Piotr Kosiński
GIG rok IV GiBP

Część I

Założenia do obliczeń projektowych:

- zanieczyszczenie węgla, %,

(przyjmujemy -20% roboty eksploatacyjne, 40% -roboty przygotowawcze),

- W_e - metanonośność pokładu eksploatowanego, m^3CH4/Mg c.s.w,

- pokład 403/1 (ściana F-10): 5m³ CH₄/Mg c.s.w.

- pokład 404/2 (ściana F-27): 6m³ CH₄/Mg c.s.w.

- pokład 404/4 (ściana F-17): 7m³ CH₄/Mg c.s.w.

- pokład 403/1 (drążony chodnik F-21): 5m³ CH₄/Mg c.s.w.

- pokład 404/2 (drążony chodnik F-8): 6m³ CH₄/Mg c.s.w.

- pokład 404/4 (drążony chodnik F-8): 7m³ CH₄/Mg c.s.w.

- postęp:

ściana F-10 100 m/m-c

ściana F-27 95 m/m-c

ściana F-17 110

- współczynnik nierównomierności wydzielania metanu: c = 1,65

- gęstość węgla: ρ = 1,3 Mg/m3

Przekrój wnęki ścianowej trapez:

podstawa dłuższa 4,5 [m]

podstawa krótsza 3,0 [m]

współczynnik zmniejszenia przekroju ściany f=0,9

Parametry geometryczne ścian są odczytane z map pokładowych. Na ich podstawie oblicza się wydobycie dobowe brutto i odpowiednio dobowe netto pomniejszone o wielkość zanieczyszczeń.

Parametr	Symbol	ściana F-10	ściana F-27	ściana F-17
Długość	L [m]	205,00	220,00	235,00
Wysokość	h [m]	3,20	2,20	2,30
Pole przekroju	A [m^2]	10,80	7,43	7,76
Postęp	p[m/mc]	80,00	120,00	120,00
Wydobycie brutto	Ab[Mg/db]	3101,09	3432,00	3832,64
Wydobycie netto	An[Mg/db]	2790,98	3088,80	3449,37

1. Obliczanie niezbędnej ilości powietrza w poszczególnych miejscach jego zapotrzebowania

Warunek 1) Obliczanie niezbędnej ilości powietrza ze względu na minimalną dopuszczalną prędkość powietrza.

• ściana F-10 (pok. 403/1)

A= 10,46 m²

Wmin=0,3 m/s

V=60*10,46*0,3= 194 m³/min

• ściana F-27 (pok. 404/2)

A=7,76m²

Wmin= 0,3 m/s

V=60*7,76*0,3= 133 m³/min

• ściana F-27 (pok. 404/4)

A=7,73m²

Wmin= 0,3 m/s

V=60*7,73*0,3= 139 m³/min

Warunek 2) Wyznaczanie niezbędnej ilości powietrza w wyrobiskach wybierkowych, dla optymalnej dla nich prędkości powietrza równej 2,5 m/s.

V=60*A*2,5 m³/min

• ściana F-10 (pok. 403/1)

A= 10,46 m²

Wmin=2,5 m/s

V=60*10,46*0,3= 1620 m³/min

• ściana F-27 (pok. 404/2)

A=7,76m²

Wmin= 2,5 m/s

V=60*7,76*0,3= 1113 m³/min

• ściana F-27 (pok. 404/4)

A=7,73m²

Wmin= 2,5 m/s

V=60*7,73*0,3= 1164 m³/min

Warunek 3) Obliczanie niezbędnej ilości powietrza ze względu na występowanie zagrożenia metanowego.

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 prognozy 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, %CH4 (przyjmuję 2%)

k - procentowa zawartość metanu w prądzie powietrza dopływającym do tego wyrobiska, %CH4 (z powodu braku prognoz dla bezpieczeństwa przyjmuję 0,5%)

V_CH4-prognozowana metanowość bezwzględna, m³/min;

c -współczynnik nierównomierności wydzielania się metanu w ścianie; c = 1,65.

