книги из ГПНТБ / Машковцев И.Л. Проветривание горных выработок
.pdfПараллельное соединение выработок
Ьечтиляционная система,при которой движение воздуха происходит по нескольким разветвленным выработкам, имею щим два концевых соединения, называется параллельной.
Различают несколько разновидностей параллельной сис тем«: закрытое /простое и сложное/ и открытое соединение, рис. «?І.
ÿ
♦
fc
Рис.21. Параллельное движение воздуха:
а, простое закрытое: I - разветвление струи на со пряжении квералага со штреком; 2- соединение струй в околоствольном дворе вентиляционного ствола;
б / сложное закрытое: |
I , I , 2 и |
2- точки разветвления |
и соединения струй на |
границах |
лав; |
в / открытое: 4 и ^-соответственно перемычки в левом и правом крыльях шахты,
На ри с.21 справа от схем выработок шахты даны схемы вентиляционных струй, обычно используемые при вентилпцион • ных расчетах.
I . Депрессия параллельных соединений.
Обозначим на схеме, рис.22; давление вентиляцион ной струи в начале и конца параллельного соединения чрреа Pj и Р2 , а депрессию ветвей - Л, и hz , тогда
А * '? - / ? |
, |
ha * F ? - q , |
" J A |
î A . |
/ Ь 5 / |
Отсірда следует важ ный вывод, характеризующий параллельное соединение, о т о м ,
Еис.22~-Схема вентиляцион ных струй при параллельном
соединении
что |
депрессии |
параллельных |
струй |
равны между собой. |
||
|
2. Распределение воздуха в параллельном соединении. |
|||||
|
Общее |
количество воздуха |
|
/ее/ |
||
> |
Q. ■= |
+ ÿ z |
, |
так |
как |
|
|
|
|
|
|
|
/6 7 / |
|
Подставляя значение |
в |
/6 6 /, |
получаем |
||
|
Отсюда |
° |
а |
|
|
|
|
|
Î . |
/ ♦ |
|
|
/ 68/ |
|
|
|
* |
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
9г = 7 7 -7 3 I - |
■ |
|
/6 9 / |
||
|
Для параллельного соединения с большим количеством |
|||||
ветвей, |
будет равно |
|
|
|
||
Если в одной из ветвей параллельного соединения уста новленвентилятор, нарушающий равенство депрессий, то при распределении воздуха сопротивление этой ветви умножается на отношение, депрессий параллельного соединения и ветви.
Например, в параллельном соединении |
1-2 |
/р и с .22/ вен |
||
тилятор установлен |
в ветви |
I , R , =Яг =/ нуи |
, отноше |
|
ние депрессий Л</Лг |
= 0,8 |
и общий дебит |
О. |
- 1 / 0 п 3/ с е м .. |
Тогда распределение |
воздуха |
|
|
|
g/ т Л л /Ц |
- - |
мі/сек |
и |
Id, 9 и Уселг . |
|
</г - 4 О- 21. 1 = |
||
3.Общее сопротивление параллельного соединения.
Общим сопротивлением разветвленной системы выпаботок называется такая величина, которая позволяет при расчетах учесть совокупное сопротивление всех выработок.
|
Вследствие равенства депрессий параллельных струй |
|
|||||||||
h ,= h £ = ... |
|
h n |
|
можно условно |
заменить |
все соединение |
|||||
одной струей |
с |
Ь |
- |
Р, - /°г |
» |
тогда h |
- h, - h г ~ .. h n |
||||
и |
R G L ^ R . V * . |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Откуда |
|
|
|
|
R,a- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R - |
|
|
|
/ 11/ |
|||
|
Воспользовавшись найденными |
выше значениями |
ç , |
» ^ |
|||||||
получим |
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
||
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
щ ж |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
/7 2 / |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
* |
|
|
|
/?з/ |
|
|
Из полученных уравнений видно, что общее сопротивле |
||||||||||
ние |
паргллельного |
соединения |
R |
всегда |
меньше |
сопротив- |
|||||
Ябния каждой |
выработки соединения. |
|
|
|
|||||||
|
При |
£ ,= |
/?г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* м 7 Щ і - - O . tS R , . |
|
П Ч |
||||||
В общем виде
Я
77 *
где Г> - число ветвей параллельного соединения.
