Купить систему ГАРАНТ Получить демо-доступ Узнать стоимость Информационный банк Подобрать комплект Семинары

Приложение N 5. Расчет параметров газоотводящей сети

Приложение N 5
к Инструкции по применению схем
проветривания выемочных участков шахт
с изолированным отводом метана
из выработанного пространства с помощью
газоотсасывающих установок,
утв. приказом Федеральной службы
по экологическому, технологическому
и атомному надзору
от 1 декабря 2011 г. N 680

 

Расчет параметров газоотводящей сети

 

I. Расчет депрессии в выработанном пространстве

 

Депрессии# в выработанном пространстве , даПа, рассчитывается по формуле

 

, (1)

 

где - удельное линейное сопротивление выработанного пространства, . Принимается в соответствии с таблицей N 1 настоящего приложения;

- удельное квадратичное сопротивление выработанного пространства,
. Принимается в соответствии с таблицей N 1 настоящего приложения;

- безразмерный параметр, определяется по формуле

 

; (2)

 

- расход воздуха, отводимого через выработанное пространство, ;

F - площадь фильтрационного потока, , определяется по формуле

 

; (3)

 

- длина выработанного пространства, м;

- размерный параметр, характеризующий крутизну изменения границ площадей фильтрации с линейным и квадратичным законами сопротивления, 1/м. Принимается в соответствии с таблицей N 1 настоящего приложения;

- расстояние от забоя лавы до зоны подбучивания пород кровли, равное четырем первичным шагам обрушения основной кровли, м; принимается по данным геологической службы шахт;

- коэффициент разрыхления пород кровли. Принимается в соответствии с таблицей N 1 настоящего приложения.

 

Таблица N 1

 

Значения параметров для определения в зависимости от средневзвешенной крепости пород кровли

 

До 3

100

8400

1,3

0,011

3-5

51

6600

1,5

0,01

5-7

23

4800

1,8

0,008

7-9

10

3200

2,0

0,005

 

II. Расчет депрессии в газоотводящих (дренажных) выработках

 

Депрессия в поддерживаемых газоотводящих выработках , даПа, определяется по формуле

 

, (4)

 

где - удельное аэродинамическое сопротивление газоотводящей выработки, . Для поддерживаемых выработок определяется по графикам, согласно рисунку 1 настоящего приложения;

- длина газоотводящей выработки, м;

- расход воздуха, отводимого по газоотводящей выработке, , определяется по формуле

 

, (5)

 

здесь - притечки воздуха в выработанное пространство действующего выемочного участка из старых выработанных пространств или действующих выработок, . Для проектируемых шахт принимается равным . Для действующих шахт принимается по данным лавы-аналога или по результатам математического моделирования вентиляционной сети шахты;

- необходимый расход воздуха на подсвежение, отводимой по газоотводящей выработке метановоздушной смеси до концентрации 3,5%, , определяется по формуле

 

, (6)

 

где - предельно допустимая концентрация метана в газоотводящем трубопроводе (скважине) или газодренажной выработке, %;

- концентрация метана в метановоздушной смеси выходящей из выработанного пространства, %, определяется по формуле

 

. (7)

 

При определении по данным природной газоносности сближенных пластов, не применяется.

 

РИС. 1 ПРИЛОЖЕНИЯ 5 К ПРИКАЗУ РОСТЕХНАДЗОРА ОТ 01.12.2011 N 680

 

Кривые на рисунке 1 настоящего приложения соответствуют выработкам:

1. Закрепленные бетоном, кирпичом, бетонитами.

2. Незакрепленные выработки или выработки с анкерной крепью.

3. Закрепленные металлической аркой (l = 1 м).

4. Закрепленные металлической аркой (l = 0,5 м).

5. Неполные рамы из круглого леса или железобетонные стойки с металлическим верхняком ( - продольный калибр крепи. Равен отношению расстояния между стойками крепи к ширине стойки).

6. Неполные рамы из круглого леса .

7. Неполные рамы из железобетонных стоек или металлическая арка (l = 1 м) с конвейером.

8. Металлическая арка с конвейером (l = 0,5 м).

 

III. Расчет депрессии в вентиляционных скважинах

 

Расчет депрессии в вентиляционной скважине, даПа, рассчитывается по формуле

 

, (8)

 

где - удельное аэродинамическое сопротивление скважин, . Принимается в соответствии с таблицами N 2 и 3 настоящего приложения;

- длина скважины, м;

- расход воздуха, отводимого по скважине из газоотводящих выработок с учетом притечек воздуха , определяется по формуле

 

. (9)

 

Таблица N 2

 

Значения удельного аэродинамического сопротивления скважин , закрепленных металлическими трубами

 

