Способ определения расхода воздуха в выработанном пространстве очистного забоя



Способ определения расхода воздуха в выработанном пространстве очистного забоя
Способ определения расхода воздуха в выработанном пространстве очистного забоя

 


Владельцы патента RU 2610600:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук (ИПКОН РАН) (RU)

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для определения расхода воздуха, протекающего по выработанному пространству очистного забоя. Технический результат заключается в исключении условий для формирования взрывоопасных метановоздушных смесей на выемочных участках газовых шахт за счет обоснованно установленного расхода воздуха, протекающего по выработанному пространству выемочного участка. Способ включает установление среднесуточной нагрузки на очистной забой, абсолютной метанообильности призабойного пространства, расхода воздуха по выработкам выемочного участка и концентрации метана в рудничном воздухе. При этом выявляют количественную связь между среднесуточной нагрузкой на очистной забой и метанообильностью выработанного пространства. Метанообильность выработанного пространства и расход воздуха, протекающего по выработанному пространству участка, определяют с учетом доли метанообильности призабойного пространства лавы и пределов взрывоопасных концентраций метана в рудничном воздухе по зависимостям:

и

где Iв.п - метанообильность выработанного пространства выемочного участка, м3/мин; А - среднесуточная нагрузка на очистной забой, тонн; а и в - эмпирические коэффициенты; n - доля метанообильности призабойного пространства лавы Iп.п3/мин) в метанообильности выработанного пространства участка, доли ед.; Qв - расход воздуха, протекающего по выработанному пространству, м3/мин; с - взрывоопасная концентрация метана в рудничном воздухе, % (объемные). 1 ил.

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для определения расхода воздуха, протекающего по выработанному пространству очистного забоя, с учетом исходных данных о среднесуточной добыче угля, метанообильности выемочного участка и его выработанного пространства, концентрации метана в воздушных потоках в пределах выработок выемочного участка.

Известен способ определения расхода воздуха по выработкам выемочного участка, включающий относительную метанообильность выемочного участка и его выработанного пространства, расход воздуха в сети участковых выработок и концентрации метана в нем [Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. Макеевка-Донбасс, 1989. - 319 с., стр. 16-22, 28-32, 108].

Недостатком данного способа является отсутствие величин метановоздушных потоков в сети горных выработок выемочного участка и выработанном пространстве.

Известен способ определения расхода воздуха в выработанном пространстве очистного забоя, включающий установление потоков воздуха, протекающего по выработанному пространству выемочного участка, концентраций метана в выработанном пространстве, установление метанообильности призабойного пространства с учетом среднесуточной нагрузки на очистной забой (Проблемы обеспечения высокой производительности очистных забоев в метанообильных шахтах [А.Д. Рубан, В.Б. Артемьев, В.С. Забурдяев и др. - М.: УРАН ИПКОН РАН, 2009. - 396 с. (стр. 141-143, 147-153)].

Недостатком способа следует считать отсутствие количественной связи между среднесуточной нагрузкой на очистной забой и метанообильностью выработанного пространства, расхода воздуха применительно к заданным пределам взрывоопасных концентраций метана в рудничном воздухе.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения расхода воздуха в выработанном пространстве очистного забоя [Инструкция по применению схем проветривания выемочных участков шахт с изолированным отводом метана из выработанного пространства с помощью газоотсасывающих установок, М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2012. - 152 с. стр. 97-111 (перототип)].

К недостаткам этого способа относятся отсутствие количественной связи между среднесуточной нагрузкой на очистной забой и абсолютной метанообильностью выработанного пространства, расхода воздуха в нем и в связи с взрывоопасными концентрациями метана в выработанном пространстве лавы, а не на выходе его из газоотсасывающей вентиляторной установки.

Технической задачей изобретения является определение расхода воздуха, протекающего по выработанному пространству выемочного участка, за счет установления количественной связи между среднесуточной нагрузкой на очистной забой и абсолютной метанообильностью выработанного пространства выемочного участка, учета доли метанообильности призабойного пространства в метанообильности выработанного пространства и пределов взрывоопасных концентраций метана в рудничном воздухе.

