Расчет расхода воздуха в месте установки МВП

Расход воздуха в месте установки ВМП должен удовлетворять следующим условиям:

2.1 Для любого, отдельно установленного, ВМП

2.2 Для любой группы ВМП, работающих на разные трубопроводы и установленных в одном месте,

где Qв – подача ВМП при длине тупиковой выработки на отдельные периоды, для которых выполняется расчет;

kр – коэффициент, принимаемый равным 1,0 для ВМП с нерегулируемой подачей и 1,1 — с регулируемой.

Примечание. 1. ВМП, работающие на один трубопровод, следует рассматривать как один вентилятор.

2. ВМП счищаются установленными в одном месте, если расстояние между ними не превышает 10 м; при расстоянии от ближайшего ВМП более 10 м вентилятор считается установленным отдельно.

Лекция 13

1. Депрессия воздушных потоков

Основными параметрами рудничной вентиляции являются давление и расход воздуха.

Существует три вида давления воздуха: абсолютное, статическое, скоростное и общее.

Абсолютным давлением называется давление р столба воздуха на площадь его основания S. Абсолютное давление, действующее на площадь основания неподвижного столба воздуха в стволе шахты глубиной Н при условии, что удельный вес воздуха постоянен равно

р=(р₀+y₀Н)S

Статическое давление воздуха р – давление на единицу поверхности стенок трубопровода, закрытого канала или боков выработки, т.е. давление, производимое воздухом на плоскости, параллельные потоку, и измеряется в Па. В зависимости от способа проветривания шахты статическое давление может быть избыточным (при нагнетательном способе, больше атмосферного) или недостающим (меньше атмосферного, при всасывающем способе).

Скоростным давлением называется давление, оказываемое движущимся воздухом на неподвижное тело или испытываемое передней частью движущегося тела в неподвижном воздухе. Скоростное давление определяется формулой

р_ск=v²y/2q, Па

где v – скорость движения воздуха, м/с;

q – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с²;

y – удельный вес воздуха, Н/м².

Скорость воздуха в сечении выработки является переменной величиной, поэтому скоростное давление характеризует поток воздуха в определенной точке. Статическое давление во всех точках поперечного сечения практически одинаково.

Общее давление воздуха р_об, Па, представляет собой сумму абсолютных величин статического и скоростного давления при его движении и равно

р_об=р+ р_ск.

Движение воздуха в шахте подчиняется основным, фундаментальным законам природы: закону сохранения массы и закону сохранения энергии.

Закон сохранения массы определяет, что масса любого объема воздуха остается постоянной в процессе его движения. Другими словами, изменение массы во времени равно нулю.

Для элементарного потока при нормальных условиях между двумя его сечениями можно записать

v₁ S₁ = v₂ S₂ , (4)

где S₁ ,S₂ – площади начального и конечного сечений элементарного потока;

v₁ , v₂ – скорости движения воздуха через эти сечения.

Для объемного расхода воздуха по всему сечению

Q₁ = Q₂ . (5)

Для массового расхода (неизотермический, неоднородный поток)

М₁ = М₂ .

Уравнение сохранения энергии для горных выработок (для несжимаемого потока воздуха между двумя сечениями выработки) описывается уравнением Бернулли (1738г.).

(р₁ – р₂) ± (r₁ g z₁ – r₂ g z₂) ± ( и₁² – и₂²) = h_с . (6)

Величина первого слагаемого – разность статических давлений в двух сечениях, второе – разность давлений двух столбов воздуха и разность скоростных давлений в начальном и конечном сечении (h_дин). Первые два слагаемых представляют собой изменение потенциальной энергии потока, а третье – изменение его кинетической энергии.

Величина разности давлений в двух сечениях выработки (р₁ – р₂) появляется вследствие работы источника тяги (вентилятора или естественной тяги) и называется депрессией (h_в).

Депрессией в рудничной вентиляции называют разность давлений воздуха между двумя сечениями выработки, по которой идет воздух.

Разница между атмосферным давлением и статическим давлением называется статической депрессией, разность скоростных давлений – скоростной депрессией, а разность полных давлений – полной депрессией. Обозначается буквой h и измеряется в даПа.

Депрессия обусловлена потерями давления движущегося воздуха на преодоление им сопротивления поверхности выработки между рассматриваемыми сечениями. Эти потери давления воздуха эквивалентны сопротивлению выработки, и ими они обусловлены, поэтому депрессию воздуха в зависимости от контекста можно называть разностью давлений, потерей давления, перепадом давления воздуха или сопротивлением воздуха.

Расходом воздуха называют количество воздуха, м³, проходящего через площадь поперечного сечения S выработки в единицу времени и определяют по формуле

Q=vS, м³/мин.

Для замеров депрессии используют депрессиометры или микроманометры.

Водяной U-образный депрессиометр состоит из U-трубки, укрепленной на шкале с делениями через 1 мм. Трубку заливают дистиллированной водой до отметки 0 (посредине шкалы). На обе конца депрессиометра надевают резиновые трубки, которые помещают в сечение потока, между которыми измеряют разность давлений. Вода в колене, присоединенном к месту с меньшим давлением, поднимется и наоборот, в колене с большим давлением опустится. Отсчеты берут по обоим менискам и складывают.

Микроманометр служит для более точного измерения депрессии. Наиболее распространенным является микроманометр с наклонной шкалой (ММН).

2 Режимы движения воздуха и типы воздушных потоков

Движение воздуха может быть ламинарным и турбулентным.

Ламинарное движение – это, когда отдельные струйки воздуха движутся параллельно друг другу, не смешиваясь.

При турбулентном движении – отдельные струйки воздуха непрерывно перемешиваются.

Режим движения воздуха в канале (выработке) определяет специальный критерий – число Рейнольдса (Re):

Re = , (7)

где и – средняя скорость движения воздуха в выработке;

S – площадь поперечного сечения выработки;

v - кинематическая вязкость воздуха;

Р - периметр выработки.

Для шахтных выработок критическое значение числа Рейнольдса равно 1000 – 1500. Минимальная скорость воздуха, при которой движение воздуха еще остается турбулентным, равно 0,006-0,01м/с. Поэтому в горных выработках, проветриваемых деятельной вентиляционной струей, движение воздуха, как правило, турбулентное.

Ламинарное движение наблюдается только при просачивании воздуха через уплотнившийся закладочный массив и через перемычки.

Все воздушные потоки в выработках можно разделить на два типа: ограниченные (с твердыми границами) и свободные (свободные струи), не имеющие твердых границ. В горных выработках твердыми границами являются стенки выработок.