Срок службы скважины, лет

Удельное аэродинамическое сопротивление скважин , различных диаметром, м

0,5

0,6

0,7

0,8

1,0

1,2

1,5

2,0

1

0,056

0,022

0,01

0,005

0,002

0,0006

0,00008

0,000004

2

0,062

0,024

0,011

0,006

0,002

0,0007

0,00009

0,000004

3

0,073

0,028

0,012

0,006

0,002

0,0007

0,00008

0,000003

4

0,083

0,032

0,014

0,007

0,002

0,0008

0,00009

0,000003

5

0,093

0,035

0,015

0,008

0,002

0,0009

0,00009

0,000003

6

0,104

0,039

0,017

0,009

0,003

0,0010

0,00012

0,000005

7

0,114

0,043

0,018

0,009

0,003

0,0011

0,00013

0,000005

8-10

0,122

0,046

0,02

0,01

0,003

0,0011

0,00012

0,000004

 

Таблица N 3

 

Значения удельного аэродинамического сопротивления скважин, не закрепленных или закрепленных бетоном

 

Способ проведения скважин

Удельное аэродинамическое сопротивление скважин, , различных диаметром, м

0,5

0,6

0,8

1,0

1,5

2,0

Скважины без крепления

По породе:

 

 

 

 

 

 

по простиранию

0,166

0,0667

0,0158

0,0052

0,0007

0,0001

вкрест простирания

0,207

0,0833

0,0198

0,0065

0,0008

0,0002

По углю

0,166

0,0667

0,0158

0,0052

0,0007

0,0001

Закрепленные бетоном

Любой

-

-

-

0,0016

0,0002

0,0001

 

При использовании нескольких (куста) скважин их общее удельное сопротивление, , определяется по формуле

 

, (10)

 

где - удельное сопротивление соответственно из общего числа скважин в кусте i=1,..., n (принимаются в соответствии с таблицами N 2 и 3 настоящего приложения).

Для диаметров скважин, не указанных в таблицах N 2 и 3 настоящего приложения, удельное сопротивление определяется по формуле

 

, (11)

 

где - коэффициент аэродинамического сопротивления скважин, . Принимается в соответствии с таблицей N 4 настоящего приложения. Для диаметров скважин, не представленных в таблице, принимается в соответствии со справочным материалом.

 

Таблица N 4

 

Значения коэффициентов для жесткого трубопровода

 

Диаметр труб, м

Значения коэффициентов , для труб

новых

бывших в употреблении

0,3

0,00037

0,00046

0,4

0,00036

0,00045

0,5

0,00035

0,00044

0,6

0,00035

0,00044

0,7

0,00031

0,00039

0,8

0,00029

0,00036

0,9

0,00027

0,00034

1,0

0,00025

0,00031

1,2

0,00023

0,00029

1,5

0,00019

0,00024

2,0

0,00014

0,00018

 

IV. Расчет депрессии в жестком газоотсасывающем трубопроводе

 

Определение депрессии в жестком газоотсасывающем трубопроводе , даПа, производится по формуле

 

, (12)

 

где - депрессия во всасывающем трубопроводе, даПа;

- депрессия в нагнетательном трубопроводе, даПа.

Расход воздуха, отводимого ГОУ из выработанного пространства по трубопроводу, , определяется по формуле

 

. (13)

 

Определение депрессии в нагнетательной части жесткого газоотсасывающего трубопровода

 

Определение депрессии в нагнетательной части жесткого газоотсасывающего трубопровода , даПа, производится по формуле

 

, (14)

 

где - общее аэродинамическое сопротивление жесткого трубопровода, ;

- расход воздуха, отводимого по трубопроводу, ;

 

, (15)

 

здесь - удельное аэродинамическое сопротивление трубопровода, , принимается в соответствии с таблицей N 2 настоящего приложения;

- длина нагнетательного участка трубопровода, м;

- коэффициент утечек метановоздушной смеси из трубопровода. Определяется по формуле (16);

- аэродинамическое сопротивление фасонных частей на нагнетательном участке трубопровода, . Принимается в соответствии с таблицей N 5 настоящего приложения.

Коэффициент утечек метановоздушной смеси из трубопровода определяется из выражения

 

, (16)

 

где - коэффициент удельной стыковой воздухопроницаемости трубопровода, принимается по данным в соответствии с таблицей N 6 настоящего приложения;

- диаметр нагнетательного трубопровода, м;

- длина нагнетательного трубопровода, м;

- длина звена нагнетательного трубопровода, м;

- удельное аэродинамическое сопротивление трубопровода, . Определяется по формуле (11) при значениях коэффициента , соответствующих данным таблицы N 4, или принимается в соответствии с таблицей N 2 настоящего приложения (как для обсаженных металлическими трубами скважин со сроком службы 5 лет и более).

