1
Akademia
Górniczo – Hutnicza
im. Stanisława Staszica w Krakowie
Temat: Uproszczony projekt systemu wentylacji.
Wykonał:
Piotr Pomierny
Rok: III GIG
Grupa: 3
Kraków, 2011r
1
Akademia
Górniczo – Hutnicza
im. Stanisława Staszica w Krakowie
Temat: Uproszczony projekt systemu wentylacji.
Wykonał:
Piotr Pomierny
Rok: III GIG
Grupa: 3
Kraków, 2011r
2
SPIS TREŚCI
CZĘŚĆ OBLICZENIOWA
I.
Obliczanie niezbędnej ilości powietrza w kopalni.
1.
Założenia do obliczeń projektowych.
1.1 Obliczenia.
1.1.1 Obliczanie niezbędnej ilości powietrza w poszczególnych miejscach jego
zapotrzebowania.
1.1.2 Obliczanie niezbędnej ilości powietrza w komorach funkcyjnych,
przewietrzanych niezależnym prądem powietrza.
1.1.3 Obliczanie niezbędnej ilości powietrza w wyrobiskach technologicznych
otamowanych tamami rozdzielającymi.
1.1.4 Obliczenie ilości powietrza w wyrobiskach korytarzowych przewietrzanych
niezależnymi prądami powietrza (obliczanie wentylacji lutniowej dla drążonego ślepego
wyrobiska).
1.1.5 Obliczenie ilości powietrza dla wentylacji lutniowej.
1.1.6 Obliczenie niezbędnej ilości powietrza w kopalni.
1.1.7 Określenie ilości powietrza w kanale wentylacyjnym.
1.1.8 Sprawdzenie ilości powietrza na poszczególnych ścianach.
1.1.9 Sprawdzenie ilości powietrza ze względu na zagrożenie temperaturowe
1.2 Obliczanie mocy chłodniczej.
1.2.1 Moc chłodniczą chłodnicy powietrza oblicza się wg poniższej zależności.
1.2.2 Obliczenia dla każdego wyrobiska (bocznicy), dla którego
następuje przekroczenie dopuszczalnej temperatury.
1.2. 3 W trzech wyrobiskach temperatura została przekroczona. Całkowita suma
mocy chłodniczej po zsumowaniu chłodnic ze wszystkich wyrobisk w których została
użyta wynosi:
II. Zapis struktury sieci wentylacyjnej.
2.1
Obliczanie aerodynamicznych oporów wyrobisk.
2.1.1 W oparciu o opory 100 – metrowych odcinków wyrobisk.
2.1.2 Z wykorzystaniem aerodynamicznego współczynnika oporu wyrobiska.
2.1.3
Obliczenie spadków naporu dla poszczególnych bocznic.
III. Regulacja rozpływu powietrza w sieci wentylacyjnej.
3.1
Spadek naporu na drodze niezależnej.
3.2
Dobór regulatorów rozpływu powietrza.
3.3
Dobór wentylatora do sieci wentylacyjnej
IV. Analiza Pożarów podziemnych
3
CZĘŚĆ RYSUNKOWA
1.
Schemat poglądowy sieci wentylacyjnej (rys. 1)
2.
Schemat przestrzenny sieci wentylacyjnej (rys. 2)
3.
Schemat kanoniczny sieci wentylacyjnej (rys. 3)
4.
Schemat kanoniczny sieci wentylacyjnej z naniesionymi ilościami powietrza (rys. 4)
5.
Schemat przestrzenny sieci wentylacyjnej ze zmianami temperatur w poszczególnych
bocznicach. (rys. 5)
6.
Schemat strat naporu. (rys. 6)
7.
Schemat kanoniczny pożarowy (ilość 4x)
CZĘŚĆ OBLICZENIOWA
I. Obliczanie niezbędnej ilości powietrza w kopalni
1. Założenia do obliczeń projektowych:
- zanieczyszczenie węgla, %,
(przyjmujemy -20% roboty eksploatacyjne, 40% -roboty przygotowawcze),
- W
e
– metanonośność pokładu eksploatowanego, m^3CH4/Mg c.s.w,
(przyjmujemy: III KZM -pierwszy pokład, III KZM -drugi pokład, IV KZM –trzeci pokład),
– pokład 403/1 (ściana D-7): 6m
3
CH
4
/Mg c.s.w.
– pokład 404/2 (ściana F-27): 5 m
3
CH
4
/Mg c.s.w.
– pokład 404/4 (ściana D-1): 8,5m
3
CH
4
/Mg c.s.w.
– pokład 403/1 (drążony chodnik przy ścianie D-7): 6 m
3
CH
4
/Mg c.s.w.
– pokład 404/2 (drążony chodnik przy ścianie F-27): 5 m
3
CH
4
/Mg c.s.w.
- postęp:
ściana D-7 100 m/m-c
ściana F-27 110 m/m-c
ściana D-1 90 m/m-c
- współczynnik nierównomierności wydzielania metanu: c = 1,65
- gęstość węgla: ρ = 1,3 Mg/m3
Przekrój wnęki ścianowej trapez:
-podstawa dłuższa a=4,5 [m]
-podstawa krótsza b=3,0 [m]
-współczynnik zmniejszenia przekroju ściany f=0,
4
1.1 Obliczenia.
Parametry geometryczne ścian są odczytane z map pokładowych. Na ich podstawie
oblicza się wydobycie dobowe brutto i odpowiednio dobowe netto pomniejszone o wielkość
zanieczyszczeń.
Tabela 1. Zestawienie parametrów wejściowych oraz parametrów wydobycia.
