Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

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

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

22.10.2023

Размер:

12.01 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1819 / 3119 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 > Следующая >>>

		J33,0 +	2 , 2 ( * - y		{!1<х<Г1			+ \)
t„(x,	x)	35,2 +	0 , 6 [ * - ( / 1 + 1)1				l < x	< / 1 + 2 , 5 )
		'36,1-)-0,04[л--(/1 4- 2,5)]				+ 2,5<x<			a>)
		1 -h/Ci			(1	+ M					x
		1 -h/Ci
				/1-t-2m/1y.1							(7.4)
											(7.4)
где / t	и /2	—температура соответственно				породного и			угольного
		массива вТначале процесса на плоскости соприкос
		новения		с закладкой.
Если начальное температурное					состояние			массива		задано
в виде кривой, то значение начальной							температуры			любой
точки среды, необходимое для определения								температуры в
данный момент времени берется непосредственно									по		этом
кривой (без составления уравнений					(7.3)		и	(7.4). При			этом
погрешность расчета практически не увеличивается.
Гидравлическая				закладка, принимая			на	себя	давление
угольного		массива,		со временем уплотняется, но время,							не

обходимое для стабилизации плотности заложенного мате риала, несравненно меньше продолжительности отработки од ного слоя. Для песчаного материала при давлении порядка

50—60'105	и/м2 оно составляет всего лишь несколько часов,
а средняя	величина усадки не превышает 5—7%	толщины
закладки.	В действующих шахтах рассматриваемого	место
рождения	давление на крепь в очистных выработках	доходит

до 4,0-Ю5 н/м2 [il36]. Принимая во внимание повышение гор


ного давления		с	глубиной,	можно	считать		ето равным
8—10-Ю5 и/м2 . При			таком давлении усадка песчаного зало
женного	материала		составляет не более 2—3%-				Примерно
такая же	картина		наблюдается и при		закладке		выработан
ного пространства			дробленым	материалом из		нижних		пес
чаников с преобладающим долевым участием						мелких		фрак
ций (крупностью до 3 мм около 70—75%)- По данным								[24],
в этом случае		для	гарного	давления, не		превышающего

f i I 80

-io ia	it	si	sa	-to -ie	-<в н4	-4
Рис. 51. Температурное поле угольного массива в летнее						время года при восходящем порядке выемки наклонных сло
ев и т о т р с л = 4 3 0 0	час: 2—12—распределение				температуры	при выемке соотвэтетвующего	слоя; 13—начальное распре
		деление		температуры в среде; 14—естественное температурное			поле


20-il05 .н/м2, максимальная		усадка	составляет	4%, а время,
необходимое для	стабилизации		плотности — 30—40		час.
Поэтому толщину	заложенного		материала	практически
можно считать постоянной		и равной толщине слоя			после

окончания закладочных работ. На основе такого предполо жения получены .кривые распределения температуры в уголь ном массиве и в соответствующем слое закладки, представ ленные .на рис. 51 и 53.

Но, если в качестве закладочного материала применя ются дробленые песчаники или известняки с большим доле вым участием крупных фракций (фракции от 3 до 60 мм сос

тавляют	60%), усадка закладки увеличивается и может					дос
тичь 10%, а время достижения постоянной				плотности состав
ляет несколько суток [3, 24]. Толщину			заложенного		материа
ла и в этом случае можно принять за			постоянную		величину,
но влиянием усадки при построении температурного						поля
системы	нельзя	пренебречь.
При усадке заложенного материала угольный					массив з
непосредственной		близости от поверхности		раздела	расслаи
вается,	макроструктура угля нарушается			при сохраняющей

ся микроструктуре, плотность утля уменьшается и становится функцией координаты х. Очевидно, не остаются постоянным'!! и теплофизическне свойства угольного .массива. Но эти нару шения естестве!иных свойств массива угля с удалением от по верхности раздела постепенно уменьшаются и на каком-то расстоянии становятся исчезающе малыми. Если принять, что .глубина распространения нарушений в угольном массиве при величине усадки 20—25 см не будет превышать 2—3 м, то увеличив мощность вынимаемого слоя.на величину усадки, можно считать, как и выше, толщину заложенного материала

равной 2,5 м. Пульпа	при производстве закладочных	работ
проникает через появившиеся макротрещины в массив		угля,
заполняет их мелкими	фракциями закладочного материала и,

кроме того, увеличивает влажность угля. Все это может ком пенсировать уменьшение теплопроводности и температуро проводности угля, в результате нарушения его структуры. С учетом этих предположений построены кривые распределе ния температуры в угольном массиве, приведенные на рис. 52,

182

•X Рв 16 2i !2 }U

слое ;

Л ^

- з

; Й

ч распределенис 2

" «**°»»**" -РЯДке выемк

Т е

М П

5 И

1 У

Г О Л Ы Ю Г О

К а Ш

В З И М ,

е е

В р е М Я Г

Д а П Р

. о,,, . сл - 3000

час.

