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Método de cálculo del volumen de aire en minas de carbón

MT/T 634—1996

Aprobado por la República Popular China y el Ministerio de Industria del Carbón en diciembre 30, 1996 y 1997— 11-01 Implementación

Prólogo

El suministro de aire en las minas de carbón es la condición básica para garantizar el trabajo normal y la producción segura de los trabajadores mineros. El volumen de suministro de aire de la mina es también el dato básico para determinar el tamaño de la sección transversal del túnel principal y la capacidad del ventilador principal. Por lo tanto, esta norma se puede utilizar como base y norma de inspección para el diseño de ventilación de la mina y el trabajo diario de gestión de la ventilación.

Esta norma es propuesta por el Departamento de Ciencia, Tecnología y Educación del Ministerio de la Industria del Carbón.

Esta norma está bajo la jurisdicción del Comité Técnico de Normalización de Seguridad en Minas de Carbón.

Esta norma fue redactada por: Fushun Branch of China Coal Research Institute.

El redactor principal de esta norma: Yao Eryi.

La interpretación de esta norma se encomienda a la rama de tecnología y equipos de ventilación del Comité Técnico de Normalización de Seguridad de las Minas de Carbón.

1 Alcance

Esta norma especifica el método de cálculo del volumen de aire, la distribución del volumen de aire y los métodos de inspección del volumen de suministro de aire en minas de carbón, áreas mineras y diversos lugares de uso de aire.

Esta norma es aplicable al diseño de nuevas minas de carbón, al cálculo del volumen de aire en la reconstrucción y ampliación de minas de producción y a los procedimientos operativos en nuevas áreas mineras, así como a la distribución y ajuste del volumen de aire. en la gestión de la ventilación de minas.

2 Normas citadas

Las siguientes normas contienen disposiciones que, al ser citadas en esta norma, constituyen disposiciones de la presente norma. Las ediciones mostradas eran válidas en el momento de la publicación de la norma. Todos los estándares están sujetos a revisión y las partes que utilizan este estándar deben explorar la posibilidad de utilizar la última versión del estándar que se enumera a continuación.

TJ 36-79 Normas de higiene para el diseño de empresas industriales

Reglamento de seguridad en minas de carbón del 22 de octubre de 1992, Ministerio de Energía de la República Popular China y la República Popular China

3 Definición

Esta norma adopta las siguientes definiciones.

Cantidad de aire requerida

Suministre el volumen de aire necesario para que el personal respire, diluya y descargue gases nocivos y polvo mineral y cree buenas condiciones climáticas en lugares donde se utiliza el viento.

4 Método de cálculo del volumen de aire de la mina

4.1 Base de cálculo del volumen de aire

El volumen de aire fresco suministrado a cualquier ubicación subterránea que utilice viento en una mina de carbón debe cumplir con las siguientes condiciones Calcule y tome el valor máximo como volumen de suministro de aire en la ubicación del viento.

4.1.1 Calculado en base al número máximo de personas trabajando al mismo tiempo en el lugar donde se utiliza el viento, el volumen de suministro de aire por persona por minuto no deberá ser inferior a 4 m3;

4.1.2 Según el lugar donde se utiliza el viento. La concentración de gas, dióxido de carbono, hidrógeno y otros gases nocivos en el flujo del viento en el lugar del viento, la velocidad del viento y la temperatura cumplen con los requisitos pertinentes de la "Carbón". Reglamento de Seguridad Minera", y debe calcularse por separado y tomarse el valor máximo.

4.2 Principio de cálculo del volumen de aire

Independientemente del volumen de suministro de aire en una mina o área minera, cada volumen de aire se calcula en función de las ubicaciones reales de consumo de viento en el área y basado en la base de cálculo del volumen de aire, el volumen de aire de demanda máxima real de la ubicación se utiliza para calcular el volumen de aire total en el área y luego, después de considerar un cierto coeficiente de volumen de aire de reserva, se utiliza como el volumen de suministro de aire. la zona. Es decir, el volumen total de aire en cada área minera y en toda la mina se calcula a partir de las superficies de trabajo de minería y excavación, cámaras y otros lugares que utilizan el viento.

4.3 Datos básicos para el cálculo del volumen de aire de la mina

4.3.1 Diseño de nuevos pozos, reconstrucción y ampliación de minas de producción y frentes de trabajo de minería y excavación, cantidad de configuración, diseño de ingeniería , plano de planta y descripción geológica de cámaras y otros lugares donde se utiliza el viento.

