19. Происхождение метана и виды связи с горными породами.

Различают три вида существования метана: свободный газ, сорбированный (связанный) и растворенный в воде.

Основное количество газа в угольных месторождениях находится в адсорбированном состоянии, концентрируясь на подверхности твердого вещества (в фильтрационном объеме) под действием молекулярного притяжения. Реже встричаются связи абсорбция (проникновение молекул газа в твердое вещество без химической реакции) и хемосорбия ) обратимое химическое соединение молекул газа и твердого вещества).

В шахтах наблюдаются три вида выделения метана: обыкновенное, суфлярное и внезапное.

Обыкновенное выделение характеризуется тем, чтог метан соединяется с рудничной атмосферой при обнажениях полезного ископаемого и пород, получающихсяв ркзультате добычных работ. Выделение метана происходит из трещин и новых поверхностей, появившихся в заботе, из отбитного ископаемого, кровли почвы.

Процесс выделения метана является затухающим во времени.

В подготовительных выработках выделение метана зависит от скорости проведения и срока готовности выработки.

На основании исследований это число принято равным 2. При в больше двух слоевое скопление отсутствует, так как улучшается смешивание газа воздухом. При В меньше двух возможны опасные скопление метана.

Суфлярное выделение метана происходит из крупных, видимых на глаз трещин и пустот. Количество выходящего метана может быть различным – от нескольких десятков до сотен тысяч м3/сут.

Внезапное выделение метана является опасной формой выхода газа, так как происходит в короткое время со значительным количеством газа и одновременным выносом разрыхленного угля.

Одна из причин внезапных выбросов – перераспределение горного давления. Чаще всего выбросы происходят в мягких углях, местах геологических нарушений, забоях и сопряжениях квершлагов с пластом.

В забоях калийных шахт газовыделения носят местный характер и не влияют на количество газа в исходящей струе.

В составе рудничного воздуха могут быть тяжелые углеводороды, особенно на малометаморфизированных углях. Этан C2H6, пропан C3H8, бутан C4H10 и пентан C5H12 сходны с метаном по химическим свойствам. Они образуются при взрывных работах и могут явиться источником взрыва. Определение содержания их непосредственно в шахте представляет определенные трудности и возможно только с помощью хроматографов.

20. Закон сопротивления.

Закон сопротивления- зависимость между депрессии, скоростью и количествам движущегося воздуха. . Закон сопротивления

имеет вид

, (5.5)

где Rл, Rк – соответственно линейная и квадратичная составляю­щие аэродинамического сопротивления, Н·с2/м8; Qyт – потери воз­духа в результате утечек, м3/мин; hс – перепад давления через вентиляционное сооружение, Па.

21. Расчет необходимого количества воздуха для проветривания тупиковых выработок по расходу bb при комбинированном способе проветривания тупиковых выработок.

Тупиковые выработки при их проведении могут проветриваться за счет общешахтной депрессии следующими способами: с помощью продольной перегородки или жестких вентиляционных трубопроводов (при незначительной длине выработок); с помощью вспомогательной параллельной выработки; с помощью скважин (при проходке штольни с поверхности). Однако, как правило, тупиковые выработки проветриваются вентиляторами местного проветривания (ВМП) с вентиляционными трубопроводами. При этом применяются нагнетательный, всасывающий и комбинированный способы проветривания. Нагнетательный способ (рис. 3.7.а) имеет наибольшее распространение. На газовых шахтах он является обязательным и единственным. При этом способе воздух в призабойное пространство поступает по трубопроводу, а исходящая струя – по выработке. Для предотвращения рециркуляции вентилятор должен устанавливаться на расстоянии не менее 10 м от устья проветриваемой выработки. К вентилятору по сквозной выработке должно поступать столько воздуха, чтобы соблюдалось условие Q_в≤0,7Q (где Q_в – производительность вентилятора, Q – количество воздуха проходящего по сквозной выработке). Кроме того, скорость движения воздуха у вентилятора должна быть не менее 0,15 м/с, т.е.  где S_в – площадь поперечного сечения выработки, в которой установлен вентилятор, м². По правилам безопасности конец вентиляционного трубопровода должен располагаться на расстоянии от забоя не более 8, 12 и 10 м на газовых, не газовых угольных шахтах и рудниках соответственно. Всасывающий способ проветривания (рис. 3.7.б) применяется на шахтах и рудниках, не опасных по газу. При этом способе воздух в призабойное пространство поступает по выработке, а отсасывается вентилятором по жесткому трубопроводу. Комбинированный способ использует положительные стороны нагнетательного и всасывающего способов. При этом способе используется один (применяется редко) или два вентилятора (рис. 3.7.в). Рис. 3.7. Способы проветривания тупиковых выработок вентиляторами местного проветривания: а – нагнетательный; б – всасывающий; в - комбинированный При использовании двух вентиляторов основной вентилятор (всасывающий) устанавливается вблизи устья выработки (на расстоянии ≥10 м). Второй вентилятор (вспомогательный) с коротким нагнетательным трубопроводом устанавливается в выработке вблизи забоя. Подача нагнетательного вентилятора должна быть на 20-30% меньше всасывающего. Для проветривания тупиковых выработок чаще используются осевые вентиляторы с электрическим (СВМ-4м, СВМ-5, СВМ-6м, ВМ-3м, ВМ-4м, ВМ-5м, ВМ-6м, ВМ-8м, ВМ-12м) и пневматическим (СВМП-3м, ВМП-4, ВМП-5м, ВМП-6м) приводом. Производительность вентиляторов достигает 30 м³/с, депрессия – 600 да Па. Применяются жесткие (металлические и синтетические) и гибкие (МУ, ПХВ, ТНР, ЧЛХР, ЧЛХВ, ЧЛВУ) трубопроводы. Диаметр труб 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1,0 м, длина основного рабочего звена 10 и 20 м.