Powietrze atmosferyczne jest roztworem różnych gazów chemicznie obojętnych względem siebie, wśród których przeważają ilościowo cztery składniki:
azot, tlen, argon i dwutlenek węgla.
Powietrze suche (standardowe) jest to powietrze atmosferyczne, z którego usunięto parę wodną. Masa drobinowa Ma powietrza suchego i jego indywidualna stała gazowa Ra wynoszą odpowiednio: Ma = 28,97 = idem, Ra = 287,04 J/(kgK) = idem. Zawartość pary wodnej w powietrzu atmosferycznym jest zmienna, przy czym w naszym klimacie jej udział objętościowy zmienia się od 0,08 do 2,5%. W powietrzu występują także zanieczyszczenia gazowe i pyły. Zgodnie z przepisami górniczymi powietrze w wyrobiskach kopalnianych, w których przebywają lub mogą. przebywać ludzie powinno zawierać co najmniej 19% (objętościowo) tlenu (O2) oraz co najwyżej 1% (objętościowo) dwutlenku węgla (C02).
Zawartość szkodliwych dla zdrowia gazów w powietrzu świeżym nie powinna przekraczać następujących wartości: tlenek węgla (CO) — 0,0026%, dwutlenek azotu (NO2) — 0,000 26%, dwutlenek siarki (SO2) — 0,000 75% oraz siarkowodór (H2S) — 0,0007%.
Zawartość metanu (CH4) w powietrzu świeżym nie powinna natomiast przekraczać 0,5%.
Propan (C3H8) Etan (C2H6) Butan (C4H10) Etylen (C2H4) Tlenek węgla (CO)
Siarkowodór (H2S) Amoniak (NH3) Tlenki azotu (NO, NO2, N2O4) Dwutlenek siarki (SO2) Dwutlenek węgla (CO2) Zawartość metanu w powietrzu kopalnianym nie powinna przekraczać:
- 0.5 % - w prądach powietrza świeżego,
- 1 % - w rejonowych prądach powietrza zużytego,
- 0.75 % - w szybie wydechowym.
Gdy stosujemy metanometrię automatyczną zawartość metanu w rejonowych prądach powietrza zużytego może wynosić - 1.5 %.
Gęstością powietrza kopalnianego nazywamy stosunek masy powietrza do jego objętości. Można ją wyznaczyć z termicznego równania stanu (równania Clapeyrona) w postaci:
Strumień objętości powietrza (objętościowe natężenie przepływu) w wyrobisku górniczym wyznacza się z zależności
gdzie:
- pole przekroju poprzecznego wyrobiska, m2,
- prędkość średnia powietrza w tym przekroju, m/s.
Strumień masy powietrza kopalnianego jest natomiast równy
- gęstość powietrza kopalnianego, kg/m3.
Kopalniana sieć wentylacyjna jest układem złożonym z bocznic, węzłów, oporów miejscowych i wentylatorów, nazywanych elementami sieci wentylacyjnej.
Węzłem sieci wentylacyjnej nazywamy złożone wyrobisko górnicze, które służy do złączania krańców bocznic sieci wentylacyjnej.
Pole przekroju poprzecznego węzła sieci jest wielkością zmienną. Zmianie pola przekroju poprzecznego, zmianie kierunku strumienia oraz rozdzielaniu lub łączeniu strumieni mas towarzyszą wiry, które uniemożliwiają wykonanie pomiaru parametrów powietrza w centralnych punktach węzła. Dotyczy to szczególnie pomiaru parametrów termicznych (
,
) powietrza.
Węzły sieci wentylacyjnej dzielimy na węzły niezależne i węzły zależne.
Węzłem niezależnym jest węzeł, w którym następuje rozdział lub łączenie mas strumieni powietrza.
W węźle zależnym natomiast strumień masy powietrza nie zmienia się.
Węzłem zależnym będzie więc np. miejsce w wyrobisku, w którym następuje nagła zmiana przekroju poprzecznego wyrobiska, zmiana kierunku strumienia powietrza lub miejsce umieszczenia w wyrobisku urządzenia wentylacyjnego, np. tamy regulacyjnej.
Bocznicą sieci wentylacyjnej nazywamy pojedyncze wyrobisko (lub połączenie szeregowe (równoległe) kilku wyrobisk) łączące dwa węzły sieci wentylacyjnej.
Bocznice sieci wentylacyjnej dzielimy na:
niezależne - jeśli łączą dwa węzły niezależne,
zależne - gdy łączą dwa węzły zależne lub węzeł niezależny i zależny
Oporem lokalnym przepływu powietrza w sieci wentylacyjnej nazywamy pracę tarcia wywołaną:
zmianą kierunku przepływu, tzw. opór skrętu kolano,
zmianą (zwiększeniem lub zmniejszeniem) przekroju poprzecznego wyrobiska,
obecnością odrzwi dławiących
Wentylatorem górniczym nazywa się maszynę służącą do sztucznego wywołania ruchu powietrza w kopalnianej sieci wentylacyjnej.
