POLITECHNIKA WROCŁAWSKA Wrocław, 10.01.2007

WYDZIAŁ GEOINŻYNIERII, GÓRNICTWA

I GEOLOGII

WENTYLACJA I POŻARY IV

PROJEKT

REGULACJA METODĄ SAŁUSTOWICZA

WYKONAŁ: Dagmara Pęczek

PROWADZĄCA: dr inż. Barbara Madeja - Strumińska

Dane:

Rejon	Wydobycie W [Mg/d]	Ciężkość pracy	Kategoria zagr. CH4	Temperatura sucha ta [ºC]	Temperatura wilg. tφ [ºC]
1	1600	Umiarkowana	IV	32,8	30,2
2	1200	Lekka	IV	24,6	20,8
3	1000	Lekka	II	28,2	26,4
4	1150	Lekka	II	26,4	2,8
5	1700	Ciężka	III	24,8	21,6
6	1900	Umiarkowana	III	25,6	23,8

1. Wyznaczenie niezbędnych ilości powietrza w rejonach wydobywczych

- ze względu na wydobycie i głębokość

Rejon	W [Mg/d]	H [m]	k [-]	V [m3/s]
1	1600	1000	0,013	20,8
2	1200	1100	0,017	20,4
3	1000	1100	0,016	16
4	1150	1100	0,016	18,4
5	1700	900	0,017	17
6	1900	900	0,01	19

V = k · W [m³/min]

k - współczynnik zależny od głębokości i wydobycia

- ze względu na rozrzedzenie gazów postrzałowych

Rejon	W [Mg/d]	MMW	V [m3/s]
1	1600	240	20,00
2	1200	180	15,00
3	1000	150	12,50
4	1150	172,5	14,38
5	1700	255	21,25
6	1900	285	23,75

V =
[m³/s]

b - 100 [l/kg]

k - 0,5

W - wydobycie dobowe [Mg/d]

m - 50%

 - 1500 s

- ze względu na zagrożenie temperaturowe

Rejon	praca	WBGTgr	ta [ºC]	tφ [ºC]	w [m/s]	A [m2]	V [m3/s]
1	Umiarkowana	28	32,8	30,2	3,24	16	51,84
2	Lekka	30	24,6	20,8	0,15	16	2,4
3	Lekka	30	28,2	26,4	0,15	16	2,4
4	Lekka	30	26,4	2,8	0,15	16	2,4
5	Ciężka	26	24,8	21,6	0,15	16	2,4
6	Umiarkowana	28	25,6	23,8	0,15	16	2,4

w = 0,4 t_a +0,6 t_φ - WBGT_gr [m/s]

V = w · A [m³/s]

t_a - temperatura sucha [ºC]

t_φ - temperatura wilgotna [ºC]

WBGT_gr - wskaźnik oceny warunków klimatycznych [ºC]

- ze względu na ilość spalin

Rejon	W [Mg/d]	V [m3/s]
1	1600	22,464
2	1200	16,848
3	1000	14,04
4	1150	16,146
5	1700	23,868
6	1900	26,676

W - wydobycie dobowe [Mg/d]

- ze względu na zagrożenie metanowe

Rejon	kat. zagr.	b [m3/Mg]	V [m3/s]
1	IV	8	17,77
2	IV	8	13,33
3	II	3,5	4,86
4	II	3,5	5,59
5	III	6,25	14,75
6	III	6,25	16,49

V =
[m³/s]

b - gazonośność pokładów [m³/Mg]

δ - współczynnik nierównomierności wydzielania się gazów (1,5 - 2)

W - wydobycie dobowe [Mg/d]

mg - dopuszczalne stężenie metanu w prądzie wylotowym = 1 [%] dla metanometrii automatycznej

Zagrożenie metanowe
I	od 0,1 do 2,5 m3/Mg, w przeliczeniu na czystą substancję węglową
II	powyżej 2,5 do 4,5 m3/Mg, w przeliczeniu na czystą substancję węglową
III	powyżej 4,5 do 8 m3/Mg, w przeliczeniu na czystą substancję węglową
IV	powyżej 8 m3/Mg, w przeliczeniu na czystą substancję węglową

Strumień ostateczny wyznaczono jako maksymalną wartość z powyższych warunków

Rejon	V [m3/s]
1	51,84
2	20,4
3	16
4	18,4
5	23,86
6	26,67

2. Wyznaczenie niezbędnych ilości powietrza w komorach funkcyjnych

- ze względu na pięciokrotną wymianę powietrza w ciągu godziny.

