход электроэнергии на вентиляцию определяется по формуле

ТЛ7

(?в^в. српТ

. л

w = т

т ч л

гДе ^в. ср — средняя депрессия вентилятора за год, «.Г/ле2;

п— число часов работы вентилятора в сутки;

Т— число дней работы вентилятора в году;

г|р — к. п. д. регулирования работы вентилятора (потери энергии при регулировании);

т]с — к. п. д. электрической сети.

Если режим работы вентилятора в течение года резко меняется, целесообразно расход энергии рассчитывать по периодам относи­ тельно постоянной работы.

При определении стоимости электроэнергии, расходуемой на проветривание, необходимо учитывать также расход электроэнергии вентиляторами местного проветривания.

1. А б р а м о в

Ф. А. и др. Лабораторный практикум по рудничной вен­

тиляции. М., изд-во «Недра», 1966.

 

вен­

2. А б р а м о в

Ф. А.,

М и л е т и ч А. Ф. Приборы для контроля

тиляции шахт. М., Госгортехиздат, 1960.

ра­

3. А с с о н о в

В. А.,

Р о с с и

Б. Д. Ядовитые газы при взрывных

ботах в подземных горных выработках. М., Углетехиздат, 1952.

 

4. Б а г р и н о в с к и й

А. Д. Основы теории управления шахтными вен­

тиляционными сетями. М.,

изд. ИГД им. А. А. Скочинского, 1964.

 

5. Б о д я г и н

М. Н. Рудничная вентиляция. М., изд-во «Недра», 1967.

6 . В о р о н и н

В. Н. Основы

рудничной аэро-газодинамики. М., Угле-

техиздат, 1951.

Л. Д. и др. Расчет рудничной вентиляции. М., Госгор­

7. В о р о н и н а

техиздат, 1962.

А. Ф. Теория теплообмена рудничного воздуха и горных

8 . В о р о п а е в

пород в глубоких шахтах. М., изд-во «Недра», 1966.

9.Д з и д з и г у р и А. А. и др. Совместная работа шахтных вентиляторов. М., Госгортехиздат, 1961.

10.Д я д ь к и н Ю .Д . Основы горной теплофизики. М., изд-во «Недра»,

1968.

И. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и рос­

сыпных месторождений подземным способом. М., Госгортехиздат, 1963.

 

12.

К о м а р о в

В. Б.,

К и л ь к е е в

Ш. X. Рудничная вентиляция.

М., изд-во «Недра», 1969.

 

Б о р и с о в Д. Ф. Рудничная вентиляция. М.

13.

К о м а р о в

В. Б.,

ГОНТИ НКТП СССР, 1938.

 

А. И., Б у р ч а к о в А . С.

Теория и практика

14.

К с е н о ф о н т о в а

борьбы с пылью в угольных пластах. М., изд-во «Недра», 1965.

 

15.

Л и д и н

Г .Д . и

др. Газообильность каменнугольных шахт

СССР,

тт. I, II, III. М., изд-во АН

СССР, 1949, 1962, 1963.

 

 

16.

Л у г о в с к и й С. И. Проветривание шахт после массовых взрывов.

М., Металлургиздат, 1958.

Проветривание

калийных рудников. М.,

изд-во

17. М е д в е д е в

И. И.

«Недра», 1970.

 

А. Ф. Утечки воздуха

и их расчет

при проветривании

18.

М и л е т и ч

шахт. М., изд-во «Недра», 1968.

 

 

 

19.

М у с т е

л ь

П. И.

Вентиляция шахт. М., Металлургиздат, 1957.

20.

М я с н и к о в

А. А.

Проветривание горных выработок при

новых

способах выемки угля. М., изд-во «Недра», 1966.

21.

П е ч у к

И. М. Дегазация угольных пластов скважинами. М., Угле­

техиздат, 1956.

 

22.

Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах. М., изд-во

♦ Недра»,

1964.

 

23.

G к о ч и н с к и й А. А., К о м а р о в В. Б. Рудничная вентиляция,

М., Углетехиздат,

1959.

24.Справочник по рудничной вентиляции. Под ред. А. И. Ксенофонтовой. М., Госгортехиздат, 1962.

25.У ш а к о в К .З . Вентиляция подземных выработок при их сооруже­ нии. М., изд. МГИ, 1967.

26.

X а р е в

А. А.

Местные сопротивления

шахтных вентиляционных

сетей. М., Углетехиздат,

1954.

 

27.

Х о д о т

В. В. Внезапные выбросы угля и газа и способы их предупре­

ждения.

М.,

Углетехиздат, 1953.

 

28.

Ц о й

С., Р о г о в

Е. И. Основы теории вентиляционных сетей. Алма-

Ата, изд-во «Наука», 1965.

автоматизации управления

29.

Щ е р б а н ь А. Н. К постановке задачи

щюветриванием шахт. В сб. «Вопросы рудничной вентиляции». М., изд-во

«Недра», 1966.

