1.Podstawowe właściwości kopalnianej sieci wentylacyjnej.

Kopalniana sieć wentylacyjna w której występuje ustalony stan termiczny i dynamiczny ma następujące właściwości: 1.strumień masy powietrza m_i w bocznicy sieci jest wielkością niezmienną, niezależną od miejsca w tej bocznicy (m_i=idem); 2.strumień masy m w oczku bezwęzłowym sieci jest wielkością niezmienną, niezależną od miejsca w tym oczku (m.=idem); 3.strumień masy m. w oczku węzłowym sieci jest wielkością zmienną, zależną od miejsca w tym oczku (m=var); 4.głębokości eksploatacji we współczesnych kopalniach dochodzą do kilku kilometrów, w Polsce powyżej 1000m. Wysokość niwelacyjna jest więc wielkością zmienną, zależną od miejsca w sieci wentylacyjnej (z=var); 5.różnice ciśnień powietrza na różnych wysokościach z są tak duże, że na skutek ściśliwości gęstość powietrza ρ jest wielkością zmienną, zależną od miejsca w sieci wentylacyjnej (ρ=var); 6.skład chemiczny powietrza M (masa drobinowa powietrza -roztworu gazowego) płynącego w kopalnianej sieci wentylacyjnej, ulega zmianie w zależności od miejsca (M=var).

2.Równanie stanu gazu doskonałego i półdoskonałego.

Gazem doskonałym nazywamy taki, w którym między cząsteczkami nie działają siły wzajemnego przyciągania. Przyjmuje się też, że podczas zderzeń cząsteczki takiego gazu zachowują się jak doskonale sprężyste kulki o znikomo małych rozmiarach. Gazy doskonałe stosują się do praw Boyle'a i Mariotte'a, Gay-Lussaca, Avogadra i mają stałe ciepło właściwe. Gazy półdoskonałe też stosują się do tych praw ale ich ciepła właściwe nie są stałe i zależą od temperatury.

Prawo Boyle'a i Mariotte'a: „iloczyn liczbowych wartości ciśnienia i objętości gazu jest wielkością niezmienną dla stałej temperatury i masy gazu: pV=idem; pv=idem.

Gay-Lussac doświadczalnie ustalił, że: -ciśnienie danej masy gazu w stałej objętości zmienia się liniowo ze zmianą temperatury: p=p₀(1+α_pt), (p₀ciśnienie gazu w temp. O°C); -objętość danej masy gazu pod stałym ciśnieniem zmienia się liniowo ze zmianą temperatury: V=V₀(1+α_vt), lub v=v₀(1+α_vt), (V₀, v₀- objętości całkowita lub właściwa gazu w temp. 0°C). Dla gazów bardzo rozrzedzonych, podobnych do gazów doskonałych, współczynniki termiczne ciśnienie α_p i rozszerzalności objętościowej α_v są w przybliżeniu równe: α_p=α_v=α=1/273,15=const. Z równań tych wynika, że dla danej masy gazu doskonałego zachodzą związki: p=αp₀(1/α+t)= αp₀T; V=αV₀(1/α+t)=αV₀T; v=αv₀(1/α+t)= αv₀T, gdzie T-temp. bezwzględna.

Prawo Avogadra mówi, że ilość drobin dowolnego gazu w tej samej objętości i w takich samych warunkach termicznych jest taka sama. Jeden kmol każdego gazu zawiera taką samą ilość drobin, która wynosi: N_A=6,02544*10²⁶ drob/kmol.

Aby dojść do równania stanu gazu doskonałego możemy energię wewnętrzną, entalpię i entropię właściwą wyrazić, stosując jako niezależne parametry termiczne ciśnienie i temperaturę w następujący sposób: u=ρ(T,p); i=Ψ(T,p); s=Χ(T,p). Jeśli w temp. 0°C ciśnienie czynnika termodynamicznego i jego objętość właściwa wynoszą odpowiednio p₀ iv₀, to przy zachowaniu stałego ciśnienia p₀=idem, po podgrzaniu tego czynnika do temp. T(K), na podstawie wzorów: pv=idem, v=αv₀(1/α+t)= αv₀T, otrzymujemy zależność: pv=p₀v₀αT. Zgodnie z równaniem: pv=idem iloczyn p₀v₀ jest dla określonego gazu wielkością niezmienną w temp. 0°C, zatem po uwzględnieniu związku α_p=α_v=α=1/273,15=const można zapisać: p₀v₀α=R=idem. Z równań pv=p₀v₀αT, p₀v₀α=R=idem wynika termiczne równanie stanu gazów doskonałych i półdoskonałych :pv=RT (równanie Clapeyrona), gdzie R-indywidualna stała gazowa zależna od rodzaju gazu [R]=[Nm/kg K]=[J/kg K]. Po pomnożeniu obu stron równania Clapeyrona przez ilość kilogramów m. i uwzględnieniu związku V=mv otrzymujemy ostateczne równanie dla całkowitej objętości gazu: pV=mRT. Wzorów: pv=RT i pV=mRT nie wolno stosować do gazów znajdujących się pod wysokim ciśnieniem lub też w temperaturach bliskich takim temp. w których można je skroplić.

Iloczyn indywidualnej stałej gazowej i masy cząsteczkowej każdego gazu doskonałego i półdoskonałego ma jednakową wartość, jest to uniwersalna stała gazowa, która wynosi (MR)=8314,7 J/(kmol K). Po pomnożeniu równania

pv=RT przez masę drobinową otrzymamy: p(Mv)=(MR)T, a gdy pomnożymy to równanie przez liczbę n kilomoli gazu otrzymamy zależność: p(nMv)=n(MR)T, a ponieważ m.=nM to uzyskujemy równanie: pmv=n(MR)T, które po uwzględnieniu wzoru V=mv przyjmuje postać pV=n(MR)T - równanie to nazywa się uniwersalnym równaniem stanu gazów doskonałych i półdoskonałych.

3.Roztwory gazowe - sposoby charakteryzowania roztworów.

Doprowadzenie do zetknięcia się dwu lub więcej różnych czynników termodynamicznych powoduje mieszanie się ich drobin. W aerologii górniczej przeważnie ma się do czynienia z roztworami gazowymi. W jednolitych roztworach gazów doskonałych i półdoskonałych każdy składnik zajmuje równomiernie całkowitą objętość roztworu, a temperatura każdego składnika jest taka sama. O takich rodzajach roztworów mówi prawo Daltona: „każdy składnik w roztworze gazowym zachowuje się tak, jak gdyby sam znajdował się w objętości zajętej przez roztwór”.

