Визначення концентрации метану у вихідному струмені тупикової виробки

Визначення концентрации метану у вихідному струмені тупикової виробки

Для забезпечення подачі повітря в підготовчий вибій тупикової виробки застосовується вентиляційна система місцевого провітрювання, основними складовими якої є вентилятор місцевого провітрювання (ВМП) і вентиляційний трубопровід. Основними розрахунковими технологічними параметрами при виборі устатку...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2013
Автор: Столбченко, О.В.
Формат: Стаття
Мова:Ukrainian
Опубліковано: Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України 2013
Назва видання:Геотехнічна механіка
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/60031
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Визначення концентрации метану у вихідному струмені тупикової виробки / О.В. Столбченко // Геотехнічна механіка: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 110. — Бібліогр.: 4 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-60031
record_format dspace
spelling irk-123456789-600312014-04-12T03:01:05Z Визначення концентрации метану у вихідному струмені тупикової виробки Столбченко, О.В. Для забезпечення подачі повітря в підготовчий вибій тупикової виробки застосовується вентиляційна система місцевого провітрювання, основними складовими якої є вентилятор місцевого провітрювання (ВМП) і вентиляційний трубопровід. Основними розрахунковими технологічними параметрами при виборі устаткування є витрата повітря, діаметр і довжина трубопроводу. У статті розглянуті питання визначення основних характеристик системи вентиляції тупикових виробок з урахуванням конкретних аеродинамічних характеристик вентиляторів місцевого провітрювання. Практична цінність роботи полягає в розробці універсальної моделі вентиляційної системи тупикової виробки, яка дозволяє використовувати всі складові джерела тяги і трубопровід при різних варіантах провітрювання. У статті визначається концентрація метану на вихідному струмені тупикової виробки шляхом вирішення диференціальних рівнянь. Для обеспечения подачи воздуха в подготовительный забой тупиковой выработки применяется вентиляционная система местного проветривания, основными составляющими которой является вентилятор местного проветривания (ВМП) и вентиляционный трубопровод. Основными расчетными технологическими параметрами при выборе оборуд ования являются расход воздуха, диаметр и длина трубопровода. В статье рассмотрены вопросы определения основных характеристик системы вентиляции тупиковых выработок с учетом конкретных аэродинамических характеристик вентиляторов местного проветривания. Практическая ценность работы заключается в разработке универсальной модели вентиляционной системы тупиковой выработки, которая позволяет использовать все составные источники тяги и трубопровод при разных вариантах проветривания. В статье определяется концентрация метана на исходной струе тупиковой выработки путем решения дифференциальных уравнений. In order to feed air into preparatory roadway of the blind drift a vent system of local ventilation is used, basic elements of which are booster fan (BF) and vent pipeline. Basic calculated technological parameters for choosing proper equipment are air consumption and pipeline diameter and length. In this article, issues on specifying basic characteristics for the ventilation systems in the blind drifts are considered with taking into account concrete aerodynamic characteristics of the booster fans. Practical value of the work lies in designing of an universal model of ventilating system in the blind drift, which allows using of all compound sources of the draft and pipeline at various modes of airing. In the article, methane concentration of the outgoing stream in the blind drift is defined with the help of differential equations. 2013 Article Визначення концентрации метану у вихідному струмені тупикової виробки / О.В. Столбченко // Геотехнічна механіка: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 110. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/60031 622.45 uk Геотехнічна механіка Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Ukrainian
description Для забезпечення подачі повітря в підготовчий вибій тупикової виробки застосовується вентиляційна система місцевого провітрювання, основними складовими якої є вентилятор місцевого провітрювання (ВМП) і вентиляційний трубопровід. Основними розрахунковими технологічними параметрами при виборі устаткування є витрата повітря, діаметр і довжина трубопроводу. У статті розглянуті питання визначення основних характеристик системи вентиляції тупикових виробок з урахуванням конкретних аеродинамічних характеристик вентиляторів місцевого провітрювання. Практична цінність роботи полягає в розробці універсальної моделі вентиляційної системи тупикової виробки, яка дозволяє використовувати всі складові джерела тяги і трубопровід при різних варіантах провітрювання. У статті визначається концентрація метану на вихідному струмені тупикової виробки шляхом вирішення диференціальних рівнянь.
format Article
author Столбченко, О.В.
spellingShingle Столбченко, О.В.