 

Таблица N 5

 

Аэродинамическое сопротивление фасонных частей жесткого трубопровода

 

Типы фасонных частей

Аэродинамическое сопротивление фасонных частей жесткого трубопровода , различных диаметров, м

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,2

1,5

2,0

Колено

составное под

углом

30°

0,17

0,08

0,05

0,03

0,02

0,01

0,004

0,001

0,0001

 

45°

0,27

0,13

0,07

0,04

0,02

0,02

0,01

0,002

0,0002

 

60°

0,28

0,14

0,08

0,04

0,03

0,02

0,01

0,002

0,0002

 

90°

1,16

0,58

0,30

0,17

0,11

0,07

0,03

0,005

0,0004

Отвод под углом 45°

-

0,46

0,25

0,14

0,09

0,06

0,03

0,007

0,0007

Тройник с разветвлением под углом 60°

-

0,54

0,29

0,17

0,11

0,07

0,03

0,007

0,0006

 

Таблица N 6

 

Значения коэффициента удельной стыковой воздухопроницаемости для жестких трубопроводов

 

Способ уплотнения стыков трубопровода

резиновые прокладки с дополнительной герметизацией самоклеящимися лентами

0,0002

прокладки из пенькового каната и промасленного картона

0,0003

резиновые прокладки

0,0006

 

Значения аэродинамических сопротивлений вентиляционных скважин и трубопроводов могут приниматься по данным прямых измерений.

При использовании нескольких нагнетательных трубопроводов их общее аэродинамическое сопротивление , определяется по формуле (17)

 

, (17)

 

где - удельное сопротивление 1-го трубопровода из общего числа трубопроводов i=1,...n, ;

- удельное сопротивление n-го трубопровода из общего числа трубопроводов i=1,...,n, ;

- общее число газоотсасывающих трубопроводов.

1. Определение депрессии во всасывающей части жесткого газоотсасывающего трубопровода , даПа, рассчитывается по формуле

 

, (18)

 

где - удельные потери депрессии во всасывающей части трубопровода, даПа/м. Определяются по формуле (19);

- аэродинамическое сопротивление фасонных частей на всасывающем участке трубопровода, ;

- длина всасывающего участка трубопровода, м;

 

, (19)

 

здесь - безразмерный коэффициент сопротивления трения. Определяется по формуле (20) или в соответствии с таблицей N 7 настоящего приложения;

- скорость движения метановоздушной смеси, м/с. Определяется по формуле (22);

- объемная масса метановоздушной смеси при 760 мм рт. ст. и 293 К, . Определяется по формуле (23);

- диаметр всасывающего участка трубопровода, м;

g - ускорение силы тяжести; g=9,81 .

 

Таблица N 7

 

Значение безразмерного коэффициента сопротивления в зависимости от внутреннего диаметра трубопровода и скорости движения метановоздушной смеси

 

Скорость движения метановоздушной смеси, м/с

Значение безразмерного коэффициента сопротивления в зависимости от внутреннего диаметра трубопровода, м

0,5

0,6

0,7

0,8

1,0

1,2

1,5

2,0

1

0,024

0,023

0,022

0,021

0,020

0,019

0,018

0,017

2

0,020

0,019

0,019

0,018

0,017

0,017

0,016

0,015

3

0,018

0,018

0,017

0,017

0,016

0,015

0,015

0,014

4

0,017

0,017

0,016

0,016

0,015

0,015

0,014

0,013

5

0,017

0,016

0,016

0,015

0,015

0,014

0,013

0,013

6

0,016

0,015

0,015

0,015

0,014

0,014

0,013

0,012

7

0,016

0,015

0,015

0,014

0,014

0,013

0,013

0,012

8

0,015

0,015

0,014

0,014

0,013

0,013

0,012

0,012

9

0,015

0,014

0,014

0,014

0,013

0,013

0,012

0,012

10

0,015

0,014

0,014

0,013

0,013

0,012

0,012

0,011

11

0,014

0,014

0,013

0,013

0,013

0,012

0,012

0,011

12

0,014

0,014

0,013

0,013

0,012

0,012

0,012

0,011

13

0,014

0,013

0,013

0,013

0,012

0,012

0,011

0,011

14

0,014

0,013

0,013

0,013

0,012

0,012

0,011

0,011

15

0,013

0,013

0,013

0,012

0,012

0,012

0,011

0,011

16

0,013

0,013

0,013

0,012

0,012

0,011

0,011

0,011

17

0,013

0,013

0,012

0,012

0,012

0,011

0,011

0,010

18

0,013

0,013

0,012

0,012

0,012

0,011

0,011

0,010

19

0,013

0,012

0,012

0,012

0,011

0,011

0,011

0,010

20

0,013

0,012

0,012

0,012

0,011

0,011

0,011

0,010

 

, (20)

 

где Re - число Рейнольдса, определяется по формуле

 

, (21)

 

здесь - кинематическая вязкость метановоздушной смеси, , определяется по формуле

 

, (22)

 

здесь - расход воздуха, отводимого по трубопроводу, , определяется по формуле (13);

- коэффициент подсосов метановоздушной смеси в трубопроводе. Определяется по формуле (16). При использовании дегазационного трубопровода .

 

, (23)

 

где - концентрация метана в метановоздушной смеси, отводимой по трубопроводу, %.

При концентрации метана в метановоздушной смеси менее 3,5% принимается объемная масса метановоздушной смеси .

При использовании нескольких всасывающих трубопроводов их общее аэродинамическое сопротивление , определяется по формуле (17).

 

V. Определение депрессии в огнепреградителе

 

При оснащении ГОУ системами огнепреграждения депрессия в огнепреградителе принимается по данным завода-изготовителя.

На действующих ГОУ депрессия в огнепреградителе определяется путем прямых измерений.