Projekt przewietrzania sieci
wentylacyjnej kopalni
Obliczanie niezbędnej
ilości powietrza
w kopalni
1
Założenia do obliczeń projektowych
Dla wykonania obliczeń zakłada się:
" zanieczyszczenie węgla, %, (przyjmujemy - 10% roboty
eksploatacyjne, 50% - roboty przygotowawcze)
" metanonośność, m3 CH4/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
2
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.
3
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
4
sprawdzenia uzyskania obliczonych ilości powietrza.
Niezbędna ilość powietrza w kopalni
1. ŁVe - suma niezbędnych ilości powietrza w wyrobiskach
eksploatacyjnych, m3/min, (3 warunki)
2. Ł V kf - suma niezbędnych ilości powietrza w komorach
funkcyjnych, m3/min, (5-krotna objętość komory
funkcyjnej),
3. Ł Vwt - suma niezbędnych ilości powietrza świeżego w
wyrobiskach technologicznych otamowanych tamami
rozdzielającymi, m3/min, (nomogram)
4. Ł V kn- suma niezbędnych ilości powietrza w
wyrobiskach korytarzowych przewietrzanych
niezależnymi prądami powietrza (obliczenia wentylacji
lutniowej), m3/min.
5
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 * wmin
" gdzie: V- ilość powietrza, m3/min.
" A - pole przekroju użytecznego wyrobiska, m2,
" wmin - prędkość minimalna powietrza wymagana przepisami, m/s.
6
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
- 8,0
otamowane tamami rozdzielającymi
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 1,0 8,0
metanu)
Wyrobiska o upadzie od 5� do 10� ze schodzącym
0.5 8,0 1)
prądem powietrza
Wyrobiska przewietrzane za pomocą wentylacji
lutniowej w polach niemetanowych lub 0,15
zaliczonych do I kategorii zagrożenia metanowego
1) Prędkość powietrza w wyrobiskach, w których nie odbywa się regularny ruch ludzi, może być
7
zwiększona do 10 m/s.
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.
8
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:
100�"VCH
4
V = c �"
kmax - k
gdzie : kmax - maksymalna procentowa zawartość metanu w wylotowym prądzie
powietrza z tego wyrobiska, %CH4;
k  procentowa zawartość metanu w prądzie powietrza dopływającym do tego
wyrobiska, %CH4;
V CH4  prognozowana metanowość bezwzględna wg metody  Kopalni
doświadczalnej Barbara , m3/min;
c - współczynnik nierównomierności wydzielania się metanu w ścianie;
9
c = 1,65.
Dopuszczalne zawartości metanu w wyrobiskach wybierkowych
oraz drążonych korytarzowych i szybach (szybikach)
Lp. Rodzaj Sposób zabezpieczenia przewietrzania, Dopuszczalne
wyrobiska drążenia zawartości
metanu
k max, %
1. Wybierkowe bez metanometrii automatycznej 2,0
2 Wybierkowe metanometria automatyczna 2,0
3. Drążone metanometria automatyczna wentylacja tłocząca, 2.0
korytarzowe tradycyjna
4. Drążone metanometria automatyczna wentylacja tłocząca, 1,0
korytarzowe kombajnem przy jego pracy
5 Drążone metanometria automatyczna 2,0
korytarzowe wentylacja tłocząca. bez pracy kombajnu
6. Drążone metanometria automatyczna 1,0
korytarzowe wentylacja lutniowa ssąco- tłocząca, urządzenia
odpylające
7. Drążone metanometria automatyczna 1,0
korytarzowe wentylacja lutniowa ssąca
8. Szyb (szybik) wentylacja lutniowa 1.0
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,
10
powietrze traktować można jeszcze jako powietrze świeże.
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 * Vk [m3/min]
"
gdzie: Vk jest objętością komory funkcyjnej, w metrach
sześciennych.
" Wartość V niezależnie od wyniku obliczeń powinna być
nie mniejsza niż 30 m3/min.
11
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 Rw0 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 Rwo= od 1,5 kg/m7 do 2,0
kg/m7,
" dla tam drewnianych z drzwiami Rwo= 5 kg/m7,
" dla tam murowanych z drzwiami Rwo= od 20 kg/m7 do 25 kg/m7,
" dla tam specjalnej konstrukcji wykonanych w potencjalnym spięciu
wentylacyjnym między szybami: wdechowym i wydechowym na nieczynnym
poziomie wentylacyjnym Rwo=100 kg/m7.
" (Przyjmujemy spadek naporu równy 500Pa i odczytujemy ilość
powietrza dla przyjętego oporu tamy np. Rwo= 5 kg/m7)
12
3.
Nomogram
do określenia ilości
powietrza
w wyrobiskach
technologicznych
13
4. Obliczenie ilości powietrza w wyrobiskach
korytarzowych przewietrzanych niezależnymi
prądami powietrza (obliczanie wentylacji lutniowej dla
drążonego ślepego wyrobiska)
14
Obliczenie niezbędnej ilości
powietrza w kopalni
" Niezbędną ilość powietrza doprowadzonego do kopalni należy
obliczać bilansując niezbędne ilości powietrza w miejscach jego
zapotrzebowania według wzoru:
Vk =
"V +"V +"V +"V
e kf wt kn
" gdzie: Vk - niezbędna ilość powietrza w kopalni, m3/min,
" ŁVe - suma niezbędnych ilości powietrza w wyrobiskach
eksploatacyjnych, m3/min,
" Ł V kf - suma niezbędnych ilości powietrza w komorach funkcyjnych,
m3/min,
" Ł Vwt - suma niezbędnych ilości powietrza świeżego w wyrobiskach
technologicznych otamowanych tamami rozdzielającymi, m3/min,
" Ł V kn- suma niezbędnych ilości powietrza w wyrobiskach
korytarzowych przewietrzanych niezależnymi prądami
powietrza (w tym niezależne prądy dla przewietrzania drążonych
wyrobisk), m3/min.
15
Obliczenie niezbędnej ilości
powietrza w kopalni
" Ilość powietrza w kanale wentylacyjnym, równą wydajności wentylatora Vw
przy określonym szybie wydechowym, oblicza się jako sumy ilości
powietrza wypływającego z dołu kopalni i strat zewnętrznych powietrza Vz.
Vw = Vk +Vz
" Całkowitą ilość powietrza wypływającego z kopalni Vw jest równa ilości
powietrza przepływającego przez wentylator głównego przewietrzania
16
Obliczanie ilości powietrza dopływającego do kanału
wentylacyjnego z atmosfery zewnętrznej (straty zewnętrzne)
" Straty zewnętrzne powietrza Vz
są zależne głównie od sposobu
zamknięcia zrębu szybu.
Nomogram do określenia strat
zewnętrznych powietrza w
zależności od straty naporu na
uszczelnieniu 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
17
5. szyby wyłącznie wentylacyjne głuche
zamknięcie szybu