Dane:

Rejon	Wydobycie W [Mg/d]	Ciężkość pracy	Kategoria zagr. CH4	Temperatura sucha ta [ºC]	Temperatura wilg. tφ [ºC]
1	940	lekka	II	26,8	23,4
2	750	umiarkowana	II	22,6	19,2
3	1420	ciężka	III	22,8	20,4
4	1200	umiarkowana	IV	30,8	27,2
5	1650	lekka	IV	22,4	19,2
6	800	umiarkowana	II	27,6	23,8

H_śr = 740 m

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	940	815	0,043	40,42
2	750	755	0,034	25,50
3	1420	730	0,026	36,92
4	1200	700	0,023	27,60
5	1650	725	0,026	42,90
6	800	715	0,032	25,60

V = k · W [m³/min]

k - współczynnik zależny od głębokości i wydobycia

• ze względu na zagrożenie metanowe

Rejon	kat. zagr.	b [m3/Mg]	δ	mg [%]	V [m3/s]
1	II	4,00	1,7	1,0	6,16
2	II	3,50	1,7	1,0	4,30
3	III	6,50	1,7	1,0	15,13
4	IV	8,10	1,7	1,0	15,93
5	IV	8,30	1,7	1,0	22,45
6	II	4,20	1,7	1,0	5,51

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 = 1,0-1,5 [%] dla metanometrii nieautomatycznej

• ze względu na zagrożenie temperaturowe

Rejon	praca	WBGTgr	ta [ºC]	tφ [ºC]	w [m/s]	A [m2]	V [m3/s]
1	lekka	29	26,8	23,4	0,15	13	1,95
2	umiarkowana	26	22,6	19,2	0,15	13	1,95
3	ciężka	22	22,8	20,4	0,15	13	1,95
4	umiarkowana	26	30,8	27,2	2,64	13	34,32
5	lekka	29	22,4	19,2	0,15	13	1,95
6	umiarkowana	26	27,6	23,8	0,15	13	1,95

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 gazy postrzałowe (materiały wybuchowe)

Rejon	W [Mg/d]	k	Mmw [kg]	m [%]	B [l/kg]	k*	T [s]	V [m^3/s]
1	940	0,15	141	50	100	0,5	900	19,58
2	750	0,15	112,5	50	100	0,5	900	15,62
3	1420	0,15	213	50	100	0,5	900	29,58
4	1200	0,15	180	50	100	0,5	900	25
5	1650	0,15	247,5	50	100	0,5	900	34,38
6	800	0,15	120	50	100	0,5	900	16,67

[m³/s]

gdzie

k* = 0,5 - współczynnik ucieczek powietrza

B = 100l/kg - ilość gazów toksycznych

m = 50% - procentowy rozchód MW w okresie najintensywniejszego strzelania

M_MW - masa odpalanego ładunku

Strumień ostateczny wyznaczono jako maksymalną wartość z 4 warunków

Rejon	V [m3/s]
1	40,42
2	25,50
3	36,92
4	34,32
5	42,90
6	25,60

2. Wyznaczenie niezbędnych ilości powietrza w komorach funkcyjnych.

- ze względu na pięciokrotną wymianę powietrza w ciągu godziny.

V₁ = 5 · V / 3600 [m³/s]

V - objętość komory [m³]

- ze względu na liczbę Reynoldsa dla kopalń metanowych

V₂ = 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	20	40	1,11	4,02	4,02

3. Wyznaczenie strumieni objętości powietrza we wszystkich bocznicach.

Bocznica	V [m3/s]
1-2	209,68
2-3	70,04
2-4	96,74
3-7	40,42
4-5	62,42
5-6	62,42
6-7	62,42
4-8	34,32
7-8	102,84
8-9	137,16
9-10	137,16
2-12	42,90
3-11	29,62
11-12	4,02
11-13	25,60
12-13	46,92
13-14	72,52
14-15	72,52