Техническая задача достигается тем, что в способе определения расхода воздуха в выработанном пространстве очистного забоя, включающем установление среднесуточной нагрузки на очистной забой, абсолютной метанообильности призабойного пространства лавы, расхода воздуха по выработкам выемочного участка и концентрации метана в рудничном воздухе, выявляют количественную связь между среднесуточной нагрузкой на очистной забой и метанообильностью выработанного пространства, при этом метанообильность выработанного пространства и расход воздуха, протекающего по выработанному пространству участка, определяют с учетом доли метанообильности призабойного пространства лавы и пределов взрывоопасных концентраций метана в рудничном воздухе по эмпирическим зависимостям.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором в виде номограммы приведена принципиальная схема для установления расхода воздуха, протекающего по выработанному пространству выемочного участка, где A - среднесуточная нагрузка на очистной забой, т/сут; Iв.п - метанообильность выработанного пространства выемочного участка, м3/мин; Qв - расход воздуха, протекающего по выработанному пространству, м3/мин; 1 - количественная связь (зависимость) между метанообильностью выработанного пространства и среднесуточной нагрузкой на очистной забой (суточная добыча угля); 2 и 3 - соответственно нижний и верхний пределы взрывоопасного содержания метана (в объемных процентах).

Способ осуществляют следующим образом.

В пределах выемочного участка, оборудованного высокопроизводительной угледобывающей техникой, выявляют аэрологические параметры, главным образом параметры схемы проветривания выемочного участка (расходы воздуха на поступающей и исходящей струях участка, его утечки через выработанное пространство, концентрации метана в воздушных потоках исследуемого участка). По этим данным и показателям среднесуточной добычи угля в очистном забое выявляют количественную связь между метанообильностью участка и интенсивностью очистной выемки угля. Кроме того, определяют метанообильность призабойного пространства очистного забоя по интенсивности выделения метана из разрабатываемого пласта и отбитого угля, а также метанообильность выработанного пространства, обусловленную выделениями метана из подрабатываемых и надрабатываемых пластов угля и газоносных пород. К этой исходной метанообильности выработанного пространства добавляют часть метана призабойного пространства, уносимого утечками воздуха через выработанное пространство на исходящую струю выемочного участка. Эту суммарную величину представляют как метанообильность выработанного пространства выемочного участка.

Числовые показатели интенсивности выделения метана в призабойное пространство очистного забоя и в выработанное пространство участка устанавливают по фактическим или прогнозным данным в соответствии с положениями нормативного документа либо путем экспериментальных наблюдений, включая проведение газовоздушных съемок на выемочном участке и определение газового баланса участка.

С целью предотвращения условий для возможных вспышек или взрывов метановоздушных смесей в пределах выемочного участка определяют расходы воздуха, протекающего по его выработанному пространству, с учетом среднесуточной добычи угля в очистном забое, метанообильности выработанного пространства и допустимых в нем пределов взрывоопасных концентраций метана «с» от 4-6% до 14-16% по объему. При этом в зависимости от поставленных задач такие расходы воздуха рассчитывают применительно к характерным нормам содержания метана, например с=2% (местные скопления метана), с=9,5% (максимальная мощность взрыва метановоздушной смеси) и с=25% (минимально допустимое объемное содержание метана для его извлечения и утилизации).

Принципиальная схема для установления расхода воздуха, протекающего по выработанному пространству выемочного участка, показана на чертеже в виде номограммы, где A - среднесуточная нагрузка на очистной забой, т/сут; Iв.п - метанообильность выработанного пространства выемочного участка, м3/мин; Qв - расход воздуха, протекающего по выработанному пространству, м3/мин; 1 - количественная связь (зависимость) между метанообильностью выработанного пространства и среднесуточной нагрузкой на очистной забой (суточная добыча угля); 2 и 3 - соответственно нижний и верхний пределы взрывоопасного содержания метана (в объемных процентах).

Для установления количественной связи между среднесуточной нагрузкой на лаву и метанообильностью выработанного пространства, учета доли метанообильности призабойного пространства лавы в метанообильности выработанного пространства выемочного участка используют зависимость (1), а расход воздуха по выработанному пространству участка определяют по формуле (2):

где Iв.п - метанообильность выработанного пространства выемочного участка, м3/мин;

A - среднесуточная нагрузка на очистной забой, тонн;

а и в - эмпирические коэффициенты;

n - доля метанообильности призабойного пространства Iп.п3/мин), доли ед.;

c - взрывоопасная концентрация метана в рудничном воздухе, % (объемные).