Разветвление вентиляционной струи на две и более эко номически выгодно, так как в этом случае сопротивление се ти уменьшается, а дебит вентилятора растет. В практике часто пользуются этим свойством параллельного соединения.
- Применяя формулу /7 5 /, можно определить общее сопро тивление перемычки, если известно сопротивление одной ее параллельной части /составляющей проход для.просасываемого воздуха/ или решить обратную задачу.
Пример: согласно схемам#іоказанным на рис.23, необхо димо определить в открытом параллельном соединении величи ну общешахтного сопротивления / R ош / , если известно ко личество воздуха, поступающее к вентилятору из подземных
выработок шахты / Q и./ / |
и подев сьшэ 6М06 с поверхности чѳ~- |
|
реп перемычку / Qn g |
Р% |
от Qu>/ . |
Рис.25. Схема движения воздуха к расчету |
|
сопротивления шахты |
< |
1- выработки с поступающей струей, включа- . ющие стволы, квершлаги, штреки и забои;
2- устье вентиляционного ствола с подсасы ваемой струей, включающее перемычку с ля дами; 3- канал вентилятора с общешахтной струей; вентилятор
Решение. 1
Находим сопротивленію перемычки из условия hn =• Ь ш
Сопротивление шахты
Множитель |
- коэф |
фициент подсоса, составляющий определенную величину при различном проценте / Р , % / подсоса воздуха через перемыч ку с дверью.
Диагональное соединение выработок
Вентиляционная система, при которой движение воздуха происходит по двум параллельным выработкам, имеющим одну или несколько поперечных связей, называется диагональной, ри с.24.
|
Рис.24. Диагональное движение воздуха: |
|||
I - |
ходовой восстающий; 2- штреки скреперования; |
|||
3- |
вентиляционный |
гезенк |
и орт; ш и [2- разветв |
|
ление и соединение |
паралл |
льных |
струй; (3) и и) - |
|
концы поперечной /диагональной/ |
выработки |
|||
Аналитическое решение диагонального соединения сво |
||||
дится к |
нахождению распределения воздуха, депрессии, общВ- |
|||
го сопротивления и определению условий движения воздуха но диагональной /поперечной/ выработке.
Ï . Распределение воздуха в ветвях диагонального соеди-
“НИЯ.
|
Примем направление |
дви |
|
жения воздуха |
в диагонали |
||
от |
к С , |
рис.25, /в |
ди |
агонали может быть и обра тное движение воздуха, за висящее от условий вырабо ток j стр .78/.
Соединение состоит из параллельных узлов
' Рис.25. Схема венти ляционных струй при
Й С M J D F . диагональном соеди нении
Тогда депрессии отдельных параллельных узлов
h ас ' Ад® ' h ас
и |
h&F |
~ ^язс J |
hep |
, |
|
|
|
|
|
или |
Я ч у« = |
/ ? , ? ? |
+ Ri 9 г |
|
|
|
/7 7 / |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и ^5 9 5- = |
|
^ ^ зЯ 'л - |
|
|
|
/ 73/ |
|||
Так как |
у ,- у .г * 9 г |
и |
£ з = |
* <?ѵ |
, то,заманив в |
||||
/7 7 / и /7 8 / |
|
и |
ç?3 |
и разделив |
обе .части |
уравнений |
|||
на |
|
( - W K Я, / - I f . / Л * « , |
|
|
|||||
* |
|
|
/7 9 / |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/8 0 / |
Обозначим |
|
-- X |
и |
|
тогда |
|
|
||
|
|
|
= /?, |
|
/ / ? г |
|
|
|
/8 1 / |
и |
|
|
|
|
(* + f) * щ |
|
|
■/8 2 / |
|
Уравнения |
/8 1 / |
и /8 2 / |
представляют |
собой |
две |
гиперболы |
|||
|
х г |
|
(У *Ѵ г |
у |
|
|
• |
/8 3 / |
|
|
Я*. |
|
""ЯГ“ |
= / |
|
|
|||
|
*Ѵ |
|
/? 1 |
|
|
|
|
|
|
и |
Г |
|
(х V4) |
/ . |
|
/?* |
|
Fг |
|
|
Fs |
|
Rb |
|
|
я |
Л |
и У |
|
|
|
|
|
пересечения двух кривых.
