5.9. Сопротивление шахтных стволов

Особенностью шахтных стволов является загромождение их •элементами армировки, лестничными отделениями, трубопровода­ми и т. п. В результате общее сопротивление ствола слагается из сопротивления трения воздуха о стенки и лобовых сопротивле­ний загромождающих тел, имеющих основное значение. Однако для удобства расчетов все лобовые сопротивления приравниваются некоторому условному сопротивлению трения,' следствием чего является увеличение коэффициента трения ствола а.

Удельный вес депрессии, создаваемой стволами, в общей деп­рессии шахты значителен; в глубоких шахтах он может достигать 50%.

Расчет депрессии и сопротивления стволов производится по формулам (5.40) и (5.41), в которых а определяется с учетом как трения о стенки, так и лобового сопротивления загромождающих тел.

Основное сопротивление движению воздуха в стволах оказы­вают элементы армировки, трубопроводы, лестничные отделения. Поэтому величина а зависит в основном от размеров и профилей поперечного сечения элементов армировки (степени их удобообте-каемости), их взаимного расположения в сечении ствола и по его длине, степени загроможденности сечения ствола. В условиях ство­лов а практически не зависит от числа Re, а влияние шероховато­сти стенок на его значение невелико. При наличии лестничного от­деления лобовое сопротивление увеличивается на 25—30%.

Ввиду большого числа определяющих факторов приходится ус­танавливать значение а отдельно для каждого типа ствола. Для отечественных стволов в зависимости от схемы их армировки а находится в пределах (20-^-65) • Ю^-3. Неармированные стволы, за­крепленные бетоном, имеют а= (7ч-13) • 10^_3, закрепленные тюбин­гами — а= (74-13) • Ю-³.

Существует несколько способов расчетного определения а, ос­нованных на учете лобового сопротивления элементов их арми­ровки. При этом общая потеря энергии определяется как сумма частных потерь на обтекание каждого расстрела. Учитывается также положение расстрела в сечении ствола и связанное с этим изменение скорости обтекания. В результате расчетные формулы получаются весьма громоздкими. Быстро определить коэффициент трения бетонных стволов можно по эмпирической формуле Л. И. Мустеля

а = kZS^/VTIy (S — S_:if, (5.51)

При работе нескольких вентиляторов на шахте общее эквива­лентное отверстие шахты А₀ рассчитывается по формуле

/ /

А₀ = 0,38 f g qX'² у |j hfi, , (5.59)

где n — число вентиляторов на шахте; Q,- и hi — дебит и депрес­сия /-го вентилятора.

Условно считается, что шахта легко проветривается, если Л>2 м²; если 1 м²^Л=^2 м², шахта считается средней трудности по проветриванию; если Л<1 м² — труднопроветриваемой. Сле­дует, однако, иметь в виду, что А может увеличиваться не только при снижении сопротивления выработок, но и в результате увели­чения утечек воздуха в шахте, что снижает эффективность венти­ляции.

Величина

k = QfVh=WR.

называется пропускной способностью шахты (выра­ботки). Она определяет количество воздуха, которое проходит через данную шахту npik^ = 9,8 Па.

5.11. Вентиляционные сети, их аналитический расчет

Сеть соединенных между собой горных выработок, по которой движется воздух, называется вентиляционной сетью. Схе­мы соединения горных выработок между собой различны и могут быть соединены последовательно, параллельно и диагонально. Возможны также сложные соединения горных выработок.

Аналитический расчет названных соединений сводится к опре­делению количества воздуха, проходящего по выработкам, аэро­динамического сопротивления, депрессии соединения.

Последовательное соединение — соединение горных выработок, при котором вентиляционная струя, проходя от точки / (рис. 33) до точки 4, не разветвляется.

Очевидно, что при отсутствии утечек Q\, поступившее в точку/, будет равно фг, поступившему в точку 2. Иными словами, расход воздуха в последовательном соединении выработок постоянен (Q = const). Общая депрессия последовательно соединенных гор­ных выработок равна сумме депрессий всех входящих в него выра­боток:

^общ = ^hi~2 + h₂-3 + • • .+h_n~i. (5.60)

•so

Общее сопротивление последовательного соединения горных выработок равно сумме сопротивлений всех входящих в него вы­работок:

"поел ⁼ ■'чюслх »

/*/_, = адг, h₂-₃ = R₂Ql или

Snoc»Q² = tfiQi + #_aQ2+ . . . +R_n<£.

Но так как Q = const, то

#_Посл=#1 + Я₂+ • • .-\~Rn- (5.61);

Если в уравнении (5.61) заменить R эквивалентным отверстием Л = 0,38УЯ, то после преобразования этого уравнения получим

Ц&п = 1Д4?+ 1/4+ . . . + 1/4. (5.62)

Параллельное соединение — соединение горных выработок, в котором воздух в одном узле разветвляется, а в другом соединяя

ется (рис. 34). Оно может быть простым (рис. 34,а), открытым (рис. 34, б) и сложным (рис. 34, в).

Так как депрессия есть разность давлений между двумя точ­ками, то разность давлений между точками А и В (рис. 34, а) и есть депрессия параллельного соединения, а значит, и депрессия ветви /2_А_]_в равна депрессии ветви Да-2-в. Иными словами, деп­рессии ветвей параллельного соединения равны между собой:

^пар = h₁ = h₂ = h₃= . . . =h_n. (5.63)

81