Визначення концентрации метану у вихідному струмені тупикової виробки
Геотехнічна механіка
author_facet Столбченко, О.В.
author_sort Столбченко, О.В.
title Визначення концентрации метану у вихідному струмені тупикової виробки
title_short Визначення концентрации метану у вихідному струмені тупикової виробки
title_full Визначення концентрации метану у вихідному струмені тупикової виробки
title_fullStr Визначення концентрации метану у вихідному струмені тупикової виробки
title_full_unstemmed Визначення концентрации метану у вихідному струмені тупикової виробки
title_sort визначення концентрации метану у вихідному струмені тупикової виробки
publisher Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
publishDate 2013
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/60031
citation_txt Визначення концентрации метану у вихідному струмені тупикової виробки / О.В. Столбченко // Геотехнічна механіка: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 110. — Бібліогр.: 4 назв. — укр.
series Геотехнічна механіка
work_keys_str_mv AT stolbčenkoov viznačennâkoncentraciimetanuuvihídnomustrumenítupikovoívirobki
first_indexed 2025-07-05T11:09:03Z
last_indexed 2025-07-05T11:09:03Z
_version_ 1836804990572691456
fulltext УДК 622.45 17 Столбченко О.В., канд.техн. наук (ДВНЗ «НГУ») ВИЗНАЧЕННЯ КОНЦЕНТРАЦИИ МЕТАНУ У ВИХІДНОМУ СТРУМЕНІ ТУПИКОВОЇ ВИРОБКИ Столбченко. Е.В., канд. техн. наук (ГВУЗ «НГУ») ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ МЕТАНА В ИСХОДЯЩЕЙ СТРУЕ ТУПИКОВОЙ ВЫРАБОТКИ Stolbchenko Ye. V., Ph.D. (Tech.) (SHEI «NMU») DETERMINATION OF METHANE CONCENTRATION IN THE STREAM OUTGOING FROM THE BLIND DRIFT Анотація. Для забезпечення подачі повітря в підготовчий вибій тупикової виробки за- стосовується вентиляційна система місцевого провітрювання, основними складовими якої є вентилятор місцевого провітрювання (ВМП) і вентиляційний трубопровід. Основними роз- рахунковими технологічними параметрами при виборі устаткування є витрата повітря, діа- метр і довжина трубопроводу. У статті розглянуті питання визначення основних характеристик системи вентиляції ту- пикових виробок з урахуванням конкретних аеродинамічних характеристик вентиляторів мі- сцевого провітрювання. Практична цінність роботи полягає в розробці універсальної моделі вентиляційної системи тупикової виробки, яка дозволяє використовувати всі складові джере- ла тяги і трубопровід при різних варіантах провітрювання. У статті визначається концентра- ція метану на вихідному струмені тупикової виробки шляхом вирішення диференціальних рівнянь. Ключові слова: провітрювання, вентиляційний трубопровід, тупикова виробка. Вступ. Безпека робіт у підготовчих вибоях безпосередньо залежить від ефе- ктивності їх провітрювання. В даний час розрахунок параметрів вентиляції ту- пикових виробок здійснюється відповідно до [1]. Особливість провітрювання цих виробок є , по-перше, необхідність застосовувати додатково до ГВУ (голо- вної вентиляційної установки) вентиляторів місцевого провітрювання, а по- друге, виділення метану у виробки відбувається як зосереджено (безпосередньо в вибої ), так і розосереджено (по всій довжині виробки пласта). Остання обста- вина призводить до того, що можливий розгляд завдання провітрювання тупи- кової виробки у двох варіантах: при виносі метаноповітряної суміші, яка вихо- дить із виробки струменем, при зниженні концентрації СН4 до допустимих норм згідно ПБ [2] без виносу струменя. Темпи проведення підготовчих виробок на вугільних шахтах можуть обме- жуватися газовим фактором. Інтенсивне метановиділення з вугільних і вміща- ючих порід в гірничу виробку призводить до підвищення концентрації газу у 17 © Столбченко О.В., 2013 вихідному струмені, що становить загрозу виникнення вибухонебезпечної ме- таноповітряної суміші. Тому визначення концентрації метану в підготовчих ви- робках є актуальним завданням. Метою статті є розробка методики визначення концентрації метану у вихід- ному струмені тупикової виробки. Витрата метану, в метаноповітряної суміші (МВС), що протікає по тупиковій виробці в напрямку від вибою виробки до її гирла можна описати рівнянням [1] ут п Qk dlSI V 100  , де Iп – метановиділення в тупикову виробку, яка стелиться по вугільному плас- ту, м 3 /хв.; S – площа поперечного перерізу тупикової виробки, м 2 ; l – довжина тупикової виробки, м; Q – витрата повітря, що надходить в забій тупикової ви- робки, м 3 /хв.; кут – коефіцієнт витоків повітря в трубопроводі. З іншого боку, витрата метану в поперечному перерізі тупикової виробки визначається рівнянням ldcV  , (1) де с – концентрація метану в поперечному перерізі тупиковій виробки, %. Рівність цих витрат описується диференціальним рівнянням ут п SlQk dlI dc 100  . (2) Метановиділення ... пуоповп III  , де Iпов – метановиділення з нерухомих оголених поверхонь пласта м 3 /хв.; Iо.