1

Projekt przewietrzania sieci

wentylacyjnej kopalni

Obliczanie niezbędnej

ilości powietrza

w kopalni

2

Założenia do obliczeń projektowych

Dla wykonania obliczeń zakłada się:
• zanieczyszczenie węgla, %, (przyjmujemy - 10% roboty

eksploatacyjne, 50% - roboty przygotowawcze)

• metanonośność, m

3

CH

4

/Mg

c.s.w

, (przyjmujemy: II KZM - pierwszy

pokład, III KZM - drugi pokład, IV KZM – trzeci pokład),

• postęp ścian, (przyjmujemy 40-100 m/m-c),
W oparciu o parametry geometryczne odczytane z map

pokładowych i złożowych oblicza się wydobycie dobowe brutto

i odpowiednio dobowe netto pomniejszone o wielkość

zanieczyszczeń. Wyniki należy zestawić tabelarycznie.

• Przekrój wnęki ścianowej

trapez:
podstawa dłuższa niższa 3,5 [m]
podstawa wyższa 3,0 [m]

współczynnik zmniejszenia przekroju f=0,85

3

Obliczanie niezbędnej ilości

powietrza w kopalni

• Przy obliczaniu niezbędnej ilości powietrza w kopalni

każdorazowo należy uwzględniać wymagania aktualnych
przepisów górniczych, w szczególności przepisów
dotyczących zapewnienia we wszystkich wyrobiskach
kopalni właściwe go składu powietrza (to jest
minimalnej zawartości tlenu oraz nieprzekroczenia
dopuszczalnej ilości gazów niebezpiecznych dla zdrowia
i życia ludzi i/lub niebezpiecznych ze względu na
możliwość wybuchu lub zapalenia) i jego temperatury,
a także dotyczących minimalnej i maksymalnej
prędkości powietrza.

4

Obliczenia niezbędnej ilości powietrza w

kopalni należy prowadzić w następującej

kolejności:

•

obliczenia niezbędnej ilości powietrza w miejscach jego
zapotrzebowania, to jest w: wyrobiskach eksploatacyjnych,
wyrobiskach korytarzowych przewietrzanych niezależnym prądem
powietrza, komorach funkcyjnych oraz wyrobiskach
technologicznych otamowanych tamami rozdzielającymi
(wyrobiska dojściowe, odstawcze, transportowe i drogi
ucieczkowe),

•

zbilansowanie obliczonej niezbędnej ilości powietrza z wszystkich
miejsc jego zapotrzebowania w kopalni i sprawdzenie, czy w
żadnym wyrobisku nie są przekroczone dopuszczalne prędkości
powietrza; w grupowych drogach powietrza zużytego należy
uwzględnić 10% rezerwy w stosunku do dopuszczalnej
maksymalnej prędkości powietrza (ze względu na bilansowanie
powietrza o różnych parametrach fizycznych),

•

wykonanie komputerowych obliczeń rozpływu powietrza dla
sprawdzenia uzyskania obliczonych ilości powietrza.

5

Niezbędna ilość powietrza w kopalni

1. ΣV

e

-

suma niezbędnych ilości powietrza w wyrobiskach

eksploatacyjnych, m

3

/min, (3 warunki)

2. Σ V

kf

- suma niezbędnych ilości powietrza w komorach

funkcyjnych, m

3

/min, (5-krotna objętość komory

funkcyjnej),

3. Σ V

wt

- suma niezbędnych ilości powietrza świeżego w

wyrobiskach technologicznych otamowanych tamami

rozdzielającymi, m

3

/min, (nomogram)

4. Σ V

kn

- suma niezbędnych ilości powietrza w

wyrobiskach korytarzowych przewietrzanych

niezależnymi prądami powietrza (obliczenia wentylacji

lutniowej), m

3

/min.

6

1. Obliczanie niezbędnej ilości powietrza w

poszczególnych miejscach jego

zapotrzebowania

• Obliczanie niezbędnej ilości powietrza w wyrobiskach

eksploatacyjnych, szybach, szybikach i wyrobiskach
korytarzowych z opływowym prądem powietrza

• Warunek 1) Obliczanie niezbędnej ilości powietrza ze względu

na minimalną dopuszczalną prędkość powietrza

• Niezbędną ilość powietrza ze względu na minimalną dopuszczalną,

prędkość powietrza dla wyrobisk eksploatacyjnych, szybów,
szybików i wyrobisk korytarzowych z opływowym prądem powietrza,
należy wyznaczać korzystając ze wzoru:

• V = 60 * A * w

min

• gdzie: V- ilość powietrza, m

3

/min.

