Расчет проветривания выемочного участка

Рисунок 1 Схема проветривания выемочного участка

ІІІ. Прогноз метанообильности очистного забоя и выемочного участка

Относительную метанообильность выемочного участка и очистного забоя определяем по природной метаноносности. Методика расчета изложена в разделе 3.3 [3]

Источниками выделения метана в выработки выемочного участка являются разрабатываемый угольный пласт, сближенные угольные пласты (спутники) и вмещающие породы.

Относительная метанообильность выемочного участка определяется как суммарное метановыделения из разрабатываемого пласта (qпл, м3/т), сближенных угольных пластов (qсп, м3/т) и вмещающих пород (qпор, м3/т), т.е.

qуч=qпл+qсп+qпор (1)

ІV. Метановыделение из разрабатываемого пласта

При разработке каменных углей и антрацитов с объемным выходом летучих веществ больше 165 мл/г.с.б.м. относительное метановыделение из разрабатываемого пласта определяется по формуле

qпл=qо.п+qо.у+kэ.п(x-xо) (2)

где kэ.п-коэффициент, учитывающий эксплуатационные потери угля в пределах выемочного участка; проектом предусматривается безцеликовая отработка пласта, тогда kэ.п=0.03;

хо- остаточная метаноносность угля, оставляемого в выработанном пространстве, м3/т

хо=0.01•хо.г•(100-Аз-Wр) (3)

хо.г - остаточная метаноносность угля, м3/т.с.б.м; принимается по табл.3.1 [3] в зависимости от выхода летучих веществ хо.г=3.2 м3/т.с.б.м

хо=0.01•3.2 (100-18-2)=2.56 м3/т;

qо.п- относительное метановыделение из очистного забоя, определяется по формуле

qо.п=0.85•х•kпл•ехр(-n) (4)

где х- метаноносность угля с учетом зольности и влажности, м3/т

х=0.01•хг•(100- Аз-Wр) (5)

х=0.01•20•(100-18-2)=16 м3/т;

kпл-коэффициент, учитывающий влияние системы разработки на метановыделение из пласта; согласно [3] для сплошной системы разработки kПЛ= 1

n-показатель степени, зависящий от скорости подвигания очистного забоя (vоч,м/сут), выхода летучих веществ из угля (Vdaf,%) и глубины разработки (Н, м );

n=а1vоч ехр(-0,001Н+b1 Vdaf) (6)

где а1, b1-коэффициенты, значения которых принимается в зависимости от выхода летучих веществ; согласно [3] при Vdaf 22 % а1=1.435, а,

b1= -0.051;

Cкорость подвигания очистного забоя определяем исходя из планируемой нагрузки на очистной забой

Асут=lочvочmп (7)

где - объемный вес угля, т/м3.

vоч==

n=1.435•4,12•ехр(-0.001•800-0,051•18)=1,06

Определяем относительное метановыделение из очистного забоя

qо.п=0.85•16•1•ехр(-1.06)= 4,71 м3/т

Относительное метановыделение из отбитого угля (qо.у) определяется по формуле

qо.у=, (8)

где -относительное метановыделение из отбитого угля в лаве, м3/т;

=х•kпл[1-0.85ехр(-n)]•(b2kту+b3k) (9)

- относительное метановыделение в конвейерном бремсберге, м3/т

=х•kпл[1-0.85ехр(-n)b2•k (10)

где b2, b3-коэффициенты, учитывающие долю отбитого угля, соответственно находящегося на конвейере и оставляемого на почве в лаве, доли ед.; значения b2=0.6, а b3=0.4 при односторонней выемке угля; b2=1, а b3=0 при двухсторонней схеме выемке угля в лаве; предусматриваем двухсторонняя выемка угля в лаве;

kту, k,k- коэффициенты, учитывающие степень дегазации отбитого от массива угля соответственно в очистной выработке на конвейере (kту), на почве в лаве (k), и на конвейере в выработке выемочного участка (k), доли ед. ;

kту= (11);

k= (12)

k= (13)

Т-время нахождения отбитого угля на конвейере в лаве, мин;

Т= (14)

vк.л- скорость транспортирования угля в лаве, м/с; vк.л=0.91 м/с

Т= мин;

-время нахождения отбитого от массива угля на почве в лаве, мин.

