книги из ГПНТБ / Машковцев И.Л. Проветривание горных выработок
.pdfВ зимнее |
время |
снижение действия h e |
достигается |
подогревом воздуха в |
подающем стволе. Подогрев при нали |
||
чии связи с |
зоной обрушения может усиливать |
естественную |
тягу через провал, что может служить причиной опрокидыва ния подающей струи и сильного обмерзания устьев стволов.
Если на шахте стволы имеют большое сопротивление, а очистные выработки малое, то естественная тяга может обра зовать внутри шахты круговые потоки.
При выемке полезного ископаемого одновременно на не скольких горизонтах взаимодействие естественной тяги на них аналогично сложным вентиляционным соединениям и может быть рассчитано.
Естественная тяга при подаче воздуха в шахту по не скольким стволам подсчитывается как средневзвешанная вели-
ЧИНа |
L _ Q h i +QhZ* ...Qn h ï |
' |
|
|
Пе = |
------------- <г~ " |
Д 5Ѳ / |
|
|
Ц OOUt> |
|
|
Определение0 Ае по формуле /1 5 7 / требует |
сложных под |
счетов температуры и давления. Поэтому для бмотрых расче
тов |
депрессия |
и |
D |
|
|
|
h t * |
Ро-Щ |
( Q' - Qi)> |
/1 5 |
9 / |
где |
коэффициенты |
О, и |
Од_ находятся в |
зависимости от |
|
средней температуры воздуха в подающем и выдающем стволах.
.г-^ |
Для вывода формулы /1 5 9 / возьмем какое-либо сечение |
|
І - І |
Ьоэдушного столба ВО, отстоящее от устья |
ствола на |
расстоянии dH /р и с .34/. В сечении действует |
давление |
Р* = |
Р, + г ЫН |
■' |
/ І60/ |
|
и противодействующая |
зила |
|
|
|
Р ^ Р о + Ы Р - |
■ |
|
/1 6 1 / |
|
Приравняв оба уравнения и поставив знаки интегрирова |
||||
ния, получим |
„Н |
|
|
|
Pc |
|
|
|
|
'dP_ |
Г . . . |
, |
|
п м / |
|
' d H |
|
|
Решение .этого уравнения производим для условий изо
термического |
процесса |
Plf= RT'cp. |
|
|
|
||||
Заменив |
в /162/ |
f |
на |
і / ѵ |
, |
получим |
|||
o P P r p f t f - fd P * |
|
|
|
/163/ |
|||||
|
|
|
|
||||||
|
rJo |
о |
|
|
|
|
|
|
|
Т0ГДа |
р |
P c ' Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
КпРо |
" RT'p |
|
|
|
|
/І6 Ѵ |
||
|
|
|
И |
|
|
|
|
|
|
« |
Рс -Р0 б*тѵ ' |
|
|
|
|
/165/ |
|||
|
|
|
|
JL |
ряд е х= Р п + Г ! + ~- |
||||
После |
разложения |
£ |
в |
||||||
и использования только |
первых двух |
членов |
получаем |
||||||
Pc ' |
Ро |
" R f;p J. |
|
|
|
/Іб б / |
|||
|
|
|
|
||||||
Отсюда^согласно |
разности |
Р с ~ Р & } |
депрессия |
||||||
he = Po (h+ щ |
) - Po (Р |
|
) |
/167/ |
или после перевода давления в мм вод.ст.
Значения CL |
приведены |
в табл.7 . |
|
|
|
Часто пользуются |
менее |
точной формулой |
|
||
|
|
5 |
|
|
|
|
Ле = |
0,0047 H(i"p - d r) ; |
/1684 |
||
где оср и Ѵср |
- средние |
температуры |
воздуха, |
соответ |
|
|
ственно |
поступающего |
и выходящеГо из |
||
|
шахты. |
|
|
|
cd
СГ
w
«
ЧЭ ca
EH
|
|
СП |
|
|
ІЛ |
' |
120 ! |
нн |
' |
НН |
|
|
|
сГ |
|
|
ѵо |
|
15 |
м |
1 |
сГ |
|
|
|
-st |
|
|
MD |
|
О |
НН |
|
о* |
|
|
м |
|
|
|
40 |
|
ІЛ |
НН |
|
гГ |
|
|
|
—— — —---------
1 |
о |
1 о |
НН |
|
о |
m |
<*• |
o- |
|
I |
HH |
|
о |
|
г- |
|
НН |
|
о |
1Л |
о |
со |
|
HH |
|
I |
|
о |
-3" |
со |
|
CU |
|
I |
|
1Л |
[> |
со |
|
со |
|
I |
|
о |
СП |
гл |
|
I |
НН |
гэ
>т>
аз
?