♦Całkowite ciśnienie roztworu p jest równe sumie ciśnień cząstkowych spowodowanych przez każdy składnik oddzielnie: p=p₁+p₂+...+p_n=Σp_i. ♦Ciśnienie składnikowe p_i składnika i oznacza ciśnienie jakie zmierzyłoby się, gdyby składnik sam zajmował objętość V roztworu, i gdyby temperatura jego była równa temp. T roztworu: p_i=(m._iR_iT)/V=(n_i(MR)T)/V. ♦Skład roztworu gazowego można określić trzema sposobami: za pomocą udziałów objętościowych, kilogramowych i kilomolowych. •Udział objętościowy składnika wyraża się przez stosunek: r_i=(V_i/V)_T,p gdzie: V_i-objętość składnika pod ciśnieniem p i temp. T; V-objętość roztworu w tych samych warunkach termicznych. Z równania pv=p₀v₀αT wynika że objętość składnikowa o ciśnieniu p i temp. T dana jest wzorem: V_i=(n_i(MR)T)/p. Gdy skojarzymy ten wzór z zależnością p_i=(m._iR_iT)/V=(n_i(MR)T)/V i uwzględnimy zależność r_i=(V_i/V)_T,p otrzymamy p_i=r_ip. Z wzoru tego wynika, że ciśnienie składnikowe p_idowolnego składnika w roztworze gazowym równa się iloczynowi jego udziału objętościowego r_i i ciśnienia roztworu p. •Udział kilogramowy składnika i wyraża się wzorem: g_i=m_i/m gdzie m._i-ilość masy składnika, przy czym: m=m₁+m₂+...+m_n=Σm_i oznacza całkowitą masę roztworu. •Udział kilomolowy składnika i jest określany stosunkiem n_i kmol składnika do całkowitej ilości n kmol roztworu: z_i=n_i/n. Dla i-tego składnika roztworu równanie pV=mRT ma postać p_iV=m_iR_iT. Po podzieleniu tego równania przez pV=mRT otrzymujemy związek: p_i/p=m._i/m⋅R_i/R, który jest równoważny zależności: r_i=(g_iR_i)/R, a ponieważ zachodzi związek M._iR_i=MR=const można to równanie zapisać następująco: r_i=(g_im)/M_i.

4.Powietrze kopalniane i jego właściwości (powietrze suche i wilgotne)

Jedną z podstawowych właściwości kopalnianej sieci wentylacyjnej jest zmienność składu chemicznego powietrza kopalnianego. Powietrze atmosferyczne jest roztworem różnych gazów chemicznie obojętnych względem siebie, wśród których przeważają ilościowo cztery składniki: azot, tlen, argon, dwutlenek węgla. ♦Powietrze suche jest to powietrze atmosferyczne, z którego usunięto parę wodną. W skład chemiczny czystego powietrza suchego wchodzą: tlen, azot, argon, dwutlenek węgla, wodór, neon, hel, krypton, ksenon. Masa drobinowa powietrza suchego i jego indywidualna stała gazowa wynoszą odpowiednio: M_a=28,97=idem; R_a=287,04 J/kgK=idem. Powietrze kopalniane jest roztworem powietrza atmosferycznego i gazów wydzielających się w kopalni. Zgodnie z przepisami górniczymi powietrze świerze w wyrobiskach kopalnianych, w których przebywają ludzie powinno zawierać co najmniej 19% tlenu, oraz 1%dwutleenku węgla. Zawartość szkodliwych dla zdrowia gazów w powietrzu świerzym nie powinna przekraczać: tlenek węgla 0,002%, dwutlenek azotu 0,00025%, dwutlenek siarki 0,0007%, siarkowodór 0,0007%, zawartość metanu nie powinna przekraczać 0,5%. Często powietrze kopalniane zastępowane jest powietrzem suchym, w tym celu do równania pv=RT wprowadza się stałą gazową powietrza suchego R_a=287,04 J/kgK=idem i termiczną temp. wirtualną powietrza kopalnianego T_v (wartość temp. jaką musiałoby mieć powietrze suche aby pod tym samym ciśnieniem p jego gęstość była równa gęstości powietrza kopalnianego w absolutnej

temp. T zmierzonej termometrem suchym).

T_v=

Gdzie M._a-masa drobinowa powietrza suchego; X-stopień zawilżenia powietrza; M_i-masa drobinowa i-tego składnika suchego roztworu gazowego w wilgotnym roztworze; T-temp. bezwzględna powietrza kopalnianego, i-wskaźnik składnika roztworu gazowego. Gęstość masy powietrza kopalnianego: ρ=p/(R_aT_v). ♦Powietrze wilgotne. Jednym z parametrów stanu wilgotnego powietrza jest zawartość wilgoci X zdefiniowana wzorem: X=m_H2O/m_a gdzie m_H2O-masa pary wodnej, m._a-masa powietrza suchego. Gdy uwzględni się tylko fazę parową zawartość wilgoci gazu X wyraża masę pary przypadającej na 1 kg powietrza suchego, a więc zawartą w (1+X) kg powietrza wilgotnego. Dla powietrza suchego zawartość wilgoci X przyjmuje wartość zerową.

5.Wykres h - X Molliera dla powietrza wilgotnego.

Podstawę obliczeń związanych z powietrzem wilgotnym stanowią wielkości: p, p_H2O, t, X, i, ϕ. Gdy założymy że w określonym przypadku ciśnienie barometryczne b=p jest wielkością stałą, a w konsekwencji tego ciśnienie cząstkowe pary wodnej jest jednoznacznie określone przez temp. pozostają cztery wielkości zmienne: t, X, i, ϕ, które są zasadniczymi parametrami stanu powietrza wilgotnego. Dwie z tych wielkości są parametrami niezależnymi a pozostałe wyznacza się z układu równań. Aby uniknąć pracochłonnych wyliczeń korzysta się z z wykresu Molliera dla powietrza wilgotnego. Wykres ten pozwala dla danego stanu powietrza wilgotnego określonego dwoma parametrami odczytać pozostałe dwa parametry, oraz przedstawić w sposób graficzny każdą przemianę powietrza, związaną ze zmianami jego stanu. Na odciętych wykresu odmierza się wielkości X, a na osi rzędnych podane są wartości entalpii i_(1+X). Linie stałej entalpii są nachylone pod kątem 135 do osi rzędnych.