4. Parametry bocznic.

Bocznica	Typ	Obudowa	L [m]	A [m2]	w [m/s]	100rf [kg/m8]	Rf [kg/m7]	Rf [kg/m7]	V [m3/s]
1-2	Szyb wdechowy	betonowa	740	50,27	4,17	0,001056	0,007813101	0,008	209,68
2-3	przekop	ŁP 7	500	10,1	6,94	0,009593	0,047965277	0,048	70,04
2-a	przecznica	ŁP 6	450	8,7	11,12	0,013930	0,062686608	0,098	96,74
a-4	przekop	ŁP 6	250	8,7	11,12	0,013930	0,034825893
4-5	przekop	ŁP 6	100	8,7	7,17	0,013930	0,013930357	0,014	62,42
5-a	przekop	ŁP 6	110	8,7	4,24	0,013930	0,015323393	0,429	36,92
a-b	przecznica	ŁP 6	20	8,7	4,24	0,013930	0,002786071
b-c	przecznica	ŁP 6	120	8,7	4,24	0,013930	0,016716429
c-d	ch.podścianowy	ŁP 6	190	8,7	4,24	0,013930	0,026467679
d-e	ściana	zmech.	160	8	4,62	0,212349	0,339758829
e-6	ch.nadścianowy	ŁP 6	200	8,7	4,24	0,013930	0,027860715
5-f	przekop	ŁP 6	150	8,7	2,93	0,013930	0,020895536			0,459	25,50
f-g	ch.podścianowy	ŁP 6	200	8,7	2,93	0,013930	0,027860715
g-h	ściana	zmech.	155	7	3,64	0,248589	0,385312381
h-6	ch.nadścianowy	ŁP 6	180	8,7	2,93	0,013930	0,025074643
6-7	przekop	ŁP 6	70	8,7	3,94	0,013930	0,00975125	0,010	62,42
3-a	ch.nadścianowy	ŁP 6	210	8,7	4,65	0,013930	0,02925375	0,536	40,42
a-b	ściana	zmech.	165	9	4,49	0,184795	0,304912154
b-c	ch.podścianowy	ŁP 6	230	8,7	4,65	0,013930	0,032039822
c-d	przekop	ŁP 6	350	8,7	4,65	0,013930	0,048756251
d-e	przecznica	ŁP 6	320	8,7	4,65	0,013930	0,044577144
e-7	przecznica	ŁP 6	550	8,7	4,65	0,013930	0,076616965
4-a	przekop	ŁP 6	100	8,7	3,94	0,013930	0,013930357			0,487	34,32
a-b	przecznica	ŁP 6	500	8,7	3,94	0,013930	0,069651787
b-c	ch.nadścianowy	ŁP 6	200	8,7	3,94	0,013930	0,027860715
c-d	ściana	zmech.	140	7	4,90	0,248589	0,348024086
d-8	ch. podścianowy	ŁP 6	200	8,7	3,94	0,013930	0,027860715
7-8	przecznica	ŁP 7	250	10,1	10,18	0,009593	0,023982639	0,024	102,84
8-9	szyb wydechowy	betonowa	700	23,76	5,77	0,004013	0,028088303	0,028	137,16
9-10	kanał wentylatora	betonowa	20	17,30	7,93	0,009373	0,0018746	0,002	137,16
2-a	przekop	ŁP 7	250	10,1	4,25	0,009593	0,023982639	0,043	42,90
a-11	przekop	ŁP 5	120	8,2	5,23	0,016152	0,019382376
3-a	przecznica	ŁP 5	500	8,2	3,61	0,016152	0,08076			0,618	29,62
a-b	ch.podścianowy	ŁP 4	220	7,1	4,17	0,023153	0,05094
b-c	ściana	zmech.	150	6,5	4,56	0,271306	0,40696
c-d	ch.podścianowy	ŁP 4	250	7,1	4,17	0,023153	0,057883466
d-12	przekop	ŁP 5	130	8,2	3,61	0,016152	0,020997574
11-a	przekop	ŁP 5	120	8,2	0,49	0,016152	0,019382376			0,094	4,02
a-b	KP	betonowa	40	20	0,20	0,001294	0,000517656
b-c	przekop	ŁP 5	150	8,2	0,49	0,016152	0,024227969
c-12	przecznica	ŁP 5	310	8,2	0,49	0,016152	0,050071137
11-a	przekop	ŁP 5	100	8,2	3,12	0,016152	0,01615198			0,486	25,60
a-b	przecznica	ŁP 5	230	8,2	3,12	0,016152	0,037149553
b-c	ch.podścianowy	ŁP 4	110	7,1	3,61	0,023153	0,025468725
c-d	sciana	zmech.	150	7	3,66	0,248589	0,372882949
d-13	ch.nadścianowy	ŁP 4	150	7,1	3,61	0,023153	0,034730079
12-13	przekop	ŁP 7	190	10,1	4,65	0,009593	0,018226805	0,018	46,92
13-14	szyb wydechowy	betonowa	850	19,63	3,69	0,021681	0,18429016	0,184	72,52
14-15	kanał wentylatora	betonowa	20	9,5	7,63	0,051426	0,0102852	0,010	72,52