Свободные струи образуются при выходе ограниченного потока в неограниченное (достаточно большое) пространство. Например, выход потока в камеру большого сечения или из трубопровода в выработку. Если на каком либо участке свободная струя соприкасается с твердой поверхностью и не получает полного развития, она называется неполной.

Лекция 14

Сопротивление горных выработок движению воздуха

1 Сопротивление трения. Коэффициент сопротивления трения

Воздух, проходящий по выработкам, преодолевает сопротивление трения о стенки выработки и местные сопротивления, к которым относятся повороты струи, внезапные сужения выработок, их сопряжения и др.

Закон сопротивления в рудничной вентиляции описывает связь между потерей давления и расходом воздуха (скоростью) в горной выработке. Эта зависимость определена экспериментально и, в общем случае, имеет вид

h = R Qⁿ

где R – коэффициент сопротивления;

n – показатель степени, зависящий от режима движения.

Величина показателя степени определяет тип движения – ламинарное или турбулентное. При ламинарном, показатель степени равен 1, а при турбулентном – 2. В некоторых случаях возможны промежуточные значения. При фильтрационном просачивании воздуха через целики, трещины в массиве, обрушенные породы величина показателя меняется от 1 до 2.

Депрессия, необходимая для преодоления сопротивления трения при движении воздуха по горным выработкам, определяется по формуле

где L– длина выработки, м;

– коэффициент сопротивления трения;

Р_в – периметр выработки, м.

Коэффициент определяется опытным путем.

Входящая в формулу величина называется аэродинамическим сопротивлением трения и обозначается буквой R. Следовательно, формулу для определения депрессии можно записать следующим образом

h=RQ²,

откуда

R=h/Q²

Единица сопротивления Rназывается киломюргом (к ).

Сопротивление Rопределяется только размерами, шероховатостью и длиной выработки, независимо от количества проходящего по ней воздуха, и характеризует трудность проветривания выработки.

Наиболее эффективным способом снижения коэффициента трения являются:

– для незакрепленных выработок – торкретирование бетоном боковых поверхностей, применение пластмассовых покрытий;

– для выработок с рамной крепью – обшивка крепи досками, заполнение пространства между рамами чурками, бетонными плитами;

– увеличение сечения выработок.

2 Местные сопротивления

Местные сопротивления в шахте встречаются в виде поворотов, внезапных расширений и сужений выработок, стоящих и движущихся вагонеток и поездов.

Депрессия, необходимая для преодоления местных сопротивлений, вычисляется по формуле

где – коэффициент местного сопротивления, определяемый опытным путем для каждого сопротивления при конкретных скоростях воздушной струи (принимается по таблицам);

v – средняя скорость движения воздуха до или после местного сопротивления, м/с.

3 Сопротивление канала вентилятора

Сопротивление канала вентилятора (выработки, соединяющей вентиляционный ствол с вентилятором главного проветривания) складывается из сопротивления поворота струи с одновременным ее сужением, сопротивления трения о стенки канала и поворота канала к вентилятору. Берутся по таблице или для канала большого поперечного сечения R=0,5–2 ; для среднего сечения R=5–10 .

4 Лобовые сопротивления

Лобовым называется сопротивление, оказываемое потоку находящимся в нем телом, размеры которого поперек потока значительно превосходят размеры выступов шероховатости (элементов крепи). Это – сопротивление армировки ствола, вагонеток, стоек крепи в лавах. Аэродинамическое сопротивление определяется по формуле

где с – безразмерный коэффициент лобового сопротивления;

S_м– миделево сечение тела, т.е. площадь проекции тела на плоскость, перпендикулярную направлению движения, м².

Коэффициент лобового сопротивления в горных выработках определяется формой и шероховатостью поверхности тела сопротивления и взаимным расположением тел. Величина этого коэффициента может быть значительно снижена, если придать телу обтекаемую форму.

Лекция 15

1. Шахтные вентиляционные сети

Совокупность всех путей движения воздуха в шахте называется шахтной вентиляционной сетью. Кроме этого вентиляционная сеть включает в себя вентиляторы главного проветривания, вентиляционные сооружения, машины и механизмы, вспомогательное оборудование, системы местной вентиляции. Влияние местной вентиляции (вентиляция подготовительных выработок) на распределение воздуха в шахтной сети – локальное.

На шахтах, для изображения путей движения воздуха, построения маршрутов движения людей, трубопроводов, транспортных цепочек и т.д., используются схемы вентиляции шахт, схемы вентиляционных соединений и планы горных работ.

Схемы вентиляции отражают взаимное внемасштабное расположение горных выработок. Единственный критерий расположения – удобство восприятия. Схемы вентиляционных соединений показывают внемасштабное соединение элементов вентиляционной сети. Их задачей является графическое представление связанности всех элементов шахтной вентиляционной сети. На планах горных работ взаимное расположение горных выработок представляется по отдельным пластам в масштабе, с учетом их положения во времени.

На схемах вентиляционных соединений в виде узла показывают соединение трех и более выработок. Выработки, соединяющие два узла, называются ветвями. В тоже время, отдельные ветви могут включать несколько выработок соединенных последовательно.

Часть схемы ограниченная ветвями и не содержащая внутри себя других ветвей называется ячейкой или элементарным вентиляционным контуром (рис.1). Ветви, (1-2, 2-3, 3-4, 1-4) ограничивающие ячейку, являются элементами этого вентиляционного контура. Внутри ячейки другие ветви отсутствуют.

1 4

2 3

Рис. 1 Элементарный вентиляционный контур

В зависимости от взаимного расположения выработок различают три основных вида их соединений: последовательное, параллельное и диагональное.

2. Виды вентиляционных соединений горных выработок

Последовательное соединение. Соединение выработок без разветвлений называется последовательным. Например, выемочный участок состоит из конвейерного штрека (1-2), лавы (2-3) и вентиляционного штрека 3-4 (рис. 4).

4 3

1 2

Рис. 2 Упрощенная схема выемочного участка

направление движения воздуха

Депрессия последовательного соединения определяется как сумма депрессий входящих в него ветвей (рис.2)

h_общ = h_1-2 + h_2-3 + h_3-4 = ∑ h_i.

Общее сопротивление последовательного соединения равно сумме сопротивлений отдельных выработок составляющих его (см. рис.2)

R_общ = R_1-2 + R_2-3 + R_3-4 = ∑ R _i.

Расход воздуха во всех выработках одинаков Q_общ = Q_1-2 = Q_2-3 = Q_3-4 .

Тогда, умножив все члены уравнения на Q², получим

R_общ Q² = R_1-2 Q²_1-2+ R_2-3 Q²_2-3 + R_3-4 Q²_3-4.

