2. Расчет количества воздуха для шахт

Как известно, количество воздуха для всей шахты подсчитывают несколькими способами и принимают наибольшее. Так как для угольной шахты способ подсчета по добыче всегда дает наибольшее количество воздуха, то в дальнейшем расчет будем производить только по этому способу. Способ подсчета по добыче основан на принципе разжижения (разбавления) вредных газов до нормы, допустимой ПБ. Норма разжижения в общешахтной исходящей струе составляет п = 0,75% (по объему) для метана (углекислоты). Исходя из указанной нормы разжижения метана, для шахт I, II и III категорий установлены нормы подачи свежего воздуха в шахту соответственно 1; 1,25 и 1,5м³ в минуту на 1 т суточной добычи (см. табл. 7.1). Следует заметить, что для наибольшей гарантии безопасности указанные нормы подачи воздуха значительно завышены по сравнению с тем количеством воздуха, которое следовало бы подавать в шахту для достижения требуемой нормы разжижения (п = 0,75%). Если норма разжижения метана в общешахтной исходящей струе п = 0,75% является средней величиной по шахте, то в струе, исходящей из отдельных забоев в шахте, содержание метана может быть больше (например, в струе, исходящей из лавы, содержание метана не должно превышать 1%) и меньше средней нормы.

Способ подсчета по добыче может быть осуществлен одним из двух методов: по первому методу количество воз­духа рассчитывается сразу для всей шахты в целом и затем оно распределяется по местам его потребления (по лавам, камерам и т. д.), а по второму методу оно определяется вначале для каждого места его потребления (лавы, камеры и т. д.) и затем суммируется по всей шахте.

Первый метод прост и менее трудоемок, а второй метод, называемый забойным или от забоя, более совершенен по идее, но трудоемок и требует наличия большого количества исходных данных.

Второй метод описан во «Временной инструкции по расчету количества воздуха, необходимого для проветривания угольных шахт», издание 1966г., которая, в свою очередь, составлена на основании материалов прогноза, помещенных во «Временной инструкции по прогнозу метанообильности угольных шахт», издание 1965г. Исходные данные в указанных инструкциях приняты с точностью ±30%. Поскольку расчет по второму методу основан на этих исходных дан­ных прогноза, его точность не может быть выше точности исходных данных. Для укрупненных расчетов проветривания шахты наиболее приемлемым является первый метод.

Первый метод. Количество воздуха для всей шахты подсчитывается по формуле

, м³/мин; (7)

где q - норма воздуха, м³/мин, на тонну суточной добычи; значение q берется по данным табл. 1, а при относительной метанообильности q_м = 15м³/т определяется по формуле (5), но принимается не менее 1,5м³/мин на 1т суточной добычи; z - коэффициент запаса воздуха, учитывающий утечки воздуха через выработанное пространство, подземные и поверхностные сооружения и устройства, а также неравномерность газовыделения в шахте; принимается z = 1,45 1,5.

Если шахта разрабатывает несколько пластов, то категорию шахты по метану устанавливают по относительной метанообильности наиболее газоносного пласта, а последнюю - по метанообильности наиболее газоносного участка.

Допускается также подсчет количества воздуха отдельно для каждого разрабатываемого данной шахтой пласта в соответствии с относительной метанообильностью его выработок и суточной добычей с пласта с последующим суммированием количества воздуха в масштабе шахты по формуле

м³/мин; (8)

где Q_1, Q₂, Q_n - количество воздуха, необходимое для проветривания горных выработок по отдельным пластам, определяется по формуле

м³/мин; . (9)

Здесь q_i - относительная метанообильность выработок по i-j пласту, м³/т; А_i - суточная добыча с i-го пласта, т; В формуле (8) К - коэффициент, учитывающий горнотехни­ческие условия шахты, определяется из выражения

(10)

В зависимости от конкретных горнотехнических условий шахты значение К колеблется в широких пределах - от 1,3 до 2,25.