W układzie współrzędnych i, X izotermy suche przebiegają prostoliniowo i mają nachylenie tym większe, im wyższa jest temperatura sucha. Na wykresie Molliera wykreślone są również linie stałej wilgotności względnej ϕ. Najważniejszą linią stałej wilgotności względnej jest linia ϕ=1, która dzieli wykres na dwie części. Powyżej tej linii mamy obszar powietrza nie nasyconego wilgocią (para wodna przegrzana). Poniżej linii leży obszar mgły, w którym para wodna znajduje się w powietrzu w postaci kropelek. Na krzywej nasycenia (ϕ=1) są podane wartości temp. mokrej, przy czym w punkcie przecięcia izotermy suchej z krzywą nasycenia t=t_ϕ (temp. punktu rosy). Z punktów tych prowadzi się izotermy wilgotne równolegle do linii jednakowych entalpii. Punkty przecięcia się izoterm wilgotnych i suchych określają wilgotność względną powietrza. Powietrze o stanie początkowym oznaczonym na wykresie pt. 1, wskutek doprowadzenia do niego pewnej ilości ciepła i pary wodnej, zmienia swój stan, który na wykresie i, X będzie pt. 2. Przejście z jednego stanu do drugiego nazywamy przemianą stanu powietrza, która przebiega na wykresie po linii prostej, a jej kierunek jest wyrażony przez współczynnik kierunkowy ε=Δi/ΔX=idem. Każdemu stanowi powietrza wilgotnego odpowiada temperatura pt. rosy, czyli taka temp. do jakiej należy ochłodzić powietrze, aby uzyskało stan nasycenia parą wodną. Miejscem geometrycznym temp. punktów rosy jest krzywa nasycenia ϕ=1

6.ZASADA ZACHOWANIA ILOŚCI MASY(MATERII)

Badania zjawisk termodynamicznych opierają się na zestawieniu bilansów materialnych i energetycznych. Każdy z tych bilansów odnosi się do układu ciał, który wyodrębnia się w myśli za pomocą osłony diabatycznej (kontrolnej osłony), która przepuszcza zarówno materię, jak i energię. Bilans materialny jest wyrazem zasady zachowania materii, która jest ściśle słuszna jedynie w odniesieniu do układów, w których zachodzą tylko zjawiska fizyczne, przy czym zachodzi związek:

m_d=Δm_u+m_w, gdzie:md- ilość materii doprowadzonej do układu;Δmu- przyrost ilości materii w układzie; mw - ilość materii wyprowadzonej. Poszczególne składniki równania muszą dotyczyć tego samego odcinka czasu i muszą być wyrażone za pomocą takiej samej jednostki uniwersalnej-kg. Równanie to jest słuszne również jeśli użyje się kmola lub m³ w warunkach normalnych do określenia materii i

można wtedy napisać: n_d=Δn_u+n_w,lub V_nd=ΔV_nu+V_nw.

Dla układu w stanie nieustalonym równanie bilansu materialnego przyjmuje postać: m_d=Δm_u+m_w. Jeśli układ znajduje się w stanie ustalonym(stacjonarnym), to przyrost masy tego układu jest równy zeru: Δ V_u = 0, Δm_u=0. Wówczas materia ( masa) strumienia w przekroju dopływowym układu równa się materii strumienia w przekroju wypływowym tego układu: m_d=m_w.

7.RÓWNANIE PRZEPŁYWU POWIETRZA W BOCZNICY SIECI

Równanie określające jednowymiarowy ustalony przepływ powietrza w bocznicy sieci wentylacyjnej może być wyprowadzone na podstawie bilansu energii zestawionego dla odcinka bocznicy ograniczonego dwoma nieskończenie blisko siebie położonymi przekrojami A i A+dA.rys.

Przyjmujemy, że entalpia właściwa czynnika w przekroju A wynosi i, jego prędkość średnia w, środek pola A leży na wysokości z. W przekroju sąsiednim (A+dA) oddalonym o element drogi ds. odnośne wielkości wynoszą:(i+di),(w+dw) oraz(z+dz). Do masy powietrza zawartej między przekrojami I i II dopływa ciepło dq, o którye uboższe są źródła zewnętrzne. Natomiast powietrze zawarte między wymienionymi przekrojami nie wykonuje żadnej pracy zewnętrznej. Zestawiając bilans energii układu, objętego osłoną diabatyczną ograniczamy się do czsu Δτ potrzebnego na to, aby jednostka masy powietrza 1 kg minęła przekrój I, a nast. przek. II. Opierając się na pierwszej zasadzie termodynamiki otrzymujemy: e_rd+dq=e_rw=e_rd+de_roku, skąd po uwzględnieniu zależności e_r=h+w²/2+gz wynika równość:dq+h+w²/2+gz=h+dh+(w+dw)²/2+g(z+dz).

Przyjmując, że dw²=0 oraz upraszczając równanie otrzymujemy zależność: dq=dh+1/2d(w²)+gz. Ponieważ na podst. Wzorów dq+dqf=dqc i dqc=dh-vdp mamy:dq-dh=-vdp-dqf, wobec tego otrzymujemy:1/2d(w²)+vdp+gdz+dqf=0. Uwzględniając związek dlf=dqf uzyskujemy następujące równanie różniczkowe:

.

Jest to równanie ruchu gazów rzeczywistych w szczelnych przewodach, w których nie występują opory lokalne i źródła energii. Jeśli w przewodzie występuje opór miejscowy oraz źródło energii mechanicznej, to równanie ruch przyjmuje postać:

, gdzie δ - dystrybucje delta Diraca, s, sm i st - współrzędne:bieżąca, oporu miejscowego i wentylatora. Równanie ruchu w szczelnym przewodzie, w którym występuje opór miejscowy oraz źródło energii mechanicznej, w przypadku przepływu nieustalonego ma postać:

8. DYSSYPACJA ENERGII W ISTNIEJĄCEJ BOCZNICY SIECI

Z równania ruch gazów można wyprowadzić równanie różniczkowe charakteryzujące przepływ powietrza w bocznicy sieci wentylacyjnej w następującej postaci: dl_fv/ ds.=-ρ_n[1/2d(w²)/ds.+1/ρ_mdp/ ds.+gdz/ ds.]

Gdzie l_fv- dyssypacja energii (praca tarcia)przypadająca na 1 m³ powietrza o gęstości ρ_n=1.20kg/m³, przy czym dl_fv=ρ_ndl_f oraz l_fv=ρ_nl_f, ρ_m- gęstość średnia masy powietrza w bocznicy sieci(kg/m³). Całkując to równanie wzdłuż zmiennej s od przekroju dopływu d od przekroju wypływu w , otrzymujemy wzór przybliżony określający dyssypację energii mechanicznej l_fv w bocznicy sieci przypadającą na 1 m³ powietrza o gęstości ρ_n: l_fv=-ρ_n[0,5*(w_w²-w_d²)+1/ρ_m(p._w-p._d)+g(z_w-z_d)], gdzie pd, pw - ciśnienie (statyczne, bezwzględne) w przekroju dopływu d i przekroju wypływu w; wd, ww- średnie prędkości w tych przekrojach; zd,zw-wysokości środków tych przekrojów; ρm -średnia gęstość masy powietrza dana wzorem: ρ_m=(ρ_d+ρ_w)/2.