4.3.2

Datos de previsión de emisión de gases en minas y frentes de trabajo de minería y excavación. La cantidad de emisión de gas se puede calcular en función de los datos de predicción del contenido de gas de la veta de carbón, las fuentes de gas, las condiciones de extracción y otros factores o se puede calcular en función de la cantidad real de emisión de gas y el gradiente de gas de la mina; Cuando los datos de gas para el nuevo pozo que se está diseñando son insuficientes, los cálculos también se pueden hacer con referencia a los datos de gas de las minas de producción adyacentes.

4.3.3

Datos de predicción de la temperatura del flujo del viento en frentes de trabajo de minería y excavación y túneles de ventilación. Calcule la temperatura del flujo del viento de cada túnel de ventilación subterráneo y frente de trabajo de minería y excavación en función de la temperatura local de la mina, la temperatura del suelo, fuentes de calor como maquinaria y equipos subterráneos, otras fuentes de calor y las propiedades termofísicas de las rocas.

4.3.4 La capacidad instalada de cada cámara mecánica y la potencia total del motor de operación, el volumen espacial total del almacén de material de voladura y el número y tonelaje de locomotoras de batería cargadas simultáneamente en la cámara de carga.

4.4 Método de cálculo de la demanda de aire en minas

4.4.1 Cálculo de la demanda de aire en frente de minería de carbón.

El volumen de aire del frente de extracción de carbón debe calcularse de acuerdo con los siguientes factores, y se debe tomar el valor máximo.

4.4.1.1 Calcular la cantidad de emisión de gases según la fórmula (1):

………………………………(1)

En la fórmula; Qfi——El volumen de aire requerido para el i-ésimo frente de extracción de carbón, m3/min;

qgfi——El volumen absoluto promedio de emisión de gas del i-ésimo frente de extracción de carbón, m3/min mín. Se puede calcular en función de las condiciones de enterramiento de la veta de carbón, las condiciones geológicas, los métodos de extracción, la gestión del techo, el contenido de gas, las fuentes de gas y otros factores del frente de extracción de carbón. La cantidad de gas que brota de una mina drenada debe calcularse restando la cantidad de gas drenado. Las minas de producción se pueden calcular basándose en frentes de trabajo con condiciones similares;

kgfi: el coeficiente de volumen de aire de respaldo del i-ésimo frente de extracción de carbón debido a la salida desigual de gas, que es la salida absoluta de gas de las áreas de trabajo. cara La relación entre el valor máximo y el valor promedio. Las minas de producción pueden seleccionar no menos de 5 días y noches a intervalos pares durante todo el período de minado del frente de trabajo de acuerdo con las condiciones normales de producción de cada frente de trabajo, realizar observaciones, obtener 5 proporciones y tomar el valor máximo. Por lo general, según el método de extracción de carbón, se puede seleccionar de acuerdo con la Tabla 1:

Tabla 1 Coeficiente de volumen de aire en espera para una salida de gas desigual desde varias caras de trabajo de la minería de carbón

Método de extracción de carbón Kgfi

Cara de trabajo de minería mecánica

Cara de trabajo de minería con pistola

Cara de trabajo de minería de agua 1.2～1.6

1.4～2.0

2.0～3.0

Cuando otros gases nocivos brotan de la superficie de trabajo de la minería del carbón, los gases nocivos también se pueden diluir de acuerdo con la cantidad de gases nocivos emitidos y el coeficiente desigual. Calcule el máximo permitido. concentración especificada en el "Reglamento de seguridad en las minas de carbón".

4.4.1.2 Cálculo en base a la temperatura del flujo de aire de entrada del frente de trabajo:

El frente de trabajo de la minería del carbón debe tener buenas condiciones climáticas. La temperatura del flujo de aire de entrada se puede calcular basándose en el método de predicción de la temperatura del flujo de aire. La temperatura y la velocidad del viento deben cumplir con lo establecido en la Tabla 2:

Tabla 2 Tabla de correspondencia entre la temperatura del aire y la velocidad del viento en el frente de la mina de carbón

Temperatura del aire de entrada en la mina de carbón frente

℃ Velocidad del viento en el frente de la minería de carbón

Tabla 2

El volumen de aire requerido del frente de la minería de carbón se calcula de acuerdo con la fórmula (2):

………… ………………(2)

En la fórmula; Vfi - la velocidad del viento del i-ésimo frente minero de carbón, seleccionada de la Tabla 2 de acuerdo con la temperatura del flujo de aire de entrada del frente de extracción de carbón, m/s; Sfi——La sección efectiva promedio del i-ésimo frente de extracción de carbón, calculada en base al promedio del control de techo máximo y mínimo secciones efectivas, m2;

Kf1i——La i-ésima cara de trabajo Coeficiente de longitud de la superficie. Se puede seleccionar según la Tabla 3.