2 - 1 2 - к р и в ы е

температуры

при

выемке

соответствующего слоя- 13 и

14-начальное

и естественное

распределение

температуры в

среде

соответственно

где точка-пунктирными линиями показано предполагае мое перемещение поверхности раздела в сторону свежезало-

женного	материала.
При	приближенных расчетах	за начальное		температур
ное поле	боковых полуограиичеиных		тел прими мается уста
новившееся тепловое состояние.		Если	начальное	тепловое

состояние этих тел имеет естественный характер, то выраже ния (7.1) и (7.2) превращаются в точные решения. Погреш ность приближенного расчета растет с удалением начально го температурного поля от состояния теплового равновеоия, причем ее величина зависит не только от степени возмуще ния температурного поля в начале процесса, но и от глубины его распространения. Например, температурное поле систе

мы при выемке второго слоя (кривая 2 на	рис. 51, 52,	53)
независимо от последовательности и продолжительности		от
работки слоев построено с достаточным приближением.		Но
при выемке третьего, четвертого и т. д." слоев	картина	не

сколько меняется. Дело в том, что в этом случае к неограни ченной пластине из свежей закладки с одной стороны приле гают старая закладка и песчаники или аргиллиты, темпера турное поле .которых существенно отличается от состояния теплового равновесия. Поэтому погрешность приближенного расчета температуры возрастает до неприемлемой величины.

При расчете температурного поля системы в случае выемки третьего слоя начальное распределение температуры

принимает вид	кривой 2 для угольного массива левее	точки
и, а для старой	закладки и песчаников правее точки т	(рис.

51). Иа графика видно, что начальное температурное поле по роды намного дальше от состояния теплового равновесия (кривая 14), чем температурное поле угольного массива. При выемке четвертого, пятого и т. д. слоев, т. е. с увеличе нием толщины старой закладки, растет степень возмущения

и увеличивается глубина его распространения					в лежачем бо
ку	(кривая 3 правее	точки	т'	и кривая 4 правее т"),		тогда
как	в угольном массиве		они	практически	не изменяются..
Поэтому результаты		приближенного расчета			остаются	с не

которым приближением достоверными для веек слоев уголь ной толщи, а погрешность расчета температуры в породном 184

				1
			*1 —
				Па.	0.90"
		u
		I			И
		} •-			И
		} •-
		3	SO
			SO
					1
			'26	~
_ йргиптп			22		1
_ йргиптп			22		• 1 •
			18	©	!
X,«			18		i
X,«	•<	-я	n	я	*

cm III j . |

Пласт 0.

• i -

• i

SO iuc

•

• 1 -

] Пласт III

—

^ -

—

" l

M [ J

. 4 /

1 .

/ л/.

1 7 / 1

' У

1 /

1 '

• i

j < ?

I ©

Щ Щ3)\

<L11

j ,

b —

' .	It)	/	\
			T
j	/	1	,
		1
! @		1 ©
1		1	1
го	22		н

1 — H

1	' y	1
1	/	1
I
		1	Нажине
		j	песчанцни

!
i	• 1	.,.1	, . и
%	it	ia	x,n

Рис.	53. Температурное поле угольного массива в зимнее врэмя года при нисходящем					порядке выемки наклон
ных	слоев и тотр.сл = 3000 час: 2—12—кривые	распределения	температуры	при	выемке соответствующего слоя;
	13 и 14—начальное и естественное	распределение	температуры	в	среде	соответственно