• A - pole przekroju użytecznego wyrobiska, m

2

,

• w

min

- prędkość minimalna powietrza wymagana przepisami, m/s.

7

Prędkości powietrza

Prędkość powietrza, m/s

Rodzaj wyrobiska górniczego

minimalna

maksymalna

Szyb lub szybik zjazdowy

0,15

12,0

Wyrobiska korytarzowe w polach metanowych

0,3

8,0

1)

Pozostałe wyrobiska korytarzowe w tym
otamowane tamami rozdzielającymi

-

8,0

Wyrobiska wybierkowe w polach metanowych

0,3

5,0

Wyrobiska wybierkowe w polach niemetanowych

0,15

5,0

Wyrobiska z trakcją elektryczną w polach
metanowych (klasa a zagrożenia wybuchem
metanu)

1,0

8,0

Wyrobiska o upadzie od 5° do 10° ze schodzącym
prądem powietrza

0.5

8,0

1)

Wyrobiska przewietrzane za pomocą wentylacji
lutniowej w polach niemetanowych lub
zaliczonych do I kategorii zagrożenia metanowego

0,15

1) Prędkość powietrza w wyrobiskach, w których nie odbywa się regularny ruch ludzi, może być
zwiększona do 10 m/s.

8

1. Obliczanie niezbędnej ilości powietrza w

poszczególnych miejscach jego

zapotrzebowania

• Warunek 2) Dla wyznaczania niezbędnej

ilości powietrza w wyrobiskach
wybierkowych celowe jest korzystanie z
optymalnej prędkości powietrza, równej
dla tych wyrobisk 2,0 m/s.

9

1.

Obliczanie niezbędnej ilości powietrza ze względu

na występowanie zagrożenia metanowego

•

Warunek 3) 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 odpowiednich prognoz 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, %CH

4

;

k

– procentowa zawartość metanu w prądzie powietrza dopływającym do tego

wyrobiska, %CH4;
V

CH4

– prognozowana metanowość bezwzględna wg metody „Kopalni

doświadczalnej Barbara”, m

3

/min;

c -

współczynnik nierównomierności wydzielania się metanu w ścianie;

c

= 1,65.

k

k

V

c

V

CH

−

⋅

⋅

=

max

4

100

10

Dopuszczalne zawartości metanu w wyrobiskach wybierkowych

oraz drążonych korytarzowych i szybach (szybikach)

W przypadku, gdy z prądu powietrza dopływającego do określonego wyrobiska ani nie jest pobierane
powietrze dla przewietrzania drążonego wyrobiska, ani też nie ma w nim odstawy urobku, zwykle
można przyjąć k = 0%. W przeciwnym przypadku wartość k określa się na podstawie odpowiednich
prognoz, a przy ich braku z ostrożności można przyjąć k=0.5%. Przy takiej bowiem zawartości metanu,
powietrze traktować można jeszcze jako powietrze świeże.

Lp.

Rodzaj
wyrobiska

Sposób zabezpieczenia przewietrzania,
drążenia

Dopuszczalne

zawartości

metanu
k

max

, %

1.

Wybierkowe

bez metanometrii automatycznej

2,0

2

Wybierkowe

metanometria automatyczna

2,0

3.

Drążone
korytarzowe

metanometria automatyczna wentylacja tłocząca,
tradycyjna

2.0

4.

Drążone
korytarzowe

metanometria automatyczna wentylacja tłocząca,
kombajnem przy jego pracy

1,0

5

Drążone
korytarzowe

metanometria automatyczna
wentylacja tłocząca. bez pracy kombajnu

2,0

6.

Drążone
korytarzowe

metanometria automatyczna
wentylacja lutniowa ssąco- tłocząca, urządzenia
odpylające

1,0

7.

Drążone
korytarzowe

metanometria automatyczna
wentylacja lutniowa ssąca

1,0

8.

Szyb (szybik)

wentylacja lutniowa

1.0

11

2.

Obliczanie niezbędnej ilości powietrza w komorach

funkcyjnych, przewietrzanych niezależnym prądem

powietrza

• Niezbędne ilości powietrza dla komór funkcyjnych (z

wyjątkiem komór ładowania akumulatorów) należy

obliczać uwzględniając wymóg przepisów dotyczący

potrzeby co najmniej pięciokrotnej wymiany powietrza w

ciągu godziny, stosując wzór :

•

V = 0,1 * V

k

[m

3

/min]

•

gdzie: V

k

jest objętością komory funkcyjnej, w metrach

sześciennych.

