Выбор и обоснование схем, расчет параметров проветривания выемочного участка, а также тупиковых выработок

Метановыделение из вмещающих пород можно считать, пропорциональным метановыделению из пласта:

q_пор = k_пор q_п.л= 0,15 × 10,3 =1,5 м³/т

где

k_пор = 0,15 - коэффициент пропорциональности.

3.4 Метановыделение в выработки выемочного участка

Метановыделение в выработанном пространстве:

где

k_дс.п, k_дс.н, k_д.п - коэффициенты эффективности принудительной дегазации соответственно подрабатываемых, надрабатываемых и разрабатываемого пластов и равны нулю, так как расчет ведется без учета дегазации);

k_v - коэффициент, учитывающий скорость подвигания очистного забоя, для шахт Печорского бассейна k_v = 1

q_вп = 1 × [ 41,6 × (1-0) + 11,9 × (1-0) + 1,5 × (1-0/2)] + 0,8 × (1-0) = 55,7 м³/т

Метановыделение в очистную выработку составит:

q_о.з = (q_о.п + q_о.л + q_т.л)(1 - k_д.п) = (6,65 + 2,04 + 0,4 )(1-0) = 9,09 м³/т

Полная величина метановыделения в очистную выработку для схем типа 3 при НАЗ =  ВП+ТР:

q_оч = q_о.з + k_в.п q_в.п(1 - k_д.в)  + q_п(1 - k_д.п) где

k_в.п - коэффициент, учитывающий поступление газа из выработанного пространства в призабойное,( для первой схемы  k_в.п = 0 и для второй k_в.п = 0 (таб. 9 [1])).Слагаемое q_п(1 - k_д.п) вводится в формулу только, если подготовительную выработку на выемочном участке проводят по пласту одновременно с очистными работами и проветривают последовательно с лавой.

- для первой схемы и для второй схемы:

q_оч = 9,09 + 0× 55,4 × (1 – 0 ) = 9,09 м³/т

Суммарное метановыделение в выработки выемочного участка:

q_уч = q_о.з +(q_т.у + q_п)(1 - k_д.п) + q_в.п(1 - k_д.в) =

= 9,09 + (0,14 + 0) × (1 – 0) + 55,7 × (1- 0 ) = 64,8 м³/т

Средняя за сутки абсолютная величина метановыделения в минуту в любую выработку выемочного участка:

I_i = q_i A_уч / 1440, где

q_i - относительная величина метановыделения в соответствующую выработку, м³/т

I_т.у = q_т.у А_уч / 1440 = 0,14 × 1200 / 1440 = 0,12 м³/мин

I_в.п = q_в.п А_уч / 1440 = 55,8 × 1200 / 1440 = 46,4 м³/мин

I_уч = q_уч А_уч / 1440 = 64,8 × 1200 / 1440 = 54,0 м³/мин

I_оч  = q_оч А_уч / 1440 = 9,09 × 1200 / 1440 = 7,6 м³/мин (для обоих)

4. Определение необходимого расхода воздуха для проветривания выработок выемочного участка и распределение воздуха по этим выработкам

4.1 Расход воздуха для проветривания очистных выработок

Количество воздуха, которое нужно подать в очистную выработку:

Q_оч^г =                                            

где

I_оч - газовыделение в очистную выработку, м³/мин;

k_н - коэффициент неравномерности газовыделения;

с - допустимая концентрация газа в исходящей из выработки струе, %;

с_о - концентрация газа в поступающей в выработку струе.

·  Для первой и второй схемы:

k_н=1,5 × k_св × I_оч ^-0,14 =1,5 × 1 × 7,6 ^{– 0,14} =1,13

k_св –коэффициент, при взрывном способе k_св =1,2, а при прочих k_св=1 [1]

Q_оч^г = =14,3 м³/с

Расход воздуха по числу занятых людей

Q_оч^л = 0,1 n_ч = 0,1 · 15 = 1,5 м³/с

Расчётный расхд проверяем по допустимым скоростям движения воздуха по очистной выработке

По минимальной      Q_оч^v ³ V_min S^”_оч k_оз = 0,25 · 5.1  · 1,3 = 1.66 м³/с

По максимальной     Q_оч^v £ V_max S^’_оч k_оз =  4,0· 1,3 ·2.2 = 11,44 м³/с где

S^”_оч и S^’_оч –макс. и мин. площадь поперечного сечения призабойного пространства лавы в свету, м².

