III. Obliczanie niezbędnej ilości powietrza w kopalni PDF

Preview

Summary

Ilość powietrza w kopalni - do projektu...

Description

Etap III. Obliczanie niezbędnej ilości powietrza w kopalni 1. Założenia do obliczeń projektowych. Dla wykonania obliczeń zakłada się: • zanieczyszczenie węgla, %, (przyjmujemy 20% roboty eksploatacyjne, 40% roboty przygotowawcze), • We – metanonośność pokładu eksploatowanego, m3 CH4/Mg c.s.w, (przyjmujemy: III KZM pierwszy pokład, III KZM drugi pokład, IV KZM – trzeci pokład), – pokład …. (ściana ….): … m 3 CH4/Mg czystej substancji węglowej – pokład …. (ściana … ): … m 3 CH4/Mg czystej substancji węglowej 3 – pokład …. (ściana …): … m CH4/Mg czystej substancji węglowej 3 – pokład …. (drążony chodnik …..): … m CH4/Mg czystej substancji węglowej – pokład …. (drążony chodnik …..): … m 3 CH4/Mg czystej substancji węglowej • postęp ścian, (przyjmujemy w przedziale 50 120 m/m c), • współczynnik nierównomierności wydzielania metanu: c=1,65 3 • gęstość węgla: ρ=1,35 Mg/m Przekrój wnęki ścianowej trapez: podstawa dłuższa niższa 4,5 [m], podstawa wyższa 3,0 [m]. współczynnik zmniejszenia przekroju ściany f=0,9 W oparciu o parametry geometryczne ścian są odczytane z map pokładowych. Na tej podstawie oblicza się wydobycie dobowe brutto i odpowiednio dobowe netto pomniejszone o wielkość zanieczyszczeń. Wyniki należy zestawić tabelarycznie. (poniżej przykład).

• przy obliczaniu niezbędnej ilości powietrza w kopalni każdorazowo należy uwzględniać wymagania aktualnych przepisów górniczych, w szczególności przepisów dotyczących zapewnienia we wszystkich wyrobiskach kopalni właściwe go składu powietrza (to jest minimalnej zawartości tlenu oraz nieprzekroczenia dopuszczalnej ilości gazów niebezpiecznych dla zdrowia i życia ludzi i/lub niebezpiecznych ze względu na możliwość wybuchu lub zapalenia) i jego temperatury, a także dotyczących minimalnej i maksymalnej prędkości powietrza. •obliczenia niezbędnej ilości powietrza w miejscach jego zapotrzebowania, to jest w: wyrobiskach eksploatacyjnych, wyrobiskach korytarzowych przewietrzanych niezaleŜnym prądem powietrza, komorach funkcyjnych oraz wyrobiskach technologicznych otamowanych tamami rozdzielającymi (wyrobiska dojściowe, odstawcze, transportowe i drogi ucieczkowe),

1

• zbilansowanie obliczonej niezbędnej ilości powietrza z wszystkich miejsc jego zapotrzebowania w kopalni i sprawdzenie, czy w żadnym wyrobisku nie są przekroczone dopuszczalne prędkości powietrza; w grupowych drogach powietrza zużytego należy uwzględnić 10% rezerwy w stosunku do dopuszczalnej maksymalnej prędkości powietrza (ze względu na bilansowanie powietrza o różnych parametrach fizycznych), 2. iezbędna ilość powietrza w kopalni: Niezbędna ilość powietrza w kopalni wyznacza się obliczając: 1. ΣVe sumę niezbędnych ilości powietrza w wyrobiskach eksploatacyjnych, m 3 /min, (3 warunki) 3 2. Σ Vkf sumę niezbędnych ilości powietrza w komorach funkcyjnych, m /min, (5 krotna objętość komory funkcyjnej), 3. Σ V wt sumę niezbędnych ilości powietrza świeżego w wyrobiskach technologicznych otamowanych tamami rozdzielającymi, m 3 /min, (nomogram) 4. Σ Vkn sumę niezbędnych ilości powietrza w wyrobiskach korytarzowych przewietrzanych 3 niezależnymi prądami powietrza (obliczenia wentylacji lutniowej), m /min. 2.1 Obliczanie niezbędnej ilości powietrza w poszczególnych miejscach jego zapotrzebowania • Obliczanie niezbędnej ilości powietrza w wyrobiskach eksploatacyjnych, szybach, szybikach i wyrobiskach korytarzowych z opływowym prądem powietrza Warunek 1) Obliczanie niezbędnej ilości powietrza ze względu na minimalną dopuszczalną prędkość powietrza. Niezbędną ilość powietrza ze względu na minimalną dopuszczalną, prędkość powietrza dla wyrobisk eksploatacyjnych, szybów, szybików i wyrobisk korytarzowych z opływowym prądem powietrza, należy wyznaczać korzystając ze wzoru:  gdzie: 3 V ilość powietrza, m /min. 2 A pole przekroju Użytecznego wyrobiska, m , wmin prędkość minimalna powietrza wymagana przepisami, m/s