Parametr
Symbol
ściana D-7
ściana F-27
ściana D-1
Długość
L [m]
116
216
246
Wysokość
h [m]
2,80
2,20
2,90
Pole przekroju
A [m
2
]
9,45
7,43
9,79
Postęp
p[m/mc]
100
110
90
Wydobycie brutto
Ab[Mg/db]
2011
3236
3975
Wydobycie netto
An[Mg/db]
1609
2589
3180
1.1.1 Obliczanie niezbędnej ilości powietrza w poszczególnych miejscach jego
zapotrzebowania
a) Obliczanie niezbędnej ilości powietrza ze względu na minimalną dopuszczalną prędkość
powietrza:
min
60
3
min
m
w
A
V
⋅
⋅
=
gdzie:
V – ilość powietrza, m
3
/min
A – pole przekroju użytecznego wyrobiska, m
2
w
min
– prędkość minimalna powietrza wymagana przepisami wynosi 0,3 m/s (wyrobiska
wybierkowe w polach metanowych)
Wyrobiska nadścianowe i podścianowe, wykonane są w obudowie ŁP9/V25/A o przekroju
poprzecznym 14,8 m
3
V=60*14,8*0,3 = 266,4 m
3
/min
Występuje sześć takich wyrobisk, więc: 6*V = 6*266,4 = 1598,4 m
3
/min
•
ściana D-7 (pok. 403/1)
A= 9,45 m
2
W
min
=0,3 m/s
V=60*9,45*0,3=170,1 m
3
/min
5
•
ściana F-27 (pok. 404/2)
A=7,43 m
2
W
min
= 0,3 m/s
V=60*7,43*0,3=133,65 m
3
/min
•
ściana D-1 (pok. 404/4)
A=9,79 m
2
W
min
=0,3 m/s
V=60*9,79*0,3=176,175 m
3
/min
b) Wyznaczania niezbędnej ilości powietrza w wyrobiskach wybierkowych przy korzystanie z
optymalnej prędkości powietrza, równej dla tych wyrobisk 2,5 m/s.
min
5
,
2
60
3
m
A
V
⋅
⋅
=
•
ściana D-7 (pok. 403/1)
A= 9,45 m
2
Wmin=2,5 m/s
V=60*9,45*2,5=1417,5 m
3
/min
•
ściana F-27 (pok. 404/2)
A=7,43 m
2
W
min
= 2,5 m/s
V=60*7,43*2,5=1113,75 m
3
/min
•
ściana D-1 (pok. 404/4)
A=9,79 m
2
W
min
=2,5 m/s
V=60*9,79*2,5=1468,125 m
3
/min
c) 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:
6
k
k
V
c
V
CH
−
⋅
⋅
=
max
4
100
gdzie :
k
max
- maksymalna procentowa zawartość metanu w wylotowym prądzie powietrza z
tego wyrobiska, % CH
4
(przyjmuję 2%)
k - procentowa zawartość metanu w prądzie powietrza dopływającym do tego wyrobiska,
CH
4
(z powodu braku prognoz dla bezpieczeństwa przyjmuję 0.5%)
V
CH4
– prognozowana metanowość bezwzględna, m
3
/min;
c - współczynnik nierównomierności wydzielania się metanu w ścianie; c = 1.65.
d) Prognozowana metanowość bezwzględna
Metanowość bezwzględna oznaczająca liczbę metrów sześciennych metanu
wydzielającego się do atmosfery kopalnianej (bez metanu odprowadzanego rurociągami
odmetanowania) oblicza się z zależności:
min
60
24
)
8
,
0
(
3
4
m
A
m
W
m
W
V
n
e
i
i
i
e
CH
⋅
⋅
⋅
⋅
+
⋅
=
∑
η
W
e
- metanonośność pokładu eksploatowanego, m
3
CH
4
/Mg
csw
.
m
e
- miąższość pokładu eksploatowanego, m,
m
i
- miąższość pokładów wyżej i niżej zalegających od pokładu eksploatowanego, m,
Wi- metanonośność pokładów wyżej i niżej zalegających od pokładu
eksploatowanego, m
3
CH
4
/Mg
csw
,
η
i
- stopień odgazowania pokładów wyżej i niżej zalegających od pokładu eksploatowanego,
(krzywa odgazowania)
A
n
- wydobycie węgla netto z pokładu eksploatowanego (dla którego są wykonywane
obliczenia), Mg/db.
7
Obliczona prognozowana metanowość bezwzględna (V
CH4
) dla poszczególnych
wyrobisk wynosi:
•
ściana D-7 (pok. 403/1)
=
4
CH
V
7,20
min
3
m
•
ściana F-27 (pok 404/2)
=
4
CH
V
25,17
min
3
m
•
ściana D-1 (pok. 404/4)
=
4
CH
V
21,13
min
3
m
Obliczona niezbędna, ilość powietrza ze względu na występowanie zagrożenia
metanowego V:
Ze wzoru:
k
k
V
c
V
CH
−
⋅
⋅
=
max
4
100
ściana D-7 792
≈
800 m
3
/min
ściana F-27 2768,7
≈
2770 m
3
/min
ściana D-1 2324,3
≈
2330 m
3
/min
Razem zapotrzebowanie:
min
5900
2330
2770
800
3
1
27
7
m
V
V
V
V
D
F
D
e
=
+
+
=
+
+
=
∑
−
−
−
1.1.2 Obliczanie niezbędnej ilości powietrza w komorach funkcyjnych, przewietrzanych
niezależnym prądem powietrza.
Niezbędne ilości powietrza dla komór funkcyjnych obliczam z wzoru:
min
1
,
0
3
m
V
V
k
kf
⋅
=
gdzie:
V
k
- jest objętością komory funkcyjnej, w metrach sześciennych
Zakładam 4 komory funkcyjne o tych samych wymiarach :
•
długość: 50 m
•
szerokość: 5 m
8
•
wysokość: 5 m
•
Obliczyć objętość V
k
= 1250 m
3
•
Ilość powietrza na komorę V
i
= 0,1*V
k
= 125 m
3
/min
•
Ilość powietrza dla wszystkich komór
500
125
4
=
⋅
=
⋅
=
i
kf
V
n
V
m
3
/min
Razem zapotrzebowanie:
min
500
3
m
V
kf
=
∑
1.1.3 Obliczanie niezbędnej ilości powietrza w wyrobiskach technologicznych
otamowanych tamami rozdzielającymi.
Opór R
w0
wyrobiska technologicznego otamowanego tamami rozdzielającymi przyjmuję układ
tam rozdzielających, obejmującego dwie tamy połączone szeregowo dla tam murowanych z
drzwiami R
wo
= od 25 kg/m
7
.