5. Wyznaczenie dyssypacji w bocznicach

Bocznica	V [m3/s]	Rf [kg/m7]	lfv [J/m3]
1-2	209,68	0,00781	343,52
2-3	70,04	0,01784	87,55
2-4	96,74	0,03189	298,44
3-7	40,42	0,37091	605,98
4-5	62,42	0,00357	13,91
5a-6	36,92	0,32665	445,25
5b-6	25,50	0,31118	202,35
6-7	62,42	0,00250	9,73
4-8	34,32	0,30822	363,04
7-8	102,84	0,00892	94,36
8-9	137,16	0,08223	1546,97
9-10	137,16	0,00187	35,27
2-11	42,90	0,01320	24,30
3-12	29,62	0,33134	290,80
11-12	4,02	0,02598	0,42
11-13	25,60	0,30224	198,08
12-13	46,92	0,00678	14,93
13-14	72,52	0,27434	1442,99
14-15	72,52	0,01029	54,10

6. Obliczenie strumieni płynących przez wentylatory główne.

dla strat zewnętrznych 20%

V_L = V_8-9/0,8 = 137,16/0,8 = 171,45 [m³/s]

V_P = V_23-24/0,8 = 72,52/0,8 = 90,66 [m³/s]

7. Przeprowadzenie dodatniej regulacji Sałustowicza

Bocznica	1-2-3-7-8-9-10	1-2-4-5a-6-7-8-9-10	1-2-4-5b-6-7-8-9-10	1-2-4-8-9-10	1-2-3-12-13-14-15	1-2-11-12-13-14-15	1-2-11-13-14-15
1-2	343,52	343,52	343,52	343,52	343,52	343,52	343,52
2-3	235,33				235,33
2-4		912,58	912,58	912,58
3-7	875,96
4-5		54,28	54,28
5a-6		584,65
5b-6			298,56
6-7		37,99	37,99
4-8				574,00
7-8	253,64	253,64	253,64
8-9	528,42	528,42	528,42	528,42
9-10	35,27	35,27	35,27	35,27
2-11						79,81	79,81
3-12					541,97
11-12						1,53
11-13							318,76
12-13					40,13	40,13
13-14					969,34	969,34	969,34
14-15					54,10	54,10	54,10
Σlfv [J/m3]	2272,15	2750,35	2464,27	2393,80	2184,40	1488,43	1765,53
Δlfv [J/m3]	478,21	0,00	286,09	356,55	0,00	695,97	418,87
Miejsce tamy	3-7		5b-6	4-8		11-12	11-13
Vt [m3/s]	40,42		25,50	34,32		4,02	25,60
Rt [kg/m7]	0,293		0,440	0,303		42,961	0,639

Spiętrzenie wentylatora

Δpc_L = 2750,35 [Pa]

Δpc_P = 2184,40 [Pa]

Wydajność wentylatora

V_L = 171,45 [m³/s]

V_P = 90,66 [m³/s]

8. Przeprowadzenie ujemnej regulacji Sałustowicza.

Miejsce wentylatora	3-7	5a-6	5b-6		3-12		11-13
Spiętrzenie wentylatora[Pa]	0,00	-478,21	-192,12	-121,66	-695,97	0,00	-277,10

Spiętrzenie wentylatora

Δpc_L = 2509,28[Pa]

Δpc_P = 1826,17 [Pa]

Wydajność wentylatora

V_L = 171,45 [m³/s]

V_P = 90,66 [m³/s]