или h_общ = h_1-2 + h_2-3 + h_3-4 = ∑ h_i.

Депрессия последовательного соединения равна сумме депрессий, входящих в него ветвей.

Параллельное соединение.Параллельным соединением выработок называется такое соединение, когда выработки связаны между собой только в двух общих узлах.

Пример простого параллельного соединения показанна рис.3. В параллельном соединении разность давлений (депрессия) в узлах для всех ветвей одинакова. Для схемы представленной на рис.3 можно записать, что общая депрессия параллельного соединения равна депрессии любой из его ветвей

h_о = h_1-2 = h _1-А-2 .

А

Рис.3 Простое параллельное соединение

Общий расход воздуха в параллельном соединении равен сумме расходов в отдельных ветвях

Q_о = Q_1-2 + Q_1-А-2.

Подставляя вместо расходов воздуха, в уравнении соотношение , с учетом можно записать формулу для определения общего сопротивления параллельного соединения

.

или в общем виде

.

В частном случае, когда R₁= R₂ =…= R_n можно записать

.

Расход воздуха в одной из ветвей (Q₁) параллельного соединения (из двух ветвей), можно определить через общий расход воздуха

Q₁ = .

Распределение воздуха, в ветвях параллельного соединения, происходит обратно пропорционально корню квадратному из отношения сопротивлений ветвей.

Диагональное соединение.Диагональное соединение можно рассматривать, условно, как параллельное соединение двух выработок, связанных между собой выработкой-диагональю (рис.4, участок ВС).

Д

В С

А

Рис.4 Схема диагонального соединения

Основным свойством диагонального соединения является то, что движение воздуха в ветви-диагонали не зависит от ее аэродинамического сопротивления. Так, например воздух будет двигаться из узла В в узел С если выполняется условие

.

При равенстве этих отношений

,

расход воздуха в диагонали равен нулю (Q_ВС = 0).

Депрессия диагонального соединения равна сумме депрессий выработок последовательно примыкающих друг к другу

h₀ = h_АС + h_СД = h_АВ + h_ВД = h_АВ + h_ВС + h_СД.

Общее сопротивление диагонального соединения определяется по формуле

R₀=h₀ / Q₀² ,

где Q₀ – расход воздуха, проходящий через диагональное соединение.

Расчет воздуха в ветвях диагонального соединения определяется по приближенным формулам с использованием уравнения гиперболы.

Комбинированное соединение представляет собой совокупность последовательных, параллельных, а иногда и диагональных соединений выработок. В простейших случаях общее сопротивление таких сочетаний выработок определяется путем последовательной замены всех параллельных и диагональных соединений соответствующими общими сопротивлениями. К общим сопротивлениям добавляют последовательно включенные участки и находят общее сопротивление всей сети.

3. Эквивалентное отверстие

Для оценки относительной трудности или лёгкости проветривания шахт существует понятие эквивалентное отверстие. Эквивалентным отверстием шахты называется – воображаемое круглое отверстие в весьма тонкой стенке, через которое при разности давлений по ту и другую сторону, равное депрессии шахты будет проходить тоже количество воздуха, что и через шахту под влиянием той же депрессии. Площадь эквивалентного отверстия обозначается буквой А. А=0,38/√R .Чем больше эквивалентное отверстие, тем меньше сопротивление шахты и тем легче её проветривание. Шахты считаются трудно проветриваемыми при А меньше 1м², средней трудности проветривания при А = 1-2м² и легко проветриваемыми при А больше 2м².

4. Способы проветривания шахты

Способы вентиляции шахт, в зависимости от способа создания необходимого перепада давления (депрессии) в горных выработках, делятся на всасывающий, нагнетательный и комбинированный (нагнетательно-всасывающий). На шахтах Украины, в основном используется всасывающий способ вентиляции.

Сущность всасывающего способа вентиляции состоит в том, что со стороны всасывающей части вентилятора, при его работе, создается разряжение (пониженное, по сравнению с атмосферным, давление). При этом давление воздуха в любой части шахты меньше атмосферного. При остановке вентилятора, воздух будет еще некоторое время поступать в шахту за счет этой разности давлений. В дальнейшем, после выравнивания давлений, воздух будет поступать в горные выработки только за счет действия естественной тяги.

Всасывающий способ проветривания рекомендуется на всех газовых шахтах, так как повышение давления воздуха, при остановке вентилятора, приводит к частичному уменьшению газовыделения в горные выработки. Этот способ особенно эффективен при фланговой схеме проветривания, когда отдельные части шахтного поля проветриваются разными вентиляторами. Вместе с тем, при фланговой схеме проветривания с несколькими вентиляторами, усложняется регулирование воздухораспределения между отдельными частями шахты.

Всасывающий способ проветривания рекомендуется применять при глубине отработки более 200 м, когда отсутствуют аэродинамические связи горных выработок с поверхностью.

Нагнетательный способ вентиляции состоит в том, что перепад давления в шахте создается путем повышения давления воздуха вентилятором в воздухоподающем стволе. За счет механической энергии вентилятора нормальное атмосферное давление воздуха р_а увеличивается на выходе из вентилятора до величины р₁, а в устье ствола, отводящего воздух на поверхность, оно остается равным атмосферному.

К достоинствам нагнетательного способа проветривания относятся – возможность применения одной главной вентиляционной установки для разветвленной шахтной вентиляционной сети, устойчивость работы главного вентилятора и возможность эффективного регулирования воздухораспределения в шахте. Главным недостатком этого способа проветривания является опасность увеличения газовыделения в горные выработки после остановки вентилятора главного проветривания.

Нагнетательно-всасывающий способ проветривания шахт позволяет создавать в шахтной внтиляционной сети зоны «нулевого» давления. В этих частях шахты давление в горных выработках равно атмосферному (давлению на поверхности), вследствие чего, отсутствуют утечки воздуха между выработками и поверхностью. При одновременной работе части вентиляторов на нагнетание, а части – на разряжение, в одних выработках создается повышенное (по сравнению с атмосферным), а в других – пониженное давление. Этот способ проветривания рекомендуется во всех случаях отработки самовозгорающихся углей при наличии аэродинамических связей между горными выработками и поверхностью. Недостаток – сложность управления проветриванием.

Лекция 16

Схемы проветривания шахты.

При проектировании схемы проветривания шахты необходимо обеспечить:

– устойчивый режим проветривания на весь период эксплуатации шахты;

– минимальное число вентиляционных сооружений в целях снижения утечек воздуха и повышения надежности вентиляции;

– обособленное проветривание главных транспортных выработок, оборудованных ленточными конвейерами, или использование их для отвода исходящих вентиляционных струй.