Tabla 3 Tabla de coeficientes de volumen de aire para longitud de frente de minería de carbón

Longitud de frente de minería de carbón

Coeficiente de volumen de aire de longitud de frente de trabajo M

kf1i0．

<15 8

50～80 0,9

80～120 1,0

120～150 1,1

150～180 1.2

>180 1.30～1.40

4.4.1.3 Calculado en base a la cantidad de explosivo utilizado:

p>

Calculado en base a el volumen de aire fresco necesario para diluir el humo después de cada kilogramo de voladura explosiva es de 500 m3:

…………………………………………(3)

En la fórmula: Afi - la cantidad máxima de explosivos utilizados en una voladura del i-ésimo frente de minería de carbón, kg

t - el tiempo de ventilación para diluir el humo del arma después de la voladura, min, Generalmente , tarda de 20 a 30 minutos.

4.4.1.4 Cálculo en función del número de personal:

Cálculo en base al suministro de 4m3 de aire fresco por persona y minuto:

………… …………………………………………(4)

En la fórmula: nfi——el número máximo de personas trabajando en el i-ésimo frente de carbón al mismo tiempo , gente.

4.4.1.5 Cálculo en base a la velocidad del viento:

——De acuerdo con la velocidad mínima del viento estipulada en el “Reglamento de Seguridad en las Minas de Carbón”, verificar el volumen mínimo de aire mediante la ecuación (5 ):

p>

…………………………………………(5)

El volumen de aire mínimo de la minería y la excavación de cuevas totalmente mecanizadas Las caras de trabajo deben verificarse de acuerdo con la fórmula (6):

…………………………………………(6)

——De acuerdo con la velocidad máxima del viento estipulada en el "Reglamento de Seguridad en las Minas de Carbón", la fórmula (7) Verifique el volumen máximo de aire:

…………………………………………(7)

En la fórmula: Sfi——i-ésima cara de minería de carbón El área transversal efectiva promedio, m2.

Cuando el frente minero de carbón dispone de ventilación en serie, el cálculo se basa en una de las demandas máximas de aire. La cara de trabajo de respaldo también debe cumplir con los requisitos anteriores y cumplir con los requisitos de gas, dióxido de carbono, temperatura del flujo de aire y velocidad del viento para calcular el volumen de aire requerido, y no debe ser inferior al 50% del volumen de aire requerido durante la minería.

4.4.2 Cálculo del volumen de aire requerido para el frente de trabajo de excavación:

El volumen de aire requerido para el frente de trabajo de excavación del túnel de carbón, el túnel de medio carbón y el túnel de roca deben calcularse respectivamente. de acuerdo a los siguientes factores Tomar el valor máximo:

4.4.2.1 Calculado en base a la emisión de gases:

…………………………………………. ( 8)

En la fórmula: Qdi——La demanda de aire de la i-ésima cara de trabajo del túnel, m3/min;

qgdi——El aumento absoluto promedio de gas del i-ésimo frente de trabajo de tunelización Rendimiento, m3/min. Según el cálculo basado en factores como las condiciones geológicas de la veta de carbón en la cara de trabajo, el contenido de gas y el método de excavación, la cantidad de gas descargado de la mina debe deducirse de la cantidad de gas drenado. Las minas de producción se pueden calcular basándose en frentes de trabajo de túneles con condiciones similares.

kgdi——El coeficiente del volumen de aire de reserva de la salida desigual de gas de la i-ésima cara de trabajo de la excavación. Su significado y método de cálculo de observación son similares al coeficiente del volumen de aire de reserva de la salida desigual de gas de la minería del carbón. cara de trabajo. Generalmente, la cara de trabajo de excavación de la máquina adopta kgdi=1,5~2,0. Para la cara de trabajo de excavación con voladura, kgdi=1,8~2,5. Cuando existan otros gases nocivos, el volumen de aire requerido debe calcularse en función de la concentración permitida estipulada en el "Reglamento de seguridad de las minas de carbón" y el principio de cálculo de la fórmula anterior.

4.4.2.2 Cálculo en base a la cantidad de explosivo:

Cálculo en base a la cantidad de aire fresco necesaria para diluir el humo después de cada kilogramo de voladura de explosivo es de 500m3:

…………………………………………(9)

En la fórmula: Adi——la cantidad máxima de explosivo utilizada para una explosión del i- ª cara del túnel, kg

t——El tiempo de ventilación para diluir el humo de la pistola después de la voladura, mínimo, generalmente de 20 a 30 minutos.