оо

массиве постепенно растет			и, иачиная от третьего слоя, вы
ходит из допустимых	пределов.			Например,	при		выемке
третьего и четвертого	слоев		(.кривые 3 и 4) по приближен
ному расчету в песчаниках			получаются одинаковые				темпера
туры. В действительиости		же в течение 6 месяцев					(продол
жительность выемки одного			слои)	температурное поле в этой
части системы не 'может		оставаться без существенных изме
нений.
Исходя из изложенного,			считаем, что результаты				прибли
женного расчета для массива ранее заложенного						материала
и песчаников не могут	быть достоверными. Поэтому на при
веденных рисунках даются			только	кривые	распределения
температуры в угольном		массиве		и слое закладки, находя
щемся под тепловым	воздействием			этого массива		(цифры в

кружках указывают на среднее снижение температуры дан

ного	слоя).
	Из приведенных	графиков следует, что при		восходящей
или	нисходящей последовательности		отработки	слоев мощ
ной	угольной толщи	гидравлическая	закладка	оказывает

существенное влияние на температурное поле угольного мас сива и, следовательно, на распределение температуры по по верхности обнажения очистной выработки. С увеличением по рядкового номера вынимаемого слоя средняя глубина охлаж

дения	теплоотдающей поверхности очистной выработки рас
тет и,	начиная с четвертого слоя, в наиболее жаркое	время
года	(июль, август)-достигает .10—13 град (рис. 51). В зим
нее время года степень охлаждения при нисходящей		после

довательности отработки слоев составляет 3,6—6,7 град, а при восходящей последовательности — 4,3—6,3 град (рис. 52 и 53). Некоторое повышение глубины охлаждения при вы емке пласта «0,90 бис» обусловлено главным образом срав нительно малой мощностью этого слоя, и оно нехарактерно. Резкое изменение наклона некоторых кривых (кривые 8 и 9 на рис. 51) вызвано изменением теплофизичеаких свойств •среды-

Кроме рассмотренных графиков расчетом получены и в табл. 11—12 приведены значения относительных температур •& для разных величин координаты х. Относительная темпе-

Таблица 11 Результаты приближенного расчета температурного поля системы при восходящей последовательности отработки

наклонных слоев и 1отР .сл=4300 час (летнее время года)

Координата				2-й
х	—		м
				слой

х =		0,0		0,795
\x\-lo		=	0,0	0,2020
1*1-^=1,25				0,1726
И - / 2 =			2,5	0,1292
\x\-lo		=	4,0	0,0763
U"\|—/ , =			5,5
				0,0374
\x\~L=			7,0\|
				0,0149
I х\—I., =			8
				0,0000
х— 1Х =			0,0
				0,2438
х	/^ =		1,5
				0,2113
x—lt			3,0
				0,1675
х—11		=	5,0
				0,1076
х—/,			7,0
				0,0581
х—1Х		=	9,0
				0,0274
х—^=11,01
				0,0108
Значение

	- А			0,75
		к		Г 7 5 -

О т н о с и т е л ь и а я т е м п е р а т у р а , 9

3-й	4-й	5-й	6-й
слой	слой	слои	слои
0,6279	0,6088	0,5510	0,5460
0,3562	0,3727	0,4140	0,4220
0,2863	0,2977	0,3250	0,3320
0,2030	0,2097	0,2280	0,2310
0,1137	0,1169	0,1295	0,1260
0,0528	0,0541	0,0577	0,0583
0,0204	0,0208	0,0216	0,0217
0,0065	0,0067	0,0069	0,0075
0 Л 700	0,1530
0,1500	0,1360
0,1185	0,1090
0,0740	0,0683
0,0438	0,0354
0,0164	0,0147

7-й	Н-й	9-й		10-й	11-й
слой	слой	слой		слой	слой
0,5290	0,5179	0,5808 0 ,4291			0,4525
0,4430	0,4516	0,4076 0 ,5421			0,4981
0,3510	0,3190	0,2745	0	,3447	0,3761
0,2376	0,1952	0,1399 0		,1669	0,2490
0,1310	0,0857	0,0425 0		,0485	0,1185
0,0592	0,0380	0,0083	0	,00l2j	0,0477
0,0220	0,0035	0,0000	0	,оооо!	0,0157
0.0D81	0,0000	0.0000 0		.0000	0,0000

1,0	1,6	1.9	1,95	2,1	2,0	1,2	2,0	2,5
	одГ	6~дГ	0^55	( Г Т		оТГ	67ЁГ	о д Г

pa тура	•& — величина	универсальная, так как для данной"
системы тел и значения		времени х она постоянна и не зави
сит от	начальных условий.