Ilość powietrza w wyrobiskach otamowanych:
Przyjmuje się tamy murowane z drzwiami o oporze R
wo
= 25 kg/m
7
i spadku naporu 800 Pa.
Według nomogramu odczytuje się ilość powietrza: V
wt
= 5,6 m
3
/sec = 336
≈
340 m
3
/min.
Razem zapotrzebowanie:
min
1020
340
3
3
m
V
wt
=
⋅
=
∑
Ilość powietrza w wyrobiskach otamowanych
Dla wyrobisk otamowanych w bocznicach np.: 10-14, 20-23, 31-34 przyjmuje się
tamy murowane z drzwiami o oporze R
wo
=25 kg/m
7
i spadek naporu od 400
do 1000 Pa.
Według nomogramu odczytuje się ilość powietrza: : V
wt
= 5,6 m
3
/sec = 336
≈
340 m
3
/min
1.1.4 Obliczenie ilości powietrza w wyrobiskach korytarzowych przewietrzanych
niezależnymi prądami powietrza (obliczanie wentylacji lutniowej dla drążonego ślepego
wyrobiska).
•
Chodnik D-7 (pokład 403/1)
III kategoria zagrożenia metanowego więc:
=
ch
W
6
c.s.w.
3
Mg
m
Intensywność wydzielania metanu z calizny:
2
4
3
3
0
min
10
2
m
CH
m
q
⋅
⋅
=
−
Wydobycie brutto z chodnika:
db
Mg
m
Mg
m
db
m
A
B
92
,
153
3
,
1
8
,
14
8
3
2
=
⋅
⋅
=
9
Wydobycie netto z chodnika:
db
Mg
A
A
B
N
352
,
92
6
,
0
=
⋅
=
Miąższość pokładu:
m
m
4
,
2
=
Postęp chodnika:
db
m
p
8
=
Metanonośność bezwzględna z prognozy KD Barbara
2
1
4
q
q
V
CH
+
=
min
1924
,
0
1440
)
6
8
,
0
(
352
,
92
1440
)
8
,
0
(
3
1
m
W
A
q
ch
n
=
⋅
⋅
=
⋅
=
Długość wyrobiska
m
L
855
=
- przy danym postępie wyrobisko drążone było 3
,
5 m-ca
czyli przyjmujemy 6 miesiące. Dla takiego czasu współczynnik k=1,781. Kolejny dzień
drążenia wyrobiska
180
≈
n
dzień.
06
,
59
5
,
0
180
781
,
1
30
5
,
0
30
)
1
6
(
)
1
(
=
⋅
+
⋅
=
⋅
+
⋅
=
−
−
t
n
k
T
min
54
,
4
06
,
59
10
2
8
4
,
2
2
2
3
3
0
2
m
T
q
p
m
q
=
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
=
⋅
⋅
⋅
⋅
=
−
min
797
,
4
54
,
4
257
,
0
3
4
m
V
CH
=
+
=
•
Chodnik F-27 (pok.404/2)
III kategoria zagrożenia metanowego więc:
=
ch
W
5
c.s.w.
3
Mg
m
Intensywność wydzielania metanu z calizny:
2
4
3
3
0
min
10
2
m
CH
m
q
⋅
⋅
=
−
Wydobycie brutto z chodnika:
db
Mg
m
Mg
m
db
m
A
B
68
,
134
3
,
1
8
,
14
7
3
2
=
⋅
⋅
=
Wydobycie netto z chodnika:
db
Mg
A
A
B
N
8
,
80
6
,
0
=
⋅
=
Miąższość pokładu:
m
m
5
,
2
=
Postęp chodnika:
db
m
p
7
=
Metanonośność bezwzględna z prognozy KD Barbara
2
1
4
q
q
V
CH
+
=
min
224
,
0
1440
)
5
8
,
0
(
8
,
80
1440
)
8
,
0
(
3
1
m
W
A
q
ch
n
=
⋅
⋅
=
⋅
=
10
Długość wyrobiska
m
L
900
=
- przy danym postępie wyrobisko drążone było
5
,
6
≈
m-ca
czyli przyjmujemy 7 miesiące. Dla takiego czasu współczynnik k=1,781. Kolejny dzień
drążenia wyrobiska n=210 dzień.
07
,
55
5
,
0
210
781
,
1
30
5
,
0
30
)
1
8
(
)
