Инструкция по расчету количества воздуха, необходимого для проветривания действующих угольных шахт

(утв. Минуглепромом СССР 25.03.1974, утв. Госгортехнадзором СССР 21.03.1974)

ИСТОРИЯ ИЗМЕНЕНИЙ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИХ АКТОВ

flowchart LR
  n0["Инструкция по расчету количества... (от 25.03.1974)"]:::rst
  click n0 "https://bukva.ai/docs/instruktsiya-po-raschetu-kolichestva-vozduha" "Инструкция по расчету количества воздуха, необходимого для проветривания действующих угольных шахт (утв. Минуглепромом СССР 25.03.1974, утв. Госгортехнадзором СССР 21.03.1974)"
  n1["Руководство по проектированию вентиляции... (от 15.08.1989)"]:::doc
  n0 --> n1
classDef rst fill:#FFEBEB,stroke:#8B0000,color:#000;
classDef doc fill:#EBFFEB,stroke:#006400,color:#000;
classDef notEnt fill:#FFFFEB,stroke:#FF8C00,color:#000;

Утверждена Министерством угольной промышленности СССР 25 марта 1974 года

Утверждена Госгортехнадзором СССР 21 марта 1974 года

ИНСТРУКЦИЯ ПО РАСЧЕТУ КОЛИЧЕСТВА ВОЗДУХА, НЕОБХОДИМОГО ДЛЯ ПРОВЕТРИВАНИЯ ДЕЙСТВУЮЩИХ УГОЛЬНЫХ ШАХТ <1>

<1> В Инструкцию внесены изменения, утвержденные Минуглепромом СССР и Госгортехнадзором СССР 21 апреля 1977 г.

1. Общие положения

1.1. Расчеты количества воздуха, необходимого для проветривания отдельных выработок и шахты в целом, должны выполняться ежегодно на следующий год и раз в 5 лет на будущее пятилетие в соответствии с производственными программами развития горных работ.

При ежегодных расчетах количество воздуха определяется на начало года, а также для положения горных работ, при котором возникает наибольшая потребность в воздухе. При изменении по сравнению с принятыми при расчетах геологических или горнотехнических условий (газообильности, добычи, скорости проведения выработок, количества одновременно взрываемых взрывчатых веществ, мощности установленного оборудования и т.п.) расчеты количества воздуха по отдельным объектам и при необходимости по шахте должны производиться повторно. Для новых очистных и подготовительных выработок, выемочных участков и камер расчеты производятся при разработке проектов или паспортов. В тех случаях, когда ожидаемое метановыделение определялось по природной метаноносности, по мере накопления данных о фактическом метановыделении должен производиться повторный расчет количества воздуха.

Расчет на пятилетие выполняется для периода наибольшей потребности в воздухе.

1.2. Выполнение расчетов количества воздуха возлагается на участок вентиляции и техники безопасности (ВТБ), начальника вентиляции шахты или лицо, выполняющее его функции. Результаты расчетов должны быть утверждены главным инженером шахты.

1.3. Основными исходными материалами для расчетов количества воздуха являются: производственная программа развития горных работ, схема вентиляции шахты, результаты замеров количества воздуха и концентрации газов в горных выработках, выполняемых согласно Правилам безопасности в угольных и сланцевых шахтах (ПБ). При наличии должны использоваться также данные газовых, воздушных и депрессионных съемок.

1.4. Расчеты количества воздуха производятся для очистных выработок, выемочных участков, обособленно проветриваемых подготовительных выработок и камер, а также поддерживаемых и погашаемых выработок. Общее количество воздуха для проветривания шахты определяется как сумма результатов этих расчетов и расчета утечек воздуха.

1.5. Приведенные в Инструкции значения коэффициентов неравномерности газовыделения, коэффициентов утечек воздуха через выработанные пространства выемочных участков, коэффициентов доставки воздуха, а также коэффициентов, учитывающих поступление метана из выработанных пространств в очистные выработки, могут уточняться для конкретных условий на основании газовых и воздушных съемок, выполненных ВГСЧ, или по рекомендации научно-исследовательских организаций.

2. Расчет количества воздуха для очистных выработок

2.1. Количество воздуха, необходимое для проветривания очистных выработок, должно рассчитываться по выделению метана, углекислого газа, газов, образующихся при взрывных работах, по числу людей и должно проверяться по допустимой скорости движения воздуха, а при последовательном проветривании подготовительных и очистных выработок — также по производительности вентиляторов местного проветривания (ВМП). Окончательно принимается наибольший результат.

При разработке антрацитовых пластов и температуре воздуха 16 °C и выше количество воздуха должно быть дополнительно рассчитано из условия оптимальной по пылевому фактору скорости, если для разбавления вредных газов или по температурным условиям не требуется большая скорость движения воздуха.

Примечание. При схемах проветривания с применением исходящей струи и погашением вентиляционной выработки, когда ожидаемое газовыделение определяется для выемочного участка в целом, расчет по выделению метана (углекислого газа) следует вести сразу для выемочного участка по формуле (3.7).

2.2 Расчет по выделению метана (углекислого газа):

Q_{\text{оч}} = \frac{100I_{\text{оч}}k_{\text{н}}}{(\text{с} - \text{с}_{0})k_{\text{о}.\text{з}}} , (2.1)

где Qоч — количество воздуха, необходимое для проветривания очистной выработки, м3/мин;

Iоч — ожидаемое среднее газовыделение в очистной выработке, м3/мин; определяется согласно указаниям раздела 11;

kн — коэффициент неравномерности газовыделения; определяется согласно п. 2.2.1;

c — допустимая концентрация газа в исходящей из очистной выработки вентиляционной струе, %; принимается согласно ПБ;

c0 — концентрация газа в поступающей на выемочный участок вентиляционной струе, %; определяется по результатам замеров;

kо.з — коэффициент, учитывающий движение воздуха по части выработанного пространства, непосредственно прилегающей к призабойному; в тех случаях, когда ожидаемое газовыделение определено по фактическому, принимается по табл. 2.1, если ожидаемое метановыделение рассчитано по природной метаноносности, то принимается равным 1.

Таблица 2.1

2.2.1. Значения коэффициентов неравномерности газовыделения kн принимаются по табл. 2.2 и 2.3 или определяются согласно «Инструкции по отбору проб рудничного воздуха, определению газообильности и установлению категорий шахт по метану» (к § 145 и 214 ПБ), если имеются данные за период не менее года.

Таблица 2.2

Таблица 2.3

Коэффициент неравномерности выделения углекислого газа для шахт Донецкого и Львовско-Волынского бассейнов может приниматься равным 1,6.

2.3 Расчет по выделению метана при последовательном проветривании лав:

Q_{\text{оч}n} = \frac{100k_{\text{н}}}{(\text{с}_{1} - \text{с}_{0})k_{\text{о}.\text{з}}} (I_{\text{оч}1} + I_{\text{оч}2} + ... + I_{\text{оч}n - 1}) (2.2)

при

Iочn < Iоч1 + Iоч2 + ... + Iочn-1

или

Q_{\text{оч}n} = \frac{100k_{\text{н}}}{(\text{с} - \text{с}_{0})k_{\text{о}.\text{з}}} (I_{\text{оч}1} + I_{\text{оч}2} + ... + I_{\text{оч}n}) (2.3)

при

Iочn >= Iоч1 + Iоч2 + ... + Iочn-1,

где Qочn — количество воздуха, которое необходимо подавать в n-ю лаву, м3/мин;

n — число последовательно проветриваемых лав;

c1 — допустимая концентрация метана в воздухе, поступающем в n-ю лаву, %; принимается согласно ПБ;

Iоч1, Iоч2, ..., Iочn — ожидаемое среднее выделение метана в лавах 1, 2, ..., n, считая от выработки с поступающей струей воздуха, м3/мин.

Значения коэффициента неравномерности газовыделения принимаются по суммарному газовыделению в последовательно проветриваемых лавах.

2.4 Расчет по выделению углекислого газа при последовательном проветривании лав:

Q_{\text{оч}n} = \frac{100k_{\text{н}}}{(\text{с} - \text{с}_{0})k_{\text{о}.\text{з}}} (I_{\text{оч}1} + I_{\text{оч}2} + ...I_{\text{оч}n}), (2.4)

где Iоч1, Iоч2, ..., Iочn — ожидаемое среднее выделение углекислого газа в лавах 1, 2, ..., n, считая от выработки с поступающей струей воздуха, м3/мин.

2.5. Расчет по газам, образующимся при взрывных работах, производится следующим образом.

2.5.1 Для лав

Q_{\text{оч}} = \frac{34}{\text{Т}} \sqrt{BV_{\text{оч}}} , (2.5)

где T — время проветривания выработки, мин; принимается согласно ПБ;

B — количество одновременно взрываемых взрывчатых веществ (ВВ), кг;

Vоч — проветриваемый объем очистной выработки, м3;

Vоч = mbmaxlл; (2.6)

m — вынимаемая мощность пласта (высота слоя), м;

b_max - максимальная ширина призабойного пространства, м; принимается согласно паспорту крепления и управления кровлей, а для лавообразных выработок с большим шагом обрушения (закладки) — равной ширине трех рабочих лент (дорожек);

lл — длина лавы, м.

2.5.2 Для камерообразных очистных выработок

Q_{\text{оч}} = \frac{27,5}{\text{Т}} \sqrt[3]{BV_{\text{оч}}^{2}} . (2.7)

Проветриваемый объем очистной выработки при щитовой системе разработки с четырьмя секциями в щите длиной 6 м каждая и ширине щитового перекрытия 2 — 10 м принимается в соответствии с табл. 2.4.

Для других условий проветриваемый объем подщитового пространства Vоч определяется по формуле

V_{\text{оч}} = \frac{\text{Н}_{\text{щ}}n_{c}}{3} (\frac{ml_{c}}{k_{\text{м}}} + 2 \cdot \sqrt{\frac{ml_{c}}{k_{\text{м}}}} + 4), (2.8)

где Hщ — высота подщитового пространства, м; определяется по графику (рис. 2.1);

nс — число секций щитового перекрытия;

lс — длина секции по простиранию, м;

kм — коэффициент, характеризующий отношение мощности пласта к средней обнаженной ширине щита; определяется по графику (рис. 2.2).

Рис. 2.1. График для определения высоты подщитового пространства Hщ

Рис. 2.2. График для определения коэффициента kм

Проветриваемый объем очистной выработки при комбинированной системе разработки с гибким перекрытием для лав монтажного и нижнего слоев при отработке подэтажами по простиранию определяется по формуле

V_{\text{оч}} = (1,1m_{c} - 0,1H_{\text{п}} - \frac{2,6}{v_{\text{оч}}} - 1) \cdot l_{\text{оч}}, (2.9)

где mс — высота рабочего слоя под перекрытием, м;

Hп — высота подэтажа нижнего слоя под перекрытием, м;

vоч — скорость подвигания очистного забоя под перекрытием, м/сут;

lоч — длина очистного забоя, м.

Проветриваемый объем для очистных выработок нижнего слоя при отработке столбами по падению

Vоч = Sкlкnк + Sп.пlп.п, (2.10)

где Sк — площадь поперечного сечения наклонно-поперечной канавы, м2;

lк — длина наклонно-поперечной канавы, м;

nк — число наклонно-поперечных канав;

Sп.п — площадь поперечного сечения продольного прохода под гибким перекрытием, м2;

lп.п — длина продольного прохода, м.

2.6 Расчет по числу людей:

Qоч = 6nч, (2.11)

где nч — наибольшее число людей, одновременно работающих в очистной выработке.

2.7. Проверка по скорости движения воздуха производится по следующим формулам.

2.7.1 По минимально допустимой скорости движения воздуха в очистной выработке

Qоч >= 60Svmin, (2.12)

где S — площадь поперечного сечения призабойного пространства очистной выработки в свету, м2; при механизированных крепях принимается согласно табл. 2.5, а при индивидуальной крепи рассчитывается по формуле (2.13);

S = kзmbmax; (2.13)

vmin — минимально допустимая скорость движения воздуха в очистной выработке, м/с; принимается согласно ПБ;

kз — коэффициент, учитывающий загроможденность призабойного пространства, принимается равным 0,9.

2.7.2 По максимально допустимой скорости движения воздуха в очистной выработке

Qоч <= Qоч max; (2.14)

Qоч max = 60Svmax, (2.15)

где Qоч max — максимальное количество воздуха, которое можно подать в очистную выработку, м3/мин;

vmax — максимальная допустимая скорость движения воздуха в очистной выработке, м/с; принимается согласно ПБ.

Площадь S при механизированных крепях принимается по табл. 2.5, а при индивидуальной крепи рассчитывается по формуле

S = kзmbmin, (2.16)

где bmin — минимальная ширина призабойного пространства, м; принимается согласно паспорту крепления и управления кровлей.

Таблица 2.5

2.7.3. По минимально допустимой скорости движения воздуха в промежуточных штреках с подсвежающими струями при последовательном проветривании лав

Q_{\text{оч}n} \geq 60Sv_{min} + 9 \sum S_{\text{пр}.\text{ш}}, (2.17)

где \sum S_{\text{пр}.\text{ш}} — сумма площадей поперечных сечений промежуточных штреков, по которым подаются подсвежающие струи, м2.