Схема проветривания шахты может быть единой или секционной. При секционной схеме проветривания все шахтное поле разделяется на отдельные обособленно проветриваемые части – секции (блоки). Каждый блок обслуживается своим вентилятором главного проветривания и связан с земной поверхностью блоковыми воздухоподающим и воздухоотводящим стволами. Эта схема рекомендуется для глубоких газообильных шахт (свыше 10м³/т), с большой производственной мощностью (свыше 6000т/сут) и значительными размерами шахтного поля (более 6км).

При единой схеме проветривания воздухоподающий ствол связан со всеми вентиляционными стволами, вскрывающими шахтное поле.

Схемы вентиляции, в зависимости от взаимного расположения выработок, по которым подается свежий и отводится загрязненный воздух, можно разделить на центральные, фланговые и комбинированные.

Центральные схемы, в свою очередь, делятся на два вида: центрально-сдвоенные и центрально-отнесенные. В первом случае воздухоподающий и воздуховыдающий стволы располагаются в центре шахтного поля (рис.1). Свежий воздух распределяется на крылья шахтного поля, а затем, проходя по очистным и подготовительным забоям, возвращается к воздуховыдающему стволу.

Рис.1 Центрально-сдвоенная схема вентиляции шахты

Расстояние между стволами составляет 30-100 м. Эта схема применяется при глубине ведения горных работ более 200 м.

Центрально-отнесенная схема может применяться при отработке верхней части шахтного поля (рис.2), например, бремсберговых полей. Здесь стволы могут располагаться на значительном расстоянии друг от друга.

Рис.2 Центрально-отнесенная схема вентиляции шахты

Достоинства центральных схем – относительно небольшие капитальные затраты, быстрый ввод шахты в эксплуатацию, одна вентиляторная установка, незначительные потери угля в целиках, простота управления проветриванием. Недостатки – высокая депрессия шахт, большие внутренние утечки воздуха, резерв возможностей регулирования режима работы вентилятора, с учетом возможного увеличения сопротивления шахтной вентиляционной сети.

При вскрытии шахтного поля в центре и на его границах, применяются фланговые (диагональные) схемы проветривания шахт. Эти схемы проветривания можно отнести к прямоточным. Воздух поступает в шахту в центре шахтного поля, распределяется по отдельным крыльям и, после проветривания очистных забоев, удаляется через фланговые стволы. Среди всех разновидностей фланговых схем вентиляции можно выделить крыльевую, групповую и участковую (рис.3).

К достоинствам фланговых схем вентиляции относятся минимальные утечки воздуха, при его движении от стволов к очистным забоям, сокращение внешних утечек (подсосов) воздуха, так как фланговые стволы, как правило, не используются для транспортировки грузов (в устьях этих стволов можно обеспечить качественную герметизацию), снижение общешахтной депрессии (за счет сокращения пути движения воздуха), меньшие требования к резерву глубины регулирования вентиляторов.

Недостатки фланговых схем – большие капитальные затраты (начало очистных работ возможно только после проведения выработок до границ шахтного поля), увеличение потерь полезного ископаемого в околоствольных охранных целиках, большое количество вентиляторных установок, трудность общешахтного реверсирования вентиляции.

а .

б.

в.

Рис. 3 Фланговые схемы вентиляции шахт: а – крыльевая; б – групповая;

в - участковая

В комбинированных схемах вентиляции используются элементы центральных и фланговых схем. Так, например, один воздуховыдающий ствол может располагаться в центре шахтного поля, а остальные – на флангах. При этом исходящая вентиляционная струя из выемочных участков, расположенных в центре шахтного поля, выдается по центральному стволу, а из участков, расположенных на флангах – по фланговым стволам.

В комбинированной секционной схеме проветривания, на крупных шахтах, каждая секция имеет свой воздуховыдающий ствол, а в центре воздухоподающие стволы и скиповый ствол – общий для всех секций. Выработки каждой секции проветриваются обособленной струей воздуха. На крупных шахтах для подачи и отвода воздуха могут использоваться до десятка стволов. К достоинствам комбинированных схем вентиляции можно отнести небольшую депрессию вентиляторов главного проветривания, повышение надежности проветривания отдельных участков шахты, простота регулирования воздухораспределения в пределах отдельных участков, большое количество запасных выходов из шахты. Недостатки этих схем – сложность вентиляционной сети, сложность общешахтного регулирования воздухораспределения и большие капитальные затраты.

Рис. 4 Комбинированная схема вентиляции шахты

Лекция 17

Утечки воздуха

Одной из особенностей проветривания подземных выработок является наличие утечек воздуха, по пути его движения от устьев воздухоподающих стволов до основных объектов проветривания шахты – очистных и подготовительных забоев. Утечки (подсосы) воздуха происходят через выработанные пространства, возникающие после выемки полезного ископаемого, бутовые полосы, целики, вентиляционные сооружения, герметизирующие устройства. Утечки воздуха, чаще всего, оказывают негативное воздействие на вентиляцию отдельных выработок, выемочных полей и шахты в целом. Для их компенсации необходимо увеличивать подачу воздуха в шахту – увеличивать затраты на проветривание шахты.

Просачивание воздуха через целики полезного ископаемого и выработанные пространства, с остатками полезного ископаемого, может привести к возникновению эндогенного пожара.

Все утечки воздуха можно разделить на две основные группы: поверхностные (внешние) и подземные (внутренние). Поверхностные утечки (подсосы) воздуха происходят через неплотности надшахтных зданий и сооружений, вентиляционных каналов, ляды вентиляционных установок, через перекрытия и перемычки в устьях стволов, шурфов и др. Суммарная величина поверхностных утечек (подсосов) воздуха определяется как разность между подачей вентилятора (вентиляторов) главного проветривания и количеством воздуха, поступающего в шахту.

Подземные (внутренние) утечки воздуха происходят через вентиляционные сооружения, погашенные выработки, выработанные пространства, нарушенные целики. Их можно разделить на местные и распределенные. К местным утечкам относятся утечки через вентиляционные сооружения и отдельные погашенные (погашаемые) выработки, которые связывали между собой выработки с поступающим и исходящим потоками воздуха, в каких то, определенных, местах вентиляционной струи. К распределенным утечкам относятся утечки через выработанные пространства. Эти утечки распределены по длине выработки, примыкающей к выработанному пространству или нарушенным целикам.

