OBLICZANIE ZAPOTRZEBOWANIA POWIETRZA DLA CAŁOŚCI

KOPALNI I POSZCZEGULNYCH PRZODKÓW

Dane wyjściowe do projektu

1.Określenie struktury obłożenia ludźmi na poszczególnych zmianach.

I zmiana - 40% zatrudnionych ogółem

II zmiana - 30% zatrudnionych ogółem

III zmiana - 30% zatrudnionych ogółem

2. Dane

n - liczba porządkowa = 6

W_d - normatywna wydajność dobowa [Mg/1 osobę]

T_{d br} - wydobycie dobowe brutto ze ścian [MG/dobę]

b - obłożenie na najliczniejszej zmianie - przyjmujemy: b = 40%

W_d = 5 [Mg/1osobę]

T_{d br} = 10000 + 200 ∙ n = 10000 + 200 ∙ 6 = 11200 [Mg/dobę]

3. Postęp ścian ρ [m/dobę]

ρ_G-2 = 5 [m/dobę]

ρ_G-5 = 4 [m/dobę]

ρ_G-3 = 4 [m/dobę]

4. Zanieczyszczenie pokładu węgla w granicach 15%

5.Metanowość złoża wynosi 7,0 [m³/t_csw] II - kategoria zagrożenia metanowego

6. Przekrój wnęki ścianowej charakteryzują następujące parametry:

• współczynnik zmniejszenia przekroju f = 1,00

• miąższość pokładu m [m]

• szerokość przy stropie l_st = 5,0 m

• szerokość przy spągu l_sp = 5,5 m

Określenie niezbędnej ilości powietrza

1. Określenie ilości powietrza ze względu na liczbę ludzi zatrudnionych na najliczniejszej zmianie.

Dla wykonania obliczeń korzystamy z wzoru

Q = η · N

gdzie:

η - wielkość wydatku powietrza przypadającego na 1 osobę pracującą pod ziemią [ m³/min], przyjmujemy, że a = 6 m³/min

N - liczba ludzi pracująca na najliczniejszej zmianie

N =

gdzie:

W_d - normatywna wydajność dobowa W_d = 5[Mg/1osobę]

T_{d br} - wydobycie dobowe brutto ze ścian T_{d br} =1120[Mg/dobę]

b - obłożenie na najliczniejszej zmianie - przyjmujemy: b = 40% =0,4

N =
896[osoby]

Całkowita wielkość wydobycia T_{d br} jest sumą wielkości wydobycia z poszczególnych ścian, o parametrach zamieszczonych w tabeli:

Lp.	Nazwa ściany	Długość	Miąższość	Głębokość zalegania
1	G - 2	230	2,26	932
2	G - 5	230	3,10	939
3	G - 3	270	2,92	940

Podstawiając do wzoru T_i = L · m · p · γ otrzymujemy:

gdzie: γ - ciężar objętościowy węgla [Mg/m³]

T_B-2 = 230 · 2,26 · 5 · 1,3 = 3383 [Mg/dobę]

T_B-5 = 230 · 3,10 · 4 · 1,3 = 3709 [Mg/dobę]

T_B-3 = 270 · 2,92 · 4 · 1,3 = 4108 [Mg/dobę]

RAZEM: Σ T_{d br} =11200 [Mg/dobę]

Obliczam niezbędną ilość powietrza

Q₁ = η · N = 6 · 896 = 5376 [ m³/min]

2. Obliczenie niezbędnej ilości powietrza ze względu na kategorię zagrożenia metanowego.

Q₂ = Σ a_i · T_i [m³/min]

gdzie:

a_i - jest najmniejszym wydatkiem powietrza przypadającym na 1 Mg wydobycia netto ze ścian o różnym stopniu wydzielania się metanu [m³_CH4/Mg_csw]

T_i - wydobycie dobowe z poszczególnych ścian [Mg/dobę]

q_i - dla III kategorii zagrożenia metanowego przyjmujemy 10

a_i = 0,15 · q_i

gdzie:

a_i = 0,15 · 10 = 1,5

Ostatecznie ustalamy niezbędną ilość powietrza ze względu na zagrożenia metanowe - Q₂.

Q_2i = T_ni ⋅ a_i [m³/min]

Q_2i = 11200 ⋅ 1,5 = 16800

∑ Q₂ = 16800 [m³/min]

RAZEM: Σ Q₂ = 16800 [Mg/dobę]

3. Zapotrzebowanie powietrza ze względu na głębokość zalegania:

Q₃ = Σ (k_i · T_i)

gdzie:

k_i - jest współczynnikiem określającym najmniejszy wydatek powietrza przypadający na 1Mg wydobycia netto ze ścian zlokalizowanych na różnych głębokościach.[m³/s]

Lp.	Głębokość eksploatacji	Współczynnik ki [m^3/s]
	<400 m	< 0,010
	400m÷600 m	0,010 ÷ 0,013
	600m÷800 m	0,013 ÷ 0,020
	800m÷1000 m	0,020 ÷ 0,030

Korzystając z powyższej tabeli przyjmujemy odpowiednie współczynniki k_i dla kolejnych ścian i odpowiadających im głębokości.