2.8. Проверка по производительности ВМП при последовательном проветривании подготовительных и очистных выработок производится по соблюдению условия

Qоч >= Qвс, (2.18)

где Qвс — количество воздуха, которое необходимо подавать к всасу ВМП, м3/мин; определяется согласно п. 5.8.

2.9 Расчет по оптимальной по пылевому фактору скорости движения воздуха:

Qоч = 9GS, (2.19)

где S — определяется согласно п. 2.7.2.

3. Расчет количества воздуха для выемочных участков

3.1. Расчет для выемочного участка выполняется по количеству воздуха, необходимого для проветривания очистной выработки, и проверяется по числу людей. Для схем проветривания с примыканием исходящей струи к целику и погашением вентиляционной выработки дополнительно выполняется расчет по газовыделению согласно п. 3.4.

При разработке тонких крутых пластов механизированными лавами по простиранию и восходящем проветривании расчет производится с учетом влияния падающего угля.

Примечание. Под выемочным участком понимается обособленно проветриваемый очистной забой и прилегающие к нему подготовительные выработки (при последовательном проветривании — все проветриваемые последовательно очистные забои с прилегающими к ним подготовительными выработками).

3.2 Расчет для Донбасса и аналогичных условий:

при

\frac{I_{\text{уч}}}{I_{\text{оч}}} \leq k_{\text{ут}.\text{в}}Q_{\text{уч}} = k_{\text{ут}.\text{в}}Q_{\text{оч}}; (3.1)

при

\frac{I_{\text{уч}}}{I_{\text{оч}}} >k_{\text{ут}.\text{в}}Q_{\text{уч}} = \frac{I_{\text{уч}}}{I_{\text{оч}}} Q_{\text{оч}}, (3.2)

где Iуч — ожидаемое среднее газовыделение на выемочном участке, м3/мин; определяется согласно указаниям, приведенным в разделе 11;

kут.в — коэффициент, учитывающий утечки воздуха через выработанное пространство; принимается согласно табл. 3.1;

Qуч — количество воздуха, необходимое для проветривания выемочного участка, м3/мин.

Таблица 3.1

Если расчет выполняется по формуле (3.2), то при схемах проветривания без подсвежения исходящей из выемочного участка вентиляционной струи должно соблюдаться условие

Qуч <= kут.вQоч max. (3.3)

Количество воздуха, необходимое для подсвежения исходящей из выемочного участка вентиляционной струи, определяется по формуле

Q_{\text{подсв}} = (\frac{I_{\text{уч}}}{I_{\text{оч}}} - k_{\text{ут}.\text{в}})Q_{\text{оч}}. (3.4)

3.3 Расчет для Кузбасса и аналогичных условий:

Q_{\text{уч}} = k_{\text{д}}Q_{\text{оч}} + \sum Q_{\text{п}.\text{уч}} + \sum Q_{\text{ут}.\text{уч}}, (3.5)

где kд — коэффициент доставки воздуха, учитывающий утечки воздуха через выработанное пространство и вентиляционные сооружения в пределах выемочного участка; принимается согласно табл. 3.2;

\sum Q_{\text{п}.\text{уч}} — сумма количеств воздуха, необходимых для обособленного проветривания проводимых на выемочном участке подготовительных выработок, м3/мин; рассчитывается согласно указаниям, приведенным в разделе 5;

\sum Q_{\text{ут}.\text{уч}} — сумма утечек воздуха через перемычки, изолирующие выемочный участок от старых выработанных пространств, м3/мин; определяется по нормам, приведенным в разделе 8.

Таблица 3.2

Примечание. При щитовой и комбинированной с гибким перекрытием системах разработки в условиях мощных крутых пластов количество воздуха, необходимое для проветривания выемочного участка, рассчитывается по формуле

Qуч = kдQоч. (3.6)

3.4. При схемах проветривания с примыканием исходящей струи к целику и погашением вентиляционной выработки расчет количества воздуха для выемочного участка Qуч (м3/мин) по выделению метана (углекислого газа) выполняется по формуле

Q_{\text{уч}} = \frac{100I_{\text{уч}}k_{\text{н}}}{\text{с} - \text{с}_{0}} , (3.7)

где kн — определяется согласно п. 2.2.1;

c — допустимая концентрация газа в исходящей из выемочного участка вентиляционной струе, %;

c0 — концентрация газа в поступающей на выемочный участок вентиляционной струе, %.

При этом должно соблюдаться условие (3.3).

Примечание. Для шахт Подмосковного бассейна kн принимается равным: для механизированных лав 2,3 и для лав с буровзрывным способом выемки угля 2,6, а в формулу (3.7) вместо c0 подставляется концентрация углекислого газа в атмосферном воздухе на поверхности шахты. При этом количество воздуха, необходимое для проветривания выемочного участка, должно составлять не менее 200 м3/мин, если выемочные штреки проведены в угольном массиве, и не менее 250 м3/мин, если выемочные штреки проведены вприсечку к выработанному пространству или участок отрабатывает целики угля у штреков главных направлений.

3.5 Количество воздуха, проверяемое по числу людей, должно удовлетворять условию

Qуч > 6nч, (3.8)

где nч — максимальное число людей, одновременно работающих на выемочном участке.

3.6 Количество воздуха для выемочного участка с учетом влияния падающего угля определяется по формуле

Q_{\text{уч}} = Q_{\text{уч}max} + \Delta Q_{\text{уч}}, (3.9)

где Qуч max — наибольший из результатов расчетов по формулам (3.1), (3.2), (3.3), (3.7) и (3.8), м3/мин;

\Delta Q_{\text{уч}} — поправка, учитывающая уменьшение количества воздуха под действием падающего угля, м3/мин;

\Delta Q_{\text{уч}} = \frac{(1,4h_{y} - 3)Q_{\text{уч}max}^{0,85}}{h_{y\text{ч}}} ; (3.10)

hу — депрессия, создаваемая потоком падающего угля в призабойном пространстве, кгс/м2; при hу < 5 кгс/м2 следует принимать \Delta Q_{\text{уч}} = 0 ;

h_{y} = \frac{3,78b_{\text{к}}v_{\text{к}}(v + v_{y})^{2}}{b_{min}k_{\text{з}}v_{y}} ; (3.11)

bк — ширина захвата комбайна, м;

vк — скорость подачи комбайна, м/мин;

v — скорость движения воздуха в призабойном пространстве, м/с;

v = \frac{Q_{\text{уч}max}}{60Sk_{\text{ут}.\text{в}}} ; (3.12)

S — площадь поперечного сечения призабойного пространства, м2; определяется по табл. 2.5 или по формуле (2.16);

bmin — минимальная ширина призабойного пространства, м; принимается согласно паспорту крепления и управления кровлей, но не более 10 м;

kз — коэффициент, учитывающий загроможденность призабойного пространства; для лав с индивидуальной крепью при удержании кровли на кострах принимается равным 0,9 и при обрушении на посадочную крепь — 0,8; для лав, оборудованных механизированными крепями — 0,7;

vу — скорость движения угля при падении, м/с; принимается по табл. 3.3;

hуч — депрессия выемочного участка при Qуч max, кгс/м2; определяется расчетом или по данным депрессионной съемки.

Таблица 3.3

Если при съемке фактическое количество воздуха Qуч.с отличалось от Qуч max, то hуч рассчитывается по формуле

h_{y\text{ч}} = h_{y\text{ч}.\text{с}}(\frac{Q_{y\text{ч}max}}{Q_{y\text{ч}.c}})^{2}. (3.13)

Здесь hуч.с — депрессия выемочного участка по данным депрессионной съемки, кгс/м2.

Для формул (3.10) и (3.11) построены номограммы (рис. 3.1 и 3.2). Номограмма для формулы (3.11) соответствует ширине захвата комбайна bк = 0,9 м, при другой ширине захвата результат расчета на номограмме (рис. 3.2) следует умножить на величину \frac{b_{\text{к}}}{0,9} .

Рис. 3.1. Номограмма для определения поправки, учитывающей уменьшение количества воздуха под действием падающего угля

Рис. 3.2. Номограмма для определения депрессии, создаваемой потоком падающего угля в призабойном пространстве

При невозможности определения hуч допускается приближенный расчет \Delta Q_{\text{уч}} (м3/мин) по формуле

\Delta Q_{\text{уч}} = \frac{k_{\text{п}.y}}{Q_{y\text{ч}max}} , (3.14)

где kп.у — коэффициент, учитывающий влияние падающего угля; принимается согласно табл. 3.4.

Таблица 3.4

Если на выемочном участке имеется регулятор количества воздуха, то результат расчета по формуле (3.14) следует уменьшить вдвое.

4. Расчет максимально допустимой по газовому фактору нагрузки на очистной забой

4.1. Исходными данными для расчета максимально допустимой нагрузки являются: максимальное количество воздуха, которое можно подать в очистную выработку, Qоч max (м3/мин); определяется по формуле (2.15); среднее метановыделение в очистной выработке Iоч и на выемочном участке Iуч (м3/мин), добыча A, при которой определены Iоч и Iуч (т/сут), длина очистного забоя lоч, для которого известны Iоч, Iуч, А, м; длина очистного забоя lоч.р, для которого рассчитывается максимально допустимая нагрузка, м.

Значения Iоч и Iуч определяются согласно указаниям, приведенный в разделе 11. Если расчет выполняется по фактическому метановыделению в очистной выработке Iоч.ф и на участке Iуч.ф, то Iоч = Iоч.ф, Iуч = Iуч.ф, при этом lоч и A — фактические длина очистного забоя и добыча.

Для вновь вводимых очистных выработок в тех случаях, когда ожидаемое метановыделение определяется по природной метаноносности, следует задаться величиной скорости подвигания очистного забоя и рассчитать по формулам (11.18) и (11.19) соответствующие этой скорости значения Iоч и Iуч, а добычу — по формуле:

\text{А } = ml_{\text{оч}.\text{р}}\gamma_{\text{оч}} \cdot k_{\text{и}}, (4.1)

где \gamma — средняя плотность угля, т/м3;

vоч — скорость подвигания очистного забоя, м/сут;

kи — коэффициент извлечения угля, доли единицы; принимается согласно проекту.

4.2 Максимально допустимая по газовому фактору нагрузка на очистной забой Amax (т/сут) рассчитывается по формуле

Amax = kAA, (4.2)

где kA — коэффициент возможного увеличения добычи, определяемый по формуле (4.3) или при помощи номограмм (рис. 4.1; 4.2; 4.3; 4.4) по величинам Qр, Iр и \frac{l_{\text{оч}.\text{р}}}{l_{\text{оч}}} ;

k_{A} = I_{p}^{- 1,67}(\frac{Q_{p}}{a})b(\frac{l_{\text{оч}.\text{р}}}{l_{\text{оч}}})^{- 0,67}; (4.3)

Qр — количество воздуха, которое может быть использовано для разбавления выделяющегося в очистной выработке или на выемочном участке метана, м3/мин;

Iр — метановыделение в очистной выработке или на выемочном участке, м3/мин;

a, b — константы, значения которых приведены в табл. 4.1.

Рис. 4.1. Номограмма для определения коэффициента возможного увеличения добычи в условиях Донецкого и Львовско-Волынского бассейнов

Рис. 4.2. Номограмма для определения коэффициента возможного увеличения добычи в условиях Кузнецкого бассейна и Воркутинского месторождения Печорского бассейна

Рис 4.3. Номограмма для определения коэффициента возможного увеличения добычи в условиях Карагандинского бассейна

Рис. 4.4. Номограмма для определения коэффициента возможного увеличения добычи в условиях Интинского и Юньягинского месторождений Печорского бассейна

Таблица 4.1

При схемах проветривания без подсвежения исходящей из выемочного участка вентиляционной струи значения Qр и Iр определяются по формулам:

а) если вентиляционный штрек примыкает к выработанному пространству:

при

\frac{I_{\text{уч}}}{I_{\text{оч}}} \leq k_{\text{ут}.\text{в}}Q_{p} = \frac{c - c_{0}}{c} Q_{\text{оч}max}k_{\text{о}.\text{з}}, Iр = Iоч; (4.4)

при

\frac{I_{\text{уч}}}{I_{\text{оч}}} >k_{\text{ут}.\text{в}}Q_{p} = \frac{c - c_{0}}{c} Q_{\text{оч}max}k_{\text{ут}.\text{в}}, Iр = Iуч; (4.5)

б) если вентиляционный штрек примыкает к целику угля,

Q_{p} = \frac{c - c_{0}}{c} Q_{\text{оч}max}k_{\text{ут}.\text{в}}, Iр = Iуч. (4.6)

При схеме проветривания, предусматривающей подсвежение исходящей из выемочного участка вентиляционной струи

Q_{p} = \frac{c - c_{0}}{c} Q_{\text{оч}max}k_{\text{о}.\text{з}}, Iр = Iоч. (4.7)

5. Расчет количества воздуха для подготовительных выработок

5.1. Количество воздуха, необходимое для проветривания подготовительных выработок, должно рассчитываться по выделению метана или углекислого газа, по газам, образующимся при взрывных работах, числу людей и должно проверяться по допустимой скорости движения воздуха. Окончательно принимается наибольший результат.