Общее количество воздуха в диагональном соединении
■ h + 9 V
или |
Q |
- |
<f |
|
|
|
|
|
|
* $ ѵ . |
|
|
|||
Поделив |
обе |
части |
на |
, |
получим |
||
а_ |
|
9 s |
Î L |
■* ^JL |
- |
ц + / * Л . |
|
9зі |
~ |
|
* |
||||
9а |
9г |
9г. |
|
У |
|||
Отсюда |
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X +у |
+ / |
|
( |
|
Так как |
|
|
|
|
и |
|
= У ? г » 10 |
|
|
п |
- |
X+L/ +S |
|
|
|
|
|
У* |
|
|
|||
|
|
9 * ' |
JL а |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
И, наконец, используя |
i) ' i ' 9 s t |
9s. |
11 |
||||
получаем |
|
|
|
|
|
|
|
• |
|
|
X + ц * / |
|
|
||
|
|
|
|
■у |
|
|
|
и.
( х + о а
*+у+'
/8 5 /
/8 6 /
/8 7 /
/0 8 /
/8 9 /
/9 0 /
,
/9 1 /
/9 2 /
. |
2. Депрессия |
и общее сопротивление диаіонального |
сое |
||
динения. |
|
АF , показанное на |
|
|
|
Диагональное |
соединение |
рис.25, |
|||
можно |
представить |
в виде параллельного, состоящего |
из |
вет |
|
в е й . / 7 ^ , A S ) C F K A C F |
. Тогда согласно закономер- |
||||
ностям параллельного соединении, |
|
|||||||
'fl.up |
|
- |
A * » |
4 hs>F |
|
|||
или |
|
|
|
|
|
|
' f ie F |
, |
h |
A F |
= |
Ь а,Ъ |
‘ |
f>!bc |
|||
или |
|
|
|
|
|
|
|
Р Ч |
|
|
|
|
* h c F . |
|
|||
fl/\F |
~ |
^ A O |
/9 5 / |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Взяв 3^ |
основу |
уравнение |
/9 3 /, |
напишем |
||||
h AF ~ h |
- R , y J 4 |
R $ tys |
/9 6 / |
|||||
или, заменив |
ц |
|
и |
|
9Г |
согласно |
/9 1 / и /9 0 /, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/9 7 / |
|
|
|
|
|
|
|
|
/9 8 / |
Для того, чтобы оценить величину общего сопротивления диагонального соединения R , примем ÿ г = О , тогда при
..получившемся гіараллѳтьном соединении
|
|
|
/? |
< |
R Ветви . |
/9 9 / |
Если |
диагональ |
с |
/ 0 меняет свое положение, по |
|||
ворачиваясь |
вокруг |
центральной оси и приближаясь в |
пределе |
|||
к точкам |
А |
и |
F |
|
, то сопротивление диагонали |
растет, |
а соединение превращается в простое параллельное с несколь кими ветвямн, где
0 |
R " « |
R ветви |
• |
/100/ |
Величина общего сопротивления действительного диагональ' |
||||
нтго соединения |
R |
находится |
в промежутке |
между R ’и R" |
и поэтому будет всегда меньше сопротивления отдельной вет ви соединения.
В отношении общего сопротивления диагональное соедине ние, как и параллельное, является практически выгодным.