V₂ = 5 · V / 3600 [m³/s]

V - objętość komory [m³]

- ze względu na liczbę Reynoldsa dla kopalń metanowych

V₁ = 0,9
[m³/s]

A - powierzchnia przekroju poprzecznego komory [m²]

Komora	A [m2]	L [m]	V1[m3/s]	V2[m3/s]	V [m3/s]
1	30	90	4,9295	3,75	4,9295
2	30	60	4,9295	2,5	4,9295
3	30	50	4,9295	2,08	4,9295

3. Straty zewnątrzne

Wentylator lewy 15 %

Wentylator prawy 10 %

4. Strumienie objętości powietrza w poszczególnych bocznicach

Bocznica	V	Bocznica	V	Bocznica	V
0-1	200	2-8	67	16-17	-
1-2	95	8-15	0	16-25	113
2-3	28	8-9	39	1-18	6
3-5	22	9-13	33	4-18	24
5-6	22	9-11	6	18-19	30
1-4	42	8-10	28	1-20	57
4-5	0	10-11	28	19-20	0
4-6	18	11-12	34	19-21	30
6-7	40	10-12	0	20-21	57
3-7	6	12-13	34	21-22	87
7-14	46	13-14	67	22-23	-
14-15	113	15-16	113	22-24	87

5. Parametry bocznic

Bocznica		Obudowy	Rodzaj	A lub D	Dł. L [m]	rf100	Rf	V	w	lfv
0-1	0-1	Tubing	Szyb wdechowy	7,5	1120	0,001371	0,015355	200	4,527074	614,1865
1-2	1-2	Kotwiowa	Przekop	16	200	0,003625	0,00725	95	5,9375	65,43446
2-3	2-3	Kotwiowa	Przekop	16	150	0,003625	0,005438	28	1,75	4,263209
3-5	3-5	Kotwiowa	Oddział IV	16	200	0,003625	0,00725	22	1,375	3,509172
5-6	5-6	Kotwiowa	Przecznica	16	200	0,003625	0,00725	22	1,375	3,509172
1-4	1-4	Kotwiowa	Przecznica	16	200	0,003625	0,00725	42	2,625	12,78963
4-5	4-5	Kotwiowa	Przekop	16	350	0,003625	0,012688	0	0	0
4-6	4-f	Kotwiowa	Przecznica	16	200	0,003625	0,00725	18	1,125	6,460067
		f-6	Kotwiowa	Oddział III	16	350	0,003625		0,012688			1,125
	6-7	6-g	Kotwiowa	Przekop	16	250	0,003625		0,009063		40	2,5	37,70185
		g-7	Kotwiowa	Przecznica	16	400	0,003625		0,014501			2,5
	3-7	3-K3	Kotwiowa	Przekop	16	80	0,003625		0,0029		6	0,375	0,225581
		K3-K7	Murowa	Komora I	30	90	0,000518		0,000466			0,2
		K7-7	Kotwiowa	Przekop	16	80	0,003625		0,0029			0,375
7-14	7-14	Kotwiowa	Przecznica	16	350	0,003625	0,012688	46	2,875	26,84807
14-15	14-15	Kotwiowa	Przecznica	16	250	0,003625	0,009063	113	7,0625	115,7247
2-8	2-8	Kotwiowa	Przecznica	16	100	0,003625	0,003625	67	4,1875	16,27342
8-15	8-k	Kotwiowa	Przekop	16	100	0,003625	0,003625	0	0	0
		k-l	Kotwiowa	Przecznica	16	500	0,003625		0,018126			0
		l-15	Kotwiowa	Przekop	16	500	0,003625		0,018126			0
8-9	8-9	Kotwiowa	Przekop	16	100	0,003625	0,003625	39	2,4375	5,513895
9-13	9-h	Kotwiowa	Przekop	16	150	0,003625	0,005438	33	2,0625	15,79127
		h-13	Kotwiowa	Oddział VI	16	250	0,003625		0,009063			2,0625
	9-11	9-K9	Kotwiowa	Przecznica	16	20	0,003625		0,000725		6	0,375	0,063383
		K9-K11	Murowa	Komora II	30	60	0,000518		0,000311			0,2
		K11-11	Kotwiowa	Przecznica	16	20	0,003625		0,000725			0,375
8-10	8-10	Kotwiowa	Przecznica	16	100	0,003625	0,003625	28	1,75	2,842139
10-11	10-11	Kotwiowa	Oddział V	16	100	0,003625	0,003625	28	1,75	2,842139
11-12	11-i	Kotwiowa	Przekop	16	50	0,003625	0,001813	34	2,125	8,381411
		i-12	Kotwiowa	Przecznica	16	150	0,003625		0,005438			2,125
	10-12	10-j	Kotwiowa	Przecznica	16	150	0,003625		0,005438		0	0	0
		j-12	Kotwiowa	Przekop	16	150	0,003625		0,005438			0
12-13	12-13	Kotwiowa	Przekop	16	100	0,003625	0,003625	34	2,125	4,190705
13-14	13-14	Kotwiowa	Przekop	16	150	0,003625	0,005438	67	4,1875	24,41013
15-16	15-16	Tubing	Szyb	7,5	910	0,001371	0,012476	113	2,557797	159,3017
16-17	16-17	Tubing	Szyb	7,5	10	0,001371	0,000137	-	-	-
16-25	16-25	Kanał	Kanał	5	14	0,318396	0,044575	113	22,6	569,1843
1-18	1-K1	Kotwiowa	Przekop	16	200	0,003625	0,00725	6	0,375	0,531343
		K1-K18	Murowa	Komora III	30	50	0,000518		0,000259			0,2
		K18-18	Kotwiowa	Przekop	16	200	0,003625		0,00725			0,375
	4-18	4-b	Kotwiowa	Oddział II	16	450	0,003625		0,016313		24	1,5	13,57267
		b-18	Kotwiowa	Przecznica	16	200	0,003625		0,00725			1,5
18-19	18-19	Kotwiowa	Przecznica	16	200	0,003625	0,00725	30	1,875	6,52532
1-20	1-a	Kotwiowa	Przecznica	16	350	0,003625	0,012688	57	3,5625	64,78011
		a-20	Kotwiowa	Przekop	16	200	0,003625		0,00725			3,5625
	19-20	19-c	Kotwiowa	Przekop	16	250	0,003625		0,009063		0	0	0
		c-20	Kotwiowa	Przecznica	16	150	0,003625		0,005438			0
19-21	19-21	Kotwiowa	Przecznica	16	250	0,003625	0,009063	30	1,875	8,15665
20-21	20-d	Kotwiowa	Przecznica	16	100	0,003625	0,003625	57	3,5625	41,22371
		d-21	Kotwiowa	Oddział I	16	250	0,003625		0,009063			3,5625
	21-22	21-e	Kotwiowa	Przecznica	16	100	0,003625		0,003625		87	5,4375	132,244
		e-22	Tubing	Szyb	7,5	1010	0,001371		0,013847			1,969277
22-23	22-23	Tubing	Szyb	7,5	10	0,001371	0,000137	-	-	-
22-24	22-24	Kanał	Kanał	5	14	0,318396	0,044575	87	17,4	337,3918

