Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1271 вуз, 4663 предмет.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
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:
2
Добавлен:
22.10.2023
Размер:
12.01 Mб
Скачать
☆

Рис. Ь5. Температурное поле системы при выемке нижнего слоя пласта I I I : 1—т=3000 час и /J=12C C (AcP .o.™=3,0

град); 2—1 = 4300 час и t*=6°C

(Д/сР .охл=4,3 град); 3—апрокснмация начальных условий для следующей задачи

нения температуры отдельных плоскостей слоя во .времени. При одинаковых начальных условиях максимальный эффект охлаждения достигается лишь тогда, когда т = 3000 час. С

4

1

Г - . Т '

зо

1 —1 г— —'f — ~ ~ '

06

\ — 1

 

Л

Л

S8

3

 

-

Рис. 96. Динамика температуры характерных плоскостей нижнего слоя пласта

I I I : 1—х—/1 =о,1 м; 2—х—^=6,35 м; 3—х—/1 =7,6

м; 4—средняя невоз-

мущеиная температура слоя;

— то т р .сл=3000 час;

то т р .сд=4300 час

/некоторого значения времени температура .поверхности разде­

ла оо свежей закладкой становится выше температуры

дру­

гих характерных плоскостей слоя

(рис.

98)- С этого

момента

времени

начинается

интенсивное

нагревание слоя с обеих сто­

рон и выравнивание температурного поля системы

в

целом.

В случае выемки нижнего -слоя третьей двухслойной пач­

ки (рис.

99 и 100)

температурные возмущения

несколько

больше,

по

сравнению

с аналогичным

состоянием

 

второй

пачки, при

одинаковых

общих закономерностях

протекания

процесса.

Во время выемки нижних слоев остальных

пачек

пласта IV картина будет аналогичной.

 

 

 

 

Таким

образом, температурное поле системы при

делении

угольной толщи на двухслойные пачки и отработке липтобиолитовых углей занимает промежуточное положение между

16. Ш. Ониани

241

тепловыми состояниями систем при восходящем порядке от­ работки слоев и проектной последовательности выемки с де­ лением угольной толщи на трех-четырехгаойные лачки.

 

 

 

песчаники!

 

 

 

э

I

I

!

1

-3C.M

-24

-00

oi.

1

 

 

1

 

!

 

 

1

J

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

30

 

1

/

 

 

 

 

 

I

 

1

 

1

/ .

 

 

•3

 

 

!

§ 1 ;

ее

 

vr

 

 

 

1—1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Л

 

 

 

J

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

SB,'p\—

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

i

 

 

 

1

_

 

 

 

]

 

 

 

Л

з

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~ |

—

 

4

 

 

•

IV

 

~ 5

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

acrn

 

1

5

 

1

— т

 

ji

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

^

~ [

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

iO

l

 

 

 

 

 

 

i

(

 

 

 

 

 

 

L J1

 

1

!

•i I

 

•

i

I

I

 

i

I ' " I I I

-lb-

-la

 

-в

-4

о

 

 

4

8

Х.У

Рис. 97, Температурное поле системы при выемке верхнего слоя второй двухслойной пачки (пласта I I I ) : 1—- = 3000 час и ^ = 1 2 Г С (Д/ср.озл = 13,3 град); 2—т=4300 час и /0 Э =6°С (Д/С р.о.™= 15,4 град); 3—апроксимироваииое начальное распределение температуры для следующей задачи

5. П р о е к т н а я

п о с л е д о в а т е л ь н о с т ь

в ы е м к и

л р и oi о в ы ш е н in о й т о л щ и н е

п е р в о й л а ч к и

Выше довольно подробно было рассмотрено

температур­

ное поле угольной

толщи (мощностью

до 30 м)

для разных

вариантов последовательности отработки отдельных пачек и

наклонны-х слоев угля

в

условиях шахты «Комсомольская».

Из рис. 9 следует, что

на

шахте «Западная-2» отсутствуют

пласты «7/4» и «0,90». Сравнительно тонкой прослойкой пред­ ставлены липтобиолитовые угли (пласт «0,90 бис»), а сред­ няя мощность всей угольной толщи, которая на этом участке месторождения практически представлена только двумя пластами, уменьшена до 19,2 м. Для рассмотренных вариан-

242

тов последовательности

отработки

наклонный:

слоев

картина

распределения температуры в системе в

данном

случае не

от­

личается от

полученной

для

шахты

«Комсомольская».