А. Н., К р е м н е в О. А. Научные основы расчета и ре­

оО. Щ е р б а н ь

гулирования теплового режима глубоких шахт. М., изд-во АН СССР, тт. I

(1959),

II (1960).

А. Н. и др. Справочное руководство по тепловым расче­

31.

Щ е р б а н ь

там шахт и проектирование установок для охлаждения рудничного воздуха. М., изд-во «Недра», 1964.

32. С т е ф а н о в Т., В е л ч е в

И. Ръководство за изчисления по руд-

нична вентилация. София, «Техника»,

1963.

33.В u d г у k W. Wentilacja kopaln. Katowice. 1951.

34.Novitzky A. Ventilation de mines. Buenos Aires, 1962.

35.Roberts A. Mine Ventilation. Cleaver-Hume Press, London.

Введение

3 .

 

 

Ч а с т ь п е р в а я

 

 

 

 

Рудничная атмосфера

 

 

Глава I. Рудничный воздух

 

5

§

1.

Атмосферный воздух

 

5

§ 2 .

Изменение состава воздуха при его движении по горным выра­

 

 

 

боткам

 

6

§

3.

Газообильность шахт

 

7

§ 4.

Основные составные части рудничного воздуха

8

§ 5.

Ядовитые, взрывчатые и радиоактивные примеси рудничного

 

 

 

воздуха

 

И

Глава

II.

Метан

 

17

§ 6 .

Физико-химические свойства метана

 

17

§ 7.

Происхождение и формы связи метана с горными породами

2 0

§ 8 .

Метаноносность и метапоемкость угольных пластов и пород

21

§

9.

Виды выделения метана в шахтах

 

23

§

10.

Неравномерность газовыделения в шахте

 

28

§

И .

Газовые балансы угольных шахт

.

31

§

12.

Управление метановыделением в горные выработки

31

§

13.

Метанообильность шахт

 

33

§

14.

Прогноз метанообильности шахт

 

34

§

15.

Допустимые концентрации метана в горных выработках

36

§

16.

Меры борьбы с метаном в шахтах

 

37

§

17.

Дегазация горных выработок

 

39

Глава III . Рудничная пыль

 

45

§

18.

Общие сведения

 

45

§

19.

Горючие и взрывчатые свойства угольной

пыли

45

§ 20.

Факторы, оказывающие влияниена взрывчатость угольной пыли

46

§ 21.

Особенности взрывов угольной пылн в шахтах

49

§ 22.

Основные меры борьбы со взрывами угольной пыли в шахтах

 

 

 

(пылевой режим)

.

51

§ 23.

Взрывчатость серной и сульфидной пылн

54

Глава IV .

Тепловой режим шахт и рудников

56

§

24.

Общие сведения

. .

56

§ 25.

Тепловой режим итепловой баланс

58

§ 26.

Методы тепловыхрасчетов

61

§ 27.

Меры борьбы с высокими температурами в горных выработках

6 8

§ 28.

Установки для охлаждения воздуха в шахтах

70

§ 29. Подогрев подаваемого в шахту воздуха

74

 

 

 

Ч а с т ь в т о р а я

 

 

 

Рудничная аэромеханика

 

Глава V. Основные законы аэростатики

76

§

30.

Основное уравнение аэростатики

76

§ 31.

Барометрические

формулы

77

§ 32.

Законы Паскаля и Архимеда

78

§ 33.

Об атмосферном давлении в шахте

80

Глава

VI.

Основные законы

рудничной аэродинамики

81

§

34.

Виды давления в движущемся воздухе. Депрессия

81

§ 35.

Основные законы

аэродинамики

84

§ 36.

Режимы движения воздуха в шахтах

89

§ 37.

Типы воздушных потоков в горных выработках

92

§ 38.

Основные характеристики воздушного потока ввыработке

92

§ 39.

Основные характеристики турбулентных свободных струй

100

§ 40.

Закон сопротивления

102

§ 41.

Подобие шахтных вентиляционных потоков

103

Глава VII. Аэродинамическое сопротивление горных выработок

105

§ 42.

Природа и виды аэродинамического сопротивления

105

§ 43.

Сопротивление трения

106

§ 44.

Местные сопротивления

113

§ 45.

Лобовые сопротивления

118

§ 46.

Сопротивление шахтных стволов

121

§ 47.

Сопротивление выработок гидрошахт

1 2 2

§ 48.

Дополнительные замечания об аэродинамическом сопротивле­

 

 

 

нии горных выработок

123

§ 49.

Единицы сопротивления

124

§ 50.

Характеристика шахты

126

Глава

VIII. Шахтные вентиляционные сети

127

§ 51.

Общие сведения

 

127

§

5 2 .

Основные законы движения воздуха в шахтных вентиляцион­

 

 

 

ных сетях

 

129