2

Dopuszczalne prędkości powietrza w wyrobiskach korytarzowych:

1) prędkość powietrza w wyrobiskach w których nie odbywa się regularny ruch ludzi, może być zwiększona do 10 m/s Warunek 2) Dla wyznaczania niezbędnej ilości powietrza w wyrobiskach wybierkowych celowe jest korzystanie z optymalnej prędkości powietrza, równej dla tych wyrobisk 2,0 m/s. Warunek 3) Obliczanie niezbędnej ilości powietrza ze względu na występowanie zagrożenia metanowego. Niezbędną, ilość powietrza ze względu na występowanie zagrożenia metanowego (począwszy od II kategorii zagrożenia metanowego) dla wyrobisk z opływowym prądem powietrza należy wyznaczać na podstawie prognozy metanowości bezwzględnej. Na podstawie wyników takiej prognozy można wyznaczyć potrzebną ilość powietrza dla określonego wyrobiska, korzystając z zależności:

gdzie : kmax maksymalna procentowa zawartość metanu w wylotowym prądzie powietrza z tego wyrobiska, %CH 4 ; k – procentowa zawartość metanu w prądzie powietrza dopływającym do tego

3

wyrobiska, % CH 4; 3 VCH4 – prognozowana metanowość bezwzględna, m /min; c współczynnik nierównomierności wydzielania się metanu w ścianie; c = 1,65. Prognozowana metanowość bezwzględna Metanowość bezwzględna oznaczająca liczbę metrów sześciennych metanu wydzielającego się do atmosfery kopalnianej (bez metanu odprowadzanego rurociągami odmetanowania) oblicza się z zależności:

3

VCH4 – prognozowana metanowość bezwzględna, m /min; W e metanonośność pokładu eksploatowanego, m 3 CH4/Mg csw. me – miąższość pokładu eksploatowanego, m, mi – miąższość pokładów wyżej i niżej zalegających od pokładu eksploatowanego, m, Wi – metanonośność pokładów wyżej i niżej zalegających od pokładu eksploatowanego, m 3 CH4/Mg csw, An wydobycie węgla netto z pokładu eksploatowanego (dla którego są wykonywane obliczenia), Mg/db, Na wykresie poniżej przedstawiono η i stopień odgazowania pokładów wyżej i niżej zalegających od pokładu eksploatowanego, (krzywa odgazowania):

4

Dopuszczalne zawartości metanu w wyrobiskach wybierkowych oraz drążonych korytarzowych i szybach (szybikach)

W przypadku, gdy z prądu powietrza dopływającego do określonego wyrobiska ani nie jest pobierane powietrze dla przewietrzania drążonego wyrobiska, ani też nie ma w nim odstawy urobku, zwykle można przyjąć k = 0%. W przeciwnym przypadku wartość k określa się na podstawie odpowiednich prognoz, a przy ich braku z ostrożności można przyjąć k=0.5%. Przy takiej bowiem zawartości metanu, powietrze traktować można jeszcze jako powietrze świeże 2.2 Obliczanie niezbędnej ilości powietrza w komorach funkcyjnych, przewietrzanych niezależnym prądem powietrza • Niezbędne ilości powietrza dla komór funkcyjnych (z wyjątkiem komór ładowania akumulatorów) należy obliczać uwzględniając wymóg przepisów dotyczący potrzeby co najmniej pięciokrotnej wymiany powietrza w ciągu godziny, stosując wzór : •   • gdzie: 3 Vk jest objętością komory funkcyjnej, w m . Wartość V kf niezależnie od wyniku obliczeń powinna być nie mniejsza niż 30 m 3/min. Obliczenia Założyć liczbę komór funkcyjnych (n=3 6). Przyjmuje się komory o wymiarach: • długość: …. m • szerokość: ….m • wysokość: …. m • Obliczyć objętość V k=…. m 3 5

• Ilość powietrza na komorę 3 Vi =0,1・Vk=….. m /min • Ilość powietrza dla wszystkich komór Vkf=n・Vi=….. m 3/min Przykładowy układ komór funkcyjnych przy szybie wdechowym:

2.3. Obliczanie niezbędnej ilości powietrza otamowanych tamami rozdzielającymi

w

wyrobiskach

technologicznych

Niezbędne ilości powietrza w wyrobiskach technologicznych otamowanych tamami rozdzielającymi (wyrobiska dojściowe, odstawcze, transportowe i drogi ucieczkowe) należy dobierać w taki sposób, by w wyrobiskach tych zachowany był właściwy skład powietrza; Opór Rw0 wyrobiska technologicznego otamowanego tamami rozdzielającymi należy przyjmować w zależności od rodzaju układu tam rozdzielających, obejmującego dwie tamy połączone szeregowo jako : • dla typowych tam w wyrobiskach odstawczych R wo= od 1,5 kg/m 7 do 2,0 kg/m7, 7 • dla tam drewnianych z drzwiami R wo= 5 kg/m , 7 7 • dla tam murowanych z drzwiami R wo= od 20 kg/m do 25 kg/m , • dla tam specjalnej konstrukcji wykonanych w potencjalnym spięciu wentylacyjnym między szybami: wdechowym i wydechowym na nieczynnym poziomie wentylacyjnym R wo=100 kg/m 7.