 

Но при такой общей мощности угольной толщи представ­

ляет интерес

несколько

иная

последовательность

выемки,

суть которой

сводится к следующему: угольная

толща

делит-

 

 

 

 

ь

•

 

 

 

 

 

 

£6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/а А щ

 

 

,

1

 

i s * *

 

 

 

2 2

 

 

н г "7" —-

 

 

 

 

 

 

 

/о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 98. Динамика температуры характерных плоскостей верхнего

слоя

вто­

рой двухслойной

пачки

(пласт

III): 1—х—

/ 2

=

0,0 м; 2—х—1« =

—1,5

м;

3 — х — / 2 = — 2,5

м; 4—средняя невозмущеиная

температура

слоя;

 

 

 

1отр.сл=3000

час;

тотР .сл= 4300 час

 

 

 

ся на отдельные

пачки

при

проектной

последовательности

выемки пачек

и наклонных слоев, причем первая

(верхняя)

лачка состоит из максимально возможного .количества

(в дан­

ном случае из четырех)

наклонных

слоев. Остальные

пачки

являются двухслойными. Первым будет отрабатываться верх­

ний слой пласта IV (слой 5, рис. 9),

являющийся

нижним'

•слоем четырех слойной

пачки (в рассматриваемом случае де­

ление угольной толщи

на отдельные

пачки

не. производится

по пластам). К первому отрабатываемому

слою со

стороны

почвы прилегает пласт

IV, а со стороны кровли — пласт I I I .

Вследствие большей мощности и значительной .газоносности и 24а>

газопроницаемости этих пластов возмущение температурно­ го поля очистной выработки достигает существенной величи­ ны. Начальное распределение температуры в 'Среде в наихуд­ шем случае можно представить кривыми 2 рис. 101. Среднее снижение температуры поверхности обнажения очистной вы-

 

аники

j

 

 

 

 

 

а-

 

 

 

и

i

 

 

 

 

 

 

|

!

•Xs» -2» ^Si ^20

 

42

re

•к;

з4 3

ГГ з

\

| \ \

J Старая закладки 3

 

 

1

1

1 J

30

5 !

1 1

/

 

 

1

i

i/ y

 

4

Г У /

 

1

l

/

/

 

§

1

26

11 1

\JJ

 

SB

 

 

71

 

—i

у

1

1

 

 

0

 

 

 

 

 

S

Uf J i

i

'

 

 

J

• s

ii

 

14

 

 

iO

4

 

• !

о

 

в

 

 

•

j |

ii Х,м

Рис. 99. Температурное поле системы при выемке нижнего слоя третьей двухслойной пачки (пласт IV) : 1—-=3000 час и /^=12°С (ДЛф.ом=3,3 град; 2—-=4300 час и /^=6°С (Д^сР .о1л=5,4 град); 3—естественная температура среды

работки, вызванное охлаждающим эффектом дегазации, сос­

тавляет

примерно 7,5

град.

 

 

 

 

Таким образом, угольная толща делится на три пачки.

Первая из них является четырехслойной

и оостоит из пласта

H I и из одного 'Слоя пласта IV с прослойкой

липтобиолитовых

углей. Остальные две двухслойные пачки

представлены угля­

ми пласта IV. Мощность

одного слоя в ареднем составляет

2,4 м- Результатымоделирования

для этого

варианта после­

довательности

отработки

угольной

толщи

представлены на

рис.

101—107.

 

 

 

 

 

Следует отметить, что при решении

задач для предыду­

щих

трех вариантов последовательности

отработки угольной

"Толщи

была

установлена 'Оптимальная,

продолжительность

244

выемки одного слоя, составляющая шесть месяцев. Поэтому в задачах данного варианта температурное поле системы по­ строено только для Тотр.сл = 4300 час.

Из анализа полученных результатов следует, что при дан­ ной последовательности выемки угольной толщи гидравли-

4

\...

"'————J

"»

' -

,

_

1

 

 

 

 

 

 

 

\\

•

*

i

S

6

iO-

{2

4i

it

4вФ,лмк«ае1

Рис.

100.

Динамика

температуры

характерных

плоскостей

нижнего

слоя

третьей двухслойной

пачки

(пласт

IV): 1—х—/1 =5,25 м; 2-х—/1=6.5

м;

 

3—х—^=7,75 м; 4—средняя

невозмущенная

температура слоя;

 

 

 

 

т О Т р . сл=3000

час;

 

т О т Р . с д = 4 3 0 0

час

 

чеакая закладка дает существенно больший охлаждающий эффект, чем в случае деления ее на двухслойные лачки. При­ чиной этого является более значительное начальное возму­ щение температурного поля среды и многослойность первой пачлси. Дело в том, что отработка первой пачки производится восходящей последовательностью выемки. наклонных слоев. Поэтому, несмотря на малую тепловую активность пласта I I I , процесс отвода тепла от угольного массива протекает ин­ тенсивно. Степень охлаждения поверхности обнажения очист­ ной выработки всех слоев этой пачки практически является величиной постоянной и в среднем составляет 9,6 град. Неко-

245

торсе уменьшение охлаждающего влияния закладки при вы­ емке последнего слоя пачки вызвано снижением начального температурного возмущения в сравнении с предыдущим слоем.