Расчет утечек воздуха производится по следующим формулам

подсос воздуха с поверхности

подземные утечки

общие утечки

где Q_в– количество воздуха проходящее по каналу вентилятора, м³/мин;

Q_з– количество воздуха поступающее в очистные и подготовительные забои, м³/мин;

Q_ш– количество воздуха поступающее в шахту, м³/мин;

Мероприятия по снижению утечек воздуха

1 снижение общешахтной депрессии, которой пропорциональны общешахтные утечки воздуха;

2 применение фланговой схемы проветривания, создание вентиляционных горизонтов, обособленных от откаточных;

3 проведение групповых полевых выработок, боковые поверхности которых менее воздухопроницаемы, чем поверхности пластовых групповых выработок, охраняемых целиками угля;

4 контроль и ремонт вентиляционных сооружений;

5 применение пластмасс, герметизирующих стенки выработок.

Лекция 18

1 Регулирование расхода воздуха

При развитии горных работ появляется необходимость в изменении общего количества воздуха, поступающего в шахту, и в перераспределении его между отдельными участками. Регулирование расхода воздуха может быть естественным и искусственным.

Естественное регулирование расхода воздуха достигается изменением скорости вращения рабочего колеса вентилятора, поворотом лопаток рабочего колеса у осевых вентиляторов и реже изменением сопротивления канала вентилятора. Увеличить количество воздуха, подаваемого вентилятором в шахту, можно путем уменьшения сопротивления шахты посредством раскрепления или расширения выработок, замены одного вида крепи другим, с меньшим аэродинамическим сопротивлением, расширения кроссингов и каналов вентиляторов, сокращения длины выработок, разделения воздушной струи на возможно большее число параллельных струй, а также уменьшением поверхностных утечек.

При естественном распределении воздуха в параллельных и диагональных соединениях не всегда обеспечивается надлежащее проветривание выработок и забоев. Поэтому возникает необходимость в искусственном перераспределении количества воздуха между участками, которое осуществляется следующими способами:

1. Регулирование распределения воздуха с помощью вентиляционного окна

Вентиляционное окно представляет собой, как правило, прямоугольное отверстие в двери или перемычке.

Вентиляционное окно устанавливают в выработке, где необходимо уменьшить расход воздуха.

Дверь с окном устанавливают в тех выработках, где редко перемещаются грузы и люди. Перемычка с окном – там, где нет движения транспорта и людей.

Сечение окна определяется, как правило, заранее, специальным расчетом. Окно оборудуется задвижкой, позволяющей изменять сечение окна, а, следовательно, и количество воздуха в выработке.

Прогноз эффективности регулирования производится, с использованием соответствующего программного обеспечения, службой вентиляции шахты или службой ДГС ГВГСС.

2. Регулирование количества воздуха уменьшением сопротивления выработок

Способ используется для увеличения количества воздуха, проходящего по одной из параллельных ветвей, что достигается за счет уменьшения коэффициента аэродинамического сопротивления выработок ,увеличения их поперечного сечения и сокращения длины. Коэффициент уменьшается при креплении капитальных выработок бетоном, замене деревянной крепи металлической или сборной железобетонной. Для сокращения длины вентиляционных струй иногда проводят дополнительные более короткие выработки, а старые погашают.

3. Регулирование количества воздуха вспомогательными вентиляторами

Вспомогательные вентиляторы устанавливают для усиления проветривания участков и крыльев шахты. При этом в большинстве случаев выработку перегораживают перемычкой, сквозь которую пропускают диффузор вентилятора, и весь воздух, поступающий в выработку, проходит через вентилятор.

Достоинства способа – возможность быстрого увеличения количества воздуха на участке.

Недостатки способа:

– при остановке вентилятора участок быстро загазируется;

– при неплотной перемычке или трещиноватых боковых породах возможна циркуляция воздуха;

– в случае пожара или взрыва вентиляторы разрушаются и на участке трудно восстановить проветривание.

Вследствие указанных недостатков применение подземных вспомогательных вентиляторов ПБ допускает в исключительных случаях.

4. Регулирование при помощи воздушных завес

Сущность способа заключается в том, что в месте разветвления двух выработок устанавливают плоскую форсунку, из которой выпускают струю воздуха под углом 45⁰-60⁰ навстречу потоку. В результате взаимодействия двух потоков воздуха струя завесы изгибается и, перекрывая частично устье одной выработки, направляет большую часть воздуха в другую. Для создания воздушной завесы используется ВМП, соединенный с форсункой коротким трубопроводом. Форсунка имеет щель шириной 50-100мм и высотой, равной высоте выработки. Воздушные завесы позволяют не устанавливать вентиляционных дверей, что облегчает работу транспорта.

2. Явление «короткого тока»

При регулировании расхода воздуха необходимо обращать особое внимание на выработки, соединяющие свежие и исходящие струи. В таких выработках устанавливаются вентиляционные двери или перемычки. В случае разрушения вентиляционной двери большая часть воздуха пойдет по короткому пути, минуя очистный забой. Это явление носит название «короткого тока».

«Короткий ток» может возникнуть также между вентилятором и атмосферой в случае нарушений герметичности устройств, закрывающих устье шахтного ствола. «Короткие токи» ухудшают проветривание шахт, так как при этом, с одной стороны, резко уменьшается количество воздуха, поступающего в очистные забои, с другой стороны – резко увеличивается дебит вентилятора вследствие уменьшения общего сопротивления шахты.

Лекция 19

1 Устройства для искусственного распределения воздуха в подземных выработках.

Распределение и регулирование количества воздуха в шахтах производится при помощи вентиляционных устройств, которые по своему назначению делятся на две группы:

1. Устройства для преграждения движения воздуха: перемычки, вентиляционные двери, шлюзы, каналы, герметичные надшахтные здания шахтных стволов;

2. Устройства для пропускания по ним воздуха: кроссинги, каналы вентиляторов, устройства для изменения движения по ним воздуха.

1. Перемычки

Перемычки сооружают в сбойках, соединяющих параллельные выработки со свежей и исходящей струями, и перемычками изолируют отработанные участки.

В зависимости от срока службы и назначения различают временные и постоянные перемычки.

Временные перемычки сооружают из прорезиненных тканей или досок и устанавливают на время, необходимое для возведения постоянных перемычек. Временные перемычки просты по устройству, дешевы, но они пропускают много воздуха.

Постоянные перемычки сооружают из деревянных чураков, шлакоблоков, камня или бетона.

Для устранения просачивания воздуха по контуру перемычки ее устанавливают во вруб глубиной 0,5м по породе и 1м по углю.

Шлако- и бутобетонные перемычки обычко сооружают для изоляции пожарных участков, затопленных выработок или отработанных участков и горизонтов.

2. Вентиляционные двери

Вентиляционные двери устанавливают в перемычках для того, чтобы можно было полностью или частично прекратить доступ воздуха в отдельные выработки, а также предупредить «короткие токи» между свежей и исходящими струями и вместе с тем обеспечить проход людей и вагонеток через перемычки.