1
(
=
⋅
+
⋅
=
⋅
+
⋅
=
−
−
t
n
k
T
min
85
,
3
07
,
55
10
2
7
5
,
2
2
2
3
3
0
2
m
T
q
p
m
q
=
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
=
⋅
⋅
⋅
⋅
=
−
min
4,07
85
,
3
224
,
0
3
4
m
V
CH
=
+
=
1.1.5 Obliczenie ilości powietrza dla wentylacji lutniowej.
•
Chodnik D-7 (pokład 403/1) drążony jest w obudowie ŁP9/V25/A o powierzchni
przekroju poprzecznego
2
8
,
14
m
A
=
Przyjęto średnicę lutniociągu równą 1000 mm, i oporze
jednostkowym równym
8
0015
,
0
m
kg
r
=
oraz dostatecznym
uszczelnieniu – współczynnik nieszczelności
5
,
0
3
4
10
3
N
s
m
k
⋅
⋅
=
−
2
3
3
1
1
2
,
1
⋅
⋅
⋅
+
⋅
⋅
=
L
r
k
V
V
p
kn
p
V - niezbędna ilość powietrza w przodku z uwagi na zagrożenie
metanowe
k
k
V
V
CH
p
−
=
max
4
•
Stosowana jest metanometria automatyczna, przodek drążony kombajnem i
przewietrzany jest wentylacją tłoczącą (przy pracy kombajnu), dlatego:
%
5
,
1
max
=
k
,
natomiast wyliczony wcześniej (Chodnik D-7 )
%
4
,
0
=
k
, długość chodnika L=855 m, metanowość
min
797
,
4
3
4
m
V
CH
=
min
437
004
,
0
015
,
0
797
,
4
3
m
V
p
=
−
=
min
630
855
0015
,
0
10
3
3
1
1
437
2
,
1
3
2
3
4
m
V
kn
=
⋅
⋅
⋅
⋅
+
⋅
⋅
=
−
•
Chodnik F-27 (pok.404/2) drążony jest w obudowie ŁP9/V25/A o powierzchni
przekroju poprzecznego
2
8
,
14
m
A
=
11
Przyjęto średnicę lutniociągu równą 1000mm, o oporze
jednostkowym równym
8
0015
,
0
m
kg
r
=
oraz dostatecznym
uszczelnieniu – współczynnik szczelności
5
,
0
3
4
10
3
N
s
m
k
⋅
⋅
=
−
2
3
3
1
1
12
⋅
⋅
⋅
+
⋅
⋅
=
L
r
k
V
V
p
kn
p
V - niezbędna ilość powietrza w przodku z uwagi na zagrożenie
metanowe
k
k
V
V
CH
p
−
=
max
4
Stosowana jest metanometria automatyczna, wentylacja lutniowa
tłocząca, tradycyjna, dlatego:
%
2
,
1
max
=
k
, natomiast wyliczony
wcześniej (dla chodnika F-27)
0,4%
=
k
, długość chodnika L=900m,
metanowość
min
07
,
4
3
4
m
V
CH
=
min
370
004
,
0
015
,
0
07
,
4
3
m
V
p
=
−
=
min
700
14
,
677
900
0015
,
0
10
3
3
1
1
370
2
,
1
3
2
3
4
m
V
kn
≈
=
⋅
⋅
⋅
⋅
+
⋅
=
−
1.1.6 Obliczenie niezbędnej ilości powietrza w kopalni:
Niezbędną ilość powietrza doprowadzonego do kopalni obliczam bilansując
niezbędne ilości powietrza w miejscach jego zapotrzebowania według wzoru:
min
8750
1330
1020
500
5900
3
m
V
V
V
V
V
kn
wt
kf
e
k
=
+
+
+
=
+
+
+
=
∑
∑
∑
∑
gdzie:
k
V - niezbędna ilość powietrza w kopalni,
∑
e
V
- suma niezbędnych ilości powietrza w wyrobiskach eksploatacyjnych, m
3
/min,
∑
kf
V
- suma niezbędnych ilości powietrza w komorach funkcyjnych, m
3
/min,
∑
wt
V
- suma niezbędnych ilości powietrza świeżego w wyrobiskach technologicznych
otamowanych tamami rozdzielającymi, m
3
/min,
∑
kn
V
- suma niezbędnych ilości powietrza w wyrobiskach korytarzowych
przewietrzanych niezależnymi prądami powietrza (w tym niezależne prądy dla
przewietrzania drążonych wyrobisk), m
3
/min.
12
Ilość powietrza dla wentylacji w wyrobiskach przekracza dopuszczalną ilość powietrza
obliczoną z uwzględnieniem maksymalnej prędkości powietrza w wyrobisku (2,5 m/s) W
związku z tym należy zastosować odmetanowanie przez odwierty.
Wówczas:
min
6851
1330
1020
500
4001
3
m
V
V
V
V
V
kn
wt
kf
e
k
=
+
+
+
=
+
+
+
=
∑
∑
∑
∑
1.1.7 Określenie ilości powietrza w kanale wentylacyjnym:
Ilość powietrza w kanale wentylacyjnym, równą wydajności wentylatora
w
V przy
określonym szybie wydechowym, oblicza się jako sumy ilości powietrza wypływającego z
dołu kopalni i strat zewnętrznych powietrza
z
V
Całkowitą ilość powietrza wypływającego z kopalni
w
V jest równa ilości powietrza
przepływającego przez wentylator głównego przewietrzania
Przyjmuje się w projekcie, szyb wydechowy z wyciągiem klatkowym, z budynkiem
depresyjnym (2) ze stratą naporu równą 3500 Pa. Wartość strat na zrębie szybu,
odczytuje się z diagramu i wynosi ona:
min
990
5
,
16
3
3
m
s
m
V
z
=
=
min
9740
990
8750
3
m
V
V
V
z
k
w
=
+
=
+
=
Ilość powietrza dla wentylacji w wyrobiskach przekracza dopuszczalną ilość powietrza
obliczoną z uwzględnieniem maksymalnej prędkości powietrza w wyrobisku (2,5 m/s) W
związku z tym należy zastosować odmetanowanie przez odwierty.
min
7841
990
6851
3
m
V
V
V
z
k
w
=
+
=
+
=
13
1.1.8 Sprawdzenie ilości powietrza na poszczególnych ścianach,
ze
względu na dopuszczalną prędkość powietrza, zagrożenie metanowe
i temperaturowe
- ze względu na dopuszczalną prędkość przepływającego powietrza
dop
i
V
F
f
V
V
<
⋅
=
gdzie:
V
- prędkość powietrza
f
- wsp. zmniejszenia przekroju
(
)
85
,
0
=
f
F
- przekrój poprzeczny wyrobiska
i
V - ilość powietrza doprowadzona do ściany
•
Ś
ciana D-7 (pok. 403/1)
2
45
,
9
m
F
=
min
m
00
8
3
=
i
V
s
m
m
V
D
65
,
1
min
99
85
,
0
45
,
9
800
7
=
=
⋅
=
−
•
Ś
ciana F-27 (pok. 404/2)
2
43
,
7
m
F
=
min
2770
3
m
V
i
=
s
m
m
V
F
12
,
7
min
427
43
,
7
85
,
0
2700
27
=
=
⋅
=
−
•
Ś
ciana D-1 (pok. 404/4)
2
79
,
9
m
F
=
min
2330
3
m
V
i
=
s
m
m
V
H
66
,
4
min
280
79
,
9
85
,
0
2330
1
=
=
⋅
=
−
- ze względu na dopuszczalne stężenie metanu:
max
4
k
k
V
V
c
k
o
i
CH
<
+
⋅
=
gdzie:
c
- współczynnik nierównomierności wydzielania metanu
65
,
1
=
c
4
CH
V
- prognozowana ilość wydzielającego się na ścianie metanu
min
3
m
14
i
V - ilość powietrza doprowadzonego do ściany
min
3
m
0
K - stężenie metanu w prądzie powietrza doprowadzanym do ściany %
•
Ś
ciana D-7 (pok. 403/1)
min
20
,
7
3
4
m
V
CH
=
min
m
00
8
3
=
i
V
%
2
02
,
0
%
5
,
0
800
20
,
7
65
,
1
=
=
+
⋅
=
k
•
Ś
ciana F-27 (pok. 404/2)
min
17
,
25
3
4
m
V
CH
=
min
2770
3
m
V
i
=
%
2
02
,
0
%
5
,
0
2770
17
,
25
65
,
1
≈
≈
+
⋅
=
k
•
Ś
ciana D-1 (pok. 404/4)
min
13
,
21
3
4
m
V
CH
=
min
2330
3
m
V
i
=
%
2
02
,
0
%
5
,
0
2330
13
,
21
65
,
1
≈
≈
+
⋅
=
k
15
1.1.9 Sprawdzenie ilości powietrza ze względu na zagrożenie temperaturowe
00
*
*
2
1 exp
2
p
d
p
k
o
o
p
g
dz
V
C
q
C
ds
dz
Ks
t
t
s
t
ds
V
C
K
σ
ρ
πλ
σ
υ
ρ
πλ
−
+
= −
+ −
−
− +
gdzie:
t
os
- temperatura powietrza na wlocie do wyrobiska, oC, (na podszybiu
szybu wdechowego przyjąć średnioroczną temperaturę równą 18,0 oC)
σ = gradient geotermiczny, K/m; (przyjąć σ = 0,0357 K/m),
dz/ds – stosunek różnicy wysokości do długości wyrobiska,
s – współrzędna bieżąca, długość wyrobiska, m; (odczytać ze schematu
poglądowego)
λ - współczynnik przewodnictwa cieplnego skał, W/mK; (odczytać z tablicy
1).