С увеличением толщины старой закладки при последова­ тельной выемке наклонных слоев первой пачки повышаются

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i —

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

j

 

 

i

 

 

-О

 

 

 

 

Ь—-

L

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

•f

-д

 

 

/ Ч

J

/

\

 

i

 

 

 

 

1

 

 

 

30

 

/'

1

 

 

\

 

 

 

 

 

1

\

 

 

 

Г

 

 

 

1

 

 

 

 

 

!

 

1

 

 

 

 

 

/

 

1

 

j

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

5

 

 

 

1

 

 

 

26

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

I

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

,

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•»

1

 

 

!

 

V

21

 

 

 

 

 

1

 

 

I

*

> 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

•+

 

^ •

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

и 1

 

 

1

'5

°

 

 

 

 

\

 

 

 

 

1

V

С

 

|

Угол*1пл

 

 

 

 

 

Уг. оль

 

 

1

4>

 

|

III) 1

с

 

 

 

 

 

 

(an

IV)

?

S

,

 

 

 

 

 

18

 

 

 

 

 

i

 

 

!

1-

I

Ч —

 

1

t

<:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о.

1

 

1

г

 

 

 

 

 

\

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

m 1

 

1

 

X

 

1Ь

1 1

 

1 I

 

1

и •

I I• т• ;

[

 

' |

 

lJ

и1 со

1_|—_и

 

«

и

х . „ -з

 

£

«

 

г

о

 

г

 

 

б

я

ю

д,

Рис.

101.

Температурное

 

поле

системы

при

выемке

второго слоя

четырех-

слойной

пачки (первого

 

слоя

пласта

 

III)

п

- 0 тр . сл= 4300

час:

1—искомое

распределение

температуры (Д ^ Р . мл =9,6

град);

2—начальное

распределе­

 

 

 

ние

температуры;

3—апроксимация

начальных

условий

 

 

степень температурных возмущений в угольном массиве пласта IV и глубина проникновения этих возмущений. Со временем охлажденная зова охватывает все новые и новые слои пласта IV, и к моменту отработки третьего слоя первой пачки она достигает .нижних песчаников. В дальнейшем тем­ пературные возмущения распространяются в глубь породно­ го массива. Вследствие этого при отработке нижнего слоя верхней двухслойной пачки пласта IV (рис. 104) начальное температурное возмущение вынимаемого слоя достигает су­ щественной величины. При этом свежая и старая закладка нагреваются в основном за счет тепловой энергии верхних

246

песчаников, тепловая активность которых намного выше, не­ жели углей пласта IV. Свежезаложенный холодный материал имеет непосредственный контакт с верхними песчаниками

 

4

—•

•[—

4

 

 

1

 

 

 

о**

 

 

1

!

1

 

s

1

1

1

30

1

1

 

 

1

таIII

 

к

 

 

 

 

 

 

|~~

 

Л/

1

J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

?6

1

 

 

 

 

1

 

 

3

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

s

1

 

 

1

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

S

1

3

 

 

 

 

 

 

 

- а

1

 

 

1

 

 

 

3»

~ *

i

 

 

 

 

 

 

 

"» |

 

 

!

 

 

в

S

1

§

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

|

»

 

 

 

 

 

22

 

 

/

1

 

 

 

- ч

 

'3

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

"

I

"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

l

 

|

 

§

1

•а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

а;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uai1ЛЬ (ппаст

 

 

 

-

Е —

l

i

I

 

 

 

 

 

1

•

 

 

 

%

8-

1

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

!I

 

 

1

1

 

 

 

 

4

1

«5

 

 

 

 

 

!

 

 

 

 

 

 

1

з

ч

 

14

 

 

 

1

1

i

 

 

I

I'

 

 

' I

 

i_J

 

d

П

I I

i . I

I

 

 

!•

 

 

LU i

 

 

 

 

 

-41

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

JC.M

-6

 

 

г

о

 

2

4

 

6

в

ю

is

 

иxj>

Рис. 102. Температурное поле системы при выемке третьего слоя четырехслоГшой пачки и х 0 Т р . . л = 4300 час: 1—искомое распределение температуры (Д/'ср.о.\-л=9,8 град); 2—начальное распределение температуры; 3—апрокси- мация начальных условий; 4—невозмущеиыое температурное поле среды

сравнительно высокой температуры, тогда как между за­ кладкой и угольным массивом находится довольно мощный пласт старой закладки, потерявшая к этому времени значи­ тельную часть своей энергии холода. В результате этого теп­ лопередача от угольного массива к закладке происходит медленно и скорость охлаждения угля крайне низка. Несмот­ ря на оказанное, степень охлаждения теплоотдающей поверх­ ности очистной выработки вынимаемого слоя достигает до­

вольно большой величины —• 8,2 град. При отработке

верхне­

го .слоя этой пачки из-за двухстороннего-охлаждения

угля и

непосредственного контакта со свежей закладкой среднее сни­ жение температуры поверхности обнажения увеличивается до

16,8 град (рис.

