книги из ГПНТБ / Клебанов, Ф. С. Аэродинамическое управление газовым режимом в шахтных вентиляционных сетях

к, тем эффективнее оказывается способ комбинированной вентиляции лавы.

Всасывающий и нагнетательный воздухопроводы для проветривания лавы по описанному выше способу целесообразно проектировать с такой формой поперечного сечения, которая давала бы возможность лучше ис­ пользовать свободное пространство в конструкции механизированных кре­ пей. Это могут быть плоские коробчатые воздухопроводы с сечением в . виде прямоугольника или даже в виде плоской изогнутой щели, вписан­ ной в контур конструкции крепи.

2.Управление газовым режимом в лаве путем регулирования скорости подачи выемочной машины

Впрактике нередки случаи, когда количество воздуха в лаве умень­ шается по ходу вентиляционной струи вследствие утечки части воздуха

ввыработанное пространство. Это имеет место, например, при прямо­ точной и возвратноточной схемах проветривания с вентиляционным штре­ ком, расположенным в выработанном пространстве.

Утечки воздуха из лавы можно оценивать коэффициентом [39]

Вместе с утечками воздуха из лавы уходит и некоторая часть газа, выделяющегося в пределах призабойного пространства. Максимальное заполнение объема призабойного пространства газом имеет место при расположении выемочной машины в самой нижней точке лавы, т.е. в момент начала движения машины снизу вверх. В этот момент средняя по сечению лавы концентрация газа в пункте расположения машины

111

а в исходящей из лавы вентиляционной струе

См+ Сл - 51Ч

По мере движения машины вверх вдоль лавы величина средней по объему лавы концентрации газа будет уменьшаться. При подходе вые­ мочной машины к выходу из лавы средняя по объему лавы концентра - ция газа достигнет наименьшего значения

(VI,23)

2 = Ол.н (2-i)

В этот момент газ, выделяющийся в результате работы машины, поч­ ти не оказывает влияния на газовую обстановку в призабойном прост­ ранстве лавы.

Дебит газа в исходящую струю лавы в момент начала движения вы­

112

2(1 - i )

(VI,26)

(VI,27)

Видно, что G£> Gj , т.е. по мере движения выемочной машины к кон­

цу павы дебит газа в исходящую струю павы (и концентрация) растет. Максимальная разность между дебитами газа в исходящую струю

лавы в момент начала движения машины от откаточного штрека и в мо­ мент подхода к вентиляционному штреку составляет величину GMi.

Для сохранения дебита газа в исходящей струе лавы на неизменном уровне достаточно заменить равномерную подачу машины на равноза­ медленную при движении машины снизу вверх (по вентиляционной струе) и на равноускоренную при движении в обратном направлении, т.е. свер­ ху вниз (против вентиляционной струиК

Для того чтобы средняя производительность машины при неравномер­ ной подаче была равна постоянной производительности машины при равноускоростной подаче, необходимо параметры движения машины подчи­ нить определенным условиям, связанным с отмеченным выше приращени­ ем дебита газа в исходящей струе лавы.

Покажем, к чему, сводятся эти условия.

Если скорость подачи выемочной машины, а, следовательно, и ее производительность непостоянны, то дебит газа в исходящую струю ла­ вы в положениях машины "низ" GH и "Bepx"'GB следующий:

в нижней и верхней точках лавы.

Отвюда приращение дебита газа в исходящей вентиляционной струе лавы в течение отрезка времени от начала движения. выемочной маши­ ны снизу вверх до достижения верхней части лавы

(VI,30)

113

Условие постоянства газового дебита в исходящую струю лавы в те­ чение всего периода движения машины снизу вверх сводится к равенст­ ву нулю величины AG,что равносильно уравнению

Время Т можно определить также через среднюю скорость движения машины v

Скорость v определяется по заданной производительности выемочной машины.

114

Таковы условия, которым необходимо подчинить начальную и конеч­ ную скорости подачи машины для обеспечения-равенства производитель­ ностей машины при равномерном движении с постоянной скоростью v

и при равнозамедленном движении с начальной скоростью vH> vB и за­ медлением w.

Движение машины сверху вниз (против вентиляционной струи) необ­ ходимо делать равноускоренным с ускорением, также равным w, но с увеличением скорости от vB до vH.

Снижение дебцта газа в исходящую вентиляционную струю лавы, ко­ торого можно достигнуть в результате применения описанного метода

где GM~ дебит газа из отбитого угля при работе машины с постоянной

скоростью "v; GMвдебит газа из отбитого угля в момент подхода ма­ шины к выходу из лавы в случае равнозамедленного движения машины.