Чтобы исключить формирование условий для взрывоопасного содержания метана в выработанном пространстве выемочного участка, расход воздуха в нем должен превышать его контрольную величину, установленную по выявленной зависимости - 2 (см. чертеж), либо быть меньше другой контрольной величины (см. зависимость - 3).

Внедрение способа, базирующегося на зависимостях (1) и (2), то есть и Qв=ϕ(Iв.п, с), позволит обоснованно устанавливать расходы воздуха, протекающего по выработанному пространству выемочного участка, с целью исключения условий для формирования взрывоопасных метановоздушных смесей на выемочных участках газовых шахт.

Способ определения расхода воздуха в выработанном пространстве очистного забоя, включающий установление среднесуточной нагрузки на очистной забой, абсолютной метанообильности призабойного пространства, расхода воздуха по выработкам выемочного участка и концентрации метана в рудничном воздухе, отличающийся тем, что выявляют количественную связь между среднесуточной нагрузкой на очистной забой и метанообильностью выработанного пространства, при этом метанообильность выработанного пространства и расход воздуха, протекающего по выработанному пространству участка, определяют с учетом доли метанообильности призабойного пространства лавы и пределов взрывоопасных концентраций метана в рудничном воздухе по эмпирическим зависимостям:

и

где Iв.п - метанообильность выработанного пространства выемочного участка, м3/мин;

А - среднесуточная нагрузка на очистной забой, тонн;

а и в - эмпирические коэффициенты;

n - доля метанообильности призабойного пространства лавы Iп.п3/мин) в метанообильности выработанного пространства участка, доли ед.;

Qв - расход воздуха, протекающего по выработанному пространству, м3/мин;

с - взрывоопасная концентрация метана в рудничном воздухе, % (объемные).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вентиляции и может быть применено для систем основной вентиляции метрополитена. Технический результат заключается в поддержании нормативных температурно-влажностных параметров и содержания кислорода и углекислого газа в воздушной среде во всех местах платформы станции, снижении интенсивности дутьевых потоков, снижении эксплуатационных затрат на регулирование воздуха.

Изобретение относится к горной и нефтедобывающей промышленности. Технический результат заключается в повышении надежности и производительности установки.

Группа изобретений относится к системам обогрева, а именно к способу подогрева шахтного вентиляционного воздуха и устройству для его осуществления. Способ включает нагрев атмосферного воздуха дымовыми газами, поступающими из камеры сгорания топлива, подачу его в шахту через вентиляционную систему.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при определении неравномерной мощности перемещения тела. Согласно способу устанавливают тело во входное сечение выработки, измеряют массу тела, устанавливают в выработке неподвижную воздушную среду, предоставляют телу возможность движения по выработке, измеряют ее длину, измеряют миделево сечение тела, время движения тела, определяют заданную скорость движения среды относительно тела, определяют заданную силу и определяют предельные отклонения от их значений, при наличии отклонений устанавливают в выходном сечении выработки соответствующие их значения, измеряют силу тела и скорость движения среды относительно тела и определяют удельную плотность объемного расхода среды.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при проветривании подземных горнодобывающих предприятий. Согласно способу подают наружный воздух по воздухоподающему стволу за счет работы главной вентиляторной установки (ГВУ), нагревают его в шахтной калориферной установке.

Изобретение относится к области вентиляции двухпутных перегонных тоннелей метрополитена. Технический результат заключается в обеспечении по длине перегонного тоннеля и на станциях метрополитена условий, гарантирующих безопасность эксплуатации тоннелей в штатной и аварийной ситуациях, а также регламентируемые санитарно-гигиенические параметры воздушной среды, в частности, положительную температуру тоннельного воздуха в зимний период и отсутствие превышения максимально допустимой температуры летом.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для управления режимом работы шахтной главной вентиляторной установки (ГВУ) подземного горнодобывающего предприятия с одновременной выработкой электроэнергии.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для оперативного определения воздухораспределения в сети горных выработок в штатных и аварийных режимах проветривания шахт и рудников.

Изобретение относится к горному делу, а именно к проветриванию карьеров, и может быть использовано для интенсификации воздухообмена в карьерном пространстве, очистки воздуха, поступающего в карьерное пространство, и защиты воздушного бассейна от загрязнений, образующихся при ведении горных работ открытым способом.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при определении механической энергии движущихся тел в горных выработках шахт. Технический результат заключается в повышении точности определения механической энергии движущихся тел и повышении достоверности подачи величины расхода воздуха в шахты.
Наверх