Wydział Górniczy

III Projekt z Wentylacji Kopalń - Pożary podziemne

Wyznaczenie rozpływu wymuszonego

w pasywnych sieciach wentylacyjnych

metodą sałustowicza

1. Wyznaczenie strumieni objętości powietrza niezbędnego do przewietrzenia rejonu wentylacyjnego lub komory funkcyjnej.

1. ze względu na wydobycie:

[m³/s]

gdzie: W - wydobycie dobowe pochodzące z danego rejonu, Mg/dobę

k_w - współczynnik określający najmniejszy strumień powietrza, przypadający na tonę średniego wydobycia; (tabela XXXIII.3. „Wentylacji Kopalń” Nędza, Rosiek)

bocznica	W	H	kw	Vw
12_14	1300	700	0,0013	1,69
13_14b	1400	700	0,00125	1,75
13_14a	1900	700	0,009	17,1
8_9	2000	780	0,008	16
8_10	1500	780	0,0012	1,8
16_17	1100	780	0,0135	14,85

2. ze względu na zagrożenie metanowe

bocznica	klasa	Vsp
12_14	III	21,06
13_14b	III	21,06
13_14a	II	17,59
8_9	II	20,83
8_10	IV	27,78
16_17	IV	21,64

3. ze względu na MW


[m³/s]

gdzie: M_MW - masa odpalanego MW kg

M_MW = k_MW ⋅ W; k_MW = 0,15

k - współczynnik ucieczek powietrza

m - procentowy rozchód MW w okresie najintensywniejszego strzelania

b - ilość gazów toksycznych wytwarzanych przez MW

τ - czas przewietrzania przodka po robotach strzelniczych

bocznica	W	MMW	VMW
12_14	950	195	0,54
13_14b	1300	210	0,58
13_14a	1400	285	0,79
8_9	1050	300	0,83
8_10	1500	225	0,63
16_17	1700	165	0,46

bocznica	Vw	Vsp	VMW	Vmax
12_14	16,9	21,06	0,54	21,06
13_14b	16,8	21,06	0,58	21,06
13_14a	19	17,59	0,79	17,59
8_9	17	20,83	0,83	20,83
8_10	13,5	27,78	0,63	27,78
16_17	14,85	21,64	0,46	21,64

Sumaryczny strumień powietrza niezbędny do przewietrzania wszystkich rejonów kopalni wynosi:


m³/s

4. strumienie objętości powietrza w komorach

Wstępne określenie strumienia objętości powietrza:




gdzie: A - pole powierzchni przekroju poprzecznego komory [m²]

Strumień objętości powietrza ze względu na pięciokrotną wymianę powietrza w ciągu godziny:




gdzie: V - objętość komory m³,

bocznica	typ	A	L	obj	V1	V2	Vmax
13_14c	zaj	40	140	5600	5,69	7,78	7,78
4_6	KP	35	135	4725	5,32	6,56	6,56
5_6	KMW	30	100	3000	4,93	4,17	4,93
16_18	KMC	35	80	2800	5,32	3,89	5,32
							24,59

Ilość powietrza dopływająca do kopalni wynosi:




k_ri - współczynnik ujmujący straty powietrza w i-tym rejonie wentylacyjnym

k_ri = 1,2 dla eksploatacji systemem ścianowym z zawałem stropu lub podsadzką hydrauliczną

k_g - współczynnik ujmujący straty powietrza w grupowych drogach powietrza świeżego

k_g = k_p + k_o + k_s + 1

k_o - wartość współczynnika zależy od liczby rejonów eksploatacyjnych, dla 5-10 wynosi 0,2,

k_p - wartość współczynnika zależy od liczby projektowanych poziomów wydobywczych dla trzech wynosi 0,10,

k_s - współczynnik ujmujący straty powietrza w zależności od rozmieszczenia szybów wdechowych i wydechowych (k_s = 0,15 ponieważ w projektowanej kopalni jest mieszane usytuowanie szybów wdechowego i wydechowego),

k_g = 0,1 + 0,2 + 0,15 + 1 = 1,45

V_cs = (129,98 ⋅ 1,2 +24,59 ) ⋅ 1,45

V_cs = 260,1 [m³/s]

Straty grupowe i rejonowe znajdują się na załączonym rysunku.

5. straty zewnętrzne

straty zewnętrzne - 15 [%]





137,21 [m³/s];
168,8 [m³/s]

2. Wyznaczenie objętości powietrza i oporów we wszystkich bocznicach sieci.

Wyniki obliczeń znajdują się w załączonej tabeli.

3. wyznaczenie niezależnych zewnętrznych oczek sieci. dyssypacja energii w bocznicach oraz dyssypacji w poszczególnych oczkach.

Wzory do obliczeń przyjęto wg normy.

Obliczenia dyssypacji energii znajdują się w załączonej tabeli.