Для регулирования количества проходящего воздуха могут устанавливаться так называемые регулировочные двери, снабженные окном с задвижкой.

Двери изготавливают из дерева или металла.

При установке дверей в выработках, через которые возможно образование «короткого тока», необходимо соблюдать следующие условия:

– устанавливать в выработке не менее двух дверей с расстоянием между ними, на 5-10м превышающем длину состава вагонеток;

– толщину деревянных дверей принимать не менее 40мм, причем они должны быть обшиты листовой сталью, а металлических – не менее 3мм;

– в каждой выработке, соединяющей воздухопадающие и вентиляционные шахтные стволы, устанавливать две бетонные или каменные перемычки, каждая с парой дверей, открывающихся в противоположные стороны, для предотвращения «короткого тока» при реверсировании воздушной струи.

3. Кроссинги

Кроссингом называется сооружение для разделения потоков воздуха в местах пересечения выработок со свежей и исходящей струями.

Различают участковые и капитальные кроссинги.

Капитальные кроссинги обслуживают крыло пласта или несколько участков. Капитальные кроссинги типа перекидного моста сооружают из бетона. Если расход воздуха превышает 20м³/с, то необходимо сооружать обходные выработки с плавным сопряжением.

Участковые кроссинги сооружают из металлических труб круглого сечения общей площадью не менее 0,75м². Количество проходящего через участковый кроссинг воздуха не должно превышать 5м³/с.

Для прохода людей и вагонеток по выработке, расположенной ниже труб, устанавливают вентиляционные двери, которые образуют шлюз. Кроссинги обычно сооружают в выработках с исходящей вентиляционной струей.

2 Герметизация вентиляционных стволов и надшахтных зданий

Устье вентиляционного ствола или шурфа, на котором установлен вентилятор, должно быть герметически закрыто для устранения «короткого тока» между вентилятором и атмосферой.

Если вентиляционный ствол не используется для подъема, устье его перекрывают глухой перемычкой.

Глухие перемычки сооружают из рельсов или балок, на на которых укрепляют полок из досок. Полок покрывают слоем глины толщиной 30-40см. Для прохода людей в стволе устраивают ляды.

Над устьями вертикальных вентиляционных стволов, по которым производится подъем, сооружают герметические надшахтные здания. Устье ствола при этом открыто, а надшахтное здание, примыкающее к шахтному стволу, герметически закрыто и сообщается с атмосферным воздухом через шлюзы.

При скиповом подъеме герметизируют копер и бункера, в которые выгружается уголь из скипов. Устья наклонных стволов герметизируется шлюзами.

3.Каналы и реверсивные устройства вентиляционных установок

Вентилятор устанавливают на некотором расстоянии от ствола и соединяют с ним каналом. Канал ствола представляет собой выработку прямоугольного сечения, закрепленную бетоном. Сопряжение канала со стволом выполняют в виде наклонного ходка, расположенного под углом 40⁰-60⁰ к оси ствола, или виде плавного поворота. При установке двух вентиляторов канал около них разветвляется.

Стенки канала должны быть воздухонепроницаемыми и должны обладать минимальным сопротивлением. Это достигается:

– сечение канала должно быть достаточных размеров и скорость движения воздуха в нем не превышала 15м/с;

– длина его была минимальной;

– плавное сопряжение со стволом;

– стенки канала били гладкими и герметичными;

– имелся лаз с двумя лядами для осмотра и чистки канала и замеров расхода воздуха.

При авариях в шахтах может появится необходимость в изменении направления вентиляционной струи (реверсировании). Главные вентиляторы должны иметь устройства, позволяющие в случае необходимости в течение 10мин. перевести вентиляторные установки на реверсивный режим работы.

Реверсирование вентиляционной струи в зависимости от вентилятора (осевой или центробежный) производится при помощи ляд и шиберов.

Не реже одного раза в месяц должна производится проверка исправности реверсивных устройств и два раза в год (в летний и зимний периоды) – пробное реверсирование вентиляционной струи. Результаты проверки записываются в «Книгу осмотра вентиляторных установок и проверки реверсирования».

Лекция 20

1 Способы проветривания забоев выработок в период их проведения

Проветривание при проведении выработок (местное проветривание) должно обеспечивать удаление из них вредных газов, образующихся при взрывных работах, угольной и породной пыли, а также должно препятствовать опасному скоплению метана в выработках при проведении их в газоносных пластах.

Проветривание может осуществляться за счет общешахтной депрессии, развиваемой главным вентилятором, ВМП и сжатым воздухом.

Основным преимуществом проветривания за счет общешахтной депрессии является непрерывность подачи свежего воздуха в забой, что особенно важно на газовых шахтах.

Тупиковые выработки длиной до 10м в негазовых шахтах можно проветривать за счет диффузии, создаваемой проходящим потоком воздуха и обеспечивающей газообмен между свежим воздухом и воздухом в тупике. В газовых шахтах проветривание диффузией запрещено.

2 Вентиляция тупиковых выработок за счет общешахной депрессии

При этом способе разделение поступающей в забой подготовительной выработки и исходящей струи производится при помощи продольных перегородок, вентиляционных труб, параллельных выработок, буровых скважин.

При применении продольных перегородок, происходит разделение выработки, по всей ее длине, на две части (рис.1а). Продольные перегородки и вентиляционные трубы рекомендуется применять при небольшой длине выработки (до 60 м), когда в нее необходимо подать большое количество воздуха.

Перегородка изготавливается из досок, кирпича, прорезиненой ткани. Основное требование к ней – воздухонепроницаемость.

а. б. в.

Рис. 1 Схемы проветривания тупиковой выработки с помощью перегородки (а) и вентиляционной трубы (б,в)

Параллельные выработки широко применяют при проведении бремсбергов, уклонов, штреков, скатов. Параллельная выработка – просек или ходок – проводятся на расстоянии 10-30м от главной выработки и через каждые 10-30м соединяются с сбойками. По мере подвигания забоя сбойки закрывают перемычками. При уменьшении расстояния между сбойками проветривание забоев улучшается, но резко возрастают утечки воздуха через сбойки.

Буровые скважины широко применяют для проветривания забоев восстающих выработок на крутом падении. При этом на всю высоту этажа ли подэтажа бурят скважины диаметром 300-800мм и длиной 50-150м. По скважине, соединяющей откаточный и вентиляционный штреки, проходят скат. При этом достигается сквозное проветривание выработки.