Таблица 12 Результаты приближенного расчета температурного поля угольного массива в зимнее время года к продолжительности выемки одного слоя т0 тр-м= 3000

час

1 s

ч 2

caо о

а х

§ 5 % 5 m

ё \|	§
С о	5

=с>;

СО

ста

=Со

оX

оОтносительная температура, 3

	s	о		ю	с	ю
ca	о	о	1	см'	-*
с о	о	II	1	II	II	II
Номе госл 1	ч	н	н		7
	II	1	т	1	7	1
2	0,8437	0,1406	0,1328	0,0547	0,0156 0.0000
3	0,5366	0,4354	0,2805	0,1707	0,0793 0,0153
4	0,5320	0,4354	0,2917	0,1742	0,087(	0,0161
5	0,4947	0,4500	0,3022	0,1779	0,0888	0,0208
6	0.4774	0,4774	0,3251	0,1837	0,0112 0,0221
7	0,4774	0,4775	0.32С5	0,1837	0,0912	0,0221
8	0,4577	0,4982	0,2791	0,1473	0,0465 0.0000
g	0.4821	0,4975	0,2532	0,0925	0,0253 0,0000
10	0,3579	0.51-80	0,2763	0,0956	0,0220 0,0000
10	0,3757	0,5476	0,3571	0,1857	0,0714	0,0143
11	0,3757	0,5476	0,3571	0,1857	0,0714	0,0143
11	0,4278	0,5110	0,3226	0,1613 0,072-		0,0080
12	0,4278	0,5110	0,3226	0,1613 0,072-		0,0080
12
2	0,7381	0.202S	0,2391 0,1884		0,0725	0,0072
3	0,6308	0,3385	0,2592 0,1231		0.0154	0,0000
4	0,4786	0,4714	0,2857 0,1429		0,0500	0,0000
5	0,4648	0,4507	0,3521 0,2183		0,0915	0,0211
6	0,6091	0,3455	0,3182 0,1273		0,0455	0,0181
7	0,4855	0,4493	0,5478	0,2101	0,1014	0,0217
8	0,4741	0,4519	0,3481 0,1926		0,0963	0.0296
9	0,4672	0.4453	0,3451	0,1898	0,0876	0,0292
10	0,4638	•0', 4420	0,3333 0,2029		0,0870	0,0292
11	0,4643	0,4428	0,3571 0,1857		0,1000	0,0290
12	0,4652	0,4513	0,3541 0,1875		0,0902	0,0902

СЛ

dj fcj s

н3 >»о •*-

™ га

о2 2

ПЕ о

,ина влпя мае | О о

0,5

1,7

1,9

2,0

1,4

2,0

2,3

2,2

1,1

1,3

2,0

2,1

1,8

2,2

2,4

2.4

Для закладки

t - t l

	'1'3	10
а	для угольного массива (при восходящем порядке отработ
ки	слоев)

где t — температура некоторой точки рассматриваемого тела.

188

Все величины, входящие в последние выражения, кроме :искомой температуры t, 'известны из начальных условий. Поэтому, зная значение относительной температуры можно определить искомую температуру независимо от начальной разности температур на поверхности раздела и характера начального распределения температурыВследствие такой универсальности Ф можно построить .кривые распределения температуры в угольном массиве, подобные приведенным на рис. 51—53, для любых значений естественной температуры среды и начальной температуры закладки.


Величина		характеризует степень		возмущения		началь
ного	теплового	состояния	данного тела.	Для	закладки		# = 0
при г	= 0 и %• = 1 при т		со. При х =	0 величина		ее	макси
мальна в первом слое. С			увеличением	порядкового		номера
вынимаемого		слоя, если	среда однородная,		•& постепенно

уменьшается. Для угольного массива она .максимального зна чения достигает на поверхности раздела, с увеличением ко ординаты уменьшается, и на глубине 8—9 м практически становится равной нулю. Если угольный массив однороден, то


с увеличением	толщины старой	закладки		при	одинаковом
•расстоянии от	поверхности раздела		величина		-в-	неуклонно
растет и максимального значения			достигает		в	последнем
слое. При прочих равных условиях с уменьшением						тепловой
.активности угля относительная		температура		уменьшается.

<<< < Предыдущая 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1819 / 3119 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