4.4.2.3 Calculado por el número de plantilla:

……………………………………………………(10)

En la fórmula: ndi——el número máximo de personas trabajando al mismo tiempo en la i-ésima cara de trabajo de excavación, personas.

4.4.2.4 Cálculo en función de la velocidad del viento:

——En base a la velocidad mínima del viento estipulada en el "Reglamento de seguridad en las minas de carbón", verifique el volumen mínimo de aire:

Túneles de roca sin chorros de gas:

……………………………………………………(11)

Túneles de roca con gas saliendo a borbotones, mitad carbón Túnel de roca y túnel de carbón:

……………………………………(12)

——La velocidad máxima del viento estipulada en el "Reglamento de seguridad en minas de carbón", verifique el volumen máximo de aire:

…………………………………………(13)

En el Fórmula: Sdi——i-ésimo frente del túnel Área transversal neta de la calzada, m2.

El valor máximo calculado en función de las condiciones anteriores y luego calculado en función del volumen de succión de aire nominal total del número y modelo de ventiladores locales con suministro de aire independiente (no en serie):

………… ………………………(14)

En la fórmula: ∑Qafi——La suma de los volúmenes de aire nominales de los ventiladores locales funcionando simultáneamente, m3/min;

kafi—— - El coeficiente de reserva del volumen de aire para evitar que los ventiladores locales succionen el aire circulante es de 1,15 cuando no hay gas en el túnel de entrada de aire y de 1,25 cuando sale gas a borbotones.

4.4.3 Cálculo del volumen de aire requerido de la cámara:

El volumen de suministro de aire de cada cámara de ventilación independiente debe calcularse por separado según los diferentes tipos de cámaras:

4.4.3.1 Cámaras mecánicas y eléctricas:

——Las cámaras electromecánicas con alto poder calorífico se calcularán en base al poder calorífico de los equipos electromecánicos que funcionan en la cámara:

……………………………………………………(15)

En la fórmula: Qri——la demanda de aire de la i-ésima cámara electromecánica, m3 /min;

∑W——La potencia total del motor (o transformador) funcionando en la cámara electromecánica (calculada según el valor máximo en todo el año), kW;

∑W——La potencia total del motor (o transformador) funcionando en la cámara electromecánica (calculada según el valor máximo en todo el año), kW;

>θ——El coeficiente de calentamiento de la cámara electromecánica, que se puede calcular de acuerdo con La inspección real se determina convirtiendo el calor real del equipo mecánico en la cámara electromecánica en trabajo inútil equivalente a la capacidad del equipo eléctrico, que puede también seleccionarse de acuerdo con la Tabla 4;

ρ——densidad del aire, generalmente ρ= 1,2 kg/m3;

Cp——el calor específico del aire a presión constante, generalmente Cp= 1.000 6kJ/(kg×K).

△t——La diferencia de temperatura entre el flujo de aire de entrada y retorno de la cámara electromecánica, K.

Tabla 4 Coeficiente de calentamiento (θ) de la cámara electromecánica

Nombre de la cámara electromecánica Sala de compresores de aire

Sala de bombas de agua

Transformación de energía Sala de instalación y cabrestante

Coeficiente de calentamiento 0,15～0,18

0,01～0,03

0,02～0,04

p>

—— Para cámaras electromecánicas pequeñas en el área minera, el volumen de aire requerido se determina en base a valores empíricos o 60 a 80m3/min.

4.4.3.2 Biblioteca de materiales explosivos:

Calculado en base al aire de la biblioteca que se reemplaza cuatro veces por hora:

……………… … …………………(16)

Donde: V——volumen del almacén, m3.

Sin embargo, el almacén de material de voladura grande no deberá ser inferior a 100 m3/min, y el almacén de material de voladura pequeño y mediano no deberá ser inferior a 60 m3/min.

4.4.3.3 Cámara de carga:

Calculado en base a la concentración volumétrica de hidrógeno en el flujo de aire de retorno que no supera el 0,5%:

…… ………… ………………………………(17)

Donde: qrhi——La cantidad de hidrógeno producida por la i-ésima cámara de carga durante la carga, m3/min, pero cargando El aire El volumen de suministro de la cueva no será inferior a 100 m3/min.