Prognozowana metanowość bezwzględna

Metanowość bezwzględna oznaczająca liczbę metrów sześciennych metanu wydzielającego się do atmosfery kopalnianej (bez metanu odprowadzanego rurociągami odmetanowania) oblicza się z zależności:

W_e - metanonośność pokładu eksploatowanego, m³ CH₄/Mg _csw.

m_e - miąższość pokładu eksploatowanego, m,

m_i- miąższość pokładów wyżej i niżej zalegających od pokładu eksploatowanego, m,

Wi- metanonośność pokładów wyżej i niżej zalegających od pokładu eksploatowanego, m³ CH₄/Mg _csw,

ή_i - stopień odgazowania pokładów wyżej i niżej zalegających od pokładu eksploatowanego, (krzywa odgazowania)

A_n - wydobycie węgla netto z pokładu eksploatowanego (dla którego są wykonywane obliczenia), Mg/db.

Obliczona prognozowana metanowość bezwzględna (V_CH4 ) dla poszczególnych wyrobisk wynosi:

• ściana F-10 (pok. 403/1)

14,49

• ściana F-27 (pok. 404/2)

20,75

• ściana F-17 (pok. 404/4)

22,63

Obliczona niezbędna, ilość powietrza ze względu na występowanie zagrożenia
metanowego V:

ściana F-10  1593,87 m³/min

ściana F-27  2282,83 m³/min

ściana F-17 2489,24 m³/min

Razem zapotrzebowanie:

2. Obliczanie niezbędnej ilości powietrza w komorach funkcyjnych, przewietrzanych niezależnym prądem powietrza

Niezbędne ilości powietrza dla komór funkcyjnych obliczam z wzoru:

V_kf = 0,1 * V_k [m³/min]

gdzie:

V_k jest objętością komory funkcyjnej, w metrach sześciennych

Zakładam 4 komory funkcyjne o tych samych wymiarach :

• długość: 50 m

• szerokość: 5 m

• wysokość: 5 m

• Obliczyć objętość V_k= 1250 m³

• Ilość powietrza na komorę V_i = 0,1*V_k= 125 m³/min

• Ilość powietrza dla wszystkich komór
  m³/min

Razem zapotrzebowanie:

3.Obliczanie niezbędnej ilości powietrza w wyrobiskach technologicznych otamowanych tamami rozdzielającymi

Opór R_w0 wyrobiska technologicznego otamowanego tamami rozdzielającymi przyjmuję układ tam rozdzielających, obejmującego dwie tamy połączone szeregowo dla tam murowanych z drzwiami R_wo= od 25 kg/m⁷.

Ilość powietrza w wyrobiskach otamowanych:

Przyjmuje się tamy murowane z drzwiami o oporze R_wo= 25 kg/m⁷ i spadku naporu 800 Pa.

Według nomogramu odczytuje się ilość powietrza: V_wt= 5,7 m³/sec = 342 m³/min.

Razem zapotrzebowanie:

4. Obliczenie ilości powietrza w wyrobiskach korytarzowych przewietrzanych niezależnymi prądami powietrza (obliczanie wentylacji lutniowej dla drążonego ślepego wyrobiska)

• Chodnik F-21 (pok. 403/1)

IV kategoria zagrożenia metanowego więc:
5

Intensywność wydzielania metanu z calizny:

Wydobycie brutto z chodnika:

Wydobycie netto z chodnika:

Miąższość pokładu:

Postęp chodnika:

Metanonośność bezwzględna z prognozy KD Barbara

Długość wyrobiska
- przy danym postępie wyrobisko drążone było
m-ca czyli przyjmujemy 6 miesiące. Dla takiego czasu współczynnik
. Kolejny dzień drążenia wyrobiska
dzień.

• Chodnik F-10 (pok.404/2)

IV kategoria zagrożenia metanowego więc:
6

Intensywność wydzielania metanu z calizny:

Wydobycie brutto z chodnika:

Wydobycie netto z chodnika:

Miąższość pokładu:

Postęp chodnika:

Metanonośność bezwzględna z prognozy KD Barbara

Długość wyrobiska
- przy danym postępie wyrobisko drążone było
m-ca czyli przyjmujemy 4 miesiące. Dla takiego czasu współczynnik
. Kolejny dzień drążenia wyrobiska
dzień.

