Литература

1. Бурчаков А.С., Мустель П.И., Ушаков К.З. Рудничная аэрология.- М.:Недра, 1971 (1978).- 376 с.

2. Пигида Г.Л., Будзило Е.А., Горбунов Н.И. Аэродинамические расчеты по рудничной аэрологии в примерах и задачах.- К.:УМКВО, 1992.- 400 с.

Лекция № 12 Шахтные вентиляционные сети и методы их расчета

12.1 Вентиляционная сеть. Вентиляционный план. Эле-

менты шахтной вентиляционной сети.

12.2 Законы расчета шахтных вентиляционных сетей.

Цель изучения темы:

Дать основные понятия о шахтной вентиляционной сети и ее элементах. Изучить законы расчета вентиляционных сетей.

Студенты должны знать:

1. Определение шахтной вентиляционной сети и состав ее элементов.

2. Законы движения воздуха в шахтной вентиляционной сети.

Вопросы для контроля и самоконтроля

1. Что называется шахтной вентиляционной сетью?

2. Как изображаются вентиляционные сети?

3. Что называют узлом вентиляционной сети?

4. Что называют вентиляционной ветвью?

5. Что называют элементарным контуром?

6. Как трактуется закон сохранения массы применительно к узлу вентиляционной сети?

7. Как трактуется закон сохранения энергии применительно к элементарному контуру?

12.1 Вентиляционная сеть. Вентиляционный план. Элементы шахтной вентиляционной сети

Совокупность связанных между собой горных выработок шахты, по которым движется воздух, называется вентиляционной сетью. Вентиляционные сети шахт изображаются в виде планов и схем. Вентиляционным планом называется вычерченный в масштабе план горных выработок, на котором стрелками указано направление движения воздуха (рис.12.1). На шахтных вентиляционных планах указываются также скорость и количество воздуха в выработке, ее сечение, места расположения замерных станций и др.

Вентиляционный план необходим для контроля проветривания шахты, а также служит источником ряда данных для расчета вентиляции (длина выработок, их сечение, места утечек и т.п.). При расчетах вентиляционный план может быть заменен вентиляционной или аэродинамической схемой, представляющей собой упрощенное внемасштабное изображение вентиляционной сети, в котором взаимное расположение элементов, соответствующих путям движения воздуха, тождественно их расположению в шахте (рис. 12.2). Обычно на схемах вентиляции изображаются только выработки, по которым движется воздух; для точных расчетов на них указываются также и пути утечек (штриховые линии на рис. 12.2).

Рисунок 12.1 – Пример вентиляционного плана шахты

12

12’

11

10

11’

9

9’

5

8’

8

8’’

8’’’

5

7’’

7’

6

7

6

7’’’

5’

5

4

3

4’

5’

2

1

Рисунок 12.2 – Пример вентиляционной схемы шахты

Места соединения трех и более выработок называются узлами сети (точки 3, 6, 6', 9, 9',13 на рис 12.2). Выработка (или цепь последовательно соединенных выработок), соединяющая два узла, называется ветвью (участки 1-2-3, 3-4-5-6, 6-7-8-9, 9-10-11-12-13, 13-14-15). Часть схемы, ограниченная со всех сторон ветвями и не содержащая ветвей внутри себя, называется элементарным контуром или ячейкой (участки 6-7-8-9-8'-7'-6 и т.п.).

Все вентиляционные сети шахт делятся на два основных класса: плоские и объемные (пространственные).

Плоской называется сеть, которую можно изобразить на плоскости так, что ее ветви будут пересекаться только в узлах. Если же ветви сети пересекаются и на участках между узлами (т.е. появляются дополнительные узлы, отсутствующие в натуре), то для устранения этих лишних пересечений схеме придают объемный характер, и такие сети называются объемными.

Для любой замкнутой сети справедливо соотношение Эйлера:

L=M+N –1, (12.1)

где L – число ветвей;

M – число ячеек или число независимых контуров;

N – число узлов в сети.

В зависимости от взаимного расположения выработок в схеме различают три основных вида соединений: последовательное, параллельное и диагональное (рис 12.3). При последовательном соединении конец предыдущей выработки соединяется с началом последующей, при параллельном соединении выработки имеют общие точки начала и конца; при диагональном соединении выработки между их общим началом и концом соединяются одна с другой одной или несколькими диагоналями. Если между диагоналями нет аэродинамической связи, соединение называется простым диагональным, если такая связь существует – сложным.

В вентиляционных схемах современных шахт, как правило, сочетаются все основные виды соединений.

Рисунок 12.3 – Пример вентиляционных планов и схем

а – последовательное соединение горных вырабо-

ток;

б – параллельное соединение;

в – однодиагональное;

1-9 – точки начала и конца выработок.

Основной задачей исследования вентиляционных сетей является: нахождение распределения воздуха по их ветвям; в ряде случаев требуется также определить общее сопротивление сети.