6. Wyznaczenie dyssypacji w bocznicach. Wyznaczenie bazy oczek zewnętrznych

Bocznica	Rf [kg/m7]	V [m3/s]	lfv [J/m3]	oczko 1	oczko 2	oczko 3	oczko 4	oczko 5	oczko 6	oczko 7	oczko 8	oczko 9
0-1	0,015355	200	614,1865	1	1	1	1	1	1	1	1	1
1-2	0,00725	95	65,43446	1	1	1	1	1
2-3	0,005438	28	4,263209				1	1
3-5	0,00725	22	3,509172					1
5-6	0,00725	22	3,509172					1
1-4	0,00725	42	12,78963						1	1
4-5	0,012688	0	0
4-6	0,019938	18	6,460067						1
6-7	0,023564	40	37,70185					1	1
3-7	0,006266	6	0,225581				1
7-14	0,012688	46	26,84807				1	1	1
14-15	0,009063	113	115,7247	1	1	1	1	1	1
2-8	0,003625	67	16,27342	1	1	1
8-15	0,039877	0	0
8-9	0,003625	39	5,513895		1	1
9-13	0,014501	33	15,79127			1
9-11	0,001761	6	0,063383		1
8-10	0,003625	28	2,842139	1
10-11	0,003625	28	2,842139	1
11-12	0,00725	34	8,381411	1	1
10-12	0,010876	0	0
12-13	0,003625	34	4,190705	1	1
13-14	0,005438	67	24,41013	1	1	1
15-16	0,012476	113	159,3017	1	1	1	1	1	1
16-17	0,000137	-	-
16-25	0,044575	113	569,1843	1	1	1	1	1	1
1-18	0,01476	6	0,531343								1
4-18	0,023564	24	13,57267							1
18-19	0,00725	30	6,52532							1	1
1-20	0,019938	57	64,78011									1
19-20	0,014501	0	0
19-21	0,009063	30	8,15665							1	1
20-21	0,012688	57	41,22371									1
21-22	0,017472	87	132,244							1	1	1
22-23	0,000137	-	-
22-24	0,044575	87	337,3918							1	1	1
				oczko 1	oczko 2	oczko 3	oczko 4	oczko 5	oczko 6	oczko 7	oczko 8	oczko 9
Dyssypacja energi w oczku zewnętrznym				1582,772	1582,6647	1585,82	1555,169	1599,663	1542,197	1124,867	1099,036	1189,826