9.10.OPÓR BOCZNICY SIECI I DYSSYPACJA ENERGII W BOCZNICY PROJEKTOWANEJ

Jeśli w bocznicy sieci wentylacyjnej występuje ustalony stan dynamiczny i termiczny, to prędkość średnia powietrza w dowolnie obranym przekroju poprzecznym tej bocznicy jest wielkością niezmienną, niezależną od czasu (w_m=w=idem), przepływ burzliwy uważa się za ustalony. W wyrobisku górniczym główną składową oporu przepływu powietrza jest tarcie powietrza o ściany tego wyrobiska. Chropowatość ścian wyrobiska górniczego wpływa w sposób zasadniczy na wartość oporu tarcia. Jeśli chropowatość ścian jest większa od grubości warstwy przyściennej, to następuje wzrost tarcia cząstek powietrza o ściany wyrobiska i zwichrzenie zewnętrznych linii prądu powietrza. Podczas tego przepływu jednostkowa praca tarcia dl_f jest wyrażona równaniem Darcy'ego - Weisbacha: dl_f=λ_f*w²/2*ds./D_e, w którym λ_f- liczba oporu bocznicy sieci wentylacyjnej; D_e- średnica równoważna sieci :D_e=4*A/B (a - pole przekroju poprzecznego, B- obwód tego przekroju); w - jest równe w=V/A. Otrzymujemy równanie: dl_f=λ_f/8*B/A³*V²ds., z którego wynika: dl_fv=λ_fρ_n/8*B/A³*V²ds.Wielkość zdefiniowaną wzorem α_f=λ_fρ_n/8 nazywamy współczynnikiem oporu właściwego α[N*s²/m⁴=kg/m³]. Jednostkowy opór właściwy dany jest wzorami: r_f= α_f*B/A³ lub r_f=λ_f*ρ_n/8*B/A³. Ze skojarzenia wzorów wynika równanie: dl_fv= r_fV²ds., z którego otrzymujemy wzór l_fv=r_fLV², w którym L=sw-sd ozn. Długość wyrobiska. Między jednostkowym oporem właściwym bocznicy roku_f a oporem właściwym tej bocznicy zachodzi zależność: R_f=r_fL. Otrzymujemy wzór określający dyssypacje energii l_fv nadający się do stosowania przy projektowaniu przewietrzania kopalń: l_fv=R_f*V². Ponieważ l_fv= (ρ_m/ρ_n)*l_fv, wobec tego otrzymujemy l_fv=(ρ_m/ρ_n)*R_f*V², przy czym uwzględniając zasadę ciągłości strumienia masy powietrza w szczelnym przewodzie, z której wynika wzór:V=(ρ_n/ρ_m)*V_n, otrzymujemy: l_fv=(ρ_n/ρ_m)*R_f*V_n². Wielkość zdefiniowana przez wzór R_fn=(ρ_n/ρ_m)*R_f jest nazywana oporem normalnym bocznicy sieci wentylacyjnej.

11.Dyssypacja energii w oporze miejscowym.

W kopalni projektowanej pracę tarcia l_mv czyli dyssypację energii w oporze miejscowym przypadającą na 1m³ powietrza o gęstości ρ_n można wyznaczyć z relacji:
w której:

ζ - liczba oporu miejscowego (wspł. strat lokalnych), wyznaczona doświadczalnie dla odpowiedniego oporu miejscowego.

W_dw - prędkość średnia powietrza w przekroju dopływu d bądź wypływu w oporu miejscowego.

Wyżej wymieniony wzór jest równoważny następującej zależności:

gdzie:

A_d(w) - pole przekroju dopływu lub przekroju wypływu oporu miejscowego

V²_d(w) - strumień objętości powietrza w wymienionych przekrojach. Korzystając z zależności
można wyznaczyć dyssypację energii w oporze miejscowym przypadającą na 1 m³ powietrza o gęstości ρ_m.

Otrzymujemy więc następujący wzór określający właściwy opór miejscowy:

korzystając ze wzoru
i podstawiając odpowiednio R_mν i R_mn uzyskujemy zalezność:

umożliwiającą wyznaczenie normalnego oporu mejscowego. [kg/m⁷]

Miejscowy opór aerodynamiczny określa się wzorem:
; w którym ρ jest gęstością masy powietrza w przekroju o polu A. Dyssypację energii w miejscowym oporze aerodynamicznym określa wzór:
; gdzie m. oznacza masę strumienia powietrza w oporze miejscowym w przekroju o polu A. [Rm]=[1/(kg*m.)].

12.Praca techniczna wentylatora.

Rozważając pracę maszyny roboczej (np. wentylatora kopalnianego), do której odnosimy równanie różniczkowe

przyjmuje się:
oraz

l_mδ(s-s_m.)=0. Wobec powyższego założenia różniczka przyjmuje postać:

gdzie:

całkując równanie wzdłuż drogi s od przekroju dopływu do przekroju wypływu:

związek ten określa doprowadzoną pracę techniczną, przypadającą na 1m³ czynnika termodynamicznego (np. powietrza) o gęstości normalnej ρ_n. Jeśli założymy, że w_d=w_w i z_d=z_w to wielkość Δp=l_tν definiowaną jako Δp=p_w-p_d nazywa się spiętrzeniem statycznym wentylatora.

Wielkość Δp_cν=l_tν definiowaną wzorem:

;

nazywamy spiętrzeniem wentylatora.

;

jest to spiętrzenie całkowite wentylatora

Miedzy pracą techniczną przypadającą na 1m³ powietrza o gęstości ρ_n zachodzi związek:
. Wobec tego powyższe wzory w odniesieniu do powietrza o gęstości ρ_m.≠ρ_n można napisać w postaci:

ρ_m.=(ρ_d+ρ_w)/2

;

Według norm całkowite spiętrzenie wentylatora wynosi:

; gdzie:

Δp - różnica ciśnień statycznych między przekrojami krańcowymi d i w wentylatora

Δp_d - przyrost ciśnienia dynamicznego między tymi przekrojami

l_m.(d-w) - sumaryczna dyssypacja energii w oporach miejscowych między przekrojami.

;

13.Depresja naturalna

Na przepływ powietrza w kopalnianej oprócz wentylatorów kopalnianych, mają wpływ czynniki naturalne, jak temperatura powietrza, jego ciśnienie i wilgotność, skład chemiczny powietrza i itp. Wymienione czynniki determinują określone wartości gęstości powietrza. Wpływ gęstości powietrza wiąże się z oczkami sieci, zawierającymi niepoziome bocznice.

Depresja naturalna l_n jest to praca czynników przypadająca na 1 kg powietrza.

Miarą depresji naturalnej, wynikającej z niejednorodności gęstości powietrza kopalnianego, generowanej w oczku sieci jest pole obiegu termodynamicznego.

p

W celach pomiarowych i w obliczeniach numerycznych całkę tę zastępuje się sumą:

Depresją naturalną dl_n (w J/kg) generowaną w elemencie ds. wyrobiska górniczego określa się jako różnicę między politropową pracą techniczną dl_tp=--υdp, a adiabatyczną pracą techniczną dl_ts=-υ_sdp.

