Ewa Kazanowska
IV GiBP

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,)

- pokład 409/4 (ściana G-4): 4,5m³ CH₄/Mg c.s.w.

- pokład 409/3 (ściana H-4): 4,5 m³ CH₄/Mg c.s.w.

- pokład 409/4 (drążony chodnik G-2): 4,5 m³ CH₄/Mg c.s.w.

- pokład 409/3 (drążony chodnik G-4): 4,5 m³ CH₄/Mg c.s.w.

- pokład 409/4 (drążony chodnik H-8) : 4,5 m³ CH₄/Mg c.s.w.

- postęp:

ściana G-4  100 m/m-c

ściana H-4  80 m/m-c

- współczynnik nierównomierności wydzielania metanu: c = 1,65

- gęstość węgla: ρ = 1,34 Mg/m3

Przekrój wnęki ścianowej trapez:

podstawa dłuższa 4,0 [m]

podstawa krótsza 3,5 [m]

współczynnik zmniejszenia przekroju ściany f=0,9

Parametry geometryczne ścian są odczytane z map pokładowych. Na ich podstawie oblicza się wydobycie dobowe brutto i odpowiednio dobowe netto pomniejszone o wielkość zanieczyszczeń.

Parametr	Symbol	ściana G-4	ściana H-4
Długość	L [m]	215,00	240,00
Wysokość	h [m]	3,50	2,00
Pole przekroju	A [m^2]	11,81	6,75
Postęp	p[m/mc]	130,00	75,00
Wydobycie brutto	Ab[Mg/db]	5780,57	2127,27
Wydobycie netto	An[Mg/db]	4624,45	1701,82

Obliczanie niezbędnej ilości powietrza w poszczególnych miejscach jego zapotrzebowania

Warunek 1)

Obliczanie niezbędnej ilości powietrza ze względu na minimalną dopuszczalną prędkość powietrza.

Wyrobiska nadścianowe i podścianowe, wykonane są w obudowie ŁP8/V25/A o przekroju poprzecznym 13,1 m³

V=60*A*0,3 = 235,8 m³/min

Wyrobisk jest 4 więc: 4*V = *235,8 = 943,2 m³/min

• ściana G-4 (pok. 409/4)

A= 11,81 m²

Wmin=0,3 m/s

V=60*11,81*0,3=213 m³/min

• ściana H-4 (pok. 409/3)

A=6,75 m²

Wmin= 0,3 m/s

V=60*6,75*0,3=122 m³/min

Warunek 2)

Wyznaczanie niezbędnej ilości powietrza w wyrobiskach wybierkowych, dla optymalnej dla nich prędkości powietrza równej 2,5 m/s.

V=60*A*2,5 m³/min

• ściana G-4 (pok. 409/4)

A= 11,81 m²

Wmin=2,5 m/s

V=60*11,81*2,5=1772 m³/min

• ściana H-4 (pok. 409/3)

A=6,75 m²

Wmin= 2,5 m/s

V=60*6,75*2,5=1013 m³/min

Warunek 3)

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:

gdzie :

k_max- maksymalna procentowa zawartość metanu w wylotowym prądzie powietrza z tego wyrobiska, %CH4 (przyjmuję 2%)

k - procentowa zawartość metanu w prądzie powietrza dopływającym do tego wyrobiska, %CH4 (z powodu braku prognoz dla bezpieczeństwa przyjmuję 0,5%)

V_CH4-prognozowana metanowość bezwzględna, m³/min;

c -współczynnik nierównomierności wydzielania się metanu w ścianie; c = 1,65.

Prognozowana metanowość bezwzględna

Metanowość bezwzględna oznaczająca liczbę metrów sześciennych metanu wydzielającego się do atmosfery kopalnianej (bez metanu odprowadzanego rurociągami odmetanowania) oblicza się z zależności:

W_e - metanonośność pokładu eksploatowanego, m³ CH₄/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, m³ CH₄/Mg _csw,

ή_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.

Obliczona prognozowana metanowość bezwzględna (V_CH4 ) dla poszczególnych wyrobisk wynosi:

• ściana G-4 (pok. 409/4)

11, 5

• ściana H-4 (pok. 409/3)

4,5

Z uwagi na wysoką metanowość ściany G-4, wprowadza się drenażowe ujęcie metanu na tejże ścianie co powoduje zmniejszenie wydzielania się metanu maksymalnie o 30% dlatego metanowość bezwzględna tej ściany wynosi:
0,7 ∙11,5=8,5

Obliczona niezbędna, ilość powietrza ze względu na występowanie zagrożenia
metanowego V:

ściana G-4  1272m³/min

ściana H-4  468 m³/min

Razem zapotrzebowanie:

Obliczanie niezbędnej ilości powietrza w komorach funkcyjnych, przewietrzanych niezależnym prądem powietrza

Niezbędne ilości powietrza dla komór funkcyjnych obliczam z wzoru:

V_kf = 0,1 * V_k [m³/min]

gdzie:

V_k jest objętością komory funkcyjnej, w metrach sześciennych

Zakładam 1 komorę funkcyjną o wymiarach :

• długość: 32 m

• szerokość: 8 m

• wysokość: 6 m

• Obliczyć objętość V_k= 1536 m³

• Ilość powietrza na komorę V_i = 0,1*V_k= 154 m³/min

Razem zapotrzebowanie:

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 24 kg/m⁷.

Ilość powietrza w wyrobiskach otamowanych:

Przyjmuje się tamy murowane z drzwiami o oporze R_wo= 24 kg/m⁷ i spadku naporu 900 Pa.

