Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Машковцев И.Л. Проветривание горных выработок

.pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
9.61 Mб
Скачать

В 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

о

со

HH

 

I

 

о

-3"

со

CU

 

I

 

[>

со

со

 

I

 

о

СП

гл

I

НН

гэ

>т>

аз

?

ф

PQ

cd

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 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