Для выработок протяженностью до 300 м расчет выполняется сразу для максимальной длины выработки. Для выработок бульшей протяженности допускается расчет на отдельные периоды для промежуточных значений длины 300, 600, 900 м и т.д., включая максимальную длину.

5.2. Расчет по выделению метана (углекислого газа) производится следующим образом.

5.2.1 При проведении выработок при помощи комбайнов, отбойных молотков или выбуривания пласта

Q_{\text{з}.\text{п}} = \frac{100I_{\text{з}.\text{п}}}{c - c_{0}} , (5.1)

где Qз.п — количество воздуха, которое необходимо подавать в призабойное пространство подготовительной выработки, м3/мин;

Iз.п — ожидаемое выделение метана на призабойном участке выработки, м3/мин; определяется согласно п. 11.15;

c — допустимая концентрация метана в исходящей из подготовительной выработки вентиляционной струе, %; принимается согласно ПБ;

c0 — концентрация метана в струе воздуха, поступающего в подготовительную выработку, %; определяется по результатам замеров.

5.2.2 При взрывном способе выемки угля (для шахт, опасных по газу)

Q_{\text{з}.\text{п}} = \frac{Sl_{\text{з}.\text{тр}}}{k_{\text{т}}} [\frac{71I_{\text{з}.\text{п}max}}{Sl_{\text{з}.\text{тр}}(c_{max} - c_{0}) + 18I_{\text{з}.\text{п}max}}]^{2}, (5.2)

где S — площадь поперечного сечения выработки в свету на призабойном участке, м2;

lз.тр — расстояние от конца вентиляционного трубопровода до забоя выработки; принимается равным 8 м;

kт — коэффициент турбулентной диффузии; принимается равным 1,0 для выработок с площадью поперечного сечения до 10 м2 и 0,8 для выработок с площадью поперечного сечения более 10 м2;

Iз.п max — максимальное метановыделение в призабойном пространстве после взрывания по углю, м3/мин; определяется согласно п. 11.16;

cmax — допустимая максимальная концентрация метана в призабойном пространстве после взрывания по углю, %; принимается равной 2% для пластов, опасных по пыли, и 3% для пластов, не опасных по пыли.

Для формулы (5.2) построена номограмма (рис. 5.1). При использовании номограммы предварительно следует рассчитать значение Slз.тр, м3.

Рис. 5.1. Номограмма для определения количества воздуха для призабойного пространства подготовительной выработки по максимальному метановыделению при взрывном способе выемки угля

5.2.3 Для проветривания всей подготовительной выработки при любых способах проведения

Q_{\text{п}} = \frac{100I_{\text{п}}k_{\text{н}.\text{п}}}{c - c_{0}} , (5.3)

где Qп — количество воздуха для проветривания всей подготовительной выработки, м3/мин;

Iп — среднее ожидаемое газовыделение в подготовительной выработке, м3/мин; определяется согласно п. 11.17 и 11.18;

kн.п — коэффициент неравномерности газовыделения в подготовительной выработке; принимается равным 1,1, а в условиях Подмосковного бассейна — 2,4 для выработок, проводимых в угольном массиве, и 3,3 для выработок, проводимых вприсечку к выработанному пространству;

c — допустимая концентрация газа в исходящей из подготовительной выработки вентиляционной струе, %; принимается согласно ПБ;

c0 — концентрация газа в струе воздуха, поступающей в подготовительную выработку, %; определяется по результатам замеров. Для шахт Подмосковного бассейна при обособленном проветривании подготовительных выработок вместо c0 следует принимать концентрацию углекислого газа в атмосферном воздухе на поверхности шахты.

5.3 Расчет по газам, образующимся при взрывных работах:

Q_{\text{з}.\text{п}} = \frac{2,25}{\text{Т}} 3 \sqrt{\frac{BI_{BB}\overline{S^{2}}l_{\text{п}}^{2}k_{\text{обв}}}{k_{\text{ут}.\text{тр}}^{2}}} , (5.4)

где T — время проветривания выработки после взрывания, мин; принимается согласно ПБ;

B — количество одновременно взрываемых ВВ, кг;

IВВ — газовость ВВ, л/кг; принимается равной 100 л/кг при взрывании по углю и 40 л/кг при взрывании по породе;

\overline{S} — средняя площадь поперечного сечения тупиковой части подготовительной выработки в свету, м2; для выработок переменного сечения определяется по формуле

\overline{S} = \frac{S_{1}l_{1} + S_{2}l_{2} + ... + S_{n}l_{n}}{l_{1} + l_{2} + ... + l_{n}} ; (5.5)

S1, S2, ..., Sn — площади поперечных сечений отдельных участков выработки, м2;

l1, l2, ..., ln — длины этих участков, м;

lп — длина тупиковой части выработки, м; для выработок большой протяженности вместо lп подставляется критическая длина lп.кр, определяемая согласно п. 5.3.1;

kобв — коэффициент, учитывающий обводненность выработки; принимается по табл. 5.1;

kут.тр — коэффициент утечек воздуха в вентиляционных трубах; определяется согласно п. 5.6.

При ведении взрывных работ в несколько приемов расчет должен производиться для взрывания, при котором образуется наибольшее количество ядовитых газов.

Таблица 5.1

Для формулы (5.4) построена номограмма (рис. 5.2). При использовании номограммы предварительно следует рассчитать количество ядовитых газов BIВВ (л) и объем тупиковой части выработки Slп (м3).

Рис. 5.2. Номограмма для определения количества воздуха для призабойного пространства подготовительной выработки по ядовитым газам, образующимся при взрывных работах

5.3.1 Критическая длина выработки lп.кр (м) определяется по формуле

l_{\text{п}.\text{кр}} = \frac{k_{\text{ут}.\text{тр}}l_{\text{т}}\prime_{\text{р}}}{k_{\text{ут}.\text{тр}} - 1} [1 + \frac{k_{\text{ут}.\text{тр}}l_{\text{т}}\prime_{\text{р}}}{2l_{\text{п}}\prime(k_{\text{ут}.\text{тр}} - 1)} \times (1 - \sqrt{1 + \frac{4l_{\text{п}}\prime(k_{\text{ут}.\text{тр}} - 1)}{k_{\text{ут}.\text{тр}}l_{\text{т}}\prime_{\text{р}}}})], (5.6)

где kут.тр — коэффициент утечек воздуха в вентиляционных трубах при длине трубопровода l'тр;

l'тр — длина трубопровода от устья выработки до забоя при максимальной длине выработки, м;

l'п — критическая длина выработки при трубопроводе без утечек, м;

l_{\text{п}}\prime = 12,5 \frac{BI_{BB}k_{\text{т}.\text{с}}}{\overline{S}} ; (5.7)

kт.с — коэффициент турбулентной диффузии полной свободной струи; определяется по табл. 5.2 в зависимости от величины \frac{l_{\text{з}.\text{тр}}}{d_{\text{тр}.\text{п}}} ;

lз.тр — расстояние от конца вентиляционных труб до забоя выработки, м; принимается согласно ПБ;

dтр.п — приведенный диаметр вентиляционных труб, м; при расположении вентиляционных труб в углу выработки равен 2dтр, а при расположении у стенки, посредине высоты или ширины выработки равен 1,5dтр;

dтр — действительный диаметр вентиляционных труб, м.

Таблица 5.2

5.4 Расчет по числу людей:

Qз.п = 6nч, (5.8)

где nч — наибольшее число людей, одновременно работающих в подготовительной выработке.

5.5. Проверка по скорости движения воздуха производится по следующим факторам.

5.5.1 По скорости движения воздуха в призабойном пространстве подготовительной выработки

Qз.п >= 20Svз min, (5.9)

где vз min — минимально допустимая скорость движения воздуха в призабойном пространстве подготовительной выработки, м/с; принимается согласно ПБ в зависимости от температуры воздуха.

5.5.2 По средней скорости движения воздуха в выработке

Qз.п >= 60Svп min, (5.10)

где vп min — минимально допустимая скорость движения воздуха в подготовительной выработке, м/с; принимается согласно ПБ, а при проходке вертикальных стволов может быть принята равной 0,15 м/с.

5.6. Значения коэффициента утечек воздуха для гибких вентиляционных труб диаметром 400 — 600 мм при длине звеньев 20 м принимаются по табл. 5.3, а при увеличении числа стыков за счет применения 5- и 10-метровых звеньев и фасонных частей — по табл. 5.4.

Таблица 5.3

Таблица 5.4

Значения коэффициента утечек воздуха для гибких вентиляционных труб диаметром 700 — 1000 мм при длине звеньев 10 м принимаются по табл. 5.5.

Таблица 5.5

Коэффициент утечек воздуха для металлических трубопроводов определяется по формуле

k_{\text{ут}.\text{тр}} = (\frac{1}{3} k_{\text{ут}.\text{ст}}d_{\text{тр}} \frac{l_{\text{т}}}{l_{\text{зв}}} \sqrt[\text{р}]{R} + 1)^{2}, (5.11)

где kут.ст — удельный стыковой коэффициент воздухопроницаемости условного трубопровода диаметром 1 м; для фланцевых соединений с резиновыми прокладками принимается равным 0,002 — 0,005 при удовлетворительном качестве сборки и 0,001 при хорошем;

lтр — длина трубопровода, м;

lзв — длина звена, м;

R — аэродинамическое сопротивление трубопровода без учета утечек;

R = \frac{6,5\alpha l_{\text{тр}}}{d_{\text{тр}}^{5}} k\mu, (5.12)

\alpha — коэффициент аэродинамического сопротивления трубопровода; принимается по табл. 5.6.

Таблица 5.6

5.7 Расчет производительности ВМП:

Qв = kут.трQз.п; (5.13)

при этом должно выполняться условие

Qв >= k'ут.трQп, (5.14)

где Qв — производительность ВМП, м3/мин;

k'ут.тр — коэффициент утечек воздуха в вентиляционных трубах на участке от ВМП до устья подготовительной выработки; при установке ВМП не далее 50 м от устья принимается равным 1, а при больших расстояниях определяется по табл. 5.3, 5.4, 5.5 или по формуле (5.11).

5.8 Количество воздуха, поступающее к всасу ВМП Qвс (м3/мин), должно удовлетворять следующим условиям:

для любого отдельно установленного ВМП

Qвс >= 1,43Qв; (5.15)

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

Q_{\text{вс}} \geq 1,43 \sum Q_{\text{в}}. (5.16)

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

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

5.9. При проведении параллельных выработок, проветриваемых за счет общешахтной депрессии и при помощи ВМП, расчет количества воздуха для тупиковых частей выработок производится согласно п. 5.1 - 5.7, а количество воздуха, подаваемое к всасу ВМП, должно соответствовать требованиям п. 5.8 и следующему условию:

Q_{\text{вс}} \geq \frac{100I_{\text{пар}}}{0,5 - \text{с}_{0}} , (5.17)

где Iпар — выделение метана в параллельной выработке от ее начала до места установки ВМП, м3/мин; определяется на основании замеров.

Количество воздуха, которое необходимо подавать в устье параллельной выработки Qу.пар (м3/мин), рассчитывается по формуле

Q_{\text{у}.\text{пар}} = Q_{\text{вс}}(1 + \frac{0,01n_{\text{п}}k_{\text{пр}}}{k_{S}}), (5.18)

где nп — число перемычек от устья параллельной выработки до места установки ВМП;

kпр — приведенные утечки воздуха; принимаются по табл. 5.7;

kS — коэффициент приведения площади перемычки; определяется в зависимости от площади перемычки S по графику на рис. 5.3.

Таблица 5.7

Рис. 5.3. График для определения коэффициента приведения площади перемычки

6. Расчет количества воздуха для камер

6.1 Для склада взрывчатых материалов

Qк = 0,07Vк, (6.1)

где Vк — суммарный объем выработок склада, м3.

6.2 Для электромашинных камер

Q_{\text{к}} = \frac{50 \sum N_{i}(1 - \eta_{i})k_{\text{зг}i}}{26 - t_{0}} , (6.2)

где Ni — мощность электроустановки, кВт; учитываются одновременно работающие установки;

\eta_{i} — к.п.д. электроустановки; для насосных установок принимается равным к.п.д. двигателя, а для подземных вакуум-насосных станций — равным произведению к.п.д. двигателя и вакуум-насоса;

kзгi — коэффициент загрузки в течение суток; для установок с продолжительностью непрерывной работы 1 ч и более принимается равным 1, а для установок с продолжительностью периодов непрерывной работы менее 1 ч рассчитывается по формуле

k_{\text{зг}i} = \frac{T_{pi}}{24} ; (6.3)

Tрi — суммарная продолжительность работы установки в течение суток, ч;

t0 — температура воздуха, поступающего в камеру в наиболее теплый месяц года, °C; определяется как средняя по результатам трех замеров в течение месяца.