у.п. – метановиділення з відбитого вугілля, м 3 /хв.   тnппов кxxmI 0 2103,2    , де mn – повна потужність вугільних пачок пласта, м; vn – проектна швидкість посування вибою тупикової виробки, м/доб; x – природна метаноносность плас- та, м 3 /т; x0 – залишкова метаноносность вугілля, м 3 /т; кт – коефіцієнт, що врахо- вує зміну метановиділення в часі, частки од. Метановиділення з відбитого вугілля при виїмці вугілля комбайнами визна- чається за формулою  0.... xxkI уmпуо   , де γ – технічна продуктивність комбайна, т/мин; км.у. – коефіцієнт, що враховує ступінь дегазації відбитого вугілля, частки од. Аеродинамічна характеристика ВМП, використовуваного для провітрювання тупикової виробки, може бути представлена у вигляді лінійної залежності вв Qааh 10  , де hв – напірна депресія вентилятора, даПа; Qв – подача вентилятора м 3 /с; а0,а1 – коефіцієнти рівняння. Витрата повітря, що надходить в призабійний простір тупикової виробки утв кQQ / . Характеристика вентилятора ВМ-5 при куті повороту лопаток θ = 20º, опи- сується рівнянням Qh 24,9539,492  . При використанні текстовінітових трубопроводів коефіцієнт витоків повітря в трубопроводі визначається відповідно до табл. 23.4 [3]. Коефіцієнт витоків з достатньою точністю описується емпіричною форму- лою bla кут   1 . При трубопроводі діаметром 0,6 м ця формула має вигляд l кут 000325,0026,1 1   . При l = 500 м, кут = 1,19. Математична модель вентиляційної системи тупикової виробки буде у вигляді зптрут тр зпут Qкаа d lk .105 248,6   , де α – коефіцієнт аеродинамічного опору трубопроводу, даПа∙с 2 /м 4 ; dтр – діаметр трубопроводу; l – довжина трубопроводу, м. Витрата повітря, що надходить в призабійний простір тупикової виробки визначається при вирішенні рівняння 1 01 2 22 2 4 A aAAA Q   , де 51 48,6 тр ут d lk A   ; А2=а1кут. При α = 0,00047, l = 500 м. кут = 1,19, dтр = 0,6, а1 = 95,2, а0 = 492,39. Qзп = 2,77 м 3 /хв. Концентрація метану на вихідному струмені тупикової виробки визначаєть- ся при квадратуванні диференціального рівняння (2)       .lnln 100 100100100 00 0 000 lLblLа SQ I bdcdc l a SQ I dc l bla SQ I lk dc SQ I с nn зп L l L l L l L l ут n nnn                При Iпов = 1,09 м 3 /хв, Qзп = 166,2 м 3 /хв, S = 10 м 2 , Ln = 500 м, l0 = 10 м, а = 1,026, b = 0,000325, с = 0, 28 %. Коефіцієнт витоків повітря для жорстких вентиляційних труб визначається за формулою [1] 2 ... 1 3 1          жтр зв тр трстуттрут R l l dкк , де кут.ст – коефіцієнт питомої стикової повітряпроникливості при фланцевому з'єднанні трубопроводу; lзв – довжина ланки трубопроводу, м; Rтр.ж – аеродинамічний опір жорсткого трубопроводу без витоків повітря, Па∙с 2 /м 6 . тртрж RR 2,1 , де 1,2 – коефіцієнт, що враховує нелінійність трубопроводу і невідповідність стиків 5 5,6 тр тр d l R   . При використанні жорсткого трубопроводу концентрація метану на вихід- ному струмені трубопроводу визначається при квадратуванні інтеграла          nL l жтр зв тртрут R l l dkl dc SQ I с 0 2 .. 1 3 1 100 , (3) Квадратування інтеграла (2) можна виконати з використанням теореми про середнє інтегральне числення [4], згідно з якою певний інтеграл дорівнює добу- тку довжини проміжку інтегрування (а,b) на значення підінтегральної функції в деякій точці ξ в проміжку (а,b):      ,  b a fabdxxf  a ≤ ξ <b, приймаємо 2 ba   . Формулу (3) можна записати у вигляді  215,05,15,1 . 193,0   звтрстутут lldкk  . Середнє значення коефіцієнта витоків буде у вигляді 2 5,1 015,05,1 .. 