Elementarna depresja naturalna jest więc wyrażona równaniem:

Dl_n=-υdp-(-υ_sdp); gdzie:

v - objętość właściwa powietrza ulegającego nieodwracalnej przemianie politropowej w wyrobisku górniczym (v=1/ro)

v_s - objętość właściwa powietrza określona z równania odwracalnej adiabaty

p_d, p_w - ciśnienie powietrza w przekroju dopływu i wypływu

v_d.v_w - objętości właściwe w tych przekrojach

Obliczenie depresji naturalnej dla bocznicy 1-2 na rysunku:

Sumując depresje naturalne wszystkich bocznic wchodzących w skład oczka otrzymuje się depresję naturalną dla danego oczka.

14.Potencjał aerodynamiczny powietrza kopalnianego

Do opisu stacjonarnego przepływu powietrza między wyrobiskami może być stosowany potencjał aerodynamiczny. Potencjał ten wyprowadza się ze wzoru na przepływ gazów w wentylacyjnej sieci kopalnianej.

skoro
; otrzymujemy:

=1,4 dla przemiany adiabatycznej

otrzymujemy wzór na potencjał aerodynamiczny

przy czym p, w i z oznaczają ciśnienie i prędkość powietrza w przekroju poprzecznym wyrobiska, dla którego wyznacza się potencjał aerodynamiczny oraz wysokość geodezyjną środka tego przekroju.

Wzór określający potencjał aerodynamiczny

; gdzie ρ_o i ρ oznaczają gęstość w przekroju dopływu powietrza do kopalni i w przekroju, dla którego obliczono potencjał.

Spadek potencjału δφ zachodzący między przekrojami krańcowymi d i w wyrobiska górniczego jest ujęty zależnością:

z której można otrzymać wzór:

Związek między spadkiem potencjału aerodynamicznego a dyssypacją energii i depresją naturalną:

Spadek potencjału aerodynamicznego odniesionego do 1 m³ powietrza i średniej gęstości ρ_m.,

15.Schemat przestrzenny i kanoniczny

Przestrzenny - kreślony na podst. Planu pokładowego lub częściej w oparciu o plany pokładowe. Przedstawia przestrzenny obraz wszystkich czynnych wyrobisk w kopalni. Z s.p. ma wynikać wznoszący lub schodzący charakter prądów powietrznych w kopalni. Sposób wykonania schematu należy dostosować do lokalnych warunków geol- górn, panujących w kopalni. Ze względu na przejrzystość i prostotę schemat przestrzenny kreśli się wg uproszczonej i izometrii: szyby, szybiki pionową linii podwójną kolorem czarnym, przekopy wydrążone w kierunku równoległym do

rozciągłości - liniami poziomymi czarnymi lub żółtymi, przecznice prostopadłe do rozciągłości linia nachyloną do poziomu pod kątem 30' Wyrobiska w pokładzie kolorem danego pokładu, poziomo w przypadku chodników po rozciągłości lub pod kątem 60' dla wyrobisk wydrążonych po wzniosie lub upadzie. Punkty węzłowe numeruje się stosując zasadę by powietrze płynęło od węzłów niższych do wyższych. Jeżeli sieć wentylacyjna jest skomplikowana schemat rysowany z tymi zasadami jest nieczytelny. Wtedy wykonuje się uproszczony schemat przedstawiając niektóre części sieci w formie kółek z odpowiednimi napisami np. oddział wydobywczy. Gdy wyrobiska przecinają się na płaszczyźnie rysunku a w rzeczywistości nie maja połączeń między sobą stosuje się zasadę by wyrobiska mniej ważne ( przekopy, przecznice ) względem szybu w miejscu przecięcia były rysowane półkolem jako obejście. Wyrobiska główne i wybierkowe powinny być opisane. Powinny być również naniesione kierunki rozpływu powietrza, urządzenia wentylacyjne, zabezp. przeciwpożarowe.

kanoniczny - kreśli się na podst. schematu przestrzennego, który jest nieskalibrowanym obrazem topologicznym sieci wentylacyjnej. Sch. kan. mówi o sposobie rozprowadzania powietrza i służy do wszelkich obliczeń wentylacyjnych. Przy jego pomocy można też badać w sieci wentylacyjnej tzn. normalność lub przekątność. Rysowanie sch.kan. nie jest trudne gdy w sieci went.występuje mała liczba szybów i można w niej wydzielić w miarę niezależne podsieci związane z poszczególnymi szybami went. Sch.kan. dzieli się na otwarty i zamknięty. Zamknięty uzyskujemy ze schematu otwartego przez uwzględnienie, że atmosfera zewn. stanowi bocznicę o nieskończenie dużym przekroju i oporze równym 0, łączącą dyfuzor wentylatora głównego ze zrębem szybu wdechowego.

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.

17.PRAWO DLA WĘZŁÓW SIECI WENTYLAC.

Prawo dla węzłów sieci pasywnej - suma powietrza dopływającego do węzła musi być równa sumie strumieni wypływających z węzła (równa zeru, jeśli przyjmie się zasadę, że wydatki dopływające są obarczone znakiem „+”, a odpływające „-”)

V₃-V₁-V₂=0

Prawo dla sieci aktywnej-

18. PRAWO DLA OCZEK SIECI

WENTYLACYJNEJ

Oczko - jest to skończona droga, w której początkowy wierzchołek pierwszego łuku (krawędź skierowana) jest końcowym wierzchołkiem ostatniego łuku drogi.

Dla sieci pasywnej

ε- czynnik znakowy dysypacji energii w i - tej bocznicy, l_nk- dysypacja naturalna działająca w i- tej bocznicy, l_nk- depresja naturalna działająca w i- tej bocznicy,

l_dw- praca techniczna wentylatora działającego w i- tej bocznicy

PRAWO KIRCHOFFA

Algebraiczna suma dysypacji energii i alg, suma dysypacji w oporach lokalnych w danym oczku (wewnętrznym i zewnętrznym) powinna być równa algebr, sumie spiętrzeń, całkowitej energii wentylatorów działających w oczku, czyli

Σ dysypacji= Σ spiętrzeń energii

Dla sieci aktywnej

20) Wypadkowy opór normalnej sieci wentylacyjnej (tabela schodkowa Budryka) Stosuje się do obliczenia rozpływu powietrza w normalnych sieciach pasywnych. Prądy na które rozdziela się całkowity prąd powietrza dzieli się na klasy.

Obliczenia rozpoczyna się od najwyższej klasy stosując odpowiednio prawa dla równoległego i szeregowego łączenia bocznic, przy czym przy łączeniu równoległym dodaje się otwory równoznaczne, natomiast przy szeregowym dodaje się opory bocznic. Po zwinięciu sieci do jednego przewodu otrzymuje się opór i otwór równoznaczny całej sieci.