Nazwa ściany	Głębokość zalegania	Współczynnik ki
G-2	932	0,03
G-5	939	0,03
G-3	940	0,03

Wielkość wydatku powietrza obliczony ze względu na warunki temperaturowe kształtuje się na następującym poziomie:

Q₃ = k_i · T_ni [m³/min]

Q₃ = 0,03 · 11200 = 20160 [m³/min]

RAZEM: Σ Q₃ = 20160 [m³/min]

4. Określenie całkowitej ilości powietrza dla kopalni

Z przeprowadzonych obliczeń wynika, że największym wydatkiem powietrza jaki trzeba zapewnić kopalni jest wartość:

Q_c = Q₃ = 20160 [m³/min]

5. Określenie stężenia ilości powietrza na poszczególnych ścianach.

a) - ze względu na prędkość przepływającego powietrza

gdzie:

f - współczynnik zmniejszenia przekroju, f = 1,00

F - przekrój wyrobiska, który obliczamy wg wzorów:

F_G-2 = 0,5 (5+5,5) · 2,26 = 11,87 [m²]

F_G-5 = 0,5 (5+5,5) · 3,1 = 16,88[m²]

F_G-3 = 0,5 (5+5,5) · 2,92 = 15,33[m²]

Prędkość powietrza przepływającego w poszczególnych ścianach będzie się kształtowała następująco:

Jak wynika z przeprowadzonych wyliczeń prędkość ta jest mniejsza od prędkości normowej podawanej przez przepisy górnicze równej 5m/s.

Sieć wentylacyjna

Sieć wentylacyjną można zapisywać na kilka sposobów, za pomocą schematu:

• poglądowego

• przestrzennego

• kanonicznego

• macierzowego

• ilościowego

• potencjalnego

• pożarowego

Pierwszym etapem w wykonywanym ćwiczeniu było sporządzenie schematu poglądowego kopalni, naniesienie na kalkę trzech ścian, dla których w kolejnej części projektu byłoby rozwiązanie sieci wentylacyjnej. Każde z wyrobisk określono nazwą i podano jego położenie (koty niwelacyjne). Następnie wykonaliśmy schemat przestrzenny kopalni, według zasad:

Schemat przestrzenny

Schemat przestrzenny nie jest rysunkiem w skali. Rysuje go się w układzie O-X-Y-Z

• O-X - obrazuje kierunek linii rozciągłości pokładu ( chodniki i przekopy po rozciągłości)

• O-Y - obrazuje kierunek linii prostopadłej do rozciągłości (przecznice)

• O-Z - obrazuje kierunek linii pionowej do rozciągłości

Przy jego wykreślaniu należało pamiętać o tym, że:

• szyby i szybiki wykonujemy liniami pionowymi o grubości 3D

• wyrobiska drążone w kamieniu czyli wyrobiska udostępniające drążone równolegle do rozciągłości rys. linią poziomą o grubości 2D

• wyrobiska wykonane w kamieniu biegnące równolegle do upadu rys. pod kątem 30˚

• wyrobiska wykonane w pokładzie równolegle do rozciągłości rys. liniami poziomymi

• wyrobiska wykonane w pokładzie równolegle do upadu rys. pod kątem 60˚

• wyrobiska łączące różne poziomy rys. pod kątem 45˚ o grubości D

Na schemacie przestrzennym wszystkim węzłom nadano numery.

Schemat kanoniczny

Schemat kanoniczny czyli schemat usytuowania poszczególnych bocznic w sieci wentylacyjnej, przy czym należy pamiętać, aby ilość bocznic i węzłów zarówno w schemacie kanonicznym jak i przestrzennym była jednakowa.

Schemat potencjalny

Schemat ten jest określeniem straty naporu jakie występują w poszczególnych bocznicach.

Regulację sieci wentylacyjnej dokonuje się poprzez zastosowanie tam wentylacyjnych.

Ilość dróg niezależnych liczymy z wzoru:

N = B - w + 1

gdzie:

B - ilość bocznic

w - ilość węzłów

Sumowanie straty naporu rozpoczynamy od drogi o najwyższym oporze i tak, dla i-tej drogi mamy:

H = (max W_i)

W = Σ (R_iQ_i² + r_iQ_i²)

W projekcie przyjmujemy ,że:

H < 5000 [Pa]

H > 900 [Pa]

Na podstawie obliczeń dokonujemy doboru wentylatora do sieci wentylacyjnej, wykreślamy jego charakterystykę, a następnie określamy punkt pracy wentylatora. Dokonujemy aproksymacji charakterystyki wentylatora i podajemy wielkość otworu równoznacznego A [m²]. Struktura sieci wentylacyjnej wraz z podaniem wielkości wydatków i strat naporu w poszczególnych bocznicach została przedstawiona w tabeli nr 1

6

---