При двухсторонней выемке угля в лаве =0, поэтому k=0;

Т-время нахождения отбитого от массива угля в конвейерном бремсберге в пределах выемочного участка, мин; определяется по формуле

Т= (15)

-протяженность выработки с i-м видом транспорта, м;

-скорость транспортирования угля на участке ,м/с;

Для заданных способе подготовки, системе разработки и принятых видах тратспорта =1500 м., а =1.5 м/с,

Т=1500/60•1.5=16,7 мин;

-коэффициенты, характеризующие газоотдачу из отбитого угля; принимается при дегазации отбитого угля Ту 6 мин, соответственно равными 0.052 и 0.71, а при Ту 6 мин а

Определяем значения коэффициентов

kту=0.12;

k=0.12

Определяем метановыделение из отбитого угля в лаве и на конвейерном бремсберге

=16•1•[1-0.85ехр(-1,06)]•(1.0• 0.12)=1.35 м3/т

=16•1•[1-0.85ехр(-1,06) ]1.0•0.12 =1,35 м3/т

qо.у=1.35+1,35=2,7 м3/т

Определяем метановыделение из разрабатываемого пласта

qпл=4,71+2,7+0.03 (16-2.56)=7,81 м3/т

V. Расчет метановыделения из сближенных угольных пластов (спутников)

Относительное метановыделение из спутников определяется по формуле

qсп= (16)

Относительное метановіделение как из подрабатываемого qсп.пi , так и надрабатываемого qсп.нi определяется по формуле

qсп.К2 =1.14v (17)

где mсп.i-суммарная мощность спутника,м;

хсп.i-природная метаноносность спутника, м3/т;

х0i-остаточная метаноносность спутника, м3/т;

mв- вынимаемая мощность разрабатываемого пласта, м;

Мсп.i- расстояние по нормали между кровлей разрабатываемого и почвой сближенного (при подработке) пластов и между почвой разрабатываемого и кровлей сближенного (при надработке) пластов, м;

Мр- расстояние по нормали между разрабатываемым пластом и сближенными пластами, при котором метановыделение из сближенных пластов практически равно нулю, м

Величина Мр при подработке пологих пластов определяется по формуле

Мр=1.3; (18)

где mв.пр - вынимаемая мощность пласта с учетом породных прослоек, м;

kу.к - коэффициент, учитывающий способ управления кровлей; при полном обрушении принимается-1.0;

kл - коэффициент, учитывающий влияние степени метаморфизма на величину свода разгрузки; принимается по табл 3.6 [3] в зависимости от выхода летучих веществ. Для Vdaf=18 % kл=1.35

Мр==236 м

При надработке пологих пластов Мр принимается равным 60 м.

Определяем метановыделение из подрабатываемого спутника К3

qсп.К3 =1.14•4,12 м3/т

Определяем метановыделение из надрабатываемого спутника К1

qсп.К1 =1.14•4,12 м3/т

Суммарное выделение метана из спутников составит

qсп=2,93+2,74=5,67 м3/т

VІ. Расчет метановыделения из вмещающих пород

Согласно [1] метановыделение из пород определяется по формуле

qпор=1,14v (19)

где kс.п-коэффициент, учитывающий способ управления кровлей и литологический состав пород, доли ед. При полном обрушении qсп=0.00106.

qпор=1,14•4,12 м3/т

Определяем относительную метанообильность выемочного участка по формуле (1)

qуч=7,81+5,67+6,08=19,56 м3/т

Абсолютная метанообильность очистного забоя и выемочного участка определяется по формулам:

, (6.21) , (20)

Согласно [3], при семах проветривания типа 2-В, 3-В, относительная метанообильность очистного забоя и выемочного участка определяется по формулам

qоч=(qо.п+q)(1-Kд.пл)+kв.п•q (21)

qуч=(qо.п+q)(1-Kд.пл)+q (22)

где kв.п -коэффициент, учитывающий метановыделение из выработанного пространства в призабойное; для схем типа 1-В, 1-К, при примыкании исходящей струи в пределах выемочного участка к выработанному пространству, принимается в зависимости от способа поддержания вентиляционной выработки. Поддержание вентиляционных бремсбергов осуществляем двумя рядами железобетонных тумб и рядом деревянных костров, тогда kв.п=0;

q-ожидаемое метановыделение из выработанного пространства на выемочном участке определяется по формуле

q=[kэ.п (х-х0)(1-kд.пл)+

( (23)

Коэффициенты дегазации, входящие в формулу (23) принимаем равными нулю, так как необходимость проведения дегазации еще не установлена

q=[0.03(16-2,56)(1-0)+(=9,4 м3/т

qоч=(4,71+1,35+1,35)(1-0) 0*9,4=7,41 м3/т

qуч=(4,71+1,35)(1-0)+9,4 =15,46м3/т

Определяем абсолютную метанообильность очистного забоя и выемочного участка после дегазации по формулам

м3/мин

м3/мин

VІІ. Расчет максимально допустимой нагрузки на очистной забой по метановыделению

Определяем необходимость проведения работ по дегазации для достижения плановой нагрузки на очистной забой по выделению метана. Критерием, определяющим необходимость проведения дегазации, является повышение метанообильности очистного забоя сверх допустимой по фактору вентиляции .