6

omogram do określenia ilości powietrza w wyrobiskach technologicznych:

Ilość powietrza w wyrobiskach otamowanych: • Dla wyrobisk otamowanych w bocznicach np:. 6 9, 21 24, 35 16 przyjmuje się tamy 7 murowane z drzwiami o oporze Rwo=20 kg/m i spadek naporu od 400 do 1000 Pa. • Według nomogramu na poprzednim rysunku odczytuje się się ilość powietrza Vwt=….. m3 /min.

7

2.4. Obliczenie ilości powietrza w wyrobiskach korytarzowych przewietrzanych niezależnymi prądami powietrza (obliczanie wentylacji lutniowej dla drążonego ślepego wyrobiska) 3

Metanonośność pokładu W ch =…. m /MgCSW, w zależności od kategorii przyjąć intensywność 3 2 wydzielania metanu z calizny: q 0=…….. m /(m min). Określić pozostałe dane: • Wydobycie brutto z chodnika: • Wydobycie netto z chodnika: • Miąższość pokładu w chodniku: • Postęp chodnika • Metanowość bezwzględna z metody prognozy KD Barbara: • Dopuszczalna zawartość metanu dla wentylacji lutniowe: • Zawartość metanu na wlocie do wyrobiska ślepego:

A b =….. Mg/d A n =…. Mg/d m=….m p= ….m/d V CH4 =….. m3/min k max=1% k=0,5%

Metanowość bezwzględna z metody prognozy KD Barbara: V CH4

q1,q 2 – metanowość w m3/min T – wielkość uwzględniająca zmniejszanie się wydzielania metanu z odsłoniętej powierzchni w czasie drążenia. k – współczynnik przyjmowany w zależności od długości prowadzenia wyrobiska w m cach: • 1 m c:K=0 • 2 m c:K=0,5 • 3 m c:K=1,0 • 4 m c:K=1,373 • 5 m c:K=1,625 • 6 m c:K=1,7811 n – kolejny dzień prowadzenia wyrobiska, d t – czas prowadzenia wyrobiska w miesiącac. Dane do obliczeń wentylacji lutniowej: Przyjąć rozmiar obudowy chodnika i określić pole poprzecznego przekroju. Długość wyrobiska L oczytać z mapy, Przyjąć: średnicę lutniociągu (600 800 1000mm) 2 9 opór jednostkowy r Ns /m , 3 0,5 współczynnik nieszczelności k, m /sN Obliczyć ilość powietrza dla wentylatora V kn w opływowym prądzie:

8

gdzie: Vp – niezbędna ilość powietrza w przodku z uwagi na zagrożenie metanowe , należy obliczyć wg metody KD Barbara, m 3 /min

Tabele ze współczynnikami:

Obliczenie niezbędnej ilości powietrza w kopalni: • Niezbędną ilość powietrza doprowadzonego do kopalni należy obliczać bilansując niezbędne ilości powietrza w miejscach jego zapotrzebowania według wzoru:

gdzie: •Vk niezbędna ilość powietrza w kopalni, m 3 /min, • ΣVe suma niezbędnych ilości powietrza w wyrobiskach eksploatacyjnych, m 3/min, • Σ V kf suma niezbędnych ilości powietrza w komorach funkcyjnych, m 3/min, • Σ Vwt suma niezbędnych ilości powietrza świeżego w wyrobiskach technologicznych 3 otamowanych tamami rozdzielającymi, m /min,

9

• Σ Vkn suma niezbędnych ilości powietrza w wyrobiskach korytarzowych przewietrzanych niezależnymi prądami powietrza (w tym niezależne prądy dla przewietrzania drążonych 3 wyrobisk), m /min. Ilość powietrza w kanale wentylacyjnym, równą wydajności wentylatora V w przy określonym szybie wydechowym, oblicza się jako sumy ilości powietrza wypływającego z dołu kopalni Vk i strat zewnętrznych powietrza V z.

Całkowitą ilość powietrza wypływającego z kopalni Vw jest równa ilości powietrza przepływającego przez wentylator głównego przewietrzania. Obliczanie ilości powietrza dopływającego do kanału wentylacyjnego z atmosfery zewnętrznej (straty zewnętrzne). Straty zewnętrzne powietrza Vz są zależne głównie od sposobu zamknięcia zrębu szybu. Nomogram do określenia strat zewnętrznych powietrza w zależności od straty naporu na uszczelnieniu zrębu szybu.

1 . szyby z wyciągiem klatkowym z klapami, 2. szyby z wyciągiem klatkowym z budynkiem depresyjnym, 3. szyby z wyciągiem klatkowym z budynkiem i klapami, 4. szyby z wyciągiem klatkowym lub skipowym, z uszczelnionym trzonem wieży szybowej, 10

5. szyby wyłącznie wentylacyjne głuche zamknięcie szybu.

11...