Wyróżnia się on spośród wszystkich tego rodzaju maszyn (tj. rzeczywistych, roboczych, niechłodzonych, wirnikowych maszyn strumieniowych) tym, że jego istotną właściwością jest łączność z kopalnianą siecią wentylacyjną, w której działając, wywołuje przepływ powietrza.
Sieć wentylacyjna każdej istniejącej kopalni jest siecią aktywną, gdyż gęstość masy powietrza w wyrobiskach kopalnianych jest wielkością zmienną.
Jeśli kopalnia jest płytka (do 400 m), to aktywność jej sieci jest mała. Można zatem tę sieć traktować jako sieć pasywną, co jest równoznaczne z przyjęciem założenia upraszczającego, że gęstość masy powietrza w całej płytkiej kopalni jest wielkością niezmienną, równą
= 1.20 kg/m3.
Teoria potencjału izentropowego została opracowana przez H. Bystronia.
Potencjał izentropowy został przez H. Bystronia zdefiniowany wzorem:
(1)
gdzie:
- całkowity potencjał izentropowy, J/m3 ,
- ciśnienie całkowite w punkcie dla którego wyznaczamy potencjał, Pa,
- ciśnienie powietrza suchego (nieruchomego) ulegającego przemianie izentropowej w punkcie dla którego wyznaczamy potencjał, Pa, przy czym
Spadek całkowitego potencjału izentropowego 
w bocznicy sieci wentylacyjnej wyznacza się z zależności;
- całkowity potencjał izentropowy w węźle dopływowym bocznicy (wyrobiska), J/m3 ,
- całkowity potencjał izentropowy w węźle wypływowym bocznicy (wyrobiska), J/m3.
Z teorii tego potencjału wiadomo [1], że jego spadek w ogólnym przypadku jest równy
(4)
gdzie:
- dyssypacja energii w bocznicy (wyrobisku), J/m3,
- dyssypacja energii w oporze lokalnym (miejscowym), J/m3,
- depresja naturalna generowana w bocznicy (wyrobisku), J/m3,
- spiętrzenie całkowitej energii wentylatora (praca techniczna doprowadzona do wentylatora), J/m3.
Depresja naturalna jest to praca wszystkich czynników natural-nych (zmiany cieplne w prądzie powietrza, zmiana składu powietrza kopalnianego, mechaniczne porywanie cząstek powietrza przez spadającą wodę w szybach i szybikach, działanie wiatru w atmosferze zewnętrznej w sąsiedztwie szybów, sztolni lub upadowych) odniesiona do 1 kg lub 1 m3 powietrza.
Jej wartość liczbowa odpowiada takiej wielkości depresji mechanicznej, przy której przez daną kopalnię przepływa taka sama ilość powietrza jak pod wpływem depresji naturalnej.
Depresja powstająca wskutek zmian cieplnych w powietrzu kopalnianym ma największe znaczenie praktyczne spośród wszystkich depresji wywołanych czynnikami naturalnymi. Depresję tę za W. Budrykiem nazywa się depresją cieplną.
W literaturze (wg H. Bystronia), wychodząc z teorii potencjału izentropowego, zależność na depresję naturalną odniesioną do 1 m3 powietrza można napisać w postaci:
Depresja naturalna wg W. Budryka
Depresja naturalna wg metody
hydrostatycznej
Przewietrzanie naturalne
16.Schemat potencjalny i jego zastosowanie.
Jest to skalibrowany obraz topologiczny sieci sporządzany w oparciu o schematy przestrzenne i kanoniczne oraz wartości potencjału powietrza w węzłach i charakterystycznych przekrojach bocznic sieci. Aby go sporządzić należy narysować linie ekwipotencjalne - jednakowego potencjału i przyporządkować im węzły schematu kanonicznego zgodnie z posiadanym przez nie potencjałem powietrza przyjmując, że potencjał powietrza w głównym węźle wlotowym do sieci = 0.
Rodzaje: nie kumulacyjny i kumulacyjny. Kumulacyjny ( używany w głębokich silnie metanowych kopalniach ) - schemat potencjalny, na którym naniesione są wartości depresji naturalnych w nie poziomych bocznicach sieci wentylacyjnej.
Schemat potencjalny przedstawia pole potencjału powietrza oraz rozkład jego spadków w bocznicach sieci wentylacyjnej i przy jego użyciu można opracować wiele zagadnień z zakresu bezpieczeństwa i ekonomiki sieci wentylacyjnej ( np. badanie stabilności kierunków prądów powietrza w czasie działania lub postojów wentylatorów głównych, badania racjonalności rozkładu spadków potencjału powietrza w sieci.
Ze względu na stabilność prądów rejonowych oraz ze względu na ekonomiczność wentylacji (zwalczanie wąskich przekrojów wentylacyjnych) rozkład spadków potencjału powietrza w sieci wentylacyjnej jest uważany za racjonalny, gdy spadki potencjału w rejonach wentylacyjnych są możliwie duże, a sumy spadków potencjału poza rejonami wentylacyjnymi - możliwie małe.
Wyszukiwarka