ф
PQ
cd
.м
с: з : 000 |
|
0) |
|
а |
7 |
|
|
8 |
+ |
Ф
ф
«
о
о
рр
о
п
о
т
Е-і
о
я
и
S ’О
«
Гн
і
Графическое изображение естественной тяги в коорди
натах h |
и "Q |
в зависимости |
от количества |
воздуха, про |
ходящего |
по шахте |
под действием |
вентилятора, |
называется |
характеристикой естественной тяги. Теоретически эта зави симость должна выражаться кривыми, поднимающимися вверх в
зрінее время /так как с увеличением дебита вентилятора бу дет расти и количество поступающего в шахту холодного воздуха/и опускающимися вниз в летнее время /так как с посту плением в шаікту большого количества теплового воздуха раз ница в температурах воздуха в стволах уменьшается/,рис.36а.
Однако, практически с целью обеспечения вентиляцион
ных расчетов без снижения их необходимой точности |
принима |
||
ют характеристику />е в виде |
прямой,параллельной оси абсцисс, |
||
рис,366. характеристика. |
с_ е _ т _j*_ |
здесь |
про-одит ~ |
Рис.ЗС, Характеристики естественной тяги:
а / теоретическая; |
б / при |
практических расчетах; в / при |
учете |
в дебите |
работы вентилятора |
через пачало координат,
оВ шахте потоки воздуха одновременны. ,
Характеристика шахты,в дебите которой одновременно
учитывается |
количество |
воздуха, |
подаваемое |
в |
выработку вен |
|
тилятором |
и естественной,тягой, |
представлена |
на ри с.36,в. |
|||
Как видно |
из |
ри с.36,в, |
парабола |
несколько |
вмещен . за счет |
: ' Ѵ - Естественная тяга в карьёрах возникает в результате
разности удельных.весов воздуха при конвенционно« пцопесо.»
иколебаний температурного градиента.
Вразличное время суток воздух в карьерах может либо передвигаться к массам^холодного наружного воздуха /утром/, либо вытесняться последними /ночью/. Е первом случае поток воздуха будет двигаться за счет конвекции, во втором слу чае - разности удельных весов наружного и карьерного воз духа.
Изменение температурного сухоадиабатического градиента?равного І°С на 100 м глубины; характерно для штилевых дней, когда в карьере в результате добычных процессов про исходит рост температуры.
Превышение адиабатического значения приводит к неустой чивости атмосферы карьеров, которая вызывает восходящие воздушные потоки и способствует воздухообмену.
К естественному воздухообмену относится также провет ривание карьера за счет движении ветра.
Скорость ветра может быть искусственно увеличена с
помищью рационального расположения |
поверхностных сооружений |
и отвалов. Последние должны быть |
размещены во всех четырех |
частях карьерного поля под углом, соответствующим образо ванию из сооружений и отвалов конфузоров в направлении гос подствующих ветров. При этом сами сооружения, конечно, не должны выделять вредных примесей, так как в противном слу чае они будут заноситься в карьер.
Необходимо также следить за освобождением территории, непосредственно примыкающей к ’карьеру,от мелких построек и помещений. По возможности надо стремиться к уменьшению угла откоса бортов карьера. Это может быть достигнуто ре гулированием объемов вскпыши.
Для повышения эффективности естественного воздухооб мена целесообразно располагать вытянутую ось карьера или въездную траншею в направлении господствующих ветров.
В общем Случае природные ресурсы должны быть использо ваны максимально для естественной аэрации карьеров.
Более подробные сведения о естественной тяге в карье рах приведены в гл.1У при анализе схем проветривания.
Искусственная вентиляция шахт осуществляется с помо щью главных, вспомогательных и местных вентиляторов. Мест ные вентиляторы используются в карьере.
Главные вентиляторы работают на общешахтную сеть вы работок и устанавливаются в стволах. Вспомогательные вен тиляторы также работают на общую сеть, но устанавливаются в одной из подземных выработок. Местные вентиляторы служат главным образом для проветривания протяженных тупиковых выработок.
По конструкции различают два типа вентиляторов: осе вые и центробежные.
Отличительной особенностью осевого вентилятора явля ется сохранение направления движения воздуха. Осевые вен
тиляторы |
(ри с.37) |
состоят из раоочего колеса / I / , включаю |
||||
щего втулку /2 / |
и профилированные |
лопатки |
/ 3 / , |
направляюще |
||
го и спрямляющего |
аппаратов Д , 5 / , |
которые |
устанавливаются |
|||
соответственно на всосе и выходе воздуха из вентилятора. |
||||||
Рабочих |
колес |
и |
направляющих аппаратов |
у |
осевого |
вентилятора может быть несколько. Производительность и на пор вентилятора регулируют с помощью поворота лопаток /от 10-15 до 50-60°/, направляющих аппаратов JÎ рабочих колес.
Недостатком осевых вентиляторов является сильный шум, вызываемый высокими окружными скоростями рабочих колес /95 -100'м /сек/. Для уменьшения шума строят специальные глушители в виде нескольких -стенок с пористой звукопогло щающей поверхностью, между которыми проходит воздух, выхо
дящий из вентилятора. Глушители сникают производительность ■осевых вентиляторов. ■
Коэффициент полезного действия /к . п .д ./ осевых венти ляторов 0,72 - 0 ,8 .
В центробежных вентиляторах направление движения воздуха^ёняётся на У0°. Вентилятор ѵ.рис.38; состоит из раоочв*- го колеса / I / , спирального кожуха / 2 / , направляющего аппарата /3 /, всасывающего канала /5 / и диффузора А / .