Выражение (10) представляет сумму следующих коэффициентов:

К₁ - коэффициент, учитывающий утечки воздуха за пределами выемочных участков в зависимости от порядка отработки шахтного поля. Его значения приведены ниже:

Порядок отработки шахтного поля	Значение К1 при схеме подготовки шахтного поля
	пластовой	полевой
Прямой	0,35	0,15
Обратный	0,2	0,1

К₂ - коэффициент, учитывающий проветривание поддерживаемых выработок в зависимости от порядка отработки шахтного поля и схемы подготовки. Его значения приведены ниже:

Порядок отработки шахтного пол	Значение К2 при схеме подготовки шахтного поля
	пластовой	полевой
Прямой	0,5	0,10
Обратный	0,05	0,05
Комбинированный	0,10	0,05

К₃ - коэффициент, учитывающий утечки и распределение воздуха в зависимости от числа одновременно разрабатываемых горизонтов; при одном, двух и трех горизонтах принимается соответственно равным 0; 0,1; 0,15;

К₄ - коэффициент, учитывающий обособленно проветриваемые камеры; принимается равным 0,1;

К₅ - коэффициент, учитывающий число проветриваемых участков. При числе участков 1-4, 5-10 и более 10 коэффициенты соответственно равны 0,15; 0,2 и 0,3;

К₆ - коэффициент, учитывающий схему вентиляции шахты; принимается для центральной, фланговой крыльевой, фланговой групповой, и фланговой участковой соответственно равным 0,2; 0,15; 0,1 и 0. Для секционной схемы проветривания К₆ = 0,1.

Пример 3. Относительная метанообильность шахты q_м = 28м³/т, суточная добыча шахты А_с = 5000 т. Определить норму воздуха для шахты и общее количество воздуха, необходимое для проветривания шахты в целом без учета коэффициента резерва на возможные повышения добычи по шахте.

Решение. Норму воздуха определяем по формуле (5).

, м³/мин на 1 т суточной добычи.

Общее количество воздуха, необходимое для проветривания шахты без учета коэффициента резерва на возможное повышение добычи по шахте, по формуле (7)

, м³/мин или 325 м³/с.

Пример 4. Шахта с суточной добычей А_с = 5000т одновременно разрабатывает пласты: первый пласт мощностью 1,4м и второй пласт 1,1м. Относительная метанообильность выработок первого пласта q_м = 27м³/т, второго q_м = 20м³/т. Подсчитать общее количество воздуха по шахте.

Решение. 1. Так как метанообильность выработок первого пласта (q_м = 27м³/т) больше, чем второго (q_м = 20 м³/т), то, согласно существующему положению, метанообильность выработок первого пласта принимается за метанообильность выработок всей шахты.

2. Поскольку шахта относится к сверхкатегорной, норму подачи воздуха находим по формуле (5), м³/мин на 1 т суточной добычи.

3. Подсчитаем общее количество воздуха для шахты по формуле (7)

, м³/мин. 312 м³/с.

Пример 5. Исходные данные предыдущего примера дополним следующими: суточная добыча первого пласта А₁ = 2800т, второго - А₂ = 2200т; схема вентиляции фланговая; порядок отработки - комбинированный при панельном способе подготовки с проведением вы работок по пласту; разработка пластов ведется одновременно на одном горизонте. Требуется подсчитать количество воздуха по пластам и общее количество воздуха по шахте.

Решение. 1. На основании приведенных горнотехнических условий шахты и в соответствии с рекомендуемыми значениями коэффициентов принимаем: К₁ = 0,35, К₂ = 0,1, К₃ = 0,0, К₄ = 0,1, К₅ = 0,15 и К₆ = 0,1. Далее по формуле (10) получаем К = 1 + 0,35 - 0,1 + 0 + 0,1 + 0,15 + 0,15 = 1,85. Но, учитывая ориентировочный характер рекомендуемых значений коэффициентов, окончательно принимаем К = 1,8.

2. Количество воздуха, необходимое для проветривания выработок по пластам, находим по формуле (9):

для первого пласта м³/мин;

для второго пласта м³/мин.

Общее количество воздуха для шахты подсчитываем по формуле (8)

м³/мин. или 332 м³/с.

Таким образом, для приведенных выше примерах условий формулы (7) и (8) практически дают одинаковое количество воздуха.