Буровые скважины используются и для проветривания откаточных и подэтажных штреков. В этом случае воздух подается в забой вентилятором по откаточному штреку, а исходящая струя движется по скважине к вентиляционному штреку.

При проведении выработок на небольшой глубине скважины из выработки бурят прямо на поверхность.

Лекция 21

1 Вентиляция тупиковых выработок с использованием вентиляторов местного проветривания

При проведении выработок применяются вентиляторы местного проветривания, которые осуществляют подачу свежего воздуха в забой по трубопроводу. Для проветривания выработки вентилятором должен быть составлен проект, в котором предусматриваются:

– способ и схема проветривания;

– расчетное количество воздуха, необходимое для проветривания выработки;

– режим работы вентилятора.

Применяются следующие способы вентиляции: нагнетательный, всасывающий и комбинированный.

Нагнетательный способ проветривания наиболее распространен (рис.1). Он является обязательным для газовых шахт. Достоинства этого способа заключаются в том, что забой тупиковой выработки проветривается активной вентиляционной струей, выходящей из трубопровода. По Правилам безопасности отставание вентиляционной трубы от забоя выработки, на газовых шахтах не должно превышать 8 м. К достоинствам этого способа проветривания, следует отнести подачу свежего воздуха в забой и снижение концентрации газов в выработке, за счет утечек воздуха из трубопровода, по длине выработки. В этом случае, утечки воздуха из трубопровода играют положительную роль.

При организации этого способа проветривания, Правила безопасности предъявляют определенные требования к месту установки вентилятора местного проветривания и его режиму работы. Так, ВМП не должен устанавливаться ближе 10 м от устья тупиковой выработки, а его подача не должна превышать 70% от расхода воздуха в месте его установки. При этом предполагается, что ВМП устанавливается в выработке со сквозным проветриванием. Эти ограничения направлены на предотвращение явления опрокидывания потока воздуха на участке между устьем выработки и местом установки ВМП. При этом возникает рециркуляция воздуха. Она возможна, если подача вентилятора больше расхода воздуха, поступающего в выработку за счет работы вентиляторов главного проветривания.

Рис. 1 Схема нагнетательного проветривания тупиковой выработки

Всасывающий способ проветривания можно применять на негазовых шахтах. Его главным достоинством является то, что исходящий воздух отводится из выработки по трубопроводу. Однако, отставание конца трубопровода от забоя приводит к образованию застойной, слабо проветриваемой зоны. При всасывающем проветривании используются жесткие (металлические) трубопроводы.

При комбинированном способе проветривания применяют два вентилятора, один вентилятор нагнетает воздух в забой, а другой отсасывает (рис.2). Нагнетательный вентилятор находится на расстоянии 50-100м от забоя и через каждые 50м подвигания забоя переносится. Расстояние между концом всасывающего трубопровода и нагнетательным вентилятором составляет 10-15м.

Рис.2 Схема применения комбинированного способа проветривания

Этот способ проветривания рекомендуется для применения на негазовых шахтах, при скоростной проходке. Он совмещает достоинства всасывающего и нагнетательного способов проветривания. Нагнетательный – обеспечивает активное проветривание призабойного пространства, а всасывающий – удаление исходящего воздуха по трубопроводу.

2 Вентиляционное оборудование

Для подачи воздуха в забои подготовительных выработок используются жесткие и гибкие трубы. Жесткие трубы изготавливают из металла или стеклопластика. Они обладают большой прочностью и длительным сроком службы. К недостаткам жестких труб следует отнести большую массу, трудность доставки и большое количество стыков. Это усложняет монтаж жестких трубопроводов. Кроме того, наличие большого количества стыков увеличивает утечки воздуха из трубопровода. Толщина металлических труб – 2-2,5мм, длина звена 2,5 – 4 м, диаметр 0,3 – 1 м и более, масса одного метра 24-70 кг, срок службы 2 и 2,5 года, в сухой и обводненной выработке. Звенья труб соединяют с помощью фланцевых болтовых соединений.

Гибкие трубы используют при нагнетательном проветривании. Они изготавливаются из хлопчатобумажной или комбинированной ткани и покрываются негорючей резиной. Наиболее распространены трубы с диаметром 0,6, 0,8 и 1,0 м. Длина одного звена 10 и 20 м, соответственно диаметрам. Звенья соединяют пружинящими стальными кольцами и хомутами. При работающем вентиляторе местного проветривания стыки звеньев самоуплотняются. Масса одного метра трубы составляет 1,3-2,3 кг. Срок службы, в зависимости от условий и режима эксплуатации 14-26 месяцев.

Текстовинитовые трубы имеют покрытие из полихлорвиниловой пластмассы. Они обладают малой массой (по сравнению с металлическими) и высокой стойкостью к коррозии.

Для уменьшения шероховатости и воздухопроницаемости гибких и жестких труб в них рекомендуется помещать тонкие полиэтиленовые трубы с меньшим диаметром. Под действием напора, развиваемого вентилятором, полиэтиленовые трубы распрямляются и, прижимаясь к стенкам труб, обеспечивают снижение сопротивления трубопровода в 2-3 раза, практически исключая утечки воздуха.

Аэродинамическое сопротивление трубопровода, в общем случае, можно рассчитать по формуле

R = 6,45 a L_т / d_т⁵ ,

где a - коэффициент аэродинамического сопротивления, Н с²/м⁴; L_т – длина трубопровода, м; d_т – диаметр трубопровода, м.

Величина a для металлических труб может составлять 0,0025-0,0037, для гибких труб 0,0046-0,0048 и больше. Аэродинамическое сопротивление трубопроводов зависит от качества монтажа и статического давления, развиваемого вентилятором. При слабом натяжении труб и небольшом давлении, величина аэродинамического сопротивления гибкого трубопровода может увеличится на 25%. Кроме того, необходимо учитывать, что в реальных условиях трубопровод может иметь несколько поворотов, а сопротивление каждого поворота, примерно, равно сопротивлению 100м трубопровода.

Для разных видов труб, величины их удельных аэродинамических сопротивлений определяют заранее и приводят в справочной или специальной литературе.

Для подачи воздуха в тупиковые горные выработки применяют, чаще всего, осевые вентиляторы местного проветривания с электрическим или пневматическим приводом. Наибольшее распространение получили вентиляторы типа СВМ, ВМ, ВМП. Для проветривания шахтных стволов и выработок большой длины могут использоваться центробежные вентиляторы ВЦ, ВЦП, ВЦО и ВМЦГ. Подача современных вентиляторов местного проветривания достигает 30 м³/с, а депрессия –600-800 даПа.