K - bezwymiarowy gradient temperatury, gradient ten jest funkcją dwóch
liczb: K(Bi, Fo)
gdzie:
Bi – liczba Biota,
Fo - liczba Fouriera.
Wartość bezwymiarowego gradientu temperatury (K) należy odczytać
z tablicy 3. W celu odczytania wartości z tablicy należy wyznaczyć log10Bi
oraz log Fo. Wartości w log10Fo. tablicy interpolować.
Liczba Biota (Bi) jest określona zależnością:
λ
α
/
*
0
r
Bi
=
gdzie:
a – współczynnik przejmowania ciepła,
r
0
– promień hydrauliczny.
Współczynnik przejmowania ciepła (a) jest określony zależnością:
)
/
(
336
,
3
2
,
0
8
,
0
D
v
a
=
α
gdzie:
v
a
– prędkość powietrza w wyrobisku,
D – średnica hydrauliczna.
16
Prędkość powietrza w wyrobisku (v
a
) należy wyznaczyć z zależności:
F
V
V
a
a
/
=
gdzie:
V
a
– strumień powietrza w danym wyrobisku, m3/s;
F – pole poprzecznego przekroju wyrobiska; m2,
Średnicę hydrauliczną (D) wyznaczyć z zależności:
D=4F/P, m
gdzie:
P – obwód wyrobiska, obliczany wg wzoru dla wyrobisk w obudowie ŁP
P=4,16 *
F
Promień hydrauliczny (r
o
) określa zależność:
r
o
=D/2=2F/P, m.
Liczba Fouriera (Fo) jest określona zależnością:
Fo= a·
τ
/ r
o
2
gdzie:
a – współczynnik wyrównania temperatur, odczytujemy z tablicy 2,
τ
– czas przewietrzania wyrobiska, s; (dla wyrobisk w kamieniu t = 6 lat, dla
wyrobisk w pokładzie t =10 m-cy, czas przeliczyć na sekundy).
ρ
a
– gęstość powietrza, kg/m3; (przyjąć ρa = 1,25 kg/m3),
C
pa
– ciepło właściwe powietrza, J/kg·K; (przyjąć C
pa
= 1005 J/kg·K),
ν
oo
– temperatura pierwotna skał w funkcji głębokości bezwzględnej obliczana
wg wzoru,
ν
oo
=(-0,044·z)+10,
o
C;
z – głębokość bezwzględna końca wyrobiska, m n.p.m., (odczytana ze
schematu poglądowego),
g - przyspieszenie ziemskie, m/s2 (przyjąć g=9,81 m/s
2
)
qd – strumień ciepła od maszyn i urządzeń, W/m; (przyjąć, w wyrobiskach
w kamieniu: 100 000 W, w wyrobiskach w pokładzie 150 000 W,
w ścianie 300 000 W. Uwaga:
1) urządzenia lokalizujemy tylko na drogach powietrza doprowadzanego,
2) moc zainstalowaną w wyrobisku podzielić przez długość wyrobiska,
3) przyjąć, że tylko 20% z tej mocy zamienia się na ciepło
(Tabele obliczeniowe + wykresy)
17
1.2 Obliczanie mocy chłodniczej
1.2.1 Moc chłodniczą chłodnicy powietrza oblicza się wg poniższej zależności:
Q=(t
p
-t
z
)*m
p
*C
p
kW
gdzie:
t
p
- temperatura powietrza chłodzonego, obliczonego z prognozy,
o
C,
t
z
- temperatura powietrza do którego ma być chłodzone powietrze,
t
z
=21
o
C,
m
p
– strumień masowy chłodzonego powietrza, kg/s.
m
p
= V·
ρ
gdzie:
V - objętościowa ilość przepływającego powietrza, m
3
/s;
ρ - gęstość powietrza, kg/m3;
C
p
- ciepło właściwe powietrza, J/kg K.
1.2.2 Obliczenia dla każdego wyrobiska (bocznicy), dla którego
następuje przekroczenie dopuszczalnej temperatury.
Przepisy górnicze stanowią iż maksymalna temperatura w której mogą pracować górnicy w
normalnym, nie skróconym czasie pracy wynosi 28
°
C. Powyżej tej temperatury pracodawca
powinien skrócić czas pracy lub uniemożliwić pracę ze względu na niesprzyjające warunki
klimatyczne.