105). В связи с этим вентиляционная струя

вместо нагрева

в очистном забое будет охлаждаться.

247

а

• \

\

5

—

1

^

5

 

СВ

 

1

* 2

э-

 

I

«

о

 

г

 

 

• <м

>

 

1 <в

 

.

у

 

 

1

5

 

 

|

I

 

 

1

CQ

- V , п -б

 

•*

-г

•и

 

 

 

 

 

•

Г

 

 

 

1

32

 

 

1

 

 

 

1

 

 

X

1

29

 

 

I

 

 

 

1

 

 

М

1

24

 

1

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

1

20

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

1

<ь

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

1

11

 

 

1

о

г

«

в

 

— г

 

 

 

Ы

 

 

1

 

 

!

 

 

 

 

1

 

 

Y

1

 

\

 

1

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

1

 

\

 

1

 

 

1

 

 

1

1

 

1

1

 

 

1

 

 

Уголь (пл IV)

 

1

II

1 i

 

 

II

1 .1 .

,

л

в

*о

<г

I

1

!

|

?

3:5 <В

э-

•

? * =

у

!

о

«X ) "

1-ис. 103. Темпгратуриое поле системы при выемке

четвзрто!> слоя четырехсложной пачки н т о т р . с л = 4 3 0 0 час: 1—не

комое распределение температуры

(ДЛ:р.с.хл=9,6

град); 2—начальное распределение температуры; 3—апроксимация

 

 

начальных условий

О

о

 

 

 

 

 

 

 

T~

i

л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

\ _ L

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

1

l/V

 

i

 

 

 

\

 

 

,

1

 

' i v i

 

i

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

га

 

 

1

\hY\

!

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

i

 

 

 

 

 

 

 

1

I1 rf

I

 

 

1 ""

 

 

 

 

 

2<r

<u

 

i w i

i

1

 

i

 

 

 

 

 

Q.

 

 

 

t

 

1

 

 

 

 

 

 

•0

 

/У ч: i

i

 

l

 

 

 

 

 

 

E

!/

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

no

с

1 ?

1

 

 

 

i

!

 

>

 

 

 

 

 

l S

ii

i

 

i

>

 

 

 

 

V , f

 

 

i

 

0)

 

 

 

 

 

1

*

i

 

 

i

u

 

c

 

 

l b

 

 

 

 

1

i

 

i

 

•

ai

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О

 

\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<x

 

 

 

 

1

I

I

I

I

I

I

1

 

to

 

 

12

 

 

41

 

 

 

1

i

l

l

i

l

l

 

- Л , « - / а

8

 

- v

о

4

8

 

' г

 

/6

 

г о

ю

Рис. 104. Температурное поле системы при выемке нижнего слоя верхней двухслойной пачки пласта.IV и тО тр.сл=4с00 час: 1—искомое распределение температуры (Д/с р .охл=8,2 град); 2—начальное распределение температуры;

3—апроксимация начальных условий

— ~

 

 

 

 

 

 

 

36

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

1

^

 

 

г

 

 

 

 

 

1

Q

33

 

 

 

i

 

 

 

1 а °^

 

г'

/\

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

3

2

 

L

U

2В

 

;

 

- •

14.

S

 

И

 

 

 

 

 

<0

x

 

' С

 

 

 

 

 

E ra

 

 

з

 

/

 

?

f

О

 

'

У

2i

 

4

Г1

 

 

 

CD -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

щ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

ш с

 

 

 

 

 

 

1

t

 

Ьс

 

 

 

П

 

 

20

 

S

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

-

Л

г —

(е

 

>

]

О

 

 

 

 

 

 

 

* с "

 

 

 

 

 

 

 

3

1

!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tz

 

 

 

 

Рис. 105. Температурное поле системы при выемке верхнего слоя верхней двухслойной пачки пласта IV и т:отр.сл =4300 час: 1—искомое распределение температуры (Д^ср.охл = 16,8 град); 2—начальное распределение температуры; 3—апроксимация начальных условий

249

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности