книги / Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт

5.На основании анализа отбираются варианты, подлежащие экономическому сравнению.

6.Для каждого из этих вариантов конструируется схема проветривания вентиляционного участка (определяемая, как правило, схемой проветривания выемочного участка), что практи­ чески предопределяет варианты схемы подготовки шахтного поля, подлежащие оптимизации. При этом одним из критериев отбора схем проветривания вентиляционных участков является степень устойчивости вентиляционных струй по направлению, определя­ емая в соответствии с Руководством (см. раздел 9 и приложе­ ние IV). Число очистных забоев на участке в первом приближении принимается исходя из оптимальной нагрузки на такой участок, например панель.

7.Рассчитывается расход воздуха для проветривания вентиля­ ционного участка по каждому из сравниваемых вариантов (см. раздел 6).

8.Составляются возможные варианты схем проветривания шахты, из которых выбираются наиболее рациональные, принима­

емые за основу при расчете и выборе производственной мощности шахты и определении всех основных параметров схем вскрытия, подготовки и систем разработки [размеры панелей по простиранию и восстанию (падению), длины лав, числа лав в панели, числа панелей и оптимальных нагрузок на них и т. д.]. При этом все зависимости для определения основных параметров должны со­ ставляться с учетом фактора вентиляции и выбора наиболее оптимальных показателей.

Все эти технико-экономические расчеты производятся на ЭВМ или вручную. Соответственно устанавливается и число анализи­ руемых вариантов. При этом выбор схемы проветривания, расчет расхода воздуха и депрессии шахты, определение оптимальных сечений выработок и других показателей производятся в соответ­ ствии с Руководством.

9. Для принятого наиболее экономичного варианта схемы про­ ветривания шахты производится детальный (см. ниже) расчет вентиляции на первый период (15—25 лет) эксплуатации шахты. В зависимости от схемы вскрытия, подготовки и схемы вентиляции могут потребоваться также детальные или упрощенные расчеты на остальные периоды. В тех случаях, когда на последующие периоды предусматривается для отработки новых горизонтов или участков проведение отдельных стволов, например при сек­ ционной схеме проветривания, расчеты вентиляции могут не производиться.

10.Для первого периода устанавливаются наиболее характер­ ные этапы развития шахты, и для них составляются схемы про­ ветривания шахты.

11.Для каждой такой схемы производится расчет расхода воздуха в соответствии с Руководством (см. раздел 6) и тепловой расчет в соответствии с Временной инструкцией по проверке

количества воздуха для проветривания угольных шахт по тепло­ вому фактору и при необходимости разрабатываются мероприятия по улучшению тепловых условий.

12.Производятся расчеты и выбор калориферов (см. раздел 10).

13.В соответствии с Руководством производятся анализ и определение степени устойчивости схемы проветривания шахты.

14.Для каждого этапа отработки и соответствующей ему схемы

проветривания рассчитывается депрессия шахты и выбирается способ проветривания шахты. При необходимости производится оптимизация сечений горных выработок в соответствии с Руко­ водством (см. раздел 7).

15.Выбираются способы и средства проветривания обосо­ бленно проветриваемых подготовительных забоев (см. раздел 5).

16.Выбираются вентиляторы главного проветривания (см. раздел 8), приводные электродвигатели и определяются режимы работы вентиляторных установок.

17.Производятся выбор места установки и расчет регулиру­ ющих устройств (см. раздел 7).

Изложенный порядок относится к проектированию вентиляции при составлении проекта новой или реконструируемой шахты. В отдельных случаях, например при составлении проекта под­ готавливаемого горизонта действующей шахты, может потребо­ ваться выполнение только отдельных пунктов из числа приве­ денных.

При проектировании вентиляции реконструируемых шахт необходимо выполнение дополнительных работ.

Для определения источников и величины газовыделения, т. е. для составления газового баланса по шахте, следует проводить специальные газовоздушные съемки на выемочных участках и на шахте в целом. При большом газовыделении из выработанного пространства за пределами выемочных участков конструировать схему проветривания необходимо таким образом, чтобы сократить до минимума поступление газа из него и тем самым снизить газообильность шахты.

Для определения фактических аэродинамических сопротивле­ ний ветвей, мест утечек и их величины проводится делроссионная съемка выработок шахты. Аэродинамическое сопротивление су­ ществующих выработок, используемых при реконструкции, принимается равным фактическому, если выработка находится в удовлетворительном состоянии.

При больших утечках воздуха существующую сеть, которая будет использоваться в дальнейшем, следует реконструировать таким образом, чтобы максимально исключить число вентиля­ ционных сооружений. Для этого в первую очередь следует ликви­ дировать параллельное движение свежей п исходящей струй воздуха.

В сложных сетях при значительном числе диагоналей с не­ устойчивыми струями расчет и распределение расхода воздуха

и депрессии, сравнительные расчеты вариантов, анализ устой­ чивости проветривания и т. п. необходимо производить одно­ временно, используя ЭВМ или электромодели. При конструиро­ вании схем проветривания для повышения устойчивости вен­ тиляции следует избегать диагоналей или стремиться к уменьшению их числа, правильно размещать отрицательные регуляторы, сокращать число вентиляторов главного проветри­ вания (до одного на шахту, блок). При многовариантном выборе параметров подготовки, вскрытия и других параметры вентиляции должны быть оптимальными.

