f7c5bdfbe0c3aff8df20ce3ee693687b

где tСМ= +2°С - температура смеси холодного и подогретого в воздухо-

нагревателе воздуха.

18 Определяется расход воздуха Q/ (м3/с), нагреваемого одной группой воздухонагревателей

19 Производится расчет всей воздухонагревательной установки, при этом определяется:

число групп nг в воздухонагревательной установке

где 1,1 - коэффициент запаса по теплопроизводительности установки;

количество теплоносителя для всей установки Gт.у (кг/ч)

общая площадь сечения проемов Sx (м2) для прохода холодного воздуха

площадь сечения Sr (м2) для прохода подогретого воздуха в камеру смешения

Теплотехнический расчет однорядных (по воздуху) воздухонагреватель-

ных групп безвентиляторных и вентиляторных воздухонагревательных устано-

вок при теплоносителе - насыщенном паре производится по следующей мето-

дике.

Поверхность теплообмена воздухонагревательной установки Fтр (м2) оп-

ределяется по формуле

где Q/ш - расход воздуха для проветривания шахты, м3/ч;

t - разность между средними температурами теплоносителя и воздуха, °С;

где tП - температура насыщенного пара, °С; при давлении пара 0,03 МПа tП можно принять 100°С.

Коэффициент теплопередачи (kтп) определяется по формуле

где kиз - величина, учитывающая изменение коэффициента теплопередачи от срока службы воздухонагревателей в установке Ткл, и равная

Поверхность теплообмена воздухонагревательной установки определяет-

ся суммой теплопередающих поверхностей Fтр (м2)

Для ориентировочного расчета однорядной (по воздуху) воздухонагрева-

тельной установки в условиях шахт Кузбасса при теплоносителе-паре на ри-

сунке 11.7 приведен график, по которому определяется поверхность теплооб-

мена с воздушной стороны воздухонагревательной установки в зависимости от расхода воздуха и давления пара Рп перед входом в воздухонагревательную ус-

тановку.

Рисунок 11.7 - Зависимость величины поверхности нагрева воздухонагревательной установки от расхода нагреваемого воздуха и давления пара в возду-

хонагревателе.

12 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ВЕНТИЛЯЦИИ ДЕЙСТВУЩИХ

ШАХТ

С целью совершенствования вентиляции действующих шахт производит-

ся оценка состояния проветривания, выявляются его недостатки и их причины,

разрабатываются мероприятия по обеспечению проветривания шахты на год и на пятилетие.

Для оценки состояния проветривания шахты используются показатели,

приведенные в таблице 12.1.

Таблица 12.1 – Показатели состояния проветривания шахт

Примечание – При естественной температуре пород 30°С и более температура воздуха в призабойных пространствах очистных и тупиковых выработок при оценке состояния проветривания шахты не учитывается.

Для каждого из приведенных в таблице 12.1 показателей определяется наличие или отсутствие его отклонений от требуемых значений.

По результатам оценки состояния проветривания шахты разделяются на три группы.

К 1 группе относятся шахты, на которых все показатели, характеризую-

щие состояние проветривания, соответствуют требуемым значениям; не приме-

няется последовательное проветривание объектов (очистных и тупиковых вы-

работок, камер), кроме негазовых шахт, тупиковых выработок, примыкающих к очистным забоям или проводимых по негазоносным породам; схема проветри-

вания по устойчивости относится к I категории.

Ко 2 группе относятся шахты, на которых все объекты и шахта в целом обеспечены расчетным расходом воздуха; не применяется последовательное про-

ветривание объектов (кроме негазовых шахт, тупиковых выработок, примыкаю-

щих к очистным забоям или проводимых по негазоносным породам); схема про-

ветривания по устойчивости относится к I и 2 категориям, а один или несколько из остальных показателей таблицы 12.1 отличается от требуемых значений.

К 3 группе относятся газовые шахты, не обеспеченные расчетным расхо-

дом воздуха, на которых обеспеченность необходимым расходом воздуха дости-

гается за счет последовательного проветривания объектов, кроме тупиковых вы-

работок, проводимых по негазоносным породам или примыкающих к очистным забоям; схема проветривания по устойчивости относится к I и 2 категориям.