Przy zadanych dla mnie danych przekroczenie temperatury dopuszczalnej 28
°
C nastąpiło,
temperatura w 2 wyrobiskach (w ścianie F-27 i chodniku nadścianowym ściany F-27) i
chodniku przygotowawczym przy ścianie F-27 przekroczyła temperaturę 28
°
C . W tych
wyrobiskach występuje konieczności stosowania urządzeń chłodniczych.
ściana F-27
m
p
= V·
ρ
m
p
=
18,56667
· 1,25 = 23,20 J
V - objętościowa ilość przepływającego powietrza, m
3
/s;
ρ - gęstość powietrza, kg/m3;
Q=(t
p
-t
z
)*m
p
*C
p
Q=(30,3-26)*23,20*1005
Q=100258,8 kW
18
Chodnik nadścianowy F-27
Po obniżeniu temperatury w ścianie F- 27 do 26
°
C w chodniku
nadścianowym nie zauważamy przekroczenia temperatury powyżej 28
°
C. Gdyż wynosi ona
27, 1
°
C . Dlatego zastosowanie urządzeń chłodniczych w tym wyrobisku jest nie potrzebne.
Chodnik przygotowawczy przy ścianie F-27
m
p
= V·
ρ
m
p
= 11,66 ·1,25 =14,575
Q=(28,9-27)*14,575*1005
Q= 27830,96 kW
1.2. 3 W dwóch wyrobiskach temperatura została przekroczona. Całkowita suma mocy
chłodniczej po zsumowaniu chłodnic ze wszystkich wyrobisk w których została użyta wynosi:
Suma: 27830,96 + 100258,8 = 128089,76 kW
Rozwiązanie układu klimatyzacji w ścianie F-27 w której doszło do
przekroczenia temp. minimalnej 28
°
C
Zastosowanie urządzenia chłodniczego bezpośredniego działania do
schładzania powietrza na wlocie do ściany
19
II. Zapis struktury sieci wentylacyjnej.
2.1
Obliczanie aerodynamicznych oporów wyrobisk wykonuje się dwoma metodami.
2.1.1 W oparciu o opory 100 – metrowych odcinków wyrobisk.
7
100
100 m
kg
L
R
R
w
⋅
=
gdzie:
−
w
R
opór aerodynamiczny wyrobiska
−
100
R
opór 100 metrów wyrobiska
−
L
długość wyrobiska
2.1.2
Z wykorzystaniem aerodynamicznego współczynnika oporu wyrobiska.
3
F
L
B
R
w
⋅
⋅
=
α
gdzie:
−
α
aerodynamiczny współczynnik wyrobiska
−
B
obwód wyrobiska
−
F
przekrój wyrobiska
20
2.1.3 Obliczenie spadków naporu dla poszczególnych bocznic.
⋅
⋅
=
2
V
R
W
w
Q - ilość powietrza w bocznicy
R
w
- opór bocznicy
2.1.4 Obliczenie współczynnika przepustowości.
Współczynnik przepustowości wyraża stosunek obliczonej prędkości powietrza w bocznicy do prędkości dopuszczalnej. Współczynnik przepustowości nie
może przekraczać jedności, w przeciwnym razie oznaczać to będzie, że została przekroczona prędkość dopuszczalna w danej bocznicy.
Tabela 4. Struktura sieci wentylacyjnej
Lp.
Nazwa wyrobiska
wlot wylot
Dł.
Wyrob.
Pole
Rodzaj
obudowy
Opór
100m
Opór
Bocznic
ilość
powietrza
w
wyrobisku Ilość pow.
Straty
naporu
Vpow
Wskaźnik
Przepustowości
m
m
2
kg/m
7
kg/m
7
m
3
/min
m
3
/s
Pa
m/s
%
1
szyb wdechowy W4
1
2
702
50 betonowa
0,0011 0,00772
6851 114,1833
100,7 2,2836667
0,190306
2
podszybie sz2.
2
7 624,6556
32,5 murowa
0,00044 0,00275
4197
69,95
13,4 2,1523077
0,269038
3
przekop poz 900
7
8
263,62
32,5 murowa
0,00044 0,00116
4197
69,95
5,7 2,1523077
0,269038
4
Przekop D
8
10 75,16648
32,5 murowa
0,00044 0,00033
2388
39,8
0,5 1,2246154
0,153077
5
chodnik podscianowy D-7
10
13 590,6175
14,8 ŁP9/V25/A
0,0041 0,02422
1418 23,63333
13,5 1,5968468
0,199606
6
Ś
ciana D-7
13
14
150,12
9,45 zmechanizowana
0,228371 0,34283
1418 23,63333
191,5 2,5008818
0,500176
7
chodnik nadscianowy D-7
14
15 545,4851
14,8 ŁP9/V25/A
0,0041 0,02236
1418 23,63333
12,5 1,5968468
0,199606
8
chodnik dr
ąż
ony
15
-
855
14,8 ŁP9/V25/A
0,0041 0,03506
630
10,5
3,9 0,7094595
0,088682
9
chodnik nadscianowy
15
16 545,4851
18 ŁP10/V25/A
0,0023 0,01255
2388
39,8
19,9 2,2111111
0,276389
10
Pochylnia
16
17 524,6189
17,6 ŁP10/V25/A
0,0023 0,01207
2388
39,8
19,1 2,2613636
0,28267
11
Przekop ł
ą
cz
ą
cy
17
19
533
32,5 murowa
0,00044 0,00235
4197
69,95
11,5 2,1523077
0,269038
12
Przekop poz 900
8
20 524,6189
32,5 murowa
0,00044 0,00231
4197
69,95
11,3 2,1523077
0,269038
13
chodnik podscianowy D-1
20
21 441,5011
14,8 ŁP9/V25/A
0,0041 0,0181
1469 24,48333
10,9 1,6542793
0,206785
21
14
Ś
ciana D-1
21
22 253,5256
9,79 zmechanizowana
0,352169 0,89284