21) Naturalny rozpływ powietrza w złożonej przekątnej sieci wentylacyjnej (metoda Crossa) Służy do obliczania rozpływu powietrza w dowolnie złożonych sieciach pasywnych i aktywnych. W tej metodzie strumień objętości powietrza w bocznicy i-tej można zapisać w postaci sumy wartości przybliżonej i poprawki, należy wyznaczyć V_i = V_p+ΔV_pi. Dla wyznaczenia poprawek ΔV_pi korzysta się z prawa dla węzłów i prawa dla oczek sieci wentylacyjnej, można ten wzór także zapisać w postaci
, gdzie ΔV_i - błąd strumienia objętości powietrza. Tok postępowania w metodzie Crossa: I- przyjmujemy w przybliżeniu zerowym dowolne kierunki przepływu powietrza w bocznicach sieci oraz wartościami strumieni powietrza w bocznicach , tak aby w każdym węźle spełnione było prawo dla węzłów sieci wentylacyjnej. II- wyszukuje się oczka niezależne w sieci stanowiące bazę oczek. III- w oparciu o wzory na poprawki strumieni objętości powietrza wyznacza się w każdym przybliżeniu (u) poprawki ΔV⁽ⁿ⁾ dla wszystkich oczek stanowiących bazę oczek. IV- strumienie po przybliżeniu (u^-1) wyraża się wzorem
,przy czym zmianami poprawek muszą uwzględniać kierunek obchodzenia oczka i kierunek przepływu powietrza w bocznicy. Jeśli kierunki te są zgodne to poprawkę przyjmujemy ze znakiem (+), w przeciwnym wypadku (-). V- zbieżność metody Crossa nie jest zapewniona, lecz osiągalna w przypadku gdy wartość iloczynu R_fβ*V_β są małe dla bocznic wspólnych dla kierunku oczek. VI- obliczenia powtarzamy tak długo aż wartościami poprawek będą mniejsze od dopuszczalnych.

22.Wentylatory kopalniane (rodzaje i charakterystyki pracy wentylatorów) Podzial wentylatorów głównych

1.kierunek przepływupowietrza:-promieniowanie WPK -osiowe WOK 2.Sposób pracy -ssące -tłoczące -ssąco-tloczące.3a.Sposób zasysania czynnika gazowego (wentylatory promieniowe) -jednostronnie ssące (jednostrumieniowe) -dwustronie ssące (dwustrumieniowe) 3b. Liczba stopni (wentylatory osiowe) -jednostopniowe -wielostopniowe 4.wytwarzanie spiętrzenia -niskoprężne do1000N/m. -średnioprężne 1000-3000 N/m.-wysokoprężne powyżej 3000N/m.5. wydajność -wentyl. małe do 30m³/s;wentyl. średnie 30-100m³/s wentyl. duże pow. 100m³/s 6.przeznaczenie -główne -pomocnicze(instalowane na dole) -lutniowe 7.sposób zabudowania -poziome -pionowe 8.predkosc obrotowa -wolnobiezna

wolnobiezna do 500obr/min -szybkobiezne pow 500obr/min 9.moc silnika na zaciskach -małej mocy -sredniej mocy -dużej mocy.

Charakterystyki wentyl. wykresy.

24. ZESPOŁOWA PRACA WENTYLATORÓW

szeregowa - wydatki powietrza went, są sobie równe. a sama ilość powietrza przepływa przez jeden i drugi wentylator, a sumaryczna praca, jaką dają wentylatory, zużywana jest na pokonanie oporów ruchu. Ponieważ wykonana praca w odniesieniu do jednostki przepływającego powietrza w dowolnym odcinku wyrobiska przedstawia sobą depresję na tym odcinku, dlatego sumaryczna depresja H' szeregowo pracujących wentylatorów jest równa sumie indywidualnych depresji poszczególnych wentylatorów

V₁=V₂=......=V_n=[V_i], H= Σ_iⁿ H'_i

V - wydatek i- tego wentylatora, H_i - depresja i - tego wentylat, n- liczba wentyl,

WYKRES

RÓWNOLEGŁA PRACA WENTYLATORÓW

W praktyce można spotkać dwa zasadnicze sposoby równoległego połączenia wentylatorów: umieszczenie obu wentylatorów w w jednym punkcie sieci went, oraz w różnych punktach sieci, kiedy to każdemu wentylatorowi przypisane są indywidualne odcinki sieci. W pierwszym przypadku otwory ssące umieszczone w jednym punkcie, np w szybie wentylacyjnym, jak również w jednym punkcie znajdują się dyfuzory - w atmosferze (depresja wszystkich wentylatorów różnica ciśnień miedzy ich dyfuzorami i stronami ssącymi jest jednakowa)

H'₁ = H'₂.....=H'_i

V= Σ₁ⁿV_i, gdzie H'_i- depresja i- tego wentylatora; V - ogólny wydatek powietrza w sieci, V_i- wydatek i- tego went,. Dla dowolnej depresji wentylatorów sumuje sie wydatki przepływu, co stanowi regułę wykreślania sumarycznej charakterystyki wentylatorów umieszczonych w jednym punkcie sieci wentylacyjnej. W tym celu przyjmuje się szereg punktów na osi rzędnych (depresji) i sumuje odpowiadające im indywidualne wydatki.

25. WSPÓŁDZIAŁANIE WENTYLATORÓW W SIECI WENTYLACYJNEJ

W kopalni są zazwyczaj zainstalowane wentylatorowe stacje przy kilku szybach wydechowych. W każdej z tych stacji działa zwykle jeden wentylator główny, a drugi rezerwowy. Dwa wentylatory w układzie szeregowym stosuje się wtedy, gdy spiętrzenie jednego z wentylatorów jest mniejsze od wymaganego. W celu zapewnienia stabilnej pracy, oba wentylatory powinny być identyczne, pracować z tą samą prędkością obrotową i mieć monotoniczną charakterystykę bez nieciągłości. W celu zwiększenia ilości powietrza wypływającego przez dany szyb instaluje się dwa wentylatory główne do pracy równoległej. W razie awarii jednego z wentylatorów, nawet w razie braku wentylatora rezerwowego, pozostały wentylator może pokryć do 70% zapotrzebowania powietrza Będzie on wówczas pracować ze znacznie większą wydajnością, niż gdy równolegle pracują dwa wentylatory i ze względu na większy pobór mocy trzeba dobierać odpowiednio większe silniki napędowe. W celu uzyskania prawidłowej pracy oba wentylatory powinny być jednakowe i pracować z tą samą prędkością obrotową.