6.3 Для зарядных камер:

а) если в зарядной камере размещаются батареи аккумуляторов и преобразовательная подстанция,

Q_{\text{к}} = \frac{31 \cdot 10^{-} \sum^{4} \text{Е}_{i}n_{ai}n_{\text{б}i}}{26 - t_{0}} , (6.4)

где Ei — емкость аккумуляторной батареи, А·ч;

nаi — число аккумуляторов в батарее;

nбi — число одновременно заряжаемых аккумуляторных батарей.

При этом должно выполняться условие

Qк >= 30nб; (6.5)

б) если в зарядной камере размещаются только батареи аккумуляторов

Qк = _30nб. (6.6)

7. Расчет количества воздуха для поддерживаемых выработок

7.1 Расчет для поддерживаемых выработок выполняется по их фактической газообильности с проверкой по скорости движения воздуха:

Qп.в = 60Svmin, (7.1)

где Qп.в — количество воздуха, подаваемое в поддерживаемую выработку, м3/мин;

S — площадь поперечного сечения выработки в свету, м2;

v_min - минимальная скорость движения воздуха в выработке согласно ПБ, м/с; vmin должна составлять 0,25 м/с для очистных (включая резервные) выработок и может быть принята равной 0,15 м/с для поддерживаемых подготовительных выработок; для поддерживаемых конвейерных выработок вместо vmin подставляется скорость 0,7 — 1,3 м/с.

Примечание. К поддерживаемым относятся резервные не дающие добычи выемочные участки и выработки, которые не используются ни для подачи свежего воздуха на выемочные участки, к забоям очистных и подготовительных выработок, в камеры, ни для отвода исходящих из них вентиляционных струй.

Для поддерживаемых подготовительных выработок длиной не более 30 м, в которых установлены перемычки с дверями, вместо расчета по минимальной скорости количество воздуха должно определяться по нормам утечек.

7.2. Количество воздуха для проветривания погашаемых выемочных участков в условиях Подмосковного бассейна принимается равным Qуч, а в других условиях определяется по газообильности участков в период погашения или, при отсутствии таких данных, принимается равным 0,5Qуч, где Qуч — количество воздуха, необходимое для проветривания выемочного участка в период эксплуатации.

8. Утечки воздуха через вентиляционные сооружения

8.1. Нормы утечек воздуха через подземные вентиляционные сооружения приведены в табл. 8.1, 8.2, 8.3. Указанные нормы соответствуют перепаду давления 50 кгс/см2. При других перепадах давления нормы утечек пересчитываются по формуле

Q_{\text{ут}} = Q_{\text{ут}.\text{н}} \sqrt{\frac{h}{50}} , (8.1)

где Qут — норма утечек через сооружение при фактическом перепаде давления, м3/мин;

Qут.н — норма утечек через сооружение при перепаде давления 50 кгс/см2, м3/мин;

h — фактический перепад давления, кгс/м2; определяется на основании замеров или по данным расчета депрессии шахты.

Примечание. Для поддерживаемых выработок норму утечек через перемычки с дверями следует сравнить с количеством воздуха, рассчитанным согласно п. 7.1, и принять бульшую из этих величин.

Таблица 8.1

Таблица 8.2

Таблица 8.3

8.2 Нормы утечек воздуха через шлюзы Qут.шл (м3/мин) рассчитываются по формуле

Qут.шл = kперQут, (8.2)

где kпер — коэффициент, зависящий от числа перемычек в шлюзе; принимается равным 0,76 при двух перемычках, 0,66 при трех и 0,57 при четырех;

Qут — норма утечек воздуха через одну перемычку при общем перепаде давления на шлюзе, м3/мин.

Норма утечек через кроссинг определяется как сумма норм утечек через шлюзы (перемычки), умноженная на коэффициент 1,25.

8.3. Нормы утечек воздуха через надшахтные здания вертикальных стволов, оборудованных подъемами, и через вентиляционные каналы приведены в табл. 8.4 и 8.5. Эти нормы соответствуют перепаду давления 200 кгс/м2, а для других перепадов должны быть пересчитаны по формуле

Q_{\text{ут}} = Q_{\text{ут}.\text{н}} \sqrt{\frac{h}{200}} . (8.3)

Таблица 8.4

Таблица 8.5

При нагнетательном проветривании нормы следует увеличить на 13%.

Нормы утечек воздуха через устья наклонных стволов при наличии надшахтных зданий принимаются равными нормам утечек через надшахтные здания клетевых стволов, а при отсутствии надшахтных зданий рассчитываются как для шлюзов.

Общая норма внешних утечек равна сумме норм утечек через надшахтное здание и вентиляционный канал.

При установке вентиляторов на вентиляционных стволах, не используемых для подъема, и на шурфах все внешние утечки воздуха учитываются коэффициентом внешних утечек kут.вн, значения которого приведены в табл. 8.6. При работе вентиляторов на нагнетание значения этого коэффициента должны быть увеличены на 0,15, а при наличии резервных вентиляторов — на 0,02.

Таблица 8.6

9. Расчет количества воздуха, необходимого для проветривания шахты

Общее количество воздуха Qш (м3/мин), необходимого для проветривания шахты, определяется по формуле

Q_{\text{ш}} = 1,1(\sum Q_{\text{уч}} + \sum Q_{\text{п}.\text{ш}} + \sum Q_{\text{к}} + \sum Q_{\text{п}.\text{в}} + \sum Q_{\text{ут}}), (9.1)

где 1,1 — коэффициент, учитывающий неравномерность распределения воздуха;

\sum Q_{\text{уч}} — сумма количеств воздуха для проветривания выемочных участков, м3/мин;

\sum Q_{\text{п}.\text{ш}} — сумма количеств воздуха для обособленного проветривания подготовительных выработок, проводимых за пределами выемочных участков, м3/мин;

\sum Q_{\text{к}} — сумма количеств воздуха для обособленного проветривания камер, м3/мин;

\sum Q_{\text{п}.\text{в}} — сумма количеств воздуха для обособленного проветривания поддерживаемых и погашаемых выработок, м3/мин;

\sum Q_{\text{ут}} — сумма утечек воздуха через вентиляционные сооружения за пределами выемочных участков, м3/мин.

При этом должно быть выполнено условие

Q_{\text{ш}} \geq \frac{100k_{\text{н}.\text{ш}}}{c - c_{0}} \sum I_{\text{исх}}, (9.2)

где kн.ш — коэффициент неравномерности газовыделения в шахте; для условий шахт Подмосковного бассейна принимается равным 2,3, а для прочих условий — 1,1;

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

c0 — 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;

\sum I_{\text{исх}} — сумма средних дебитов газа в исходящих из шахты вентиляционных струях, м3/мин; определяется согласно п. 11.19.

При нескольких вентиляторных установках по формуле (9.1) определяются в соответствии со схемой проветривания количества воздуха по группам выработок (крылу, шахтопласту), проветриваемым отдельными вентиляторами, а общее количество воздуха для шахты рассчитывается как сумма полученных результатов.

10. Производительность вентиляторных установок

Дебит вентилятора Qв (м3/мин), если внешние утечки определены по нормам, рассчитывается по формуле

Q_{\text{в}} = Q_{\text{ш }i} + \sum Q_{\text{ут}.\text{вн}}, (10.1)

где Qшi — количество воздуха, поступающее из шахты к данному вентилятору (подаваемое в шахту данным вентилятором), м3/мин;

\sum Q_{\text{ут}.\text{вн}} — сумма утечек воздуха через надшахтное здание и вентиляционный канал, м3/мин.

Если внешние утечки учитываются коэффициентом внешних утечек kут.вн, то

Qв = kут.внQшi. (10.2)

Действующие вентиляторные установки должны иметь резерв производительности, обеспечивающий возможность увеличения дебита до величины Q_{\text{в}}\prime , определяемой по формуле

Q_{\text{в}}\prime = Q_{\text{ш }i} + 0,15 \sum Q_{\text{уч}} + \sum Q_{\text{ут}.\text{вн}} (10.3)

или

Q_{\text{в}}\prime = k_{\text{ут}.\text{вн}}(Q_{\text{ш }i} + 0,15 \sum Q_{\text{уч}}), (10.4)

где 0,15 — коэффициент, учитывающий возможное увеличение добычи.

При выборе новых вентиляторов резерв производительности должен составлять не менее 20% от дебита, рассчитанного по формуле (10.3) или (10.4).

11. Определение ожидаемой газообильности выработок

11.1. Значения ожидаемого газовыделения, входящего в формулы для расчета количества воздуха, должны определяться по фактической газообильности выработок данного шахтопласта. В тех случаях, когда данные о фактической газообильности отсутствуют или не могут быть использованы (при вскрытии новых пластов, при изменении систем разработки или способов управления метановыделением), допускается расчет ожидаемого метановыделения по природной метаноносности пластов.

Фактическое газовыделение рассчитывается на основании замеров количества воздуха и лабораторных анализов проб воздуха; замеров концентрации газов, выполняемых участком ВТБ (вентиляционной службой) при помощи переносных приборов, и телеинформации о концентрации метана, выдаваемой аппаратурой АМТ-3.

Природная метаноносность пластов принимается по данным геологоразведочных или научно-исследовательских организаций, а при отсутствии таких данных определяется по фактической метанообильности выработок.

Примечания. 1. Для шахт Донбасса и аналогичных условий при изменениях систем разработки, указанных в табл. 11.1, ожидаемое метановыделение может определяться по фактическому.

2. Для шахт Подмосковного бассейна фактическое газовыделение должно определяться по данным наблюдений, выполненных при стабильном атмосферном давлении.

3. Телеинформация, выдаваемая аппаратурой АМТ-3, может быть использована в тех случаях, когда датчики обеспечивают измерение средней в поперечном сечении выработки концентрации метана.

Таблица 11.1

Таблица 11.2

11.2. Частота и пункты замеров концентрации газов и количества воздуха выбираются согласно требованиям ПБ. Фактическое газовыделение определяется в соответствии с Инструкцией по отбору проб рудничного воздуха, определению газообильности и установлению категорий шахт по метану (к § 145 и 214 ПБ) или по изложенной ниже методике на основании обработки результатов замеров за период не менее одного квартала.

Определение газообильности очистных выработок и выемочных участков

11.3. Среднее фактическое газовыделение Iоч.ф (м3/мин) в очистной выработке при обособленном проветривании рассчитывается по формуле

I_{\text{оч}.\text{ф}} = I_{\text{о}}\prime_{\text{ч}.\text{ф}} - I_{\text{подсв}} - I_{0}, (11.1)

где I_{\text{о}}\prime_{\text{ч}.\text{ф}} — средний дебит газа в вентиляционной выработке на расстоянии 10 — 15 м от очистного забоя, м3/мин;

Iподсв — средний дебит газа в выработке с подсвежающей струей (при схемах проветривания с подсвежением) в 10 — 15 м от очистного забоя, м3/мин;

I0 — средний дебит газа, поступающего на выемочный участок, м3/мин.

При последовательном проветривании очистных выработок расчет производится по формуле

I_{\text{оч}.\text{ф}} = I_{\text{о}}\prime_{\text{ч}.\text{ф}} - I_{\text{оч}.\text{посл}} - I_{\text{о}i}, (11.2)

где Iоч.посл — средний дебит газа, поступающего в данную очистную выработку из других очистных выработок этого же выемочного участка, м3/мин;

Iоi — средний дебит газа, поступающего на выемочный участок с основной и подсвежающими струями, проходящими через данную очистную выработку, м3/мин.

11.4 Среднее фактическое газовыделение на выемочном участке рассчитывается по формуле

I_{\text{уч}.\text{ф}} = I_{\text{у}}\prime_{\text{ч}.\text{ф}} - I_{0}, (11.3)

где I_{\text{у}}\prime_{\text{ч}.\text{ф}} — средний дебит газа в исходящей из выемочного участка вентиляционной струе, м3/мин.

Для шахт Подмосковного бассейна I0 — это средний дебит углекислого газа, поступающего на выемочный участок с поверхности шахты с атмосферным воздухом.

11.5 Средний дебит газа в пунктах замеров определяется по формуле

I = \frac{\sum_{i = 1}^{n} I_{i}}{n} , (11.4)

где Ii — дебит газа в данном пункте при отдельных наблюдениях, м3/мин;

n — число наблюдений.

При использовании данных лабораторных анализов и замеров концентраций газа переносными приборами

I_{i} = 0,01Q_{i} \frac{3 \sum_{j = 1}^{n_{\text{л}}} c_{\text{л}_{j}} + \sum_{k = 1}^{n_{\text{п}}} c_{\text{п}_{k}}}{3n_{\text{л}} + n_{\text{п}}} ; (11.5)

при использовании данных лабораторных анализов и телеинформации

I_{i} = 0,01Q_{i} \frac{4 \sum_{j = 1}^{n_{\text{л}}} c_{\text{л}_{j}} + \sum_{l = 1}^{n_{\text{т}}} c_{\text{т}_{l}}}{4n_{\text{л}} + n_{\text{т}}} , (11.6)

где Qi — количество воздуха в пункте замера, м3/мин;

c_{\text{л}_{j}} — концентрация газа по данным лабораторного анализа проб воздуха, %;

c_{\text{п}_{k}} — концентрация газа по замеру переносным прибором, %;

c_{\text{т}_{l}} — концентрация газа по данным телеинформации, выдаваемой аппаратурой АМТ-3, %;

nл — число лабораторных определений концентрации, приходящихся на данный замер количества воздуха;

nп — число определений концентрации переносными приборами;

nт — число определений концентрации по данным аппаратуры АМТ-3.