9. Przeprowadzenie mieszanej regulacji Sałustowicza.

Miejsce tamy	3-7			4-8		11-12
Δlfv dyssypacja tamy	192,12			70,46		277,10
Vt [m3/s]	40,42			34,32		4,02
Rt [kg/m7]	0,118		0,000	0,060		17,105	0,000
Miejsce wentylatora		5a-6			3-12
Spiętrzenie wentylatora		-286,09	0		-418,87		0

Spiętrzenie wentylatora

Δpc_L = 2678,39[Pa]

Δpc_P = 2008,90 [Pa]

Wydajność wentylatora

V_L = 171,45 [m³/s]

V_P = 90,66 [m³/s]

10. Schemat potencjalny.

Bocznica	δΦ [J/m3]
1-2	343,52
2-3	235,33
2-4	912,58
3-7	1354,17
4-5	54,28
5a-6	584,65
5b-6	584,65
6-7	37,99
4-8	930,56
7-8	253,64
8-9	528,42
9-10	35,27
2-11	79,81
3-12	541,97
11-12	697,50
11-13	737,63
12-13	40,13
13-14	969,34
14-15	54,10

Węzeł	Φ [J/m3]
1	0,00
2	-343,52
3	-578,86
4	-1256,11
5	-1310,38
6	-1895,03
7	-1933,02
8	-2186,67
9	-2715,09
10	-2750,35
16	0,00
11	-423,33
12	-1120,83
13	-1160,96
14	-2130,30
15	-2184,40
17	0,00

11. Dobór wentylatorów

Wentylator podsieci L

WPG-280/1,4

Parametry pracy:

• ilość: 1

• wydatek: 171,45m³/s

• spiętrzenie: 2750,35Pa

• prędkość obrotowa: 446,72obr/min

• moc: 603,93kW

• sprawność: 85,7%

Wentylator podsieci P

WPG-240/1,4

Parametry pracy:

• ilość: 1

• wydatek: 90,66m³/s

• spiętrzenie: 2184,40Pa

• prędkość obrotowa: 440,79obr/min

• moc: 265,79kW

• sprawność: 86,6%

12. Analiza stabilności pracy wentylatorów głównych

• podsieć L

Δp_cmax = 3800Pa

0,9 Δp_cmax = 3420Pa > 2750,35Pa = Δp_c

Praca wentylatora jest stabilna

• podsieć P

Δp_cmax = 2650Pa

0,9 Δp_cmax = 2385Pa > 2184,40Pa = Δp_c

Praca wentylatora jest stabilna

13. Analiza ekonomiczności pracy wentylatorów głównych

• podsieć L

ηmax = 88%

0,8 ηmax = 70,4%< 85,7% = η

praca wentylatora jest ekonomiczna

• podsieć P

ηmax = 88%

0,8 ηmax = 70,4%< 86,6% = η

praca wentylatora jest ekonomiczna

14. Analiza schematu potencjalnego

Rozkład spadków potencjału powietrza w sieci wentylacyjnej analizujemy na podstawie stopnia σ_λβ oraz stosunku μ_λβ stabilności kierunku prądu powietrza w bocznicy β oczka zewnętrznego λ sieci aktywnej

gdzie

l_fvλβ - dyssypacja energii w bocznicy β oczka zewnętrznego λ sieci aktywnej, [J/m³]

l_fvλ - suma dyssypacji energii we wszystkich bocznicach β oczka zewnętrznego λ sieci aktywnej, [J/m³]

Rozkład dyssypacji energii w sieci wentylacyjnej jest racjonalny, jeśli dla prądów rejonowych spełniony jest warunek

oraz

Bocznica	lfv [J/m^3]	1-2-3-7-8-9-10			1-2-4-5a-6-7-8-9-10			1-2-4-5b-6-7-8-9-10			1-2-4-8-9-10
				lfv [J/m^3]	σλβ	μλβ	lfv [J/m^3]	σλβ	μλβ	lfv [J/m^3]	σλβ	μλβ	lfv [m^3]	σλβ	μλβ
1-2	343,52	343,52	0,18	0,15	343,52	0,14	0,12	343,52	0,16	0,14	343,52	0,17	0,14
2-3	235,33	235,33	0,12	0,10
2-4	912,58				912,58	0,50	0,33	912,58	0,59	0,37	912,58	0,62	0,38
3-7	875,96	875,96	0,63	0,39
4-5	54,28				54,28	0,02	0,02	54,28	0,02	0,02
5a-6	584,65				584,65	0,27	0,21
5b-6	298,56							298,56	0,14	0,12
6-7	37,99				37,99	0,01	0,01	37,99	0,02	0,02
4-8	574,00										574,00	0,32	0,24
7-8	253,64	253,64	0,13	0,11	253,64	0,10	0,09	253,64	0,11	0,10
8-9	528,42	528,42	0,30	0,23	528,42	0,24	0,19	528,42	0,27	0,21	528,42	0,28	0,22
9-10	35,27	35,27	0,02	0,02	35,27	0,01	0,01	35,27	0,01	0,01	35,27	0,01	0,01
2-11	79,81
3-12	541,97
11-12	1,53
11-13	318,76
12-13	40,13
13-14	969,34
14-15	54,10
	Σlfv [J/m3]	2272,15			2750,35			2464,27			2393,80

