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.