OCZKO I	1-2-7-12-14-15
OCZKO II	1-2-7-13-a-14-15
OCZKO III	1-2-7-13-b-14-15
OCZKO IV	1-2-7-13-c-14-15
OCZKO V	1-2-8-10-17-18-19
OCZKO VI	1-2-8-9-10-17-18-19
OCZKO I'	3-4-5-11-16-18-19
OCZKO II'	3-4-5-11-16-17-18-19
OCZKO III'	3-4-5-6-9-10-17-18-19
OCZKO IV'	3-4-6-9-10-17-18-19

4. regulacja metodą sałustowicza.

Regulacja dodatnia


;


gdzie: l_m - dyssypacja energii w tamie

l_tg - spiętrzenie wentylatora głównego

l_f - dyssypacja energii w oczku

R_m - opór tamy


- strumień powietrza w bocznicy

R_f - opór powietrza w bocznicy

Regulacja ujemna




gdzie: l_tp - spiętrzenie wentylatora pomocniczego

Wszystkie wyniki zamieszczono w tabeli.

5. Wyznaczenie potecjału oraz schematu potencjalnego wraz z jego analizą dla regulacji dodatniej.

Dla tamy :


Dla wentylatora :


Potencjał :


gdzie:

l_f - dyssypacja w bocznicy

l_m - dyssypacja na tamie

l_tp - spiętrzenie wentylatora pomocniczego


- spadek potencjału w bocznicy


- potencjał na dopływie do bocznicy


- potencjał na wypływie z bocznicy

Dla regulacji dodatniej wyznaczenie potencjału przedstawia tabela

6. Dobór stacji wentylatorów głównych dla najtrudniejszego oczka krytycznego.

1. Dobór wentylatora głównego W-1 w szybie wentylacyjnym

WARIANT DYSSYPACYJNY

Δ_pc = 2316 [Pa]


_W-1 = 137,21 [m³/s]

• Konieczna moc użyteczna





317,7 [kW]

• Opór kopalni





0,123 [Ns²/m⁸]

• Otwór równoznaczny




A_e = 3,4 [m²]

Wstępnie dobieram wentylator typu WPK-3,3 n=500.

Warunki stabilności:

warunek kumulacyjny




2316 [N/m²]
= 2970 [N/m²]

warunek dyssypacyjny








0,17 [Ns²/m⁸]

K = 1,2

0,123
0,14

warunek ekonomiczności:







80 [%]
68,8 [%]

Wszystkie warunki są spełnione.

2. Dobór wentylatora głównego W-2 w szybie wentylacyjnym

WARIANT DYSSYPACYJNY

Δ_pc = 3378 [Pa]


_W-1 = 168,8 [m³/s]

• Konieczna moc użyteczna





570,2 [kW]

• Opór kopalni





0,11 [Ns²/m⁸]

• Otwór równoznaczny




A_e = 3,4 [m²]

Wstępnie dobieram wentylator typu WPK 50 n=200.

Warunki stabilności:

warunek kumulacyjny




3378 [N/m²]
= 3420 [N/m²]

warunek dyssypacyjny








0,133 [Ns²/m⁸]

K = 1,2

0,11
0,111

warunek ekonomiczności:







80 [%]
68,8 [%]

Wszystkie warunki są spełnione.

7. Analiza bezpieczeństwa sieci wentylacyjnej.

1. Stabilność kierunków przepływu.




gdzie: l_fλβ - dyssypacja energii w bocznicy β oczka zewnętrznego λ sieci aktywnej, J/m³

l_fλ - suma dyssypacji energii we wszystkich bocznicach β oczka zewnętrznego λ sieci aktywnej, J/m³


- stabilność zadowalająca w większości przypadków

Wyniki znajdują się w załączonej tabeli.

2. Racjonalność systemów przewietrzania.




gdzie: l_fλβ - dyssypacja energii w bocznicy β oczka zewnętrznego λ sieci aktywnej, J/m³

l_fλ - suma dyssypacji energii we wszystkich bocznicach β oczka zewnętrznego λ sieci aktywnej, J/m³


- system racjonalny

Wyniki znajdują się w załączonej tabeli.

3. Bezpieczeństwo współpracy kilku wentylatorów.




gdzie: l'_fλβ - wielkość spadku naporu na drodze od szybu wdechowego do najdalej wysuniętego węzła na schemacie potencjalnym, w którym rozgałęzia się prąd grupowy powietrza świeżego, J/m³

Δpc'_min- wielkość spiętrzenia wentylatora o mniejszej depresji dla danej pary wentylatorów, J/m³


- bezpieczeństwo zapewnione

Ostatnim węzłem w którym rozdziela się prąd świeżego powietrza jest węzeł 10.


= 0,6 < 0,67

Warunek spełniony.

---