3. ПРОГНОЗ МЕТАНООБИЛЬНОСТИ ВЫРАБОТОК УГОЛЬНЫХ BIAXT

3.1. ПРОГНОЗ ГАЗООБИЛЬНОСТИ ВЫРАБОТОК ПО МЕТАНОНОСНОСТИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ

Данный метод применяется во всех случаях, когда имеются следующие исходные материалы:

гипсометрические планы угольных пластов, на которые нане­ сены значения их природной метаноносности или изогазы (линии равной метаноносности), а также структурные колонки пластов и результаты технического анализа угля каждого пласта (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 в пределах проектируемого к разработке шахтного поля.

Кроме того, для составления прогноза необходимо иметь дан­ ные о последовательности отработки пластов, системе разработки, способах управления кровлей и выемки угля в очистных забоях, размерах угольных целиков в пределах выемочных участков.

где qc — средневзвешенная относительная метанообильность вы­ работок выемочных участков (полей), м8/т;

УЧ

Относительная метанообильность каждого выемочного участка определяется по формуле

гДе 9пл — относительное газовыделение из разрабатываемого пла­ ста в пределах участка, м3/т.

П р и р а з р а б о т к е п л а с т о в б е з р а з д е л е н и я

При наличии в пласте прослойков углистого сланца к полезной мощности пласта прибавляется половина мощности прослойков.

Величина остаточной метаноносности отбитого угля опре­ деляется по формуле

с рекомендациями ВостНИИ и ПечорНИУИ, а при отсутствии таких рекомендаций — принимается по табл. 1.

Т а б л и ц а 1

Значения остаточной метаноносности углей

Коэффициент, учитывающий метановыделение из оставля­ емых в выработанном пространстве целиков ^гля, определяется по формуле

Коэффициент кпл при сплошной системе разработки, когда вышележащая смежная лава отработана, принимается равным 1. Для лав, выше и ниже которых находится угольный массив[(сплошная система разработки и система парных штреков при прямом порядке отработки), кпл определяется по формуле

При столбовой системе разработки и системе парных штреков (обратный порядок отработки)

где Уг — количество метана, поступающего в вентиляционную струю выемочного участка с обнаженных поверхностей

выше- и нижележащего массива угля, м3;

V0 — запасы метана в угольном пласте в пределах выемочного участка, которые могут выделиться при его отработке, м3; V — количество метана, выделившегося с обнаженных поверхностей массива угля, подлежащего выемке, м3.

Значения F x, F и F0 определяются по формулам:

с момента окончания ее проведения до начала очистной выемки угля, сут;

Величина G0 для условий Донецкого бассейна определяется

для условий Кузнецкого, Карагандинского, Печорского и других восточных бассейнов: для пластов с природной газоносностью

х10 м3/г

участка, обусловленная газовыделением из разрабатываемого пласта в призабойное пространство, определяется:

для второго слоя

гДе & . ц, & . ц — коэффициент, учитывающий потери угля в це­ ликах, невынимаемых пачках, завале и т. д. при выемке соответственно первого и второго слоя.

Для пологих и наклонных пластов с послойной выемкой систе­ мой длинных столбов по простиранию:

маемой толщи, м3/т.

Для систем разработки с применением комплексов КТУ и с за­

висящий от мощности временно невынимаемой толщи и продолжительности ее обнажения Тоб; определяется по номограмме, приведенной на рис. 1.

В приведенных формулах обозначения с одним штрихом отно­ сятся к первому слою, с двумя — ко второму.

Т а б л и ц а 2

Значения коэффициента дренирования угля в зоне выемки

Для пологих и наклонных пластов с послойной выемкой си­

Рио. 1. Зависимость показателя снижения остаточной метаноносности невынимаемого слоя угля от мощности пласта и времени обнажения

Рис. 2. Ь Номограмма для определения степени дренирования временно невынимаемого слоя угля

Для щитовой и комбинированной систем разработки с гибким перекрытием в варианте выемки нижнего слоя столбами по паде­ нию определяется удельное газовыделение с обнаженной поверх­ ности пласта с учетом дренирования массива Gt по формулам:

для пластов с природной газоносностью х ^ 10 м3/т

отрабатываемого столба (начало проведения «минусо­ вого» штрека) до начала очистной выемки под щитом; определяется по графику, приведенному на рис. 3;

кт — поправочный коэффициент снижения степени дрени­ рования угольного массива в зависимости от газонос­ ности и мощности пласта; определяется по графику, приведенному на рис. 4.

Максимальная газообильность / тах при разработке нижнего слоя подэтажами по простиранию для комбинированной системы определяется по номограмме (рис. 5).

Метаноносность сближенных пластов х , если она не определена, принимается равной метаноносности ближайшего рабочего пласта. Для сближенного пласта, состоящего из углисто-сланцевых пород, rrii принимается равной половине его мощности.

Для условий подработки