1469 24,48333
535,2 2,5008512
0,50017
15
chodnik nadscianowy D-1
22
23
399,005
14,8 ŁP9/V25/A
0,0041 0,01636
1469 24,48333
9,8 1,6542793
0,206785
16
Pochylnia
23
18 266,6102
17,6 ŁP10/V25/A
0,0023 0,00613
1809
30,15
5,6 1,7130682
0,214134
17
wytyczna pd koło
2
25 709,7528
27 murowa
0,0006 0,00426
2154
35,9
5,5 1,3296296
0,166204
18
Przekop F kołowy
25
27 625,0032
27 murowa
0,0006 0,00375
2154
35,9
4,8 1,3296296
0,166204
19
Przekop F Ta
ś
mowy
27
28 930,0538
27 murowa
0,0006 0,00558
2154
35,9
7,2 1,3296296
0,166204
20
Przekop wznoszacy
28
30 784,0944
27 murowa
0,0006 0,0047
2154
35,9
6,1 1,3296296
0,166204
21
chodnik dr
ąż
ony
30
-
900,0139
14,8 ŁP9/V25/A
0,0041 0,0369
700 11,66667
5,0 0,7882883
0,098536
22
chodnik podscianowy F-
27
31
32 1150,272
14,8 ŁP9/V25/A
0,0041 0,04716
1114 18,56667
16,3 1,2545045
0,156813
23
sciana F-27
32
33 220,0568
7,43 zmechanizowana
0,625664 1,37682
1114 18,56667
474,6 2,4988784
0,31236
24
chodnik nadscianowy F-
27
33
34
1250,25
14,8 ŁP9/V25/A
0,0041 0,05126
1114 18,56667
17,7 1,2545045
0,501802
25
Pochylnia F-3a
34
36
230
17,6 ŁP10/V25/A
0,0023 0,00529
2154
35,9
6,8 2,0397727
0,254972
26
Przekop transp. F-23
36
37
110
27 murowa
0,0006 0,00066
2154
35,9
0,9 1,3296296
0,166204
27
Pochylnia badawcza
37
41
145
17,6 ŁP10/V25/A
0,0023 0,00334
2154
35,9
4,3 2,0397727
0,254972
28
wytyczna południowa
41
43
2100
27 murowa
0,0006 0,0126
2154
35,9
16,2 1,3296296
0,166204
29
Przekop Półn. Poz 580
43
46
550
27 murowa
0,0006 0,0033
2154
35,9
4,3 1,3296296
0,166204
30
Przekop ł
ą
cz
ą
cy
46
19
533
27 murowa
0,0006 0,0032
2154
35,9
4,1 1,3296296
0,166204
31
Przekop do KF
2
48
165
17,6 ŁP10/V25/A
0,0023 0,0038
500 8,333333
0,3 0,4734848
0,059186
32
Komora Funkcyjna
48
49
35
25 murowa
0,0006 0,00021
500 8,333333
0,0 0,3333333
0,03858
33
Przekop do szyby went.
49
19
100
17,6 ŁP10/V25/A
0,0023 0,0023
500 8,333333
0,2 0,4734848
0,059186
34
szyb wydechowy L4
19
50
650
50 betonowa
0,0069 0,04485
6851 114,1833
584,7 2,2836667
0,317176
35
Kanał wentylacyjny
50
1
40
50 betonowa
0,0431 0,01724
990
16,5
4,7
0,33
0,0275
36
Szyb wydechowy(straty od
zrąbu do kanału)
50
1
20
60 betonowa
0,0431 0,00862
7841 130,6833
147,2 2,1780556
0,181505
22
III.
Regulacja rozpływu powietrza w sieci wentylacyjnej.
3.1
Spadek naporu na drodze niezależnej.
r
2
i
k
1
n
wi
c
∆
p
V
R
∆
p
±
⋅
=
∑
=
gdzie:
R
wi
– opór danej bocznicy należącej do drogi niezależnej, kg/m
7
V
i
– ilość powietrza w danej bocznicy należącej do drogi niezależnej, m
3
/s
r
∆
p
±
- strata ciśnienia przyjmowana w zależności od metody regulacji, Pa
Pa
p
Pa
p
Pa
p
Pa
p
cKF
cF
cD
cD
8
,
837
1406
8
,
1128
1435
27
7
1
=
∆
=
∆
=
∆
=
∆
−
−
−
Największa strata naporu występuje na drodze ściany D – 1 , więc przyjmujemy
0
1
=
∆
−
cD
p
,
R
D-1
=0, a dla pozostałych tam obliczamy ich opór:
8
2
7
1933
,
0
m
s
N
R
D
⋅
=
−
8
2
27
0224
,
0
m
s
N
R
F
⋅
=
−
8
2
599
,
8
m
s
N
R
KF
⋅
=
3.2
Dobór regulatorów rozpływu powietrza.
Regulację dodatnią rozpływu powietrza dokonuje się poprzez zabudowę na wlocie do
oddziału wydobywczego tamy regulacyjnej.
3.2.1 Spadek naporu na regulatorze obliczamy według zależności:
23
ci
w
r
∆
p
∆
p
∆
p
−
=
gdzie:
−
w
∆
p
spiętrzenie wentylatora głównego [Pa]
−
ci
∆
p
spadek naporu na liczonej drodze niezależnej [Pa]
3.2.2 Dysponując oporem tamy regulacyjnej, wyznaczamy powierzchnię okna
regulacyjnego A
0
korzystając ze wzoru :
i
i
0
A
1
1,76
R
1
A
+
=
A
i
– przekrój wyrobiska , w którym zabudowano tamę regulacyjną, m
2
Tabela 5. Dobór regulatorów rozpływu powietrza - zestawienie wyników.
Droga niezależna
Droga przez
ścianę D -7
Droga przez
ścianę D-1
Droga przez
ścianę F- 27
Przez K.F.
Wyrobisko z tamą
regulacyjną
Przekop D
Brak tamy
Wytyczna pd
koł.
K.F
Δp
TRi
, Pa
1128,8
1406,03
837,8
A
i
, m
2
32,5
27
17,6
V
TRi
, m
3
/s
39,8
35,9
8,33
R
TRi
, kg/m
7
0,1933
0,0224
8,599
A
oi
, m
2
2,7395
6,6236
0,4373
3.3
Dobór wentylatora do sieci wentylacyjnej.
