Wydział Górniczy

III Projekt z Wentylacji Kopalń - Pożary podziemne

Wyznaczenie rozpływu wymuszonego

w pasywnych sieciach wentylacyjnych

metodą sałustowicza

Rok IV, EOiP

Rok akademicki 1999/2000

Wykonał:

Grzegorz Cieliczka

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	0,013	16,9
13_14b	1400	700	0,012	16,8
13_14a	1900	700	0,01	19
8_9	2000	780	0,0085	17
8_10	1500	780	0,009	13,5
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	19,00
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	5,6921	7,78	7,78
4_6	KP	35	135	4725	5,324472	6,56	6,56
5_6	KMW	28	100	2800	4,762352	3,89	4,76
16_18	KMC	20	80	1600	4,024922	2,22	4,02
							23,13

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

V_cs = (104,86 ⋅ 1,2 +20,11 ) ⋅ 1,45

V_cs = 211,62 [m³/s]

5. straty wewnętrzne

Straty wewnętrzne obliczono korzystając z następującego wzoru:




Straty grupowe i rejonowe są znajdują się na załączonym rysunku.

6. straty zewnętrzne

straty zewnętrzne - 20 [%]





271,66 [m³/s];
196,82 [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	0-1-4-7-9-10
OCZKO II	0-1-4-5-7-9-10
OCZKO III	0-1-4-5-8-9-10
OCZKO IV	0-1-4-5-6-8-9-10
OCZKO V	0-1-2-12-17-18
OCZKO VI	0-1-2-3-11-12-17-18
OCZKO VII	0-1-4-5-6-12-17-18
OCZKO VIII	0-1-2-3-11-16-17-18
OCZKO IX	0-1-2-3-14-15-16-17-18
OCZKO I'	0-13-14-15-16-17-18
OCZKO II'	0-13-15-16-17-18

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:

bocznica	Lf	Lm	sigma fi	węzeł	fi
0_1	826,03		826,03	0	0
1_2	71,73		71,73	1	-826
2_3	51,12		51,12	2	-898
1_4	166,78		166,78	3	-949
4_5	213,61		213,61	4	-993
5_6	378,33		378,33	5	-1206
4_7	84,96	603,43	688,39	6	-1585
5_7	109,36	365,42	474,79	7	-1681
5_8	183,87	194,82	378,69	7	-1681
6_8	0,36	0,00	0,36	8	-1585
7_9	83,87		83,87	8	-1585
8_9	179,96		179,96	9	-1765
6_12	33,49	0,00	33,49	9	-1765
2_12	0,25	720,21	720,47	12	-1618
3_11	32,54		32,54	12	-1618
3_14	0,16	1908,95	587,04	11	-981
0_13	45,76		45,76	14	-1536
13_14	0,16	1490,16	1490,31	13	-46
13_15	7,29	1494,78	1502,08	14	-1536
14_15	11,77		11,77	15	-1548
15_16	72,80		72,80	15	-1548
11_12	22,15	614,66	636,81	16	-1620
11_16	18,22	621,00	639,22	12	-1618
16_17	74,88		74,88	16	-1621
12_17	77,29		77,29	17	-1696
17_18	662,33		662,33	17	-1696
9_10	347,67		347,67	18	-2358
				10	-2113

6. Dobór stacji wentylatorów głównych dla najtrudniejszego oczka krytycznego.

1. Dobór wentylatora głównego W-1 w szybie wentylacyjnym

WARIANT DYSSYPACYJNY

Δ_pc = 2112,74 [Pa]


_W-1 = 196,82 [m³/s]

• Konieczna moc użyteczna





415,83 [kW]

• Opór kopalni





0,054 [Ns²/m⁸]

• Otwór równoznaczny




A_e = 5,09 [m²]

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

Warunki stabilności:

warunek kumulacyjny




2112,74 [N/m²]
= 3420 [N/m²]

warunek dyssypacyjny








0,098 [Ns²/m⁸]

K = 1,2

0,054
0,08

warunek ekonomiczności:







80 [%]
68,8 [%]

Wszystkie warunki są spełnione.

2. Dobór wentylatora głównego W-2 w szybie wentylacyjnym

WARIANT DYSSYPACYJNY

Δ_pc = 2357,86 [Pa]


_W-1 = 271,67 [m³/s]

• Konieczna moc użyteczna





640,56 [kW]

• Opór kopalni





0,032 [Ns²/m⁸]

• Otwór równoznaczny




A_e = 6,64 [m²]

Wstępnie dobieram wentylator typu WPK 50 n=200.

Warunki stabilności:

warunek kumulacyjny




2357,86 [N/m²]
= 2520 [N/m²]

warunek dyssypacyjny








0,038 [Ns²/m⁸]

K = 1,2

0,032
0,032

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

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.


= 0,43 < 0,67

Warunek spełniony.

---