Расчет проемов в изоляционных перемычках, обеспечивающих проветривание аварийного участка

Расчет проемов в ИП, обеспечивающих проветривание аварийного участка, следует производят при тушении подземного пожара методом изоляции горных выработок.

При расчете проемов в ИП определяют площадь и количество проемов в каждой ИП.

Площадь проемов в ИП S_пр, м², рассчитывается с учетом минимального расхода воздуха для проветривания горных выработок аварийного участка Q_уч.min, м³/с, который необходимо подавать в аварийный участок через открытые проемы в ИП.

Параметр Q_уч.min, м³/с, определяется по допустимой концентрации метана при тушении пожара, равной 2%, в исходящей струе воздуха из очистной выработки и выемочного участка при нормальном или реверсивном режимах проветривания

, (6)

где: Q_{уч.исх.1} - количество воздуха в исходящей из выемочного участка струе до изменения режима проветривания, м³/с. Принимается на основании замеров или по данным системы аэрогазового контроля (далее - АГК);

K_оч - коэффициент допустимой глубины регулирования подачи воздуха в очистную выработку.

Определяется по номограмме, приведенной на рисунке 7 настоящего приложения, в направлении ABCD с использованием значений скорости воздуха в исходящей из очистной выработки струе до изменения режима проветривания V_оч.исх1, м/с, концентрации метана в струе воздуха, исходящей из очистной выработки до изменения режима проветривания C_{оч.исх.1}, %, и высоты горной выработки с исходящей струей воздуха в 5 - 20 м от очистной выработки H_оч.исх, м.

Параметр V_{оч.исх.1} рассчитывается по формуле:

, (7)

где: Q_{оч.исх.1} - количество воздуха в исходящей из очистной выработки струе до изменения режима проветривания, м³/с.

S_оч - площадь поперечного сечения горной выработки с исходящей струей в 5 - 20 м от очистной выработки, м².

Параметр Q_{оч.исх.1} принимается на основании замеров или по данным системы АГК.

c_{оч.исх.1} рассчитывается по формуле:

, (8)

где: c_оч.вх - концентрация метана в струе воздуха, поступающего в очистную выработку, %;

I_оч - фактическое газовыделение в очистной выработке, м³/с;

K_уч - коэффициент допустимой глубины регулирования подачи воздуха на выемочный участок.

Значения c_оч.вх и I_оч принимается на основании замеров или по данным системы АГК.

Параметр K_уч рассчитывается по формуле:

, (9)

где: I_уч - фактическое газовыделение на выемочном участке, м³/с;

a, b - коэффициенты, зависящие от продолжительности проветривания в новом режиме (длительности ведения изоляционных работ).

I_уч принимается на основании замеров или по данным системы АГК.

Если на номограмме, представленной на рисунке 7 настоящего приложения, пунктирная линия BC не пересекает кривую c_{оч.исх.1} соответствующего значения, а проходит ниже ее, то K_оч < 1. В этом случае расчет S_пр следует производить исходя из фактической подачи воздуха на аварийный участок.

При длительности проветривания в новом режиме менее пяти часов:

, b = 1.

При длительности проветривания в новом режиме более пяти часов:

a = 1, b = 1.

При реверсивном режиме проветривания:

a = 1, b = 0.

При пожаре в нижней части очистного забоя или в конвейерном (откаточном) штреке расчет необходимого количества воздуха для подачи на аварийный участок производится по формулам (6), (7) настоящего приложения, без определения K_оч по номограмме, представленной на рисунке 7 настоящего приложения. Из значений K_оч и K_уч выбирается меньшее и затем определяется минимально необходимый расход воздуха Q_уч.min на аварийном участке по формуле (6) настоящего приложения.

Рис. 7. Номограмма для определения K_оч

Параметр S_пр рассчитывается по формуле:

, (10)

где: n - число перемычек, устанавливаемых в горных выработках по пути движения вентиляционной струи, проветривающей аварийный участок (на входящей и исходящей вентиляционных струях участка);

S - площадь поперечного сечения горной выработки в месте установки перемычки (выбирается большее значение из сечений в местах установки перемычек на пути движения вентиляционной струи), м²;

Q_уч.вх.1 - количество воздуха, проходящего по горной выработке до возведения в ней перемычки, м³/с. Принимается на основании замеров или по данным системы АГК;

h_уч.2 - депрессия аварийного участка после возведения ИП с открытыми проемами, даПа.

Параметр h_уч.2 рассчитывается по формуле:

h_уч.2 = kh_уч.1, (11)

где: k - коэффициент, учитывающий увеличение депрессии участка после возведения ИП с открытыми проемами. При изоляции выемочного участка, панели или крыла шахты принимается соответственно равным 1,1, 1,2 или 1,3;

h_уч.1 - депрессия аварийного участка до начала его изоляции, даПа.

Значение S_пр, рассчитанное по формуле (10) настоящего приложения, корректируется в зависимости от величины соотношения S_пр/S:

при 0,13 < S_пр/S < 0,5 поправок к рассчитанному значению S_пр не требуется;

при S_пр/S 0,13 значение S_пр, рассчитанное по формуле (10) настоящего приложения, следует увеличить, умножив его на поправочный коэффициент k_пр, рассчитываемый по формуле:

. (12)

В качестве проемов следует применять проемные трубы заводского изготовления диаметром 0,8 м (площадь поперечного сечения 0,5 м²) или 1,0 м (площадь поперечного сечения 0,78 м²).

Количество проемных труб и их диаметр принимаются исходя из выполнения следующего условия

,

где S_пр.т - площадь поперечного сечения выбранных проемных труб, м².

После определения количества и типа проемных труб проводится проверка их пропускной способности

,

где R_уч - аэродинамическое сопротивление аварийного участка до начала работ по изоляции, .

Параметр R_уч рассчитывается по формуле:

, (13)

где R_пр - аэродинамическое сопротивление перемычек с открытыми проемными трубами, установленными в горных выработках по пути движения вентиляционной струи на аварийном участке, .

Аэродинамическое сопротивление одной перемычки с открытыми проемными трубами, в зависимости от их диаметра, принимается:

R_пр = 0,53, при одном проеме диаметром 0,8 м;

R_пр = 0,21, при одном проеме диаметром 1,0 м;

R_пр = 0,12, при двух проемах диаметром по 0,8 м;

R_пр = 0,079, при двух проемах различных диаметров (0,8 и 1,0 м).

В случаях, когда изолируемый участок через открытые проемные трубы в ИП не обеспечивается необходимым расходом воздуха, следует предусмотреть мероприятия по увеличению его количества путем увеличения депрессии участка.

Расчет применим только в тех случаях, когда перемычки возводятся для изоляции участка, имеющего одну воздухоподающую и одну воздухоотводящую выработки. При других схемах проветривания аварийного участка расчет следует производить с использованием математического моделирования вентиляционной сети на электронно-вычислительных машинах.