27.ZASADY ROZPROWANIA POWIETRZA W KOPALNI

Podziemne wyrobiska zakładu górniczego należy przewietrzać przepływającym przez nie powietrzem. Całkowity prąd powietrza świeżego należy dzielić w ten sposób, aby przez rejony wentylacyjne płynęły niezależne prądy powietrza. Powietrze świeże należy doprowadzić możliwie najkrótszą drogą do każdego poziomu wydobywczego, skąd prądami wznoszącymi powinno ono płynąć na poziom wentylacyjny, a następnie w kierunku szybu wydechowego. Przepływ powietrza w kopalni należy zapewnić przez stosowanie głównych wentylatorów zainstalowanych na powierzchni. W zakładach górniczych eksploatacyjnych kopaliny palne należystosować ssące wentylatory główne, tzn podłączone do szybów wydechowych. Doprowadzenie do kopalni powietrza świeżego i odprowadzenie powietrza zużytego tym samym wyrobiskiem dozwolone jest tylko w okresie prowadzenia robót mających na celu uzyskanie pierwszego połączenia między dwoma szybami lub innymi wyrobiskami, będącymi wyjściami z kopalń na powierzchnię, zw pierwszą nitką wentylacyjną. Zwykle całkowity prąd powietrza wpływającego szybem wdechowym do kopalni dzieli się na prądy grupowe, a te z kolei na prądy niezależne. Rejon wentylacyjny to układ wyrobisk przewietrzanych niezależnym prądem powietrza. Prąd rejonowy przed dopłynięciem do miejsca pracy załogi prowadzi powietrze świeże, a po opuszczeniu miejsc pracy zawiera powietrze zużyte. W kopalniach węgla każda ściana eksploatacyjna wraz z chodnikami pod- i nadścianowym stanowi rejon wentylacyjny, jeśli długości tych chodników wystarczają do przepisowego zabezpieczenia ściany zaporami pyłowymi i strefami opylonymi. Podział kopalni na rejony wentylacyjne nie jest dozwolony. Dlatego też w miarę zmian lokalizacji ścian eksploatacyjnych konieczne jest analizowanie prawidłowości podziału kopalń na rejony wentylacyjne. Rozprowadzenie powietrza w kopalni zależy w dużej mierze od lokalizacji szybów, która zależna jest od warunków na powierzchni, wodonośności górotworu, zasobów w filarach ochronnych oraz sposobu wybierania złoża. Lokalizacja szybów z uwagi na rozprowadzenie powietrza w kopalni może być centralna, skrzydłowa lub kombinowana. Przy l centralnej szyb wdechowy i wydechowy są bliźniacze i znajdują się w centrum lub jego części. Lokalizacja ta umożliwia szybkie uzyskanie tzw pierwszej nitki wentylacyjnej oraz szybkie rozpoczęcie robót wybierkowych. Przy skrzydłowej lokalizacji szybów w kopalni straty wewnętrzne powietrza są mniejsze niż przy lokalizacji centralnej.

28. URZĄDZENIA WENTYLACYJNE (TAMY, KANAŁY, MOSTY)

Urządzenia wentylacyjne są środkami pomocniczymi dla rozprowadzenia powietrza w kopalni. Stosuje je się w celu uzyskania żądanych objętości strumieni powietrza w wyrobiskach górniczych. Ze względu na przeznaczenie dzieli się je na: urządzenia uniemożliwiające lub utrudniające przepływ powietrza w wyrobiskach górniczych tamy wentylacyjne, zamknięcia zrębów szybów wentylacyjnych, włazy do kanałów wentylacyjnych; urządzenia ułatwiające przepływ powietrza w wyrobiskach górniczych: kanały wentylacyjne, urządzenia do rewersji wentylacji kopalni, mosty wentylacyjne, wentylatory pomocnicze. TAMY WENTYLACYJNE to przegrody zbudowane w poprzek wyrobisk górniczych przeznaczone do oddzielenia prądów powietrza lub do odizolowania wyrobisk wentylacyjnie czynnych od wyrobisk wentylacyjnie nie czynnych. Ze względu na przeznaczenie tamy wentylacyjne dzielą się na izolacyjne, oddzielające, regulacyjne; ze względu na konstrukcję tamy głuche i z drzwiami; ze względu na stosowany materiał tamy drewniane i murowe. Tamy went. Należy budować w zwięzłym i nie spękanym górotworze. W spągu, stropie i ociosach w wybranym miejscu dla tamy należy wykonać wrąb do nienaruszonej calizny; wrąb ten wykonuje się bez użycia materiałów wybuchowych. Ściana tamy ma szczelnie przylegać do dna wrębów uprzednio wykonanych poza obudową wyrobiska. ZAMKNIĘCIA ZRĘBÓW SZYBÓW WENTYLACYJNYCH stosuje się w celu uniknięcia tzw. krótkiego spięcia wentylacyjnego pomiędzy atmosferą zewnętrzną a kanałem wentylatora głównego. WEJŚCIA ŚLUZOWE DO KANAŁÓW WENTYLACYJNYCH są przeznaczone do przejścia ludzi z powierzchni kopalni do kanałów wentylatorów głównych. Rozróżnia się dwa typy wejść śluzowych: poziome do kanałów wentylacyjnych usytuowanych na powierzchni terenu, pionowe do kanałów wentylacyjnych usytuowanych pod powierzchnią terenu. KANAŁY WENTYLATORÓW GŁÓWNYCH służą do połączenia wentylatora głównego z szybem wentylacyjnym dla wentylatorów czynnych oraz wentylatorów rezerwowych. Przez kanał przepływa całkowita ilość powietrza odprowadzonego przy wentylacji ssącej i doprowadzonego przy wentylacji tłoczącej do sieci wentylacyjnej. Opór kanału powinien być jak najmniejszy. Przy wykonywaniu kanału wentylacyjnego przy danym szybie: pole poprzecznego kanału powinno być dostatecznie duże, połączenie kanału z szybem powinno być wykonane w postaci łagodnego zakrętu, długość kakanału powinna być mała, kształt przekroju kanału powinien być kołowy, oś kanału i oś wentylatora promieniowego jednostronnie ssącego lub osiowego powinny znajdować się w jednej płaszczyźnie. URZĄDZENIA DO REWERSJI WENTYLACJI GŁÓWNEJ umożliwiają zmianę kierunku wszystkich prądów powietrza w kopalni. Rewersję wentylacji można wykonać przez zmianę kierunku obrotów wirnika wentylatora osiowego, za pomocą urządzenia do rewersji wentylacji złożonego z kanału rewersyjnego i z tam zasuw rewersyjnych. MOSTY WENTYLACYJNE - pomosty to urządzenia umożliwiające oddzielenie różnych prądów powietrza w miejscu skrzyżowań wyrobisk, którymi te prądy płyną. Mosty powinny być wykonywane bez drzwi w celu uniknięcia ucieczek powietrza, w przypadku długiego czasu istnienia mostu wentylacyjnego, mosty takie wykonuje się w postaci chodnika objazdowego w górotworze nie spękanym, na skrzyżowaniach rejonowych lub grupowych

