Расчет количества воздуха по отдельным факторам

Расчет количества воздуха по газам ВВ.Суммарноеколичество воздуха, необходимое для разжижения и выноса вредных газов, образующихся после взрывных работ, определяется по формуле:

Q=Q_вв1+Q_вв2 +…+Q_ввn, (5.1)

где 1, 2, n –выработки, в которых в течение смены производятся взрывные работы одновременно, шт.; Q_вв - количество воздуха, которое необходимо подавать в каждую выработку, м³/мин.

Для нагнетательного способа проветривания количество воздуха, которое необходимо подавать в каждую выработку (Q^н_вв, м³/с) рассчитывается по формуле В.Н. Воронина:

, (5.2)

где A – количество одновременно взрываемого ВВ в выработке, кг; S_св – площадь поперечного сечения выработки в свету, м²; L – длина выработки, проветриваемой нагнетательным способом, м; b – объем вредных газов, образующихся при взрыве 1 кг ВВ, л/кг (при взрывании по породе b=40, при взрывании по углю b=100); t – нормальное время проветривания выработки, мин (t≤30); ω – коэффициент, учитывающий обводненность выработки, доли ед. (для сухих выработок ω=0,8, для влажных ω=0,6, для выработок, проводимых по водоносным породам или с применением водяных заслонов ω=0,3); K_у – коэффициент утечек воздуха из трубопроводов, ед.

Значения коэффициента утечек воздуха для гибкого трубопровода приведены (K_у.г) в табл. 5.2 и 5.3. Значения коэффициента утечек воздуха для жесткого трубопровода (K_у.ж) определяются по формуле:

, (5.3)

где K_уд– коэффициент удельной стыковой проницаемости (при уплотнении стыков резиновыми прокладками K_уд=0,001-0,006, резиновыми прокладками и пропитанным пеньковым жгутом K_уд=0,0004, резиновыми прокладками с обмазкой синтетическими мастиками K_уд=0,0002); d_тр – диаметр трубопровода, м; L_тр - длина трубопровода, м; ℓ_з - длина звена трубопровода, м; R_тр.ж - аэродинамическое сопротивление жесткого трубопровода, H×m²/c⁸ (кμ).

, (5.4)

здесь α – коэффициент аэродинамического сопротивления трубопровода, доли ед. (табл. 5.4).

Таблица 5.2 - Значения коэффициента утечек воздуха (Ку.г) для мягких труб
Длина тру­бопровода (Lтр), м	Диаметр трубы (dтр), м
0.6	0.8	1.0
Qкт, м3/с	Ку.г	Qкт, м3/с	Ку.г	Qкт, м3/с	Ку.г
	0,5-8,0	1,02-1,05	0,5-10,0	1,04-1,08	0,5-10,0	1,04
	0,5-5,5	1,21-1,53	0,5-10,0	1,13-1,29	0,5-10,0	1,10-1,15
	0,5-4,0	1,43-2,03	0,5-10,0	1,24-1,66	0,5-10,0	1,16-1,31
	0,5-3,0	1,72-2,65	0,5-8,5	1,39-2,13	0,5-10,0	1,26-1,56
	0,5-2,5	2,10-3,57	0,5-6,5	1,57-2,57	0,5-10,0	1,38-1,91
	0,5-2,0	2,60-4,54	0,5-4,5	1,79-2,85	0,5-9,5	1,51-2,35
	0,5-1,5	3,23-5,32	0,5-4,5	2,04-3,82	0,5-7,0	1,67-2,55
	0,5-1,0	4,06-5,37	0,5-4,0	2,35-4,75	0,5-6,0	1,84-2,93
Qкт - расход воздуха в конце гибкого трубопровода, м/с (для расчетов принимается равным расходу воздуха в начале гибкого трубопровода)

Таблица 5.3 - Значения коэффициента утечек воздуха (К_у.г) для труб

ПХВ, ЧЛХВ и с полиэтиленовыми рукавами

Длина тру­бопровода (Lтр), м	Диаметр трубопро­вода, м	Значение (Ку.г) при расходе воздуха в начале гибкого трубопровода , м/с
До 2,50	2,51-5,0	5,01-7,5	7,51-10,0
До 500	0,6-1,0	1,01	1,02-1,01	1,04-1,01	1,06-1,01
501-600	0,6-1,0	1,02-1,01	1,04-1,01	1,06-1,01	1,08-1,01
601-1000	0,6-1,0	1,04-1,01	1,10-1,02	1,15-1,02	1,19-1,03
1001-1500	0,6	1,11	1,23	1,25	-
1001-1500	0,8-1,0	1,03-1,02	1,06-1,03	1,11-1,05	1,14-1,06
1501-2000	0,6	1,19	1,45	1,71	-

Таблица 5.4 - Значение коэффициента аэродинамического сопротивления (α)

Диаметр трубопровода, м	0,4	0,5	0,6	0,8	1,0
Значение (α) для новых труб: для бывших в употреблении:	0,00036 0,00045	0,00035 0,00044	0,00035 0,00044	0,00029 0,00036	0,00025 0,00031

При комбинированном способе проветривания рассчитывается количество воздуха, подаваемого нагнетательным вентилятором (Q^н_вв, м³/мин). Подача всасывающего вентилятора (Q^вс_вв, м³/с) должна быть на 30% больше, чем нагнетательного.

, (5.3)

здесь ℓ -расстояние от забоя до перемычки, м.

При всасывающем способе проветривания необходимое количество воздуха (Q^вс_вв, м³/с) определяется по формуле А.И. Ксенофонтовой:

, (5.4)

Расчет количества воздуха по выносу пыли.Устанавливается количество подаваемого воздуха для обеспечения скорости его движения по выработке, способствующей качественному выносу пыли из призабойного пространства и из выработки (Q_вп, м³/мин):

Q_вп =60×S_св×V_min, (5.5)

где V_min – минимальная скорость воздуха по качественному выносу пыли, м/с (V_min=0,4-0,6); S_св – площадь сечения выработки в свету, м².

Количество воздуха по тепловому фактору(Q_т, м³/мин) определяется при температуре в забое более 24⁰С по зависимости:

Q_т =20×S_св×V_min, (5.6)

Расчет количества воздуха по людямведется на наибольшее число людей в забое (Q_чел., м³/мин):

Q_чел.=6×n, (5.7)

здесь 6 – норма подачи воздуха на одного человека, м³/мин; n – максимальное количество людей, одновременно находящихся в забое, чел.

Количество воздуха по разжижению газов(Q_г, м³/мин),выделяемых из пород в выработку(углекислого газа или метана) вычисляют по формуле:

Q_г=100×i/(C-C_о), (5.8)

где i – интенсивность выделения метана или углекислого газа в выработке, м³/мин; С – допустимая концентрация газов по объему в исходящей из выработки струе, % (для метана 1%, для углекислого газа 0,5%); С_о – содержание соответствующего газа в свежей струе, поступающей в выработку, % (принимается равным концентрации газа на поверхности шахты).

Количество воздуха по разжижению выхлопов ДВС(Q_двс, м³/мин) определяют по формуле:

Q_двс=q×W, (5.9)

где q – норма подачи воздуха на 1 кВт мощности ДВС, м³/мин (q=6,8); W – суммарная мощность всех двигателей внутреннего сгорания, одновременно работающих в забое машин, кВт.

Выбор вентилятора

Для надежного проветривания тупиковой выработки необходимо выбрать вентилятор с такой производительностью (Q_в, м³/мин) и с таким напором (h_в, Па), которые с учетом утечек в трубопроводе и его сопротивлением обеспечат подачу в забой требуемого количества воздуха.

Дебит вентилятора должен составлять:

Q_в= Q_max×K_у, (5.10)

где Q_max – наибольшее из полученных значений необходимого расхода воздуха, рассчитанных по выше приведенным факторам, м³/с.

Депрессия (напор) вентилятора составляет при работе на гибкий трубопровод (h_в.г, Па):

h_в.г = Q_в×R_тр.г×(0,59/K_у.г+0,41), (5.11)

Депрессия (напор) вентилятора составляет при работе на жесткий трубопровод (h_в.ж, Па):

h_в.ж = Q²_в×R_тр.ж/K_у.ж, (5.12)

где R_тр.г, R_тр.ж – соответственно аэродинамическое сопротивление гибкого (табл. 5.5) и жесткого трубопровода, H×m²/c⁸ (кμ).

По табл. 5.1 принимается вентилятор, обеспечивающий расчетные величины расхода воздуха (Q_в, м³/мин) и депрессии (h_в, Па).

Если вентилятор по (h_в)подобрать нельзя, то принимают к установке два или несколько вентиляторов, рабо­тающих последовательно в одном металлическом трубопроводе. При такой установке вентиляторы должны обеспечитьрасчетное (Q_в) и в сумме давать давление, равное (h_в). Вентиляторы рассредо­точивают по длине трубопровода (рис. 5.4, а).

Если для проветривания применяют гибкие прорезиненные трубы, то вентиляторы устанавливают один за другим без разрывов со стороны свежей струи воздуха - так называемое каскадное расположение вентиляторов (рис. 5.4,б). В этом случае вентиля­торы должны иметь одинаковую производительность (подачу) и будут обеспечивать суммарное давление (депрессию).

Таблица 5.5 - Аэродинамическое сопротивление гибких трубопроводов (R_тр.г)

в зависимости от диаметра и материала трубопровода

Длина трубопровода, м	Диаметр трубопровода, м
0,4	0,5	0,6	0,8	1,0
МУ	ПХВ, ЧЛХВ	МУ	ПХВ, ЧЛХВ	МУ	ПХВ, ЧЛХВ	МУ	ПХВ, ЧЛХВ	МУ	ПХВ, ЧЛХВ
								9,5	7,5
	-
	-	-
	-	-
	-	-
	-	-

По табл. 5.1 принимается вентилятор, обеспечивающий расчетные величины расхода воздуха (Q_в, м³/мин) и депрессии (h_в, Па).

Если вентилятор по (h_в)подобрать нельзя, то принимают к установке два или несколько вентиляторов, рабо­тающих последовательно в одном металлическом трубопроводе. При такой установке вентиляторы должны обеспечитьрасчетное (Q_в) и в сумме давать давление, равное (h_в). Вентиляторы рассредо­точивают по длине трубопровода (рис. 5.4, а).

Если для проветривания применяют гибкие прорезиненные трубы, то вентиляторы устанавливают один за другим без разрывов со стороны свежей струи воздуха - так называемое каскадное расположение вентиляторов (рис. 5.4,б). В этом случае вентиля­торы должны иметь одинаковую производительность (подачу) и будут обеспечивать суммарное давление (депрессию).

Рис. 5.4. Схемы установки нескольких вентиляторов на одном трубопроводе:

а – последовательное расположение; б – каскадное расположение

Лабораторная работа 6