• Chodnik F-8 (pok.404/4)

IV kategoria zagrożenia metanowego więc:
7

Intensywność wydzielania metanu z calizny:

Wydobycie brutto z chodnika:

Wydobycie netto z chodnika:

Miąższość pokładu:

Postęp chodnika:

Metanonośność bezwzględna z prognozy KD Barbara

Długość wyrobiska
- przy danym postępie wyrobisko drążone było
m-ca czyli przyjmujemy 3 miesiące. Dla takiego czasu współczynnik
. Kolejny dzień drążenia wyrobiska
dzień.

Dane do obliczeń wentylacji lutniowej:

• Chodnik F-21 (pok. 404/1) drążony jest w obudowie ŁP8/V25/A o powierzchni przekroju poprzecznego
  

Przyjęto średnicę lutniociągu równą 800mm, i oporze jednostkowym równym
oraz dostatecznym uszczelnieniu - współczynnik szczelności

- niezbędna ilość powietrza w przodku z uwagi na zagrożenie metanowe

Stosowana jest metanometria automatyczna, przodek drążony kombajnem i przewietrzany jest wentylacją tłoczącą (przy pracy kombajnu), dlatego:
, natomiast wyliczony wcześniej (dla chodnika F-10)
, długość chodnika
, metanowość

• Chodnik F-10 (pok. 404/2) drążony jest w obudowie ŁP8/V25/A o powierzchni przekroju poprzecznego
  

Przyjęto średnicę lutniociągu równą 800mm, i oporze jednostkowym równym
oraz dostatecznym uszczelnieniu - współczynnik szczelności

- niezbędna ilość powietrza w przodku z uwagi na zagrożenie metanowe

Stosowana jest metanometria automatyczna, wentylacja lutniowa tłocząca, tradycyjna, dlatego:
, natomiast wyliczony wcześniej (dla chodnika F-10)
, długość chodnika
, metanowość

• Chodnik F-8 (pok. 404/4) drążony jest w obudowie ŁP8/V25/A o powierzchni przekroju poprzecznego
  

Przyjęto średnicę lutniociągu równą 800mm, i oporze jednostkowym równym
oraz dostatecznym uszczelnieniu - współczynnik szczelności

- niezbędna ilość powietrza w przodku z uwagi na zagrożenie metanowe

Stosowana jest metanometria automatyczna, wentylacja lutniowa tłocząca, tradycyjna, dlatego:
, natomiast wyliczony wcześniej (dla chodnika F-10)
, długość chodnika
, metanowość

Razem zapotrzebowanie:

6. Obliczenie niezbędnej ilości powietrza w kopalni

• Niezbędną ilość powietrza doprowadzonego do kopalni obliczam bilansując niezbędne ilości powietrza w miejscach jego zapotrzebowania według wzoru:

gdzie:

- niezbędna ilość powietrza w kopalni,

- suma niezbędnych ilości powietrza w wyrobiskach eksploatacyjnych, m³/min,

- suma niezbędnych ilości powietrza w komorach funkcyjnych, m³/min,

- suma niezbędnych ilości powietrza świeżego w wyrobiskach technologicznych otamowanych tamami rozdzielającymi, m³/min,

- suma niezbędnych ilości powietrza w wyrobiskach korytarzowych przewietrzanych niezależnymi prądami powietrza (w tym niezależne prądy dla przewietrzania drążonych wyrobisk), m³/min.

Obliczenie niezbędnej ilości powietrza w kopalni:

Ilość powietrza w kanale wentylacyjnym, równą wydajności wentylatora
przy określonym szybie wydechowym, oblicza się jako sumy ilości powietrza wypływającego z dołu kopalni i strat zewnętrznych powietrza

Całkowitą ilość powietrza wypływającego z kopalni
jest równa ilości powietrza przepływającego przez wentylator głównego przewietrzania

Przyjmuje się w projekcie, szyb wydechowy z wyciągiem klatkowym, z budynkiem depresyjnym (2) ze stratą naporu równą 3500 Pa. Wartość strat na zrębie szybu, odczytuje się z diagramu i wynosi ona:

---