Рис.37. Осевой вентилятор.
о
I - рабочее колесо с вращением по стрелке /сечение
.1 - 1 /; 2- втулка; 3- лопатки рабочего колеса; 4- •цаправляющий аппарат: 5- спрямляющий аппарат; 6- кожух; 7- диффузор; 8 - обтекатель; ? - коллектор
По конструкции |
ц е й т р о б ѳ ж и ы~ѳ~ |
•вентиляторы могут быть с односторонним и двусторонним всасыванием.
Производительность вентилятора регулируют изменением угла установки лопаток направляющего аппарата / от 0 до 00^ Рабочее колесо имеет жесткие лопатки по типу "беличьего" колеса.
Центробежные вентиляторы практически бесшумны. Недо статком вентиляторов является относительно низкий к .п .д .“* '0 ,6 5 - 0,75 .
При депрессиях 200-300 мм.вод.ст. предпочтение отдают осевым вентиляторам, при больших депрессиях - центробеж ным.
Рис.38. Центробежный вентилятор:
I - рабочее колесо с направлением вращения по стрелке; 2- кожух; 3- направляющий аппарат;
диффузор; 5- всасывающий канал
Индивидуальная характеристика вентиляторов - графи
ческое выражение |
зависимости между |
Q |
и h |
при опре |
деленном диаметре |
рабочего колеса, |
числе |
оборотов |
и сопро |
тивлении, Кривая представляет сооой геометрическое место точек, определяющее различные режимы его работы. Строится по данным заводских и производственных испытаний.
Характеристики вентиляторов могут быть монотонные /центробежные и осевые двухступенчатые вентиляторы/, с максимумам /осевые одноступенчатые вентиляторы/ и седло видные /осевые вентиляторы при угле установки лопаток ра бочего колеса более І 5 ° / , срис.39.
Если характеристику источника тяги /вентилятора или
естественной тяги/ совместить с характеристикой вентиля ционной сети /см . § І,п .З /, то на пересечении двух кривых получим характеристику режима работы вентилятора. При этом ординате точки I будет равна депрессии шахты, а абсцисса
- количеству воздуха, проходящему через вентилятор, рис. 392,
А
/ ^ \
|
|
|
а |
|
|
|
Рис.39. Характеристика |
вентиляторов-; |
|||
а / |
монотонная; |
б / с |
максимумом; |
в / |
седловидная; |
г / |
согмѳстная с |
H |
: I - точка |
пересечения с |
|
характеристикой |
шахты, определяющая |
hg и â g |
іНа индивидуальных -характеристиках, кроме зависимости
между |
/ ? ' |
и |
h |
, даются к .п .д . |
^ |
и мощность венти |
|
лятора |
V |
, |
которые |
строятся по |
коэффициента^ |
||
|
|
|
!/■- |
І02. а/ |
|
|
|
|
|
|
f f t p |
|
|
||
и |
|
|
Г |
= |
Q P |
|
№ |
|
|
^ |
Ю і/Ѵ |
|
/170/ |
||
|
|
|
|
|
|
IU8 |
I |
|
|
,/ |
Q& h ë |
- |
|
|
|
|
|
|
Af= |
|
|
|
|
|
|
f i |
- |
* |
|
|
|
|
р |
Ц. |
плотность воздуха, |
кг сек |
/ы ; |
||||||
У |
- |
площадь |
рабочего колеса, |
м |
, |
|||
и |
- |
окружнай |
скорость, |
м/сек; |
|
|||
|
|
|
JfS)'n . |
|
|
|
||
|
|
U= |
60 |
' |
|
|
|
|
П - |
число |
оборотов рабочего |
колеса в мин; |
Д Ѵ І/
/172/
/173/
Р- полное давление, развиваемое вентилятором, кг/м^.
Анализ совместной, последовательной или параллельной работы вентиляторов
° С целью улучшения проветривания шахты или отдельных выработок применяют одновременно несколько вентиляторов, устанавливаемых по схемам, показанным на ри с.40. Целесооб разность той или иной установки определяют графическим ме тодом.
Суммарная характеристика источника тяги или сети при последовательном соединении находится сложением разных ор
динат при |
одинаковом |
Q |
в данном |
сечении, при парал-. |
|||||
лельном соединении-сложением абсцисс |
при одинаковом |
h . |
|||||||
„ |
Произведем указанные |
действия |
для схем |
/ & |
и д, / , |
||||
рис.40. Полученная кривая |
ПС |
является |
суммарной ха |
||||||
рактеристикой |
вентиляторов |
при их последовательной |
работе, |
||||||
а |
кривая |
ПР |
- при |
параллельной работе, ри с.41. |
|
||||
|
Кривые |
/?, |
и R 2 являются |
характеристиками сети |
|||||
при разных значениях сопротивлений, соответственно при |
|||||||||
большом и малом. Дри этом |
точки I |
и 2 определяют режимы |
проветривания сети соответственно при последовательной и параллельной работе вентиляторов. Точки 3 и 4 - режимы