Według nomogramu odczytuje się ilość powietrza: V_wt= 6,5 m³/sec = 390 m³/min.

Razem zapotrzebowanie:

Obliczenie ilości powietrza w wyrobiskach korytarzowych przewietrzanych niezależnymi prądami powietrza (obliczanie wentylacji lutniowej dla drążonego ślepego wyrobiska)

• Chodnik G-2 (pok. 409/4)

III kategoria zagrożenia metanowego więc:
4,5

Intensywność wydzielania metanu z calizny:

Wydobycie brutto z chodnika:

Wydobycie netto z chodnika:

Miąższość pokładu:

Postęp chodnika:

Metanonośność bezwzględna z prognozy KD Barbara

Długość wyrobiska
- przy danym postępie wyrobisko drążone było
m-ca czyli przyjmujemy 4 miesiące. Dla takiego czasu współczynnik
. Kolejny dzień drążenia wyrobiska
dzień.

• Chodnik G-4 (pok.409/3)

III kategoria zagrożenia metanowego więc:
4,5

Intensywność wydzielania metanu z calizny:

Wydobycie brutto z chodnika:

Wydobycie netto z chodnika:

Miąższość pokładu:

Postęp chodnika:

Metanonośność bezwzględna z prognozy KD Barbara

Długość wyrobiska
- przy danym postępie wyrobisko drążone było
m-ca czyli przyjmujemy 5 miesiące. Dla takiego czasu współczynnik
. Kolejny dzień drążenia wyrobiska
dzień.

• Chodnik H-8 (pok.409/4)

III kategoria zagrożenia metanowego więc:
4,5

Intensywność wydzielania metanu z calizny:

Wydobycie brutto z chodnika:

Wydobycie netto z chodnika:

Miąższość pokładu:

Postęp chodnika:

Metanonośność bezwzględna z prognozy KD Barbara

Długość wyrobiska
- przy danym postępie wyrobisko drążone było
m-ca czyli przyjmujemy 4 miesiące. Dla takiego czasu współczynnik
. Kolejny dzień drążenia wyrobiska
dzień.

Dane do obliczeń wentylacji lutniowej:

• Chodnik G-2 (pok. 409/4) drążony jest w obudowie ŁP8/V25/A o powierzchni przekroju poprzecznego
  

Przyjęto średnicę lutniociągu równą 600mm, i oporze jednostkowym równym
oraz dostatecznym uszczelnieniu - współczynnik szczelności

- niezbędna ilość powietrza w przodku z uwagi na zagrożenie metanowe

Stosowana jest metanometria automatyczna, przodek drążony kombajnem i przewietrzany jest wentylacją tłoczącą (przy pracy kombajnu), dlatego:
, natomiast wyliczony wcześniej (dla chodnika G-2)
, długość chodnika
, metanowość

• Chodnik G-4 (pok. 409/3) drążony jest w obudowie ŁP8/V25/A o powierzchni przekroju poprzecznego
  

Przyjęto średnicę lutniociągu równą 800mm, i oporze jednostkowym równym
oraz dostatecznym uszczelnieniu - współczynnik szczelności

- niezbędna ilość powietrza w przodku z uwagi na zagrożenie metanowe

Stosowana jest metanometria automatyczna, przodek drążony kombajnem i przewietrzany jest wentylacją tłoczącą (przy pracy kombajnu), dlatego:
, natomiast wyliczony wcześniej (dla chodnika G-4)
, długość chodnika
, metanowość

• Chodnik H-8 (pok. 409/4) drążony jest w obudowie ŁP8/V25/A o powierzchni przekroju poprzecznego
  

Przyjęto średnicę lutniociągu równą 1000mm, i oporze jednostkowym równym
oraz dostatecznym uszczelnieniu - współczynnik szczelności

- niezbędna ilość powietrza w przodku z uwagi na zagrożenie metanowe

Stosowana jest metanometria automatyczna, przodek drążony kombajnem i przewietrzany jest wentylacją tłoczącą (przy pracy kombajnu), dlatego:
, natomiast wyliczony wcześniej (dla chodnika H-8)
, długość chodnika
, metanowość

Obliczenie niezbędnej ilości powietrza w kopalni

• Niezbędną ilość powietrza doprowadzonego do kopalni obliczam bilansując niezbędne ilości powietrza w miejscach jego zapotrzebowania według wzoru:

gdzie:

- niezbędna ilość powietrza w kopalni,

- suma niezbędnych ilości powietrza w wyrobiskach eksploatacyjnych, m³/min,

- suma niezbędnych ilości powietrza w komorach funkcyjnych, m³/min,

- suma niezbędnych ilości powietrza świeżego w wyrobiskach technologicznych otamowanych tamami rozdzielającymi, m³/min,

- suma niezbędnych ilości powietrza w wyrobiskach korytarzowych przewietrzanych niezależnymi prądami powietrza (w tym niezależne prądy dla przewietrzania drążonych wyrobisk), m³/min.

Obliczenie niezbędnej ilości powietrza w kopalni:

Ilość powietrza w kanale wentylacyjnym, równą wydajności wentylatora
przy określonym szybie wydechowym, oblicza się jako sumy ilości powietrza wypływającego z dołu kopalni i strat zewnętrznych powietrza

Całkowitą ilość powietrza wypływającego z kopalni
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 3000 Pa. Wartość strat na zrębie szybu, odczytuje się z diagramu i wynosi ona:

---