29,ZASADY WYZNACZANIA NIEZBĘDNYCH ILOŚCI POWIETRZA DO PRZEWIETRZANIA WYROBISK GÓRNICZYCH, KOMÓR, ODDZIAŁÓW EKSPLOATACYJNYCH, POZIOMÓW I CAŁYCH KOPALNI

Całkowita ilość powietrza doprowadzona do wszystkich wyrobisk zakładu górniczego, powinna być taka, aby zapewnione było utrzymanie wymaganego składu powietrza i jego temperatury, przy czym ilość powietrza nie powinna być mniejsza niż 6m³/min. Temperatura powietrza w miejscu pracy nie powinna przekraczać 28⁰C przy pomiarze termometrem suchym, a intensywność chłodzenia nie powinna być mniejsza od 11 katastopni wilgotności. Jeżeli temperatura powietrza mierzona termometrem suchym w miejscu pracy wynosi od 28 do 33⁰C lub intensywność chłodzenia jest mniejsza od 11 katastopni wilgotnych, to czas pracy załogi w takich warunkach nie powinien przekraczać 6 godzin w ciągu zmiany, łącznie ze zjazdem i wyjazdem. Potrzebne w kopalni ilości powietrza oblicza się ze względu na wielkość wydobycia, stężenie metanu, głębokość eksploatacji (temperaturę). Oprócz tego wymagane jest: 1)Natężenie przepływu (objętość lub masę strumienia) powietrza do komór lub i innych pomieszczeń należy obliczyć ze względu na: 5-krotną wymianę powietrza w ciągu 1 godziny, rozrzedzenie wodoru do 0,5% w komorze ładowania akumulatorów, mniejszy od 15⁰C przyrost temperatury powietrza w komorze elektromaszynowej i w innym pomieszczeniu, przy nie przekroczeniu temperatury 35⁰C powietrza na wylocie z tych komór, mierzonej termometrem suchym. 2)Całkowite natężenie przepływu powietrza ze względu na stężenie metanu należy ustalić tak, aby nie przekroczyło 1% w rejonowych prądach powietrza zużytego przy nie stosowaniu metanometrii automatycznej; 1,5% w rejonowych prądach powietrza zużytego przy stosowaniu metanometrii automatycznej; 0,75%- w szybie wydechowym. 3)Całkowite natężenie przepływu powietrza ze względu na głębokość eksploatacji oblicza się w zależności od wydobycia. 4)Całkowite natężenie przepływu powietrza świeżego ze względu na temperaturę wyznacza się tak, aby w prądzie wylotowym z wyrobisk wybierkowych temp. Powietrza mierzona termometrem suchym nie była wyższa niż 28⁰C, a intensywność chłodzenia nie mniejsza niż 11 katastopni wilgotnych.

prądów powietrza wykonuje się murowane lub betonowe mosty wentylacyjne bez drzwi lub z drzwiami. Buduje się również mosty z went. Z rur stalowych.

32. STRATY POWIETRZA W SIECI WENTYLACYJNEJ

wartości strat wewnętrznych

V_sw< 10% (szyby skrajne); V_sw < 15% (szyby centralne)

Wartości strat zewnętrznych

33. WYMUSZONY ROZPŁYW POWIETRZA - RODZAJE REGULACJI

rozpływ wymuszony kiedy występuje - naturalny niedostatecznie zwalcza zagrożenia metanowe i klimatyczne, dlatego stosuje się wymuszony - dla uzyskania określonej intensywności powietrza w wyrobiskach z dodatkowymi urządzeniami wentylacyjnymi.

Wyznaczenie rozpływu wymuszonego polega na: określeniu całkowitych spiętrzeń wentylatorów głównych i pomocniczych pomocniczych; - dysypacji energii w tamach dławiących i oporów tych tam. Jeżeli znane są 1. Schematy przewietrzania kopalń, 2. Wypływ powietrza kopalnianego tj, a) kierunki i strumienie objętości powietrza w bocznicach, b) opory bocznic (sieć aktywna: rozkład (pole, temperatura powietrza kopalń)).

Naukowe zasady projektowania rozpływów wymuszonych podał Sałstowicz (ideę tego sposobu spotykamy u Protodiakonowa), w metodzie tej wyróżniamy trzy warianty:

1. dysypacyjny (zwany regulacją bezpośrednią dodatnią),oparty na wentylatorach głównych, tamach dławiących i najtrudniejszym oczku krytycznym.

2. wariant kumulacyjny (nazywany regulacją pośrednią ujemną), oparty na wentylatorach głównych, pomocniczych i najtrudniejszym oczku krytycznym.

3. wariant kombinowany (zwana regulacją mieszana), oparty na went, głównych, tamach dławiących, went, pomocniczych i najtrudniejszym oczku krytycznym

W metodzie Sałstowicza korzysta się z zależności:

gdzie l_fλ- wypadkowa dysypacja energii w oczku zewnętrznym sieci, J/ m³; l_fλβ- dysypacja energii w bocznicy β oczka zewnętrznego λ sieci, J/ m³;

l_frλβ- dysyp, lub kumulacja energii w r- tym regulatorze zlokalizowanym w bocznicy oczka zewnętrznego sieci

a) W WARIANCIE DYSYPACYJNYM (dla najtrudniejszego oczka krytycznego)

b) W, KUMULACYJNY (najłatwiejsze oczko krytyczne)

c) W WARIANCIE KOMBINOWANYM (dla pośredniego oczka krytycznego)

l_fmе (max _λl _fλ. min _λ l_fλ)

SPIETRZENIE

a) war, dysypacyjny l_tg=l_{f max}

b) war, kumulacyjny l_tg= l_fmin

c) war, kombinowany

34. Ogólne zasady projektowania przewietrzania kopalń.

W Polsce do wentylacji kopalń stosuje się wentylatory mech. Umieszczone na powierzchni, ssące - zasysające ciepłe powietrze. Wentylacja może się tylko odbywać wówczas gdy istnieją dwa połączenia z powierzchnią ( szyb wdechowy i wydechowy ). WUG zaleca udział objętościowy składu powietrza w kopalni i temperatury. W kopalniach nie mogą być przekroczone wartości graniczne podane przez WUG. W powietrzu kopalnianym nie może być mniej niż 19% tlenu. W kopalni wilgotność powietrza może być większa od wilgotności na powierzchni. Należy uwzględnić emisję tlenków azotu przez maszyny spalinowe. Prędkość prądu powietrza w polach metanowych musi być większa niż 0,3 m/s, a w wyrobiskach z trakcją elektryczną nie mniejsza niż 1 m/s. W wyrobiskach wybierkowych nie powinna przekraczać 5 m/s, korytarzowych 8m/s, w szybach i szybikach zjazdowych 12m/s. W wyrobiskach korytarzowych, w których nie odbywa się regularny ruch ludzi może być zwiększony do 10m/s.

1/ρ

---