В формулы (11.5) и (11.6) подставляется не менее 10 значений концентрации газа. Значения концентрации c_{\text{п}_{k}} и c_{\text{т}_{l}} отбираются по одному за сутки. При этом 4 — 5 значений концентрации берется до замера количества воздуха и 4 — 5 после него следующим образом: в первые сутки — результат первого замера из выполненных в эти сутки, во вторые — второго, в третьи — третьего и т.д. При использовании телеинформации показания отбираются со сдвигом во времени 2 — 3 ч, например, если замер количества воздуха выполнен 20-го числа в 10.00, то значения c_{\text{т}_{l}} отбираются за 16-е на 1 ч, за 17-е на 3 ч, за 18-е на 5 ч, за 19-е на 8 ч, за 20-е на 10 ч, за 21-е на 13 ч, за 22-е на 15 ч и т.д. Если одновременно с замером количества воздуха производился отбор проб, то вместо c_{\text{т}_{l}} за эти сутки следует использовать c_{\text{л}_{j}} .

Средний дебит углекислого газа, поступающего на выемочный участок с атмосферным воздухом, рассчитывается по формуле

I_{0} = 0,01 \frac{c_{0} \sum_{i = 1}^{n} Q_{\text{уч}i}}{n} , (11.7)

где c0 — концентрация углекислого газа в атмосферном воздухе на поверхности шахты, %;

Qучi — количество воздуха, поступающего на выемочный участок при отдельных замерах, м3/мин.

11.6 Расчет ожидаемого среднего метановыделения в очистной выработке и на участке по фактическому:

I_{\text{оч}} = I_{\text{оч}.\text{ф}}(\frac{l_{\text{оч}.\text{р}}}{l_{\text{оч}}})0,4(\frac{A_{\text{р}}}{A})^{0,6}k_{\text{с}.\text{р}}k_{H}; (11.8)

I_{\text{уч}} = I_{\text{уч}.\text{ф}}(\frac{l_{\text{оч}.\text{р}}}{l_{\text{оч}}})0,4(\frac{A_{\text{р}}}{A})^{0,6}k_{\text{с}.\text{р}}k_{H}, (11.9)

где lоч.р — длина очистной выработки, для которой рассчитывается ожидаемое метановыделение, м;

lоч — длина очистной выработки, для которой определено фактическое метановыделение, м;

Aр — планируемая добыча угля, т/сут;

A — средняя добыча угля, при которой определялось фактическое метановыделение, т/сут;

kс.р — коэффициент, учитывающий изменение системы разработки; рассчитывается по формулам, приведенным в табл. 11.1;

kH — коэффициент, учитывающий изменение метанообильности очистных выработок с глубиной; при ведении работ на глубинах до 300 м ниже границы метановой зоны принимается равным 1 при разности глубин разработки по 20 м, а при большей разности глубин определяется по формуле (11.10); при ведении работ на глубинах более 300 м ниже границы метановой зоны принимается равным 1 при разности глубин разработки до 50 м, а при большей определяется по формуле (11.10).

Значение произведения (\frac{l_{\text{оч}.\text{р}}}{l_{\text{оч}}})0,4(\frac{A_{\text{р}}}{A})^{0,6} = M может быть определено по номограмме (рис. 11.1). При использовании номограммы предварительно следует вычислить величины (\frac{l_{\text{оч}.\text{р}}}{l_{\text{оч}}}) и (\frac{A_{\text{р}}}{A}) .

Рис. 11.1. Номограмма для определения величины M = (\frac{l_{\text{оч}.\text{р}}}{l_{\text{оч}}})0,4(\frac{A_{\text{р}}}{A})0,6

Величина коэффициента kH рассчитывается по формуле

k_{H} = \frac{X_{\text{р}} - X_{\text{о}.\text{г}}}{X - X_{\text{о}.\text{г}}} , (11.10)

где Xр — природная метаноносность пласта на планируемой глубине разработки, м3/т горючей массы;

Xо.г — остаточная метаноносность угля, м3/т горючей массы; определяется по табл. 11.3;

X — природная метаноносность пласта на глубине, для которой определено фактическое метановыделение, м3/т горючей массы.

Таблица 11.3

Значения Xр и X рассчитываются по формуле

(11.11)

где H — глубина разработки, для которой рассчитывается метаноносность, м;

H0 — глубина расположения границы метановой зоны, м;

Vг — выход летучих веществ, %;

\alpha_{\text{пл}} — угол падения пласта, градус;

kт.п — коэффициент, учитывающий влияние температуры пород;

k_{\text{т}.\text{п}} = \frac{1,15 + 0,0007H}{1 + 0,02t_{\text{п}}} ; (11.12)

tп — температура пород на глубине H, °C.

Для облегчения расчетов формула (11.11) может быть представлена в виде

X = C + Dkт.п. (11.13)

Значение C в этой формуле определяется по графику (рис. 11.2), а значение D — по номограмме (рис. 11.3).

Рис. 11.2. График для определения величины C = \frac{3}{lgV^{\text{г}}}

Рис. 11.3. Номограмма для определения величины D в формуле (11.13)

11.7. Ожидаемое выделение углекислого газа для шахт Подмосковного бассейна принимается равным фактическому, для шахт, разрабатывающих высокометаморфизованные антрациты, определяется по формулам (11.14) и (11.15), а для прочих условий — по формулам (11.16) и (11.17):

I_{\text{оч}} = I_{\text{оч}.\text{ф}}(\frac{0,001A_{\text{р}} + 1,9}{0,001A + 1,9}); (11.14)

I_{\text{уч}} = I_{\text{уч}.\text{ф}}(\frac{0,001A_{\text{р}} + 1,9}{0,001A + 1,9}); (11.15)

I_{\text{оч}} = I_{\text{оч}.\text{ф}}(\frac{A_{\text{р}}}{A})^{0,25}; (11.16)

I_{\text{уч}} = I_{\text{уч}.\text{ф}}(\frac{A_{\text{р}}}{A})^{0,25}. (11.17)

Для упрощения расчетов по формулам (11.16) и (11.17) значения (\frac{A_{\text{р}}}{A})0,25 приведены в табл. 11.4.

Таблица 11.4

11.8. Расчет среднего ожидаемого метановыделения по природной метаноносности для лавообразных выработок при разработке тонких и средней мощности пластов:

(11.18)

(11.19)

где lоч — длина очистной выработки, м;

vоч — планируемая скорость подвигания очистного забоя, м/сут;

\gamma — средняя плотность угля, т/м3;

X — природная метаноносность пласта, м3/т; принимается по данным геологоразведочных или научно-исследовательских организаций или определяется согласно п. 11.12;

X0 — остаточная метаноносность угля, м3/т; определяется по формуле

X_{0} = X_{\text{о}.\text{г}}(\frac{100 - W - A_{\text{пр}}}{100}); (11.20)

Xо.г — остаточная метаноносность угля, м3/т горючей массы; принимается по табл. 11.3;

W — природная влажность угля, %;

Aпр — природная зольность угля, %;

mп — полная мощность угольных пачек разрабатываемого пласта, м;

kпл — коэффициент, учитывающий влияние системы разработки на метановыделение из разрабатываемого пласта; при сплошной системе разработки и отработанной выше лаве равен 1; для коренных лав и лав прямого хода при системе разработки парными штреками определяется по формуле (11.21), а для столбовой системы разработки — по формуле (11.22) (значения bз.д принимаются по табл. 11.2)

k_{\text{пл}} = \frac{l_{\text{оч}} + 2b_{\text{з}.\text{д}}}{l_{\text{оч}}} ; (11.21)

k_{\text{пл}} = \frac{l_{\text{оч}} - 2b_{\text{з}.\text{д}}}{l_{\text{оч}}} ; (11.22)

kдег.пл — коэффициент, учитывающий эффективность дегазации разрабатываемого пласта; принимается согласно Руководству по дегазации;

kо.у — коэффициент, учитывающий метановыделение из отбитого угля при транспортировании по выработкам выемочного участка; при последовательном проветривании транспортной и очистной выработок принимается равным 1, а при обособленном — 0,85;

kв.п — коэффициент, учитывающий метановыделение из выработанного пространства в призабойное; при схемах проветривания без подсвежения исходящей из выемочного участка вентиляционной струи kв.п принимается равным 0,2, если вентиляционная выработка примыкает к выработанному пространству, и 1,0, если она примыкает к целику угля; при схемах проветривания с подсвежением kв.п равен 0, если выработка с подсвежающей струей примыкает к целику угля, и 0,5, если она примыкает к выработанному пространству;

kдег.с — коэффициент, учитывающий эффективность дегазации сближенных пластов и выработанных пространств; принимается согласно Руководству по дегазации;

mсi — суммарная мощность угольных пачек смежного угольного пласта, м; определяется по геологическим разрезам; для сближенного пласта, состоящего из углисто-сланцевых пород, mсi принимается равной половине его мощности;

Hсi — расстояние по нормали от смежного пласта до разрабатываемого, м;

Hр — расстояние по нормали между разрабатываемым и смежным пластом, при котором метановыделение из последнего равно 0, м; для условий подработки определяется по формуле (11.23), при надработке для пологих и наклонных пластов принимается согласно табл. 11.5, а для крутых пластов, кроме Карагандинского бассейна, рассчитывается по формуле (11.24):

H_{\text{р}} = k_{\text{у}.\text{к}}m_{\text{в}}(1,2 + cos\alpha_{\text{пл}}); (11.23)

H_{\text{р}} = k_{\text{у}.\text{к}}m_{\text{в}}(1,2 - cos\alpha_{\text{пл}}); (11.24)

kу.к — коэффициент, зависящий от способа управления кровлей; принимается согласно табл. 11.5;

mв — вынимаемая мощность пласта (общая с прослойками), м;

\alpha_{\text{пл}} — угол падения пласта, градус;

kпор — коэффициент, учитывающий выделение метана из боковых пород; принимается согласно табл. 11.6;

\sum b_{\text{ц}} — суммарная ширина по падению пласта угольных целиков в пределах выемочного участка, м.

Таблица 11.5

Таблица 11.6

11.9. Ожидаемое метановыделение в очистной выработке Iоч (м3/мин) при столбовой системе разработки с применением щитовых перекрытий различных конструкций определяется по формуле

I_{\text{оч}} = \frac{G_{0}}{v_{\text{щ}}} (0,15Pn_{\text{у}.\text{п}}v_{\text{у}.\text{п}}l_{\text{у}.\text{п}} + v_{\text{щ}}S_{\text{щ}}), (11.25)

где G0 — начальное метановыделение, м3/(мин·м2);

G_{0} = \frac{(X - X_{0})10^{- 3}}{7,1 - 0,3X} ; (11.26)

vщ — планируемая скорость подвигания щита по падению пласта, м/сут;

P — периметр углеспускной печи, м;

nу.п — число углеспускных печей под щитовым перекрытием;

vу.п — скорость проведения углеспускных печей, м/сут;

lу.п — расстояние между углеспускными печами, м;

Sщ — площадь подщитового пространства, м2; определяется как произведение длины щитового перекрытия по простиранию на толщину вынимаемого слоя угля.

Примечание. Формула (11.26) справедлива при X <= 20 м3/т.

Метановыделение из углеспускных печей при бурении скважин определяется по формуле (11.27), а при их расширении — по формуле (11.28):

I_{\text{у}.\text{б}} = 6,28G_{0}d_{\text{ск}.\text{б}}v_{\text{ск}} \sqrt{T} + 0,79d_{\text{ск}.\text{б}}^{2}\gamma v_{\text{б}}(X - X_{0}); (11.27)

I_{\text{у}.\text{р}} = 6,28G_{0}d_{\text{ск}.\text{р}}v_{\text{ск}} \sqrt{T} + 0,79(d_{\text{ск}.\text{р}}^{2} - d_{\text{ск}.\text{б}}^{2})\gamma v_{\text{б}}(X - X_{0}), (11.28)

где dск.б и dск.р — соответственно диаметры скважин при их бурении и расширении, м;

vск — средняя скорость проведения скважин, м/сут;

T — время с начала проведения скважин, сут;

vб — скорость подачи бурового инструмента, м/мин.

11.10. При комбинированной системе разработки с гибким перекрытием расчет ожидаемого метановыделения производится для очистных выработок монтажного и нижнего слоев.

Метановыделение в очистной выработке монтажного слоя определяется по формуле

Iоч = G0{92Aвз + lоч[Hм.с + 0,57(m — Hм.с)]}, (11.29)

где Aвз — количество угля, отбиваемого за одно взрывание, т;

lо.ч — длина очистного забоя, м;

Hм.с — толщина монтажного слоя, м;

m — мощность пласта, м.