Wentylator dobieramy dla następujących parametrów:
Pa
p
p
c
w
1435
max
=
∆
=
∆
s
m
V
w
3
18
,
114
=
Otwór równoznaczny kopalni:
24
2
586
,
3
1435
18
,
114
19
,
1
19
,
1
m
p
V
A
w
w
=
⋅
=
∆
⋅
=
Opór kopalni:
8
2
2
2
11
,
0
18
,
114
1435
m
Ns
V
p
R
w
w
=
=
∆
=
Dobrany został wentylator WOK – 2,3 n- 600 obr/min
Wykres 1: Charakterystyka Wentylatora WOK - 2,3
Tabela 1: Punkty Charakterystyki Wentylatora
Tabela 2: Punkty Charakterystyki
Oporu Sieci Wentylacyjnej przy
R = 0,11
8
2
m
Ns
∆P
went
V
w
Pa
m
3
/s
1000
125
1250
125
1650
120
1800
115
2100
100
∆P
went
V
w
Pa
m
3
/s
73,85489
600
85,28029
800
95,34626
1000
104,4466
1200
112,8152
1400
120,6045
1600
127,9204
1800
134,84
2000
141,4214
2200
25
IV. Analiza pożarów podziemnych.
Gdy w pewnym miejscu powstanie pożar P, wówczas depresja tych cieplnych wentylatorów
na drodze przepływu gorących gazów może się znacznie zwiększyć i w dużym stopniu
zaważyć na ustaleniu się takiego lub innego stanu przewietrzania kopalni. Dlatego też
uwidocznienie na schemacie wentylacyjnym wyrobisk wznoszących się i schodzących może w
dużym stopniu ułatwić zorientowanie się w możliwości powstania zaburzeń w sieci
przewietrzania, z jakimi należy się liczyć w przypadku zaistnienia pożaru
Lp
Miejsce
pożaru
Droga
przepływu
dymów do
szybu
wentylacyjnego
Analiza możliwych zaburzeń
Zabezpieczenia sieci
wentylacyjnej przed
zaburzeniami
Bocznica
wyrobiska
Odwrócenie
prądu
powietrza
Wtórne
ogniska
pożarów
Wybuchy na
drodze
dymów
P1
Przekop D
8 -10
10-14-18-19-50-
1
23-18
pożary we
wznoszącym
się prądzie
powietrza—
możliwość
odwrócenia
prądów
bocznych
18,19
minimaliza
cja przez
ograniczen
ie dopływu
tlenu do
wyrobisk,
którymi
płyną
dymy
18,19
minimalizacj
a przez
ograniczenie
dopływu
tlenu do
wyrobisk,
którymi
płyną dymy
TR -1 (tama zasadnicza)
~zamknięta
TR-2(tama stabilizacyjna)
~zamknieta
TR-3 (tama
stabilizacyjna)
~zamknięta
TR-4(tama stabilizacyjna)
~zamknieta
P2
Ściana F-27
31-34
34-19-50-1
-
pożary w
schodzącym
prądzie
powietrza
19
minimaliza
cja przez
ograniczen
ie dopływu
tlenu do
wyrobisk,
którymi
płyną
dymy
19
minimalizacj
a przez
ograniczenie
dopływu
tlenu do
wyrobisk,
którymi
płyną dymy
TR -1 (tama zasadnicza)
~zamknięta
TR-2(tama stabilizacyjna)
~zamknieta
TR-3(tama stabilizacyjna)
~zamknięta
P3
Przekop
Łączący
18-19
19-50-1
19
pożary w
schodzącym
prądzie
powietrza–
następuje
całkowite
odwrócenie
prądu
głównego
19
minimaliza
cja przez
ograniczen
ie dopływu
tlenu do
wyrobisk,
którymi
płyną
dymy
19
minimalizacj
a przez
ograniczenie
dopływu
tlenu do
wyrobisk,
którymi
płyną dymy
TR -1 (tama zasadnicza)
~zamknięta
TR-3(tama stabilizacyjna)
~zamknięta
TR-4(tama stabilizacyjna)
~zamknieta
P4
Przekop z poz.
900
2-8
8-10-14-18-19-
50-1
14-10
pożary we
wznoszącym
się prądzie
powietrza—
możliwość
odwrócenia
prądów
bocznych
8,10,14,
18
minimalizac
ja przez
ograniczeni
e dopływu
tlenu do
wyrobisk,
którymi
płyną dymy
8,10,14,
18
minimalizacja
przez
ograniczenie
dopływu
tlenu do
wyrobisk,
którymi płyną
dymy
TR -1(tama zasadnicza)
~zamknięta
TR-4(tama stabilizacyjna)
~zamknieta
TR-5(tama stabilizacyjna)
~zamknięta
26
Oddymienie sieci wentylacyjnej
Stawiam tame T21 i TR2 i oddymiamy Komorę Funkcyjną (bocznice 2-19)
Po oddymieniu KF stawiamy na jej początku i końcu tamy w celu uniemożliwienia jej
ponownego zadymienia.
Następnie otwieramy otwieramy tamę (TR2) i wstawiamy tamę w bocznice (2-8) jest to
tama TR5 Oddymiam ścianę D-1
27
Po oddymieniu ściany D-1 Stawiamy tamy w bocznicy (TR6) 8-20 i (TR7) 23-18 aby uniknąć
jej kolejne zadymienie. Otwierając jednocześnie tamę TR5.
28
Oddymiam ścianę D-7 od 8-18 a następnie zamykam powtórnie tamę TR5 dodatkowo
dodając tamę na końcu bocznicy (14-18) tamę TR8.
29
Jeżeli Ściany D-7 i D-1 zostały oddymione mogę ponownie zamknąć tamę TR2 i dodatkowo
na końcu przy wlocie do szybu tamę TR9 te dwie tamy uniemożliwią ponowne dostanie się
dymu do podanych wyrobisk.
30
Otwieram tamę TR1 a w jej zastępstwie stawiam tamę bliżej ściany tamę TR10 która
uniemożliwi cofanie się dymu.
31
Dzięki tym zabiegom oddymiam kopalni a dym z wyrobiska w którym wystąpił pożar
bezpośrednio kieruje się do szybu wydechowego bez zanieczyszczenia innych wyrobisk w
których pożar nie wystąpił.