7. Regulacja Saustowicza

				oczko 1	oczko 2	oczko 3	oczko 4	oczko 5	oczko 6	oczko 7	oczko 8	oczko 9
	wentylator 1			wariant dysypacyjny
	wentylator 2		lfr	16,89152	16,99852	13,84274	44,49461	0	57,46632	64,95956	90,79051	0
				tama	tama	tama	tama	-	tama	tama	tama	-
		V - kom lub oddz		28	6	33	6	22	18	24	6	57
	opór	tamy	R	0,021545	0,472181	0,012711	1,235961	0	0,177365	0,112777	2,521959	0
			dpc	1599,663	1599,663	1599,663	1599,663	1599,663	1599,663	1189,826	1189,826	1189,826
				wariant kumulacyjny
			lfr	40,5748	40,4678	43,6236	12,9717	57,4663	0	25,8309	0	90,7905
				went	went	went	went	went	-	went	-	went
		V - kom lub oddz		28	6	33	6	22	18	24	6	57
spętrzenie wentylatora pomoc.			ltd	40,5748	40,4678	43,62358	12,97171	57,46632	0	25,83095	0	90,79051
			dpc	1542,197	1542,197	1542,197	1542,197	1542,197	1542,197	1099,036	1099,036	1099,036
				Wariant mieszany
śr dys 1w	1574,714		lfr	0,107	0	3,15577	27,49609	16,9985	40,4678	64,95956	90,79051	0
śr dys 2w	1137,909			went	-	went	tama	went	tama	tama	tama	-
		V - kom lub oddz		28	6	33	6	22	18	24	6	57
	opór	tamy	R	-	-	-	0,76378	-	0,124901	0,112777	2,521959
spętrzenie wentylatora pomoc.			ltd	0,107	-	3,15577	-	16,9985	-	-	-	-
			dpc	1582,665	1582,665	1582,665	1582,665	1582,665	1582,665	1189,826	1189,826	1189,826

8. Schemat potencjalny

Schemat potencjalny został wyznaczony dla wariantu dyssypacyjnego.

Bocznica	δΦ [J/m³]		węzły	Φ [J/m³]
0-1	614,1865		0	0
1-2	65,43446		1	-614,1865
2-3	4,263209		2	-679,6209
3-5	3,509172		3	-683,8842
5-6	3,509172		4	-626,9761
1-4	12,78963		5	-687,3933
4-5	0		6	-690,9025
4-6	63,92638		7	-728,6043
6-7	37,70185		8	-695,8944
3-7	44,72019		9	-701,4083
7-14	26,84807		10	-698,7365
14-15	115,7247		11	-718,4702
2-8	16,27342		12	-726,8516
8-15	0		13	-731,0423
8-9	5,513895		14	-755,4524
9-13	29,63401		15	-871,1771
9-11	17,0619		16	-1030,479
8-10	2,842139		25	0
10-11	19,73365		18	-705,5083
11-12	8,381411		19	-712,0337
10-12	0		20	-678,9666
12-13	4,190705		21	-720,1903
13-14	24,41013		22	-852,4343
15-16	159,3017		24	0
16-17	0
16-25	569,1843
1-18	91,32185
4-18	78,53222
18-19	6,52532
1-20	64,78011
19-20	0
19-21	8,15665
20-21	41,22371
21-22	132,244
22-23	0
22-24	337,3918

10. Dobór wentylatorów głównych

Wentylator lewy

Δp_cmax = 1599,66 [Pa]

V = 113 [m³/s]

Dobieram wentylator WPG n-600

• Konieczna moc użyteczna

= (113*1599,66)/1000 = 180,76 [kW]

• Opór kopalni

= 1599,66/113² = 0,125 [Ns²/m⁸]

Warunki stabilności:

• warunek kumulacyjny

1599,66 [N/m²] <= 0,9*4000 = 3600 [N/m²]

• warunek ekonomiczności:

77 [%]
70,4 [%]

Wentylator prawy

Δp_cmax = 1189,83 [Pa]

V = 87 [m³/s]

Dobieram wentylator WPG n-500

• Konieczna moc użyteczna

= (87*1189,83)/1000 = 103,51 [kW]

• Opór kopalni

= 1189,83/87² = 0,157 [Ns²/m⁸]

Warunki stabilności:

• warunek kumulacyjny

1189,83 [N/m²] <= 0,9*2700 = 2430 [N/m²]

• warunek ekonomiczności:

77 [%]
70,4 [%]

11. Analiza schematu potencjalnego.

Biorąc pod uwagę kryterium Bystronia stwierdzam, że rozkład potencjałów jest nieracjonalny, gdyż:

- w podsieci lewej na szyb wdechowy przypada 60%, na kopalnię 22%, a na szyb wydechowy 18% spadku potencjału w całej sieci.

- w podsieci prawej na szyb wdechowy przypada 72%, na kopalnię 12%, a na szyb wydechowy 16% spadku potencjału w całej sieci.

Bezpieczna współpraca 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 1.

B= 614,1865/1189,83 = 0,516 < 0,67

Warunek spełniony.

---