Метановыделение в очистной выработке под гибким перекрытием определяется по формуле

I_{\text{оч}} = \frac{79,2}{k_{\text{т}.\text{д}}} G_{\text{т}}A_{\text{вз}}, (11.30)

где kт.д — коэффициент турбулентной диффузии; при выемке нижнего слоя по простиранию принимается равным 1, а при выемке по падению — 0,42;

Gт — метановыделение с обнаженных поверхностей дренированного угольного массива, м3/(мин·м2);

G_{\text{т}} = \frac{(k_{\text{др}}X - X_{0})10^{- 3}}{7,1 - 0,3k_{\text{др}}X} ; (11.31)

kдр — коэффициент дренирования угольного массива, зависящий от времени его обнажения подготовительными выработками и монтажным слоем;

k_{\text{др}} = 1 - \frac{T}{\frac{100}{0,09X - 0,29} + \frac{XT}{0,79X + 2,95}} ; (11.32)

T — время, прошедшее с момента подготовки участка до начала очистных работ под перекрытием, сут.

11.11 Ожидаемое метановыделение из гидрозабоя определяется по формуле

I_{\text{оч}} = [0,5X(\frac{v_{\text{г}.\text{з}}}{20} + 1) - X_{0}]A_{\text{г}.\text{з}}k_{\text{т}.\text{в}}, (11.33)

где vг.з — скорость подвигания гидрозабоя, м/сут;

Aг.з — производительность гидромонитора, т/мин;

kт.в — коэффициент, учитывающий изменения объема выделяющегося газа в зависимости от температуры воды;

kт.в = 1 + 0,05(tв — 17); (11.34)

tв — температура воды, °C.

11.12. Природная метаноносность пластов может быть определена по метановыделению в действующие подготовительные выработки на участках, проведенных не ближе 30 м от геологических нарушений, очистных забоев и выработанных пространств, а также вне зон влияния надработки и подработки пластов.

Для пластов тонких и средней мощности природная метаноносность X (м3/т) приближенно определяется по формуле

X = [\frac{2630I_{\text{пр}.\text{ф}}}{mv_{\text{п}}} + X_{\text{о}.\text{а}.\text{г}}(\frac{100 - W - A_{\text{пр}}}{100})]k_{H}\prime, (11.35)

где Iпр.ф — приведенное метановыделение в действующей подготовительной выработке, м3/мин; определяется согласно п. 11.13;

vп — средняя скорость проведения выработки, м/мес;

Xо.а.г — остаточная метаноносность угля при атмосферном давлении, м3/т горючей массы; определяется по графику (рис. 11.4);

k_{\text{н}}\prime — коэффициент, учитывающий изменение метаноносности с глубиной; при ведении работ на глубинах до 300 м ниже границы метановой зоны принимается равным 1, если разность между глубиной, для которой определяется метаноносность, и глубиной залегания действующей выработки не превышает 20 м, и рассчитывается по формуле (11.36) при бульшей разности; на глубинах более 300 м ниже границы метановой зоны принимается равным 1 при разности глубин до 50 м, а при большей разности рассчитывается по формуле

k_{H}\prime = \frac{X_{\text{р}}}{X} ; (11.36)

Xр и X — рассчитываются по формуле (11.11).

Рис. 11.4. График для определения остаточной метаноносности угля при атмосферном давлении и температуре: 1 — 10°; 2 — 20°; 3 — 30 °C

Определение газообильности подготовительных выработок

11.13. Для расчета ожидаемого метановыделения по фактическому необходимо определить приведенное метановыделение в действующей подготовительной выработке по этому же шахтопласту

I_{\text{пр}.\text{ф}} = \frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} \frac{I_{\text{п}i}}{k_{\text{т}i}} , (11.37)

где Iпр.ф — приведенное метановыделение в действующей подготовительной выработке (соответствует метановыделению в выработке через 1 мес после начала ее проведения), м3/мин;

n — число определений I_{\text{п}_{i}} ;

Iпi — количество метана, выделяющегося из подготовительной выработки при отдельных замерах, м3/мин; определяется по формуле (11.38);

kтi — коэффициент, зависящий от времени T, прошедшего от начала проведения выработки до момента определения Iпi; определяется по табл. 11.7.

Таблица 11.7

11.14 Количество газа, выделяющегося из подготовительной выработки при отдельных замерах, определяется по формуле

Iпi = 0,01Qпi(c — c0), (11.38)

где Qпi — количество воздуха в тупиковой части выработки в 10 — 15 м от ее устья, м3/мин;

c и c0 — концентрация газа соответственно в исходящей из выработки вентиляционной струе и в поступающем воздухе по данным лабораторных анализов, %.

В условиях Подмосковного бассейна для обособленно проветриваемых подготовительных выработок в формулу (11.38) вместо c0 следует подставлять концентрацию углекислого газа в атмосферном воздухе на поверхности шахты.

11.15. Ожидаемое метановыделение Iз.п (м3/мин) на призабойном участке подготовительной выработки при ее проведении с помощью комбайнов определяется по формулам:

а) при расчете по фактическому метановыделению

I_{\text{з}.\text{п}} = \frac{4,I_{\text{пр}.\text{ф}}}{v_{\text{п}}} (\sqrt{v_{\text{п}.\text{р}}} + \frac{160jk_{T\text{у}}}{m_{\text{п}}})k_{H}\prime\prime; (11.39)

б) при расчете по природной метаноносности пласта

I_{\text{з}.\text{п}} = 1,7 \cdot 10^{- 3}(m_{\text{п}} \sqrt{v_{\text{п}.\text{р}}} + 160jk_{T\text{у}})(X - X_{\text{о}.\text{а}.\text{г}} \frac{100 - W - A_{\text{пр}}}{100}), (11.40)

где vп — средняя скорость проведения действующей выработки, для которой определено Iпр.ф, м/мес;

vп.р — планируемая скорость проведения выработки, для которой рассчитывается метановыделение, м/мес;

j — техническая производительность комбайна, т/мин;

kTу — коэффициент, учитывающий влияние времени, Tу нахождения отбитого угля на призабойном участке при непрерывной работе комбайна на метановыделение; приведен ниже;

Tу — время нахождения отбитого угля на призабойном участке при непрерывной работе комбайна, мин;

при транспортировании угля по выработке конвейером

T_{\text{у}} = \frac{1,1S_{\text{у}}l_{\text{ц}}}{j} (1 - \frac{0,7k_{\text{п}.\text{о}}}{j}); (11.41)

при транспортировании угля по выработке в вагонетках

T_{\text{у}} = \frac{S_{\text{у}}l_{\text{ц}}}{j} , (11.42)

Sу — площадь забоя выработки по углю, м2;

lц — подвигание забоя за цикл непрерывной работы комбайна, м; принимается равным расстоянию между арками (рамами) крепи;

kп.о — коэффициент, зависящий от типа погрузочных органов комбайна; принимается равным 0,33 при погрузочных органах типа нагребающие лапы и 0,18 — при кольцевом скребковом конвейере;

k_{\text{н}}\prime\prime — коэффициент, учитывающий изменение метанообильности подготовительных выработок с глубиной; при ведении работ на глубинах до 300 м ниже границы метановой зоны принимается равным 1, если разность между глубиной, для которой определяется метанообильность подготовительной выработки, и глубиной залегания действующей выработки не превышает 20 м, и рассчитывается по формуле (11.43) при большей разности; на глубинах более 300 м ниже границы метановой зоны принимается равным 1 при разности глубин до 50 м, а при большей разности рассчитывается по формуле

k_{H}\prime\prime = \frac{X_{\text{р}} - X_{\text{о}.\text{а}.\text{г}}}{X - X_{\text{о}.\text{а}.\text{г}}} ; (11.43)

Xр и X — определяются по формуле (11.11), а Xо.а.г — по графику на рис. 11.4.

Ожидаемое метановыделение на призабойном участке подготовительной выработки при ее проведении с помощью отбойных молотков определяется по формуле

I_{\text{з}.\text{п}} = \frac{4,4I_{\text{пр}.\text{ф}} \sqrt{v_{\text{п}.\text{р}}}}{v_{\text{п}}} k_{H}\prime\prime. (11.44)

11.16. Максимальное метановыделение в призабойном пространстве подготовительной выработки после взрывания по углю может быть определено на основании специальных наблюдений в действующей выработке, проводимой по тому же пласту, или по природной метаноносности.

При наблюдениях определяется фактическое метановыделение Iф с обнаженных поверхностей пласта на участке выработки, который выбирается согласно рис. 11.5.

Рис. 11.5. Схема расположения пунктов замеров для определения Iф

Для определения Iф производятся отбор проб и замеры количества воздуха в пунктах 1, 2, 3, указанных на рис. 11.5. Пробы отбираются мокрым способом одновременно и должны характеризовать среднюю концентрацию метана в пунктах замера. Отбор проб следует производить после погрузки угля, но не ранее чем через 2 ч после взрывания по углю. В пунктах 2 и 3 следует отбирать не менее пяти проб, в пункте 1 — не менее трех. Замеры количества воздуха производятся только в пунктах 2 и 3.

При мощности пласта до 1,5 м и любой длине тупиковой части выработки, а также при мощности пласта более 1,5 м и длине тупиковой части менее 100 м пункты замера располагаются согласно рис. 11.5, а. Величина Iф (м3/мин) в этом случае рассчитывается по формуле

Iф = 0,01Q2(c2 — c1), (11.45)

где Q2 — количество воздуха в пункте 2, м3/мин;

c1 и c2 — соответственно концентрация метана в пунктах 1 и 2, %.

При мощности пласта более 1,5 м и длине тупиковой части выработки более 100 м пункты замеров располагаются согласно рис. 11.5, б, а Iф рассчитывается по формуле

Iф = 0,01(Q2c2 — Q3c3), (11.46)

где Q3 — количество воздуха в пункте 3, м3/мин;

c3 — концентрация метана в пункте 3, %.

Если при расчете по формуле (11.46) получится Iф < 0,2 м3/мин, то результаты замеров в пункте 3 отбрасываются и производится повторный расчет Iф по формуле (11.45).

После определения фактического метановыделения максимальное метановыделение в призабойном пространстве Iз.п max определяется по формуле

I_{\text{з}.\text{п }max} = \frac{35S_{\text{у}}l_{\text{вз}}I_{\text{ф}}}{mv(\sqrt{T_{2} + 1} - \sqrt{T_{3} + 1})} , (11.47)

где Sу — площадь забоя выработки по углю, м2;

lвз — подвигание угольного забоя за взрывание, м;

v — средняя скорость проведения участка выработки, для которого определено Iф, м/сут;

T2 — продолжительность проведения участка выработки от пункта 2 до забоя (см. рис. 11.5, а и б), сут;

T3 — продолжительность проведения участка выработки от пункта 3 до забоя (см. рис. 11.5, б) сут; если Iф определялось по формуле (11.45), то при расчете Iз.п max следует принимать T3 = 0.

При известной природной метаноносности пласта Iз.п max рассчитывается по формуле

I_{\text{з}.\text{п }max} = 0,07S_{\text{у}}l_{\text{вз}}[X - X_{\text{о}.\text{а}.\text{г}}(\frac{100 - W - A_{\text{пр}}}{100})], (11.48)

где Xо.а.г определяется по графику на рис. 11.4.

11.17 Ожидаемое метановыделение в подготовительной выработке при любом способе проведения определяется по формулам:

при расчете по фактическому метановыделению

I_{\text{п}} = I_{\text{пр}.\text{ф}} \frac{v_{\text{п}.\text{р}}}{v_{\text{п}}} k_{\text{т}}k_{H}\prime\prime; (11.49)

при расчете по природной метаноносности

I_{\text{п}} = (\frac{A_{\text{п}}}{1440}) + 0,38mv_{\text{п}.\text{р}}k_{\text{т}}10^{- 3}(X - X_{\text{о}.\text{а}.\text{г}} \frac{100 - W - A_{\text{пр}}}{100}), (11.50)

где Aп — средняя добыча угля в подготовительной выработке, т/сут.

11.18. Ожидаемое выделение углекислого газа в подготовительной выработке для шахт Подмосковного бассейна определяется по формуле

I_{\text{п}} = 0,25I_{\text{п}.\text{ф}}(3 + \frac{l_{\text{п}.\text{р}}}{\overline{l_{\text{п}}}}), (11.51)

где Iп.ф — среднее фактическое выделение углекислого газа в действующую подготовительную выработку, м3/мин;

I_{\text{п}.\text{ф}} = \frac{\sum_{i = 1}^{n} I_{\text{п}i}}{n} ; (11.52)

lп.р — проектная длина подготовительной выработки, для которой ведется расчет ожидаемого газовыделения, м;

\overline{l_{\text{п}}} — средняя длина действующей выработки за период, в течение которого измерялось газовыделение, м;

\overline{l_{\text{п}}} = \frac{\sum_{i = 1}^{n} l_{\text{п}i}}{n} ; (11.53)

lпi — длина действующей выработки при отдельных замерах газовыделения, м.

