книги из ГПНТБ / Ониани, Ш. И. Тепловой режим глубоких шахт при гидравлической закладке выработанного пространства и сложном рельефе поверхности

ЧАСТЬ .ВТОРАЯ

ВЛИЯНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ЗАКЛАДКИ НА ТЕПЛОВОЙ Р Е Ж И М ГЛУБОКИХ ШАХТ

Г Л А В А IV

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ В ЗАКЛАДКЕ, УГОЛЬНОМ И ПОРОДНОМ МАССИВАХ В МОМЕНТ

ОКОНЧАНИЯ ЗАКЛАДОЧНЫХ РАБОТ

Температурное ноле любой системы без источников и сто­ ков в какой-нибудь заданный момент времени при данных условиях теплообмена зависит от начального теплового состо­ яния и теплофизических свойств составляющих 'Систему тел. При .исследовании влияния гидравлической закладки на теп­ ловой режим глубоких шахт рассмотрению подлежит систе­ ма тел уголь—закладка—порода. Начальное распределение температуры в среде, которая в данном случае представлена массивами угля и породы, обусловливается естественным теп­ ловым состоянием, интенсивностью и условиями дегазации угольного массива. В дальнейшем возмущение температур­ ного поля среды вызывается довольно низкой температурой заложенного материала.

§ 1. Начальная температура закладки

Температурное поле закладки в момент окончания за­ кладочных работ является равномерным. Потенциал поля оп­ ределяется температурой технической воды и потерями холо­ да в пути. Поэтому к рассмотрению начальных условий теплового состояния системы целесообразно приступать с опре­ деления теплового режима технической воды.

101

•Источникам водоснабжения гидрозакладочных хозяйств глубоких шахт рассматриваемого месторождения предполага­ ется UlaopiCKoe водохранилище.

Среднегодовая температура .мощных .карстовых родников, втекающих в Шаорское водохранилище, составляет 6—10°С. Температура родника Хариствали в наиболее жаркое время года, по нашим наблюдениям, не превышает 6—7°С. Естест­ венно, такая низкая температура карстовых источников, пи­ тающих весь водный бассейн, оказывает определенное влия­ ние,на тепловое состояние воды в водохранилище. Однако, это ^влияние не может быть определяющим, так ионе при форми­ ровании теплового режима всей водной массы водохранили­ ща не меньшее значение имеют такие факторы, как теплооб­ мен с атмосферным воздухом, дебит и температура поверхно­ стного стока, количество атмосферных осадков, тепло солнеч­ ной радиации и теплообмен с породной массой около поверх­ ности раздела на дне.

Если принять во внимание коноистеицию пульпы и соот­ ношение теплоемкостей воды и песка или какого-нибудь дру­ гого дробленого материала, то станет ясным, что темпера­ тура пульпы и, следователыно, температура закладки сразу •после окончания закладочных работ будет предопределять­ ся главным образом температурой технической воды. Поэто­ му нами были проведаны наблюдения над температурным ре­ жимом воды на выходе из туннеля Шаорюкой ГЭС.

Температура воды измерялась на выходе из разгрузочно­ го диска центробежного насоса насосной станции карьера закладочотого хозяйства шахты «Западная» три раза в сутки — в 9, 13 и 19 часов.

Насосная станция расположена на отметке -(-1109 ,м око­ ло устья туннеля.

В насосе определенное количество потребляемой электри­

повышая ее температуру. Но приращение температуры воды

102

m насосе незначительно (не превышает 0,3 град), и им мож­ но пренебречь.

Кроме того, полученные нами результаты измерения тем­ пературы воды являются несколько завышенными еще л по­

Рис. 3S. График годового колебания среднемесячной температуры: 1—тех­ нической воды; 2—атмосферного воздуха по данным метеостанции Херга за 1941—1965 гг.; -f—Н—атмосферного воздуха по данным той же станции за 1968 г.

На ipimc. 39 приведены графики годового колебания много­ летней среднемесячной температуры атмосферного воздуха по данным метеостанции Xepira и средиадвкащной темпера­ туры технической воды по результатам наших наблюдений.

График покаеывает, что среднемесячная температура атмосферного воздуха в 1968 году зимой и весной была не-

103

сколько выше по сравнению с многолетней. Это дает основа­ ние полагать, что температура технической воды агамой не будет превышать температуру (2—3°С), приведенную на гра­ фике. В летнее время ее .можно принять равной 17—18°С.

По нашим единичным наблюдениям, в июле температу­ ра воды во всасывающем трубопроводе насосной станции в 1967 году не превышала 15—16°С.