Величиной 8 определяется и возможное приращение нагрузки на очист­ ной забой, что вытекает из следующих выражений:

Gм A, GM+ AG-A;

ДА A-А A'G

(VI,43)

“= А =' См

где А - средняя производительность выемочной машины в случае пере­ менной скорости движения машины вдоль забоя с замедлением, опре­ деляемым по формуле (VI,37).

В заключение следует заметить, что при детальном анализе пред­ лагаемого способа регулирования газового режима путем изменения скорости подачи выемочной машины не рассмотрен вопрос влияния дан­ ного способа на концентрацию и дебит газа в исходящей струе участка.

115

Очевидно, что некоторое повышение производительности машины в начальный период движения ее снизу вверх вызовет соответственное возрастание дебита и концентрации газа в исходящей струе.

Гарантией того, что применение предлагаемого способа регулирова - ния газового режима в лаве не приведет к превышению допустимой концентрации газа в исходящей струе участка, является соблюдение ус­ ловия:

(VI,44)

где Gв.п - дебит газа в выработанном пространстве данного участка,

3. Переходные газовые режимы при реверсировании вентиляционной струи

Специальным видом изменения условий проветривания является ре­ версирование вентиляционной струи, которое производят в аварийных ситуациях на шахте.

Подобно любому изменению аэродинамических параметров вентиля­ ционной сети реверсирование вызывает возникновение переходных га­ зовых режимов в исходящих вентиляционных струях выемочных участ­ ков шахты.

Концентрация газа в реверсивной струе участка в переходном ре­ жиме последовательно проходит через три характерные величины:

А - первая и В - вторая пиковые концентрации газа в реверсив­ ном режиме проветривания; d - установившаяся концентрация газа в реверсивном режиму проветривания.

Переходные газовые режимы при реверсии на участке протекают обычно в условиях постоянного аэродинамического сопротивления.

Как было показано в гл. IV, при постоянном аэродинамическом сопротивления участка и квадратическом законе сопротивления выработан­ ного пространства первая пиковая концентрация газа тождественно сов­ падает с начальной установившейся величиной. Для реверсивного про­ ветривания это означает, что первая пиковая концентрация газа в ре­ версивной струе А тождественно совпадает с начальной установившей-.

ся концентрацией газа в исходящей струе участка в нормальном режиме проветривания сн f т.е. А=сн#При линейном законе сопротивления

выработанного пространства это тождество не имеет места.

При относительной кратковременности величины А наибольший инте­ рес представляет знание величин В и i

На основании общих зависимостей, полученных в гл. IV, формула для определения второй пиковой концентрации газа в реверсивном режи­ ме проветривания участков с квадратичным сопротивлением выработан­ ного пространства принимает вид:

(VI,45)

116

- де 'Gj - дебит газа из разрабатываемого пласта; Gj - дебит газа из

выработанного пространства.

Установившаяся концентрация газа в исходящей струе участка в ре­ версивном режиме проветривания

,'G

(VI,46)

d ' v

Из анализа, данного в гл. IV, следует, что при постоянном аэроди­ намическом сопротивлении участка и npnQp<QH(рис. 28,а) вместе с тождеством А=сн имеет место неравенство KA<B<d. Если Qp=Q„

(рис. 28,6), то А = В= d. При Op>QH (рис. 28,в) соотношения между ве­

личинами концентраций газа в реверсивной струе имеют вид

А> В > d.

Втабл. 8 приведены результаты экспериментов по реверсированию

вентиляции в газообильных шахтах, заимствованные из работы [ 12].

В этой.таблице B u d рассчитаны по формулам (VI,45) и (VI,46). Мож­ но отметить хорошее совпадение расчетных и измеренных величин: рас­ хождение между ними от 1 до 15%.

4.Определение пустотностн выработанного пространства

Результаты наблюдений за переходными газовыми режимами дают возможность косвенно оценить пустотность выработанного пространства 6 - величину, которая необходима для определения периода стабилиза-

117

ции метановыделения при изменении режима вентиляции и при решении некоторых вопросов, связанных с эндогенными пожарами,

Пустотность выработанного пространства может быть выражена фор­ мулой

(VI,48)

где - объем воздуха, прошедшего через выработанное пространство в переходном режиме, м^; W - омываемый утечками воздуха геомет­ рический объем, выработанного пространства, м®; q - утечки воздуха в выработанное пространство после изменения режима проветривания, м^/мин; Т - период стабилизации переходного газового режима, мин.

Для того чтобы определить пустотность выработанного пространства, необходимо изменить подачу воздуха на участок, измерить утечки воз­ духа в выработанное пространство, зафиксировать переходный газовый режим в исходящей вентиляционной струе участка и определить период стабилизации выделения газа из выработанного пространства на вен­ тиляционный штрек.

В табл. 9 приведены результаты определения пустотности вырабо­ танного пространства^ полученные в экспериментах, описанных выше (гл. V) на двух участках.

9 820 .

121