Значение Iпi определяется по формуле (11.38).

Для прочих бассейнов

I_{\text{п}} = I_{\text{п}.\text{ф}}(\frac{l_{\text{п}.\text{р}}}{\overline{l_{\text{п}}}})^{0,75}. (11.54)

Определение газообильности шахты

11.19 Средний дебит газа в исходящих из шахты вентиляционных струях Iисх (м3/мин) определяется по формуле

I_{\text{исх}} = \frac{0,01 \sum_{i = 1}^{n} Q_{\text{исх}i}}{n} (\overline{c} - c_{0}), (11.55)

где Qисхi — количество воздуха в исходящей из шахты вентиляционной струе при отдельном замере, м3/мин;

\overline{c} — средняя концентрация газа в исходящей из шахты вентиляционной струе за период замеров, %;

\overline{c} = \frac{\sum c_{\text{л}i}}{n_{\text{л}}} ; (11.56)

cлi — концентрация газа в исходящей струе по данным лабораторного анализа проб воздуха, %;

nл — число лабораторных определений концентрации;

c0 — содержание газа в атмосферном воздухе на поверхности шахты, % (при определении метановыделения принимать c0 = 0);

n — число замеров количества воздуха.

12. Допустимые отклонения результатов замеров количества воздуха от расчетных значений

12.1. Для подготовительных выработок сопоставляются расчетное количество воздуха и результаты отдельных замеров.

Отклонения измеренных количеств воздуха от расчетных должны удовлетворять следующим условиям (в процентах):

- 20 \leq \frac{100(Q_{\text{з}.\text{п}.\text{ф}} - Q_{\text{з}.\text{п}})}{Q_{\text{з}.\text{п}}} ; (12.1)

- 15 \leq \frac{100(Q_{\text{п}.\text{ф}} - Q_{\text{п}})}{Q_{\text{п}}} , (12.2)

где Qз.п.ф — измеренное количество воздуха, поступающее в призабойное пространство подготовительной выработки, м3/мин;

Qз.п — количество воздуха, которое необходимо подавать в призабойное пространство подготовительной выработки согласно расчету, м3/мин;

Qп.ф — измеренное количество воздуха, поступающее в подготовительную выработку, м3/мин;

Qп — количество воздуха, которое необходимо подавать в подготовительную выработку согласно расчету, м3/мин.

12.2. Для очистных выработок и выемочных участков расчетное количество воздуха сопоставляется с результатом отдельных замеров и средними величинами, вычисленными по ряду замеров.

Отклонения измеренных количеств воздуха от расчетных должны удовлетворять следующим условиям (в процентах):

при сопоставлении результатов отдельных замеров

- 18 \leq \frac{100(Q_{\text{ф}} - Q)}{Q} \leq 28; (12.3)

при сопоставлении среднего количества воздуха, вычисленного по ряду замеров,

- \frac{18}{\sqrt{n}} \leq \frac{100(\overline{Q_{\text{ф}}} - Q)}{Q} \leq (\frac{18}{\sqrt{n}} + 10), (12.4)

где Qф — измеренное количество воздуха, поступающее в очистную выработку или на выемочный участок, м3/мин;

Q — количество воздуха, которое необходимо подавать в очистную выработку или на выемочный участок согласно расчету, м3/мин;

n — число замеров;

\overline{Q_{\text{ф}}} — среднее количество воздуха, поступающее в очистную выработку или на выемочный участок, м3/мин;

\overline{Q_{\text{ф}}} = \frac{\sum Q_{\text{ф}}}{n} . (12.5)

12.3. Разница между расчетным и измеренным количествами воздуха для камер не должна превышать +/- 10%.

Отклонение результатов замеров общего количества воздуха, поступающего в шахту, от расчетной величины в меньшую сторону не должно выходить за пределы 10%.

Приложение

ПРИМЕР РАСЧЕТА КОЛИЧЕСТВА ВОЗДУХА, НЕОБХОДИМОГО ДЛЯ ПРОВЕТРИВАНИЯ ШАХТЫ

1. Характеристика шахты

Разрабатывается газоносный пласт мощностью 1,5 м с углом падения 6 — 8°. Кровля пласта — глинистый сланец, почва — песчанистый сланец. В кровле и почве пласта имеются сближенные пласты.

Шахтное поле вскрыто тремя вертикальными стволами. Схема подготовки — панельная, системы разработки — сплошная и столбовая. При выемке угля используются узкозахватные комбайны с индивидуальной крепью и комплексы КМ-87Д. Способ управления кровлей — полное обрушение. Подготовительные выработки проводятся буровзрывным способом.

Схема вентиляции шахты представлена на рисунке. Шахта отнесена к сверхкатегорным по газу, пласт опасен по пыли.

Схема вентиляции шахты

Действующие лавы <1>: № 1, 2, 3, 4, 5.

<1> Здесь и далее под термином «лава» подразумевается выемочный участок.

Проводимые подготовительные выработки: западный откаточный и восточный вентиляционный полевые штреки гор. I, восточный бремсберг, конвейерный штрек лавы № 2, конвейерный штрек № 12.

Камеры: склад ВМ, насосная, два электровозных гаража с оборудованием для зарядки аккумуляторных батарей, четыре камеры электроподстанций.

Поддерживаемые выработки: лавы № 6, 7, 10, конвейерный штрек № 11, откаточный главный штрек, ходок для очистки зумпфа.

Погашаемые выработки: лавы № 8 и 9.

2. Расчет метановыделения в очистных выработках и на выемочных участках

2.1. Ожидаемое метановыделение определяем на примере лавы № 3. Схема проветривания выемочного участка — прямоточная с примыканием свежей и подсвежающей вентиляционных струй к целику, а исходящей — к выработанному пространству. Длина лавы 190 м. Ожидаемое метановыделение рассчитываем по фактическому. Фактическое метановыделение определяем по результатам замеров, выполненных в течение квартала. При расчете фактического метановыделения в очистной выработке используем данные лабораторных анализов проб воздуха и результаты замеров концентрации метана переносными приборами; расчет фактического метановыделения на выемочном участке выполняем на основании данных лабораторных анализов и телеинформации, выдаваемой аппаратурой АМТ-3. Средняя добыча за прошедший квартал составила 1108 т/сут, планируемая добыча — 1150 т/сут.

2.1.1 Определяем фактическое метановыделение в очистной выработке.

Дебит метана в вентиляционном ходке в 10 м от забоя лавы при первом замере количества воздуха рассчитываем по формуле (11.5):

Аналогичным образом по данным остальных замеров количества воздуха рассчитаны следующие значения дебита метана: 5,80; 6,93; 5,93; 6,74; 5,74; 7,34; 8,48; 9,69 м3/мин.

Средний за квартал дебит метана в вентиляционном ходке в 10 м от забоя лавы определяем по формуле (11.4):

Среднее фактическое метановыделение в очистной выработке определяем по формуле (11.1):

Iоч.ф = 7,04 — 0,0 = 7,04 м3/мин.

2.1.2. Ожидаемое среднее метановыделение в очистной выработке, рассчитанное по формуле (11.8), при kс.р = 1, kн = 1 и неизменяющейся длине лавы составляет:

I_{\text{оч}} = 7,04(\frac{190}{190})0,4(\frac{1150}{1108})^{0,6}1 \cdot 1 = 7,20\text{м}^{3}/\text{мин}.

2.1.3 Определяем фактическое метановыделение на выемочном участке.

Дебит метана в исходящей из выемочного участка вентиляционной струе при первом замере количества воздуха рассчитываем по формуле (11.6):

По данным остальных замеров количества воздуха рассчитаны следующие значения дебита метана: 12,66; 12,71; 9,93; 11,43; 12,26; 10,25; 12,64; 13,91.

Средний за квартал дебит метана в исходящей из выемочного участка вентиляционной струе определяем по формуле (11.4):

Среднее фактическое метановыделение на выемочном участке согласно формуле (11.3)

Iуч.ф = 11,78 — 0,0 = 11,78 м3/мин.

2.1.4 Ожидаемое метановыделение на выемочном участке рассчитываем по формуле (11.9)

I_{\text{уч}} = 11,78(\frac{190}{190})0,4(\frac{1150}{1108})^{0,6}1 \cdot 1 = 12,03\text{м}^{3}/\text{мин}.

По остальным выемочным участкам приведены конечные результаты расчетов (табл. 1).

Таблица 1

3. Расчет количества воздуха для очистных выработок и выемочных участков

3.1 Произведем расчет количества воздуха для лавы № 2.

3.1.1. Количество воздуха для очистной выработки по выделению метана рассчитываем по формуле (2.1); при kп = 1,45, kо.з = 1,2

Q_{\text{оч}} = \frac{100 \cdot 5,89 \cdot 1,45}{(1 - 0)1,2} = 712\text{м}^{3}/\text{мин}.

Расчет по числу людей выполняем по формуле (2.11); при nч = 18

Qоч = 6·18 = 108 м3/мин.

Для проверки по минимально допустимой скорости движения воздуха предварительно по формуле (2.13) определяем S; при m = 1,5 м, bmax = 3,5 м (в лаве применяется индивидуальная крепь)

S = 0,9·1,5·3,5 = 4,72 м2.

Температура воздуха в очистной выработке +25 °C, относительная влажность 85%, vmin = 1 м/с. По формуле (2.12)

Qоч >= 60·4,72·1,0 = 283 м3/мин.

Для определения максимального количества воздуха, которое можно подавать в очистную выработку, по формуле (2.16) определяем S при bmin = 2,7 м:

S = 0,9·1,5·2,7 = 3,64 м2.

По формуле (2.15) получаем

Qоч max = 60·3,64·4 = 874 м3/мин.

Так как последовательно с очистной выработкой проветривается тупиковая часть конвейерного штрека, производим проверку по производительности ВМП по условию (2.18): Qвс = 325 м3/мин меньше Qоч = 712 м3/мин, т.е. условие (2.18) выполнено.

3.1.2 Рассчитываем количество воздуха для проветривания выемочного участка

\frac{I_{\text{уч}}}{I_{\text{оч}}} = \frac{9,14}{5,89} = 1,55>k_{\text{ут}.\text{в}} = 1,4,

поэтому расчет ведем по формуле (3.2):

Q_{\text{уч}} = \frac{9,14}{5,89} \cdot 712 = 1100\text{м}^{3}/\text{мин}.

Выполняем проверку по формулам (3.3) и (3.8) при nч = 35:

1100 < 1,4·874 = 1220 м3/мин;

1100 > 6·35 = 210 м3/мин.

Окончательно принимаем Qуч = 1100 м3/мин, Q_{\text{оч}} = \frac{1100}{1,4} = 786\text{м}^{3}/\text{мин} .

3.2 Произведем расчет количества воздуха для лавы № 3.

3.2.1. В связи с высоким метановыделением определяем максимально допустимую по газовому фактору нагрузку на очистной забой по фактическим метановыделению и добыче:

Iоч.ф = 7,04 м3/мин; Iуч.ф = 11,78 м3/мин; A = 1108 т/сут, lоч = lоч.р = 190 м.

По формуле (2.15) определяем Qоч max (лава оборудована комплексом КМ-87Д, S = 3,7 м2):

Qоч max = 60·3,7·4 = 888 м3/мин.

При данной схеме проветривания выемочного участка по формуле (4.7):

Q_{\text{р}} = \frac{1 - 0,0}{1} 888 \cdot 1,2 = 1067\text{м}^{3}/\text{мин};

Iр = 7,04 м3/мин.

По номограмме (см. рис. 4.1) kA = 1,07 и по формуле (4.2) Amax = 1,07·1108 = 1160 т/сут.

Так как планируемая добыча практически равна максимально допустимой, принимаем

Qоч = Qоч max = 888 м3/мин.

3.2.2. Количество воздуха для проветривания выемочного участка определяем по формуле (3.2), так как \frac{I_{\text{уч}}}{I_{\text{оч}}} = \frac{12,03}{7,20} = 1,67>k_{\text{ут}.\text{в}} = 1,5 :

Q_{\text{уч}} = \frac{12,03}{7,20} 888 = 1485\text{м}^{3}/\text{мин}.

Количество воздуха, необходимое для подсвежения исходящей из выемочного участка вентиляционной струи, определяем по формуле (3.4):

Q_{\text{подсв}} = (\frac{12,03}{7,20} - 1,5)888 = 153\text{м}^{3}/\text{мин}.

Окончательно принимаем Qуч = 1485 м3/мин, Qоч = 888 м3/мин, Qподсв = 153 м3/мин. С основной струей следует подавать 1485 — 153 = 1332 м3/мин воздуха, из них 888 м3/мин будет проходить по призабойному пространству, а остальную часть составят утечки через выработанное пространство.

По остальным выемочным участкам приведены конечные результаты расчетов (табл. 2).

Таблица 2

4. Расчет количества воздуха для проветривания подготовительных выработок

4.1. Определим ожидаемое метановыделение в тупиковой части конвейерного штрека лавы № 2, опережающего очистной забой. Штрек проводится буровзрывным способом.