= (24)

где Vmax-допустимая по ПБ максимальная скорость движения воздуха в лаве, м/с; Vmax=4 м/с;

Smin-минимальное поперечное сечение лавы свободное для прохода воздуха,м2,

Smin=Sоч.min*kо.з (25)

Sоч.min- минимальная площадь поперечного сечения призабойного пространства очистной выработки в свету, м2; при механизированных крепях принимается по табл.6.5 [3]. Для комплекса КД 80 при mп=0.9 м Sоч.min=2,4 м2;

kо.з-коэффициент, учитывающий движение воздуха по части выработанного пространства непосредственно прилегающей к призабойному; принимается по табл.6.4 [3]. kо.з=1.3;

с- допустимая по ПБ концентрация метана в исходящей струе очистного забоя, %;

-коэффициент неравномерности метановыделения; принимается по табл.6.3 [3] =1.55

Smin=2,4•1.3=3,1 м2

= м3/мин

Расчет максимально-допустимой нагрузки на очистной забой по газовому фактору производим согласно пункту 7.1 [3]. Максимально допустимая нагрузка определяется по формуле

Аmax=Ap (26)

где Qр- максимальный расход воздуха в очистной выработке, который может быть использован для разбавления метана до допустимых ПБ норм, м3/мин; принимается по табл 7.1 [3]

Qр=60 Sоч.min Vmax kут.в (27)

где kут.в - коэффициент, учитывающий утечки воздуха через выработанное пространство в пределах выемочного участка; определяется по номограмме (рис.6.12 [3]). kут.в=1.6.

Qр=60 2,4 4.0 1.6=921,6 м3/мин

Аmax=900

Принятый способ дегазации обеспечивает необходимую нагрузку на очистной забой.

Расчет количества воздуха необходимого для проветривания очистного забоя и выемочного участка

Согласно [3], количество воздуха необходимое для проветривания выемочного участка проветриваемого по схеме типа 2-В определяется по формуле

, м3/мин (28)

При газообильности участка 9,7м3/мин kн=1.51 [3].

, м3/мин

Количество воздуха для проветривания очистного забоя для схем типа 2-В определяется по формуле

, м3/мин (29)

При =4,6 м3/мин =1.55

, м3/мин

Расчет количества воздуха для проветривания очистного забоя по газам, образующимся при взрывных работах, не производим, так как взрывные работы в лаве не ведутся.

Расчет расхода воздуха по числу людей производится по формуле

Qоч=6 nчел kо.з м3/мин (30)

где nчел- наибольшее число людей, одновременно работающих в очистной выработке. Если смена рабочих производится на рабочих местах можно принять nчел=30.

Qоч=6•30•1.3 =234 м3/мин

Расчет расхода воздуха из условия оптимальной скорости по пылевому фактору производится по формуле

Qоч=60 Sоч.min Vопт kо.з м3/мин (31)

где Vопт - оптимальная скорость воздуха в призабойном пространстве, м/с; принимается 1.6 м/с.

Qоч=60•2,4•1.6•1.3=300 м3/мин

Окончательно, для проветривания очистного забоя принимаем 750 м3/мин, а для проветривания выемочного участка 1542 м3/мин.

Расчет депрессии выработок выемочного участка

Депрессия капитальных и подготовительных выработок рассчитывается по формуле

h= (32)

где kн.р.в- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения воздуха по сети горных выработок; для общешахтных выработок kн.р.в=1.31, для других выработок kн.р.в=1.

-коэффициент аэродинамического сопротивления кг*с2/м4;

Р - периметр вы работки, м; для выработок закрепленных арочной крепью Р=3.86;

S - поперечное сечение бремсберга в свету, м2. Принимаем типовое сечение 14.6 м2 [4] ;

L - длина выработки, м;

Q - расход воздуха, м3/с.

Определяем депрессию конвейерного бремсберга при его максимальной длине, т.е. когда лава будет находиться в нижней части столба. Значение принимаем по табл.П.7.17 [3] =0.0021 кг*с2/м4. Расход воздуха по бремсбергу 1542 м3/мин, 24.97 м3/с

hбр=

Депрессия лавы подсчитывается по формуле

hоч=RочQ (33)

где Rоч -общее аэродинамическое сопротивление лавы, кг*с2/м8.

Для лав оборудованных механизированными крепями,

(34)

где r100 - удельное аэродинамическое сопротивление (при длине 100 м) лав с механизированными крепями, k принимается по табл.6.5 [3]; r100 =0.3 k;

- коэффициенты местного сопротивления входа и выхода лавы; определяются по табл.9.1 [3]; 2 14.

, k.

hоч=0.74•(750/60)2=115 даПа

Размещено на Allbest.ru