Z analizy powyższej tabeli (podsieć L) wynika, że prądy rejonowe bocznic 3-7, 5a-6 oraz 4-8 spełniają wymagany warunek i są stabilne, wartości σ_λβ są większe od 0,25 zaś wartości μ_λβ są większe od wymaganego 0,20. Natomiast prąd rejonowy bocznicy 5b-6 nie spełnia tego warunku, wartości są poniżej wymaganych i wynoszą odpowiednio 0,14 i 0,12.

Bocznica	lfv [J/m3]	1-2-3-12-13-14-15			1-2-11-12-13-14-15			1-2-11-13-14-15
				lfv [J/m3]	sigma	mi	lfv [J/m3]	sigma	mi	lfv [J/m3]	sigma	mi
1-2	343,52	343,52	0,19	0,16	343,52	0,30	0,23	343,52	0,24	0,19
2-3	235,33	235,33	0,12	0,11
2-4	912,58
3-7	875,96
4-5	54,28
5a-6	584,65
5b-6	298,56
6-7	37,99
4-8	574,00
7-8	253,64
8-9	528,42
9-10	35,27
2-11	79,81				79,81	0,06	0,05	79,81	0,05	0,05
3-12	541,97	541,97	0,33	0,25
11-12	1,53				1,53	0,00	0,00
11-13	318,76							318,76	0,22	0,18
12-13	40,13	40,13	0,02	0,02	40,13	0,03	0,03
13-14	969,34	969,34	0,80	0,44	969,34	1,87	0,65	969,34	1,22	0,55
14-15	54,10	54,10	0,03	0,02	54,10	0,04	0,04	54,10	0,03	0,03
	Σlfv [J/m3]	2184,40			1488,43			1765,53

Analizując drugą tabelę (podsieć P) możemy stwierdzić, że tylko prąd rejonowy bocznicy 3-12 jest racjonalny ze względu na wartość σ_λβ i μ_λβ, które są większe od wymaganych i wynoszą odpowiednio 0,33 oraz 0,25. Ten prąd rejonowy jest stabilny.

Jak podaje Z. Nędza i F. Rosiek w „Wentylacja kopalń II” rozkład spadków potencjału powietrza w sieci wentylacyjnej jest racjonalny ze względu na stabilność prądów powietrza oraz, gdy spadki potencjału w prądach rejonowych są możliwie duże a w prądach grupowych są możliwie małe. W przypadku analizowanego schematu spadków potencjału możemy powiedzieć, że jest racjonalny w przypadku podsieci L natomiast dla podsieci P nieracjonalny. Podczas gdy w podsieci L spadki potencjału są największe w prądach rejonowych w podsieci P największy spadek potencjału zachodzi w szybie wydechowym.

Z analizy bezpiecznej współpracy wentylatorów głównych podsieci L oraz podsieci P wynika, że ich praca jest stabilna. Określono to za pomocą współczynnika B

gdzie

l_fvβ - wielkość spadku potencjału w najdalej wysuniętym węźle na schemacie potencjalnym, w którym rozgałęzia się prąd powietrza świeżego; l_fv2 - węzeł 2

Δpc_min - spiętrzenie wentylatora mniejszego dla pary wentylatorów; Δpc_min - spiętrzenie wentylatora podsieci P

Aby praca wentylatorów była stabilna B musi być mniejsze od 0,67

<0,67 czyli praca pary wentylatorów jest stabilna.

---