Обеспечение надежности систем местного проветривания осуществляется с помощью резервирования. Для этого, вместе с основным, устанавливается резервный вентилятор местного проветривания, который, в случае отказа основного вентилятора, автоматически включается в работу. Резервный вентилятор подсоединяется к рабочему трубопроводу с помощью специального «тройника» с перекидным клапаном или отрезков гибких труб.

Лекция 22

1 Порядок проектирования проветривания шахт

Проектирование вентиляции новых шахт и на период строительства включает следующие этапы:

– составляется прогноз метанообильности (углекислотообильности) тупиковых выработок;

– выбираются варианты схем проветривания стволов при их проходке, армировке, а также при проведении горизонтальных и наклонных выработок с учетом календарного плана работ;

– выбираются схемы и средства для проветривания башенных копров;

– производится расчет расхода воздуха для каждой тупиковой выработки, выбор трубопроводов и средств проветривания по периодам развития горных работ, которые определяются соединением новых выработок в замкнутую сеть, позволяющую увеличить число подготовительных выработок, проветриваемых за счет общешахтной депрессии;

– в каждый период развития горных работ определяются расход воздуха для проветривания горных выработок в соответствии с “Руководством по проектированию вентиляции угольных шахт” и осуществляется тепловой расчет в соответствии с “Единой методикой прогнозирования температурных условий в угольных шахтах”, если естественная температура горных пород для проектируемой глубины разработки достигла 30⁰С и более;

– производится расчет воздухонагревательной установки и выбор места для нее;

– определяются режимы работы вентиляционной установки на период проходки стволов и проведения тупиковых выработок. Выбор вентиляционной установки может осуществляться по периодам развития горных работ.

При проектировании вентиляции реконструируемых шахт необходимо, кроме указанных требований, выполнение дополнительных работ.

2 Выбор способов и схем проветривания шахт

Выбор способа проветривания шахты должен производиться на основе технико-экономического сравнения.

В качестве основного способа проветривания при проектировании вентиляции газовых шахт рекомендуется всасывающий.

Нагнетательный способ проветривания можно применять на негазовых шахтах и на газовых — при метанообильности шахты не более 10м³/т, при отработке первого горизонта и на шахтах, имеющих аэродинамическую связь горных выработок и выработанных пространств с поверхностью при фланговых схемах проветривания.

При проектировании новых шахт следует, как правило, отказываться от установки вентиляторов главного проветривания у скиповых стволов.

В случае установки вентиляторов на скиповых стволах должны быть разработаны специальные мероприятия по герметизации надшахтных зданий, улавливанию пыли в них, механизации очистки каналов от пыли, автоматизации контроля заполнения бункеров углем.

При проектировании схемы проветривания шахты необходимо обеспечить:

– устойчивый режим проветривания на весь период эксплуатации шахты;

– минимальное число вентиляционных сооружений в целях снижения утечек воздуха и повышения надежности вентиляции;

– обособленное проветривание главных транспортных выработок, оборудованных ленточными конвейерами, или использование их для отвода исходящих вентиляционных струй.

Схема проветривания шахты может быть единой или секционной. При секционной схеме проветривания все шахтное поле разделяется на отдельные обособленно проветриваемые части-секции (блоки). Эта схема рекомендуется для глубоких газообильных шахт с большой производственной мощностью и значительными размерами шахтного поля. Экономическая целесообразность ее применения в каждом конкретном случае определяется технико-экономическим анализом.

В зависимости от направления движения воздуха схема проветривания может быть центральной, фланговой и комбинированной.

Наиболее рациональна фланговая схема проветривания. Ее применение позволяет уменьшить депрессию шахты, внешние и внутренние утечки воздуха. Она должна быть основной для абсолютного большинства угольных шахт, особенно при больших размерах шахтных полей по простиранию и при разработке газоносных, склонных к самовозгоранию угольных пластов.

Центральная схема проветривания может применяться лишь при небольшой длине шахтного поля (как правило, до 2 км), метанообильности до 15 м³/т и производственной мощности не более 2000 т/сутки.

Комбинированная схема рекомендуется при проектировании вентиляции реконструируемых шахт.

В каждом конкретном случае выбор способа и схемы проветривания шахты следует производить на основе технико-экономических расчетов одновременно с выбором схемы вскрытия, способа подготовки, системы разработки и порядка отработки пластов в свите.

3 Расчет расхода воздуха для проветривания шахты

Расход воздуха для шахты в целом определяется по формуле

(1)

где 1,1 – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения воздуха по сети горных выработок;

∑Q_уч – расход воздуха для проветривания выемочных участков, м³/мин; определяется в соответствии с разделом 6;

∑Q_т.в – расход воздуха, подаваемый к всасам ВМП для обособленного проветривания тупиковых выработок, м³/мин;

∑Q_noг.в – расход воздуха для обособленного проветривания погашаемых выработок, м³/мин;

∑Q_noд.в — расход воздуха для обособленного проветривания поддерживаемых выработок, м³/мин;

∑Q_к– расход воздуха для обособленного проветривания камер, м³/мин;

∑Q ym – утечки воздуха через вентиляционные сооружения, расположенные за пределами выемочных участков, м³/мин;

При нескольких вентиляционных установках по формуле (1) определяется в соответствии со схемой проветривания расход воздуха по группам выработок (крылу, шахтопласту), проветриваемым отдельными вентиляторами, а общий расход воздуха для шахты рассчитывается как сумма полученных результатов.

Расход воздуха для проветривания шахты, определенный по формуле (1), определяется в соответствии со схемой проветривания расхода воздуха по группам выработок (крылу, шахтопласту), проветриваемым отдельными вентиляторами, а общий расход воздуха для шахты рассчитывается как сумма полученных результатов.

Расход воздуха для проветривания шахты, определенный по формуле (1), должен удовлетворять при проектировании условию формулы (2), а для действующих шахт – (3):

(2)

где - абсолютное среднее газовыделение на выемочных участках, м³/мин;

- абсолютное среднее газовыделение из обособленно проветриваемых тупиковых выработок, м³/мин;

- абсолютное среднее газовыделение из старых выработанных пространств ранее отработанных этажей и горизонтов, м³/мин;

- абсолютное среднее газовыделение из погашаемых и поддерживаемых выработок, м³/мин;

(3)

где k_н.ш - коэффициент неравномерности газовыделения в шахте; для условий шахт Днепровского буроугольного бассейна принимается равным 2,3, а для прочих условий — 1,1;

С — допустимая концентрация газа в исходящих из шахты вентиляционных струях, %; принимается согласно ПБ;

С0 — концентрация газа в атмосферном воздухе на поверхности шахты, %; при расчете по метановыделению принимается равной 0, а при расчете по углекислому газу определяется по данным анализов;