Для соблюдения инструкций ПБ скорость воздуха в очистном забое не должна превышать 4 м/сек, следовательно максимально возможный расход воздуха в очистном забое  составит Q_оч= 11,44 м³/с. Что меньше требуемого расхода, а значит недостаточное для разбавления газа выделяющегося в лаве, по-этому требуется проводить мероприятия по снижению выделения газа в оч. забой.

Утечки воздуха через выработанное пространство

Q_ут.в = Q_оч ()

k_ут.в. =1+( k_ут.в.^/   -1) k_ут.п.

k_ут.в.^/ =1+b_у.к. m_в.exp(0,15f-0,24S_оч^/ )=1+0,7·1,4·exp(0,15·6-0,24·2,2) = 2,42 (b_у.к = 0,7 таблица №8)

k_ут.в. =1+(2,42-1) ·1,3= 2,85

Q_ут.в = 14,3 () = 17,05 м³/сек

Q_ут.в =17,05 м³/сек

4.2. Расход воздуха на выемочном участке.

Минимально необходимый расход воздуха для разбавления до безопасных концентраций выделяющихся на выемочном участке метана

Q_уч^г =

                 k_н=1,5 × k_св × I_оч ^-0,14 =1,5 × 1 × 7,6 ^{– 0,14} =1,3

Q_уч^г = = 101,7 м³/сек

Дополнительный расход воздуха для разбавления газа, выделяющегося из транспортируемого вне лавы угля (для обоих схемы):

Q_доп1 ===0,375 м³/сек

Подсвежающая струя воздуха должна двигаться по выработке со скоростью не ниже требуемой правилами безопасности, т. е. должно соблюдаться условие:

Q_{доп 1}³ S v_min = 12,8 · 0,15=1,92 м³/сек

Q_{доп 1}=1,92 м³/сек

Дополнительный расход воздуха при обособленном разбавлении газа, выделяющегося из выработанного пространства (для обоих схем):

Q_доп2 = Q^г_уч -(Q ^г_оч + Q_ут.в+ Q_{доп 1}) = 101,7 - (14,3 + 17,05+1,92) = 68,43 м³/сек

Q_доп2= 68,43 м³/сек

Расход воздуха для проветривания выемочного участка при первой и второй схеме проветривания равен:

Q_уч = k_з (Q_оч + Q_ут.в + Q_доп) = 1(14,3 + 17,05 + 68,43+1,92) = 101,7 м³/сек

k_з=1-коэффициент запаса

Проверка по газовыделению на выемочном участке Q_уч ³ Q^г_уч, что соответствует действительности, по числу людей Q_уч ³ 0,1 n_ч, что также соответствует действительности.

Проверка по максимальной скорости движения воздуха в подготовительной вырработках

Q_доп£S_вырV_макс=76,8 м³/сек

Данное условие не выполняется ни у одной из схем. Следовательно надо производить дегазацию по источникам выделения метана.

Решая эту задачу на Э.В.М. используя программу “С1”: “Выбор и расчет параметров проветривания участка”, можно установить, что для того, чтобы скорость движения воздуха в лаве соответствовала П.Б. в схемах необходимо провести дегазации разрабатываемого пласта, пластов-спутников и выработанного пространства со следующими коэффициентами дегазации:

-разрабатываемого пласта: k_д.п.=0,3;

-подрабатываемого пласта-спутника: k_д.с.п.=0,6;

-надрабатываемого пласта-спутника: k_д.с.н.=0;

-выработанного пространства: k_д.в.=0.

Вывод:

Расходы воздуха по обоим схемам равны и составляют: