Расчет расхода воздуха на выемочный участок по метановыделению в очистной забой

42. При изолированном отводе метана из выработанного пространства с помощью поверхностных или подземных газоотсасывающих установок (далее - ГОУ) расход воздуха, необходимого для проветривания горных выработок выемочного участка, определяется как сумма расхода воздуха для проветривания очистного забоя с учетом изолированного отвода части воздуха через выработанное пространство (Q_вх) и расхода воздуха для обособленного проветривания определенной части конвейерного и (или) вентиляционного штреков (Q_об). Для данных схем проветривания выемочного участка общий расход воздуха для проветривания выемочного участка составит Q_уч = Q_вх + Q_об, м³/мин. Для схем без обособленного проветривания конвейерного штрека Q_уч = Q_вх.

Расход воздуха, подаваемый к очистному забою для схем проветривания выемочных участков с изолированным отводом метана из выработанного пространства, определяется по формуле:

Q_вх = Q_оч (К*_ут.в + К_п.ш), (74)

где:

Q_вх - расход воздуха, поступающего в очистную выработку по воздухоподающим выработкам, м³/мин;

Q_оч - расход воздуха, поступающего из очистной выработки в выработку с исходящей струей воздуха, м³/мин;

К*_ут.в - коэффициент, учитывающий оптимальные утечки воздуха из призабойного пространства очистной выработки в выработанное пространство;

К_п.ш - коэффициент, учитывающий расход воздуха или его утечки по поддерживаемой или погашаемой части воздухоподающей выработки в выработанном пространстве, принимается по данным в соответствии с таблицей N 7.

Таблица N 7. Значения коэффициента Кп.ш в зависимости от способа погашения штрека

Расход воздуха, м³/мин, подаваемый к очистному забою для схем проветривания выемочных участков с изолированным отводом метана из выработанного пространства, определяется по формуле:

Q_вх = Q_очК*_ут.в. (75)

Расход воздуха, м³/мин, подаваемый к очистному забою для схемы проветривания выемочного столба с отводом метановоздушной смеси по выработанным пространствам действующей и смежной лав и вентиляционной скважине поверхностной (подземной) ГОУ, определяется по формуле:

Q_вх = Q_оч + Q_др, (76)

где:

Q_др - расход воздуха, необходимый для изолированного отвода по газодренажному штреку, м³/мин, определяется по формуле:

, (77)

где:

К_др - коэффициент, учитывающий, какая часть воздуха из поступающей к очистному забою струи отводится по газодренажному штреку, доли единицы; К_др = 0,30 - 0,35.

На период работы лавы до первичной посадки основной кровли для обеспечения значений коэффициента К*_ут.в, соответствующего установившемуся шагу посадки основной кровли, производится разупрочнение пород основной кровли. Принудительная посадка кровли производится по специально разработанным проектам, прошедшим экспертизу промышленной безопасности.

Значения расхода воздуха Q_оч, м³/мин, определяются по формуле:

, (78)

где:

I_оч - абсолютное метановыделение в очистной забой, м³/мин;

k_н - коэффициент неравномерности газовыделения. При метановыделении из источника метановыделения до 20 м³/мин (включительно) определяется по формуле (79). При метановыделении 20 м³/мин и более принимается k_н = 1,28. При определении I_оч по данным природной газоносности разрабатываемого пласта k_н не применяется:

, (79)

C - допустимая концентрация метана в исходящей из очистного забоя вентиляционной струе, %;

C₀ - концентрация метана в поступающей на выемочный участок вентиляционной струе, %;

К_в - коэффициент, учитывающий вынос метана утечками воздуха из очистного забоя в выработанное пространство, рассчитывается по формуле:

(80)

где:

I_вх - количество метана, поступающее на выемочный участок со свежей струей воздуха из-за пределов выемочного участка, м³/мин. Определяется по фактическим данным лав-аналогов.

Величина К*_ут.в для схем проветривания выемочных участков с изолированным отводом метана из выработанного пространства, представленных в разделе XII (за исключением схем, приведенных на рисунках 8 и 11), определяется по формуле (81), а для схем, приведенных на рисунках 8 и 11, по формуле (85).

, (81)

где:

К_сх - коэффициент, учитывающий способ поддержания вентиляционной выработки в выработанном пространстве.

Для определения коэффициентов К_сх и К*_ут.в без сохранения начального участка расчетное значение l_п.в в формулах (81) и (82) равно 0, а при поддержании (за счет усиления крепления) соблюдается условие - при l_п.в / l_оч > 1 данное отношение принимается равным 1:

, (82)

где:

l_оч - длина очистного забоя, м. При отработке межлавного целика, включая межлавный целик;

l_п.в - длина вентиляционной выработки, поддерживаемой в выработанном пространстве для увеличения утечек воздуха из очистного забоя, м;

S_оч - площадь поперечного сечения призабойного пространства очистной выработки, м², принимается по результатам замеров или в соответствии с таблицей N 8;

f_ср - средневзвешенный коэффициент крепости подработанного горного массива по шкале проф. М.М. Протодьяконова на расстоянии от вынимаемого пласта, равном восьми его мощностям, определяется по данным геологических отчетов в соответствии с формулой:

, (83)

где:

f₁, f_i - крепость слоев пород в кровле пласта по шкале проф. М.М. Протодьяконова. Принимается по данным геологического отчета;

m₁, m_i - мощность слоев пород в кровле пласта, м;

a - коэффициент, зависящий от значений f_ср:

a = 0,30 + 0,09f_ср. (84)

Независимо от условий минимальное расчетное значение, полученное по формуле (81), составляет К*_ут.в = 1,2.

, (85)

где:

l_сб - расстояние между сбойками (скважинами) в межлавном целике, м.

Независимо от условий минимальное расчетное значение, полученное по формуле (82), составляет К*_ут.в = 1,1.

Таблица N 8. Площадь поперечного сечения призабойных пространств очистных выработок с механизированными крепями S_оч (в свету)

Для новых модернизированных комплексов S_оч принимается в соответствии с технической документацией.

Проверка расхода воздуха по скорости проводится по следующим формулам:

по минимальной скорости воздуха в очистной выработке:

Q_оч 60S_{оч max}V_mink_о.з, м³/мин, (86)

где:

S_оч.max - максимальная площадь поперечного сечения призабойного пространства очистной выработки в свету, м², определяется по формуле (87);

V_min - минимально допустимая скорость воздуха в очистной выработке, м/с;

k_о.з - коэффициент, учитывающий движение воздуха по части выработанного пространства, непосредственно прилегающей к призабойному пространству, принимается в соответствии с таблицей N 9.

S_{оч max} = S_оч + m_вr, (87)

по максимальной скорости воздуха в очистной выработке:

Q_оч Q_{оч max}k_о.з = 60S_очV_maxk_о.з, м³/мин, (88)

где:

V_max - максимально допустимая скорость воздуха в очистной выработке, м/с;

Q_{оч max} - максимально возможная подача воздуха в очистной забой по фактическим возможностям вентиляционной системы шахты и ограничению по скорости движения воздуха, м³/мин.

Таблица N 9. Значение коэффициента k_о.з