2. П о т е р и х о л о д а в т р у б о пр о в о д ах. Те м п е р а- т у р а п у л ь п ы в о ч и с т н о м з а б о е

мого количества закладочного материала. Принципиальная схема расположения водо- и пульпопроводов пидрозакладочното хозяйства шахты «Западная-2» представлена на рис. 1L

104

•холодное .время года значительно улучшается климатические условия в подземных выработках и на 1,5—2,0 град снизится температура пульпы в очистной выработке. Последнее обсто­ ятельство несколько увеличит охлаждающее влияние закладми на температурное .поле очистной выработки летом. Несмот­ ря .на это, начальную температуру закладки в холодное вр емя года будем принимать равной 6°С. Это еще больше увеличит

.запас холода.

3. Р е з у л ь т а т ы ш а х т н ы х н а б л ю д е н и й п о т е п л о о б м е н у м е ж д у п у л ь п о й и р у д н и ч н ы м

в о з д у х о м

Первоначально предполагалась возможность применения отработанных вод гидравлической закладки в качестве .источ­ ника холода и холадоносителя при охлаждении рудничного воздуха в воздухоохладителях, установленных около выемоч­ ных блоков в полевом штреке. Поэтому в июле 1967 г. нами были проведены шахтные наблюдения над изменением тем­ пературы пульпы, отработанной воды закладки и рудничного воздуха. Результаты наблюдений сведены в табл. 7.

Схема расположения пульпопровода между смесителем и очистной выработкой и трубопровода отработанной воды ме­ жду лавой и водосборником приведена на рис. 40.

Общая длина пульпопровода при диаметре 150 мм (.ме­ стами 200 мм) — 2100 м, трубопровода отработанной воды—

<«3аладиая», как наиболее глубокая из действующих шахт ме­ сторождения. Во время шахтных наблюдений очистные ра­ боты велись в выемочном поле № 8 горизонта — 236—256 м.

Измерение температуры производилось одновременно во

.всех замерных точках (с точностью 0,1 град) ртутными пси­ хрометрическими термометрами. В смесителе температура

3.06

производится размывание рыхлого закладочного материала водяной струей малой энергии, давлением 4—5 ати). В лаве измерялась температура отработанной воды перед входом в

Рис. 40. Принципиальная схема пульпопроводной сети шахты «Запад­ ная»: 1—смеситель; 2—лава; 3—начало полевого штрека; 4—водо­ сборник; а—скат № 8

перфорир'оваиный трубопровод. Измерение расхода отрабо­ танной воды производилось объемным способом в водосбор­ нике. Расстояние от места забора воды (устье туннеля Шаорокой ГЭС) до смесителя — около 1500 м.

107

Результаты .наблюдений показывают, что .в действующих шахтах температура закладки непосредственно после окон­ чания закладочных работ не превышает 20°С (при темпера­ туре атмосферного воздуха значительно превышающей мак­ симальную средимесячную температуру данной местности). Сравнительно малое приращение температуры пульпы на пу­ ти от смесителя до лавы (трубопровод не теплоизолирован и не окрашен) следует объяснить низкой температурой отра­ ботанной вентиляционной струи (температура рудничного воз­ духа в лаве максимальна, затем она уменьшается •вследствие движения онизу вверх и снижения температуры горных по­ род, окружающих выработки), большим углем наклона ос­ новной части пульпопровода и малой консистенцией пульпы <Т:Ж=1:8-г- 1:10).

При скончании закладочных работ подача пульпы умень­ шается постепенно, одновременно снижается и ее консистен­ ция. Такое уменьшение расхода пульпы и является причиной сравнительно резкого увеличения температуры к концу ве­ дения закладочных работ в день наблюдения.

В летнее время года температура пульпы в выработан­ ном пространстве настолько высока, что отработанная вода гидравлической закладки не может быть .использована в ка­ честве источника холода для охлаждения рудничного возду­ ха в подземных воздухоохладителях, так как энергия холода этой воды слишком мала и вследствие малой разности темпе­ ратур ее трудно передать рудничному воздуху.

В результате малой разности температур теплообмен ме­ жду вентиляционной струей и отработанной водой, протекаю­ щей по трубопроводу, незначителен и не может оказать сколько-нибудь существенного влияния на динамику темпера­ туры воздуха вдоль пути следования в вентиляционной сети.

На глубоких горизонтах строящихся шахт месторожде­ ния следует ожидать значительно больший перепад темпера­ тур между воздушным потоком и отработанной водой гидрав­ лической закладки. Поэтому отработанная вода может .слу­ жить существенным источником холода и ее влиянием на ми­ кроклимат шахты пренебрегать нельзя.

i09