При разработке мероприятий по совершенствованию проветривания пре-

дусматривается обеспечение шахты и отдельных объектов проветривания необ-

ходимым расходом воздуха с учетом перспективы развития горных работ и устранение имеющихся отклонений показателей, характеризующих состояние проветривания, от требуемых значений. Для выбора их, прежде всего, опреде-

ляются причины отклонений отдельных показателей от требуемых значений.

При этом используются данные "Вентиляционного журнала", материалы де-

прессионных съемок.

По этим данным производится сравнение расчетных и фактических внешних и внутренних утечек воздуха, определяются соответствие основных шахтных показателей проекту и отступления от него, протяженность выработок с неудовлетворительным сечением, коэффициент использования воздуха и др.

Анализируются параметры и определяется соответствие источников тяги характеристикам сети, наличие резерва вентиляционных установок по подаче.

Рассматривается газовый баланс выемочных участков, а также характеристика разрабатываемых и сближенных пластов и спутников и определяется соответ-

ствие схем проветривания выемочных участков и их параметров горногеологи-

ческим условиям. Оцениваются эффективность дегазации, способов борьбы с высокими температурами, параметры воздухонагревательных установок.

Для шахт I и 2 групп разрабатываются текущие мероприятия по обеспе-

чению проветривания на год (герметизация вентиляционных сооружений, пе-

рекрепление выработок и др.) и рассматривается обеспечение их проветривания в перспективе.

Для шахт третьей группы должны разрабатываться графики работы очи-

стных и подготовительных забоев с учетом возможности по вентиляции и ме-

роприятия по улучшению проветривания и переводу их в другую группу.

Мероприятия по обеспечению проветривания, разрабатываемые шахтой на год, включают: обособленное проветривание отдельных объектов в соответ-

ствии с требованиями ПБ; сокращение внешних и внутренних утечек воздуха;

уменьшение аэродинамического сопротивления вентиляционной сети; измене-

ние режимов работы вентиляторов; повышение устойчивости проветривания;

выбор схем проветривания и их параметров, более эффективных способов

управления газовыделением, ликвидации местных и слоевых скоплений метана,

дегазации источников метановыделения и кондиционирования рудничного воз-

духа или повышение их эффективности; повышение эффективности работы воздухонагревательных установок. Если этих мероприятий недостаточно для обеспечения проветривания выработок в соответствии с требованиями ПБ с учетом перспективы развития горных работ, шахты производят предваритель-

ную оценку и отбор мероприятий по реконструкции вентиляции: проведение стволов, скважин или других капитальных выработок для целей вентиляции,

замену существующих или строительство новых главных вентиляционных,

воздухоохладительных и воздухонагревательных установок.

Производственное объединение по предложению шахт намечает техниче-

ские решения по совершенствованию (обеспечению) проветривания и совмест-

но с проектными организациями разрабатывает варианты реконструкции вен-

тиляции как составную часть вариантов развития предприятий.

13 Использование ПЭВМ для расчета вентиляции угольных шахт

При проектировании вентиляции новых, реконструкции и совершенство-

вании вентиляционных систем действующих шахт применяют ПЭВМ.

Контроль за обеспеченностью расчетным расходом воздуха горных выра-

боток шахт является одной из главных задач по созданию безопасных условий ведения горных работ. Решение этой задачи возложено на участки аэрологиче-

ской безопасности (ВТБ) шахт и службу депрессионных съемок (СДС) воени-

зированных горно-спасательных и аварийно-спасательных частей (ВГСЧ).

Для выполнения расчетов распределения воздуха в существующих слож-

ных шахтных вентиляционных системах (ШВС) как при нормальных, так и ава-

рийных режимах проветривания используются электронные математические модели, реализуемые в компьютерных программах «Вентиляция». Эти про-

граммы разработаны НЦ ВостНИИ совместно с ВТБ для каждой шахты Куз-

нецкого и Печорского угольных бассейнов. Они должны быть скорректированы применительно к высокопроизводительным метанообильным шахтам.