• Wartość V niezależnie od wyniku obliczeń powinna być

nie mniejsza niż 30 m

3

/min.

12

3.

Obliczanie niezbędnej ilości powietrza w wyrobiskach

technologicznych otamowanych tamami rozdzielającymi

Niezbędne ilości powietrza w wyrobiskach technologicznych otamowanych

tamami rozdzielającymi (wyrobiska dojściowe, odstawcze, transportowe i
drogi ucieczkowe) należy dobierać w taki sposób, by w wyrobiskach tych
zachowany był właściwy skład powietrza;

Opór R

w0

wyrobiska technologicznego otamowanego tamami rozdzielającymi

należy przyjmować w zależności od rodzaju układu tam rozdzielających,
obejmującego dwie tamy połączone szeregowo jako :

•

dla typowych tam w wyrobiskach odstawczych R

wo

=

od 1,5 kg/m

7

do 2,0

kg/m

7

,

•

dla tam drewnianych z drzwiami R

wo

= 5 kg/m

7

,

•

dla tam murowanych z drzwiami R

wo

= od 20 kg/m

7

do 25 kg/m

7

,

•

dla tam specjalnej konstrukcji wykonanych w potencjalnym spięciu
wentylacyjnym między szybami: wdechowym i wydechowym na nieczynnym
poziomie wentylacyjnym R

wo

=100 kg/m

7

.

•

(Przyjmujemy spadek naporu równy 500Pa i odczytujemy ilość
powietrza dla przyjętego oporu tamy np. R

wo

= 5 kg/m

7

)

13

3.

Nomogram

do określenia ilości

powietrza

w wyrobiskach

technologicznych

14

4. Obliczenie ilości powietrza w wyrobiskach

korytarzowych przewietrzanych niezależnymi

prądami powietrza (obliczanie wentylacji lutniowej dla

drążonego ślepego wyrobiska)

15

Obliczenie niezbędnej ilości

powietrza w kopalni

• Niezbędną ilość powietrza doprowadzonego do kopalni należy

obliczać bilansując niezbędne ilości powietrza w miejscach jego

zapotrzebowania według wzoru:

• gdzie: V

k

-

niezbędna ilość powietrza w kopalni, m

3

/min,

• ΣV

e

-

suma niezbędnych ilości powietrza w wyrobiskach

eksploatacyjnych, m

3

/min,

• Σ V

kf

- suma niezbędnych ilości powietrza w komorach funkcyjnych,

m

3

/min,

• Σ V

wt

- suma niezbędnych ilości powietrza świeżego w wyrobiskach

technologicznych otamowanych tamami rozdzielającymi, m

3

/min,

• Σ V

kn

- suma niezbędnych ilości powietrza w wyrobiskach

korytarzowych przewietrzanych niezależnymi prądami

powietrza (w tym niezależne prądy dla przewietrzania drążonych

wyrobisk), m

3

/min.

∑

∑

∑

∑

+

+

+

=

kn

wt

kf

e

k

V

V

V

V

V

16

Obliczenie niezbędnej ilości

powietrza w kopalni

•

Ilość powietrza w kanale wentylacyjnym, równą wydajności wentylatora V

w

przy

określonym szybie wydechowym, oblicza się jako sumy ilości

powietrza wypływającego z dołu kopalni i strat zewnętrznych powietrza V

z

.

•

Całkowitą ilość powietrza wypływającego z kopalni V

w

jest równa ilości

powietrza przepływającego przez wentylator głównego przewietrzania

z

k

w

V

V

V

+

=

17

Obliczanie ilości powietrza dopływającego do kanału

wentylacyjnego z atmosfery zewnętrznej (straty zewnętrzne)

• Straty zewnętrzne powietrza V

z

są zależne głównie od sposobu

zamknięcia zrębu szybu.

1 . szyby z wyciągiem klatkowym z

klapami,

2. szyby z wyciągiem klatkowym z

budynkiem depresyjnym,

3. szyby z wyciągiem klatkowym z

budynkiem i klapami,

4. szyby z wyciągiem klatkowym lub

skipowym, z uszczelnionym

trzonem wieży szybowej
5. szyby wyłącznie wentylacyjne głuche

zamknięcie szybu

Nomogram do określenia strat

zewnętrznych powietrza w

zależności od straty naporu na

uszczelnieniu zrębu szybu