1 2 93,0                  lL ldкk n звтрстутсрут  . Концентрація метану на вихідному струмені тупикової виробки при жорст- кому трубопроводі визначається виразом   срутnзп п kLLSQ I c .0 100   , при In = 1,09 м 3 /хв; S = 10 м 2 , Qзп = 145,36, Ln = 500 м, l0 = 10 м, α = 0,0003 Н·с 2 /м 4 . Концентрація метану на вихідному струмені жорсткого трубопроводу при роботі ВМП ВМ-5 буде с = 0,24 %. Висновки. Описано метод визначення концентрації метану на вихідних струменях тупикових виробок при використанні поліхлорвінілового і жорстко- го трубопроводів. Рішення задач створено при складанні та вирішенні дифере- нціальних рівнянь. Використовується ВМП з лінійною характеристикою (у чи- сельних прикладах ВМП ВМ-5). При використанні жорсткого трубопроводу квадратування вироблено з ви- користанням теореми про середню інтегрального числення. Розроблені методи перевірені при вирішенні численних прикладів. Матеріали статті можуть бути використані при вентиляційних розрахунках на діючих шахтах. ––––––––––––––––––––––––––––––– СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 1. НПАОП 10.0-7.08-93 Керівництво щодо проектування вентиляції вугільних шахт. – Київ, Держна- глядохоронпраці України, 1994. – 311 с. 2. Правила безпеки у вугільних шахтах. – К., 2000. – 398 с. 3. Аэрология горных предприятий/ К. З. Ушаков , А. С. Бурчаков , Л. А.Пучков [и др.].– М.: – Недра, 1987. – 421 с. 4. Выгодский, М.Я. Справочник по высшей математике/ М.Я. Выгодский– М.: Наука, 1977. – 241 с. REFERENCES 1. State committee of ukraine for control of labour protection (1994), LAGA 10.0-7.08-93. Kerivnytstvo shcho- do proektuvannya ventylyatsii vugilnykh shakht [LAGA 10.0-7.08-93. Design Manual ventilation of coal mines], State committee of ukraine for control of labour protection, Кiev, Ukraine. 2. Pravila bezpeky u vugilnykh shakhtakh (2000), Safety in Coal Mines, Kiev, Ukraine. 3. Ushakov, K.Z., Burchakov, A.S., Puchkov, L.A. and Medvedev, I.I. (1987) Aerologiya shakht [Aerology of mines], Nedra, Moscow, USSR. 4. Vygodskiy, M.Ia. (1977), Spravochnik po vysshey matematike [Handbook of higher mathematics], Nauka, Moscow, USSR. ––––––––––––––––––––––––––––––– Про авторів Столбченко Олена Володимирівна, кандидат технічних наук, доцент кафедри Аерології та охо- рони праці, Державний вищій навчальний заклад «Національний гірничий університет» (ДВУЗ «НГУ»), Дніпропетровськ, Україна, elena_aot@ukr.net About the authors Stolbchenko Elena Vladimirovna, Candidate of Technikal Sciences (Ph.D), Associate Professor of De- partment Aerology and Protection Of Labour, State Higher Educational Institution “National Mining University” (SHEI “NMU”), Dnepropetrovsk, Ukraine, elena_aot@ukr.net ––––––––––––––––––––––––––––––– Аннотация. Для обеспечения подачи воздуха в подготовительный забой тупиковой вы- работки применяется вентиляционная система местного проветривания, основными состав- ляющими которой является вентилятор местного проветривания (ВМП) и вентиляционный трубопровод. Основными расчетными технологическими параметрами при выборе оборудо- вания являются расход воздуха, диаметр и длина трубопровода. В статье рассмотрены вопросы определения основных характеристик системы вентиля- ции тупиковых выработок с учетом конкретных аэродинамических характеристик вентиля- торов местного проветривания. Практическая ценность работы заключается в разработке универсальной модели ве-нтиляционной системы тупиковой выработки, которая позволяет использовать все составные источники тяги и трубопровод при разных вариантах проветри- вания. В статье определяется концентрация метана на исходной струе тупиковой выработки путем решения дифференциальных уравнений. Ключевые слова: проветривание, вентиляционный трубопровод, тупиковая выработка. Annotation. In order to feed air into preparatory roadway of the blind drift a vent system of local ven- tilation is used, basic elements of which are booster fan (BF) and vent pipeline. Basic calculated technolo- gical parameters for choosing proper equipment are air consumption and pipeline diameter and length. In this article, issues on specifying basic characteristics for the ventilation systems in the blind drifts are considered with taking into account concrete aerodynamic characteristics of the booster fans. Practical value of the work lies in designing of an universal model of ventilating system in the blind drift, which allows using of all compound sources of the draft and pipeline at various modes of airing. In the article, methane concentration of the outgoing stream in the blind drift is defined with the help of differential equations. Keywords: airing, ventilating pipeline, deadlock development. Статья поступила в редакцию 05.09.2013 Рекомендовано к публикации д.т.н., проф. В.И. Голинько mailto:elena_aot@ukr.net mailto:elena_aot@ukr.net

Схожі ресурси