Основой создаваемых электронных математических моделей ШВС явля-

ются аэродинамические сопротивления горных выработок и источники тяги, в

роли которых выступают вентиляторы главного, вспомогательного и местного проветривания, а также тепловая депрессия, возникающая в наклонных горных выработках, значения которых получают при выполнении воздушно-

депрессионных съемок.

В качестве рабочих средств измерения аэрологических параметров ШВС применяют приборы МБГО-2 новосибирского ООО «Эллипс». Атмосферное давление можно измерять в пределах от 60 до 120 кПа, депрессию выработки в диапазоне 0-2500 Па.

Приложение 1

Классификация схем проветривания выемочных участков и шахт

Выемочные участки

Вентиляционный участок является основным звеном, определяющим важнейшие па-

раметры и показатели (величину утечек воздуха, степень устойчивости и т.д.) характери-

зующие схему проветривания шахты в целом.

Шахтное поле в зависимости от способа подготовки и системы разработки разбивает-

ся на отдельные выемочные поля (например, панели) различных размеров. На крупной шахте одновременно отрабатывается одно или несколько выемочных полей, связанных: между со-

бой главными выработками. Схема вентиляционных соединений такой шахты состоит из не-

скольких областей (по числу выемочных полей) соединенных между собой общешахтными связями (струями). Эти области называются вентиляционными участками.

Каждый вентиляционный участок может включать один или несколько выемочных участков (очистных забоев с примыкающими к ним откаточными и вентиляционными штре-

ками). Например, схема вентиляционных соединений шахты, на которой отрабатывается один выемочный столб (рисунок 1) включает в себя вентиляционные струи, омывающие очистные и подготовительные забои, а также утечки воздуха.

а)

б)

в)

Р

исунок 1 – Схема проветривания шахты:

а– схема вскрытия;

б– схема вентиляции;

в– схема вентиляционных соединений.

Схема проветривания вентиляционных участков (панелей, выемочных полей) в зави-

симости от схемы подготовки шахтного поля, системы разработки, направления движения свежей к исходящей струй воздуха по выработкам вентиляционного и выемочного участков разделяются на следующие основные группы.

I. Схемы проветривания панелей с согласным движением воздушных струй по на-

клонным выработкам. Такие схемы характерны для панелей, подготовленных бремсбергами с выдачей струи на верхний горизонт, т.е. при восходящем движении исходящей струй на

всем пути от забоя до вентилятора. В дальнейшем схемы 1 группы называются бремсберго-

выми. К ним относятся схемы проветривания участков бремсбергового поля при этажной подготовке (без разделения этажа на подэтажи).

В уклонных панелях при подаче свежего воздуха с нижнего горизонта так же имеет место бремсберговая схема проветривания уклонного поля.

II. Схемы проветривания панели со встречным движением струй по наклонным выра-

боткам. Эти схемы характерны для панелей, подготовленных уклонами. В дальнейшем они называются уклонными.

Ко второй группе относятся также схемы проветривания уклонных полей при этажной подготовке и системе разработки лава-этаж, а также схемы проветривания одиночных пла-

стов, вскрытых наклонными стволами, при тех же условиях.

III. Схемы проветривания выемочных полей, подготовленных столбами и отрабаты-

ваемых лавами, движущимися по падению или по восстанию.

IV. Схемы проветривания выемочных полей при этажной подготовке с разделением этажа на подэтажи и отработкой на промежуточные бремсберги (скаты).

V. Схемы проветривании выемочных полей на пластах, вскрытых квершлагами.

VI. Схемы проветривания щитовых участков.

VII. Схемы проветривания участков при слоевых системах разработки мощных пла-

стов.

VIII. Схемы проветривания участков при системе разработки наклонными слоями с выемкой их короткими полосами по простиранию.

Характерные варианты каждой из восьми групп схем проветривания выемочных уча-

стков представлены на рисунке 2.

I