4.4.4 Cálculo de la demanda de aire en otros túneles de viento:

La demanda de aire en otros túneles de viento se debe calcular por separado en función del caudal de gas y la velocidad del viento, utilizando el valor máximo .

4.4.4.1 Cálculo en base al volumen de emisión de gases:

(1) Otros túneles de viento en la zona minera

………… …………… ……………………………(18)

(2) Otros túneles de viento fuera de la zona minera

…………………… ………… (19)

En la fórmula: qgei——El volumen absoluto de salida de gas del i-ésimo otro túnel de viento, m3/min;

kgei——El i-ésimo El El coeficiente de respaldo del volumen de aire para una salida de gas desigual en otros túneles de viento generalmente se toma como kgei = 1,1 ~ 1,3.

4.4.4.2 Cálculo en función de la velocidad del viento:

(1) Túnel general

…………………… …………(20)

(2) Carriles por los que circulan locomotoras cableadas

…………………………………………(21)

En la fórmula: Sei——el área de la sección transversal neta del i-ésimo otro túnel de viento, m2.

4.4.5 Cálculo del volumen de aire requerido en el área minera:

El volumen de aire total QP requerido en el área minera es la suma de los requisitos de volumen de aire de cada sistema eólico. ubicación en el área minera, y apropiada El coeficiente de reserva se calcula de acuerdo con la fórmula (22):

…………(22)

En la fórmula: Qp——el total volumen de aire requerido en el área de minería, m3/min;

∑Qpfi——La suma del volumen de aire requerido para cada frente de trabajo de minería de carbón y frente de trabajo de reserva en el área de minería, m3/min;

∑Qpdi——La cara de trabajo de excavación interna del área minera La suma de los volúmenes de aire requeridos, m3/min;

∑Qpri——La suma de los volúmenes de aire requeridos en las cámaras internas del área minera, m3/min;

∑QPei——El área minera La suma del volumen de aire de otros túneles de aire en el área, m3/min;

kp: el coeficiente del volumen de aire de respaldo, incluidos factores como fugas de aire y distribución desigual del aire en el área minera. Debe obtenerse estadísticamente a partir de mediciones reales y generalmente toma entre 1,1 y 1,2.

4.4.6 Cálculo del volumen total de aire requerido en la mina:

4.4.6.1 El volumen total de aire Qm requerido en la mina es la suma del volumen de aire requerido en cada ubicación que utiliza viento bajo tierra en la mina y considerando el coeficiente de volumen de aire sobrante, como la fuga de aire y la distribución desigual del aire, calcule de acuerdo con la fórmula (23):

…………(23)

En la fórmula: Qm——ubicación de la mina El volumen de aire total requerido, m3/min;

∑Qmfi——La suma del volumen de aire requerido para cada frente de trabajo de minería de carbón y el respaldo cara de trabajo, m3/min;

∑Qmdi——cada uno La suma del volumen de aire requerido para la cara de trabajo de la excavación, m3/min;

∑Qmri——La suma de el volumen de aire requerido para cada cámara, m3/min;

∑Qmei——Otros usos La suma del volumen de aire requerido en el túnel de viento, m3/min;

km - el coeficiente de volumen de aire de respaldo debido a factores como fugas de aire y regulación desigual del aire dentro de la mina. Generalmente es 1,15 ~ 1,25.

4.4.6.2

Cuando se diseña un pozo nuevo y resulta difícil calcular el volumen de aire necesario para otros túneles de aire, también se puede adoptar el método de cálculo basado en la suma de carbón. minería, excavación y cámara 0.03~0.05, entonces el volumen de aire total de la mina también se puede calcular según la fórmula (24):

…………(24)

4.5 Expresión del resultado del cálculo

4.5.1 Compilación del informe de cálculo:

Se debe preparar un informe de cálculo para los resultados del cálculo del volumen de aire de la mina. El contenido del informe debe incluir la información proporcionada sobre geología, gas, temperatura del suelo, tipo de pozo, desarrollo, minería, etc., la demanda de aire de los frentes de trabajo de minería y excavación, cámaras, otros lugares que utilizan el viento y la minería; área y toda la mina según lo estipulado en esta norma Cálculo y selección del coeficiente de respaldo del volumen de aire y otras instrucciones relevantes;

4.5.2

Cada cinco años, las minas deben verificar la demanda de aire de las minas, los frentes de trabajo mineros, las cámaras y otros lugares que utilizan viento junto con la planificación de la producción minera. Si las condiciones geológicas de la mina y las condiciones de producción cambian significativamente, el cálculo debe recalcularse de acuerdo con el método de cálculo de esta norma.