4.1.1. Ожидаемое метановыделение в тупиковую часть штрека определяем по фактическому. Для расчета последнего обрабатываем результаты замеров количества воздуха и анализов проб за квартал.

Количество газа, выделяющегося в выработку при отдельных замерах, определяем по формуле (11.38); при c0 = 0

Iпi = 0,01·185 (0,1 — 0) = 0,19 м3/мин.

По результатам остальных замеров рассчитаны следующие значения дебита метана: 0,42; 0,19; 0,38; 0,39; 0,19; 0,2; 0,21; 0,4.

По формуле (11.37) рассчитываем приведенное метановыделение. Время, прошедшее от начала проведения выработки, составляет 3 мес и kт = 1,75. В данном случае kт для всех замеров одинаков, так как длина тупиковой части штрека не изменяется и равна трехмесячному подвиганию очистной выработки. Тогда

Ожидаемое метановыделение в тупиковую часть штрека определяем по формуле (11.49); при vп = 25 м/мес, vп.р = 35 м/мес, k_{H}\prime = 1

I_{\text{п}} = 0,16 \frac{35}{25} 1,75 \cdot 1 = 0,39\text{м}^{3}/\text{мин}.

4.1.2. Максимальное метановыделение в призабойном пространстве после взрывания по углю рассчитываем по природной метаноносности пласта при lвз = 1,5 м.

Природную метаноносность пласта определяем по формуле (11.35); при W = 1,8%, Aпр = 28%; Vг = 26,3%, Xо.а.г = 2,5 м3/т горючей массы (согласно графику, приведенному на рис. 11.4), k_{\text{н}}\prime\prime = 1

X = \frac{2630 \cdot 0,16}{1,5 \cdot 25} + 2,5(\frac{100 - 1,8 - 28}{10})1 = 12,9\text{м}^{3}/\text{т}.

По формуле (11.48)

I_{\text{з}.\text{п }max} = 0,07 \cdot 4,5 \cdot 1,5[12,9 - 2,5(\frac{100 - 1,8 - 28}{100})] = 5,3\text{м}^{3}/\text{мин}.

4.2 Произведем расчет количества воздуха.

4.2.1. По максимальному метановыделению в призабойном пространстве после взрывания по углю, согласно формуле (5.2), при S = 11 м2, lз.тр = 8 м, kт = 0,8, cmax = 2,0%

Q_{\text{з}.\text{п}} = \frac{11,8}{0,8} [\frac{71 \cdot 5,3}{11 \cdot 8(2 - 0) + 18 \cdot 5,3}]^{2} = 212\text{м}^{3}/\text{мин}.

4.2.2. Количество воздуха, необходимое для разбавления ядовитых газов при взрывных работах, определяем по формуле (5.4) для следующих условий: lп = 75 м, наибольшее количество ядовитых газов выделяется при взрывании по породе, B = 14 кг, IВВ = 40 л/кг, T = 30 мин, kобв = 0,8, трубопровод собран из гибких вентиляционных труб диаметром 800 мм с длиной звеньев 10 м, общая длина трубопровода 100 м и kут.тр = 1,07. Тогда

Q_{\text{з}.\text{п}} = \frac{2,25}{30} \sqrt[3]{\frac{14 \cdot 40 \cdot 11^{2} \cdot 75^{2} \cdot 0,8}{1,07^{2}}} = 48\text{м}^{3}/\text{мин}.

4.2.3 Расчет по числу людей выполняем по формуле (5.8); при nч = 5

Qз.п = 6·5 = 30 м3/мин.

4.2.4. Производим проверку по скорости движения воздуха по формулам (5.9) и (5.10); при температуре воздуха в призабойном пространстве +24 °C, относительной влажности 80%, vз min = 0,5 м/с, vп min = 0,25 м/с:

Qз.п >= 20·11·0,5 = 110 м3/мин;

Qз.п >= 60·11·0,25 = 165 м3/мин.

Принимаем Qз.п = 212 м3/мин.

Производительность ВМП определяем по формуле (5.13):

Qв = 1,07·212 = 227 м3/мин.

Проверяем производительность ВМП по условию (5.14), предварительно определив по формуле (5.3) Qп, при kн.п = 1,1:

Q_{\text{п}} = \frac{100 \cdot 0,39 \cdot 1,1}{1 - 0} = 43\text{м}^{3}/\text{мин};

Qв = 227 м3/мин > Qп = 43 м3/мин.

Принимаем Qв = 227 м3/мин.

Количество воздуха, которое необходимо подавать к всасу ВМП, определяем по формуле (5.15):

Qвс >= 1,43·227 = 325 м3/мин.

По остальным подготовительным выработкам приведены окончательные результаты расчетов (табл. 3).

Таблица 3

Из выработок, перечисленных в табл. 3, последовательно проветривается только конвейерный штрек лавы № 2. Поэтому при определении суммарного количества воздуха для обособленного проветривания подготовительных выработок учитываем четыре выработки. В соответствии со схемой вентиляции (см. рисунок) расход воздуха для проветривания западного откаточного и восточного вентиляционного полевых штреков гор. I, а также восточного бремсберга определяется минимальным количеством воздуха, которое необходимо подавать к всасу ВМП. Расход воздуха для проветривания конвейерного штрека № 12 равен производительности ВМП. Поэтому суммарное количество воздуха для обособленного проветривания подготовительных выработок, проводимых за пределами выемочных участков, равно

\sum Q_{\text{п}.\text{ш}} = 544 + 400 + 472 + 308 = 1724\text{м}^{3}/\text{мин}.

5. Расчет количества воздуха для проветривания камер

Пример расчета выполним для электровозного гаража гор. I. Одновременно заряжаются одна аккумуляторная батарея 66ТЖНУ-250 и пять батарей 96ТЖН-350, преобразовательная подстанция находится в зарядной камере. Температура воздуха, поступающего в камеру, составляет +23 °C.

По формуле (6.4) получаем

Q_{\text{к}} = 31 \cdot 10^{- 4} \frac{250 \cdot 66 \cdot 1 + 350 \cdot 96 \cdot 5}{26 - 23} = 175\text{м}^{3}/\text{мин}.

Выполняем проверку по условию (6.5):

Qк должно быть не меньше 30·6 = 180 м3/мин.

Принимаем Qк = 180 м3/мин.

По остальным камерам приведены окончательные результаты расчетов (табл. 4).

Таблица 4

6. Расчет количества воздуха для проветривания поддерживаемых выработок

Расчеты выполнены по формуле (7.1), результаты расчетов приведены в табл. 5. Лавы № 6, 7, 10 — это подготовленные выемочные участки, каждый из которых представляет собой последовательное соединение ряда выработок. В этом случае расчет по допустимой скорости следует выполнять по выработке, для которой требуется максимальное количество воздуха, учитывая площадь поперечного сечения выработки и минимально допустимую скорость воздушной струи. Для лав № 6, 7 — это очистные выработки и vоч min = 0,25 м/с, для лавы 11 — штрек и vmin = 0,15 м/с.

Таблица 5

Количество воздуха для проветривания погашаемых выработок определяем по фактическому метановыделению. Для лавы № 8 при Iуч = 1 м3/мин, c0 = 0

Q_{\text{уч}} = \frac{100 \cdot 1}{1 - 0} = 100\text{м}^{3}/\text{мин}.

Аналогичным образом для лавы № 9 получаем 134 м3/мин.

7. Расчет утечек воздуха через вентиляционные сооружения

При определении норм утечек значения фактических перепадов давления на вентиляционных сооружениях принимаем по данным депрессионной съемки. Рассчитываем норму утечек через шлюз в сбойке 1-го восточного крыла гор. I. Шлюз состоит из двух бетонитовых перемычек с двухстворчатыми дверями площадью 5 м2, в выработке имеется рельсовый путь. Фактический перепад давления на шлюзе равен 10 кгс/м2. Согласно табл. 8.2 и формуле (8.1) норма утечек через одну перемычку

Q_{\text{ут}} = 70 \sqrt{\frac{10}{50}} = 31\text{м}^{3}/\text{мин}.

По формуле (8.2) норма утечек через шлюз

Qут.шл = 0,76·31 = 24 м3/мин.

Рассчитываем норму утечек через две глухие чураковые перемычки площадью 2 м2 каждая, установленные в сбойке 2-го восточного крыла гор. I. Фактический перепад давления через обе перемычки равен 8 кгс/м2. Принимаем, что перепад давления через одну перемычку равен половине общего перепада, т.е. 4 кгс/м2. Согласно табл. 8.1 и формуле (8.1) норма утечек через перемычки составит

Q_{\text{ут}} = 11 \sqrt{\frac{4}{50}} = 3\text{м}^{3}/\text{мин}.

Расчет утечек рекомендуется выполнять по форме табл. 6. В табл. 6 иллюстрируется лишь порядок расчетов и не содержится всех необходимых записей. В ней приведены результаты для отдельных вентиляционных сооружений и суммы утечек воздуха по крыльям каждого из горизонтов.

Таблица 6

Согласно табл. 6 утечки воздуха на гор. I составляют 333 м3/мин, на гор. II (с околоствольным двором) — 1379 м3/мин, \sum Q_{\text{ут}} = 1712\text{м}^{3}/\text{мин} .

Определим внешние утечки воздуха для вентиляторной установки скипового ствола. Общая площадь наружных стен и перекрытий надшахтного здания, включая копер, равна 4000 м2. Площадь поперечного сечения вентиляционного канала 17 м2, фактические перепады давлений соответственно составляют 265 и 350 кгс/м2. Согласно табл. 8.4 и формуле (8.3) норма утечек через надшахтное здание

Q_{\text{ут}} = 950 \sqrt{\frac{265}{200}} = 1090\text{м}^{3}/\text{мин}.

По табл. 8.5 и формуле (8.3) норма утечек для вентиляционного канала

Q_{\text{ут}} = 500 \sqrt{\frac{350}{200}} = 660\text{м}^{3}/\text{мин}.

Общая норма внешних утечек для вентиляторной установки

1090 + 660 = 1750 м3/мин.

В результате аналогичного расчета для вентиляционного ствола получаем общую норму внешних утечек 840 м3/мин.

8. Расчет количества воздуха для проветривания шахты

Предварительно по данным лабораторных анализов и замеров количества воздуха определяем средний дебит газа в исходящих из шахты вентиляционных струях.

Среднюю концентрацию метана в исходящей вентиляционной струе гор. I рассчитываем по формуле (11.56):

\overline{c} = \frac{0,5 + 0,6 + 0,5 + 0,6 + 0,5 + 0,5 + 0,6 + 0,6 + 0,5}{9} = 0,54\%.

Средний дебит метана в исходящей вентиляционной струе гор. I определяем по формуле (11.55):

Аналогичным путем определяем средний дебит метана в исходящей вентиляционной струе гор. II: Iисх II = 41 м3/мин.

По формуле (9.1) рассчитываем общее количество воздуха для проветривания шахты:

Qш = 1,1(5073 + 1724 + 2276 + 643 + 1712) = 12 570 м3/мин.

В околоствольный двор гор. II должно поступать полученное количество воздуха за вычетом расхода воздуха на проветривание насосной камеры, т.е. 12 570 — 293 ~= 12 280 м3/мин.

В соответствии со схемой проветривания в выработки гор. I необходимо подавать следующее количество воздуха:

Qгор I = 1,1(1677 + 1416 + 806 + 192 + 333) = 4870 м3/мин.

Для проверки по формуле (9.2) определяем количество воздуха, поступающее к отдельным вентиляторным установкам. Количество воздуха, поступающее к вентиляционному стволу,

Qш1 = 1,1(3132 + 1416 + 806 + 192 + 333) + 6470 м3/мин.

Количество воздуха, поступающее к скиповому стволу,

Qш2 = 1,1(1941 + 308 + 1470 + 451 + 1379) = 6100 м3/мин.

По формуле (9.2) получаем:

Q_{\text{ш}1} = 6470\text{м}^{3}/\text{мин }> \frac{100 \cdot 1,1 \cdot 43,8}{0,75 - 0} = 6440\text{м}^{3}/\text{мин};

Q_{\text{ш}2} = 6100\text{м}^{3}/\text{мин }> \frac{100 \cdot 1,1 \cdot 41}{0,75 - 0} = 6010\text{м}^{3}/\text{мин}.

9. Расчет производительности вентиляторных установок

Дебит вентиляторов рассчитываем по формуле (10.1). Для вентилятора, установленного на вентиляционном стволе, получаем

Qв₁ = 6470 + 840 = 7310 м3/мин.

Для вентилятора, установленного на скиповом стволе,

Qв₂ = 6100 + 1750 = 7850 м3/мин.

Дебиты вентиляторных установок с учетом резерва по производительности рассчитываем по формуле (10.3):

Q_{\text{в}}\prime_{1} = 6470 + 0,15 \cdot 3132 + 840 = 7780\text{м}^{3}/\text{мин};

Q_{\text{в}}\prime_{2} = 6100 + 0,15 \cdot 1941 + 1750 = 8140\text{м}^{3}/\text{мин}.