3, |
Условия движения |
воздуха по |
диагонали. |
|
|
||||||
При отсутствии |
движения |
воздуха |
но |
диагонали |
давление |
||||||
воздуха |
в точках |
3) |
и |
С |
будет |
равно и, следовательно, |
|||||
будут равны |
депрессии |
ветвей, |
имеющих одинаковое |
давление |
|||||||
и в других |
концевых точках |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
h аз> ~ h ас |
|
|
|
|
|
||||
|
|
h&F |
■= h e p |
|
|
|
|
|
|||
|
или |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R , |
9 * |
- |
tfy |
9 Î |
|
|
|
/ і о і / |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* s |
Q Î |
- |
R s 9 s . |
|
|
|
/Ю2/ |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При |
|
= О |
q.,= Qs |
|
11 |
9 ч : З з |
• Тогда, |
||||
поделив/ІОІ/ и /102/ друг на |
друга и сократив |
^ |
, полу |
||||||||
чим |
|
RI |
|
R ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
R s |
~ |
~Кз |
' |
|
|
|
|
/юз/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Следовательно, при |
|
|
диагонали |
равным |
|
нулю |
|||||
отношения сопротивлений других ветвей равны. |
|
|
|||||||||
Достаточно изменить |
сопротивление |
любой из |
выработок |
||||||||
/не включая диагонали/ и в диагонали появится движение воз духе. Сопротивление диагонали не влияет на наличие в ней движения воздуха.
Движение воздуха в диагонали от точки S) к С бу
дет, |
если,по |
сравнению с нулевой позицией,возрастет сопро |
|||||||
тивление |
для |
струи |
в ветвях |
АС |
/увеличится |
сопротивле |
|||
ние |
Яц |
/ |
и |
9 )F |
/увеличится сопротивление |
R$- / , т .е . |
|||
большая часть воздуха,начиная движение в соединении от |
точ |
||||||||
ки А, идет |
к |
точке |
F по |
пути |
наименьшего |
сопротивления, |
|||
а именно, |
|
встречая |
усиленное сопротивление со |
стороны |
АС, |
||||
по |
Й3)„ и далее, |
в стр сая |
усиленное сопротивление со |
ето- |
|||||
роны S) Г- , по |
2>С и |
С F |
. Поскольку в равенстве |
/103/ с |
||
изменениями |
R Q и |
АѴ |
растет соответственно числитель |
|||
правой |
дроби |
и знаменатель левой, |
то оно |
превра |
||
тится |
в неравенство |
|
|
|
|
|
|
|
|
R, |
|
XV |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Rs |
|
г , |
■ |
|
|
|
|
|
|
/ ЮѴ |
||
Движение |
от |
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
К |
|
аналогии |
будет, |
если |
||||||||||
возрастут |
R/ |
и |
R 3 |
, а |
яство |
/103/ |
примет вид |
||||||||
неравенства |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
R, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
R s |
> |
£ |
• |
|
|
|
|
|
|
/Ю 5/ |
||
|
|
|
|
|
|
* |
3 |
|
|
|
|
|
|
||
Обобщая, можно сделать вывод , что воздух по попереч |
|||||||||||||||
ной выработке |
диагональ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ного соединения всегда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
движется в сторону с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
большим соотношением со |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
противлений |
ветвей. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Диагональные |
соеди |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
нения |
горных выработок |
в |
Рис.26. Движение |
воздуха |
по выра |
||||||||||
шахтах |
кроме |
схемы, |
по |
|
боткам шахты при |
отработке свиты |
|||||||||
казанной на |
рис. 24, |
|
|||||||||||||
|
|
|
пластов |
|
|
||||||||||
встречаются |
также |
при |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
проветривании |
свиты |
пла |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
стов /р и с ,2 6 /, |
отработке, |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
||||||
подэтажами с |
полсвежени- |
|
|
|
„ , |
И » - |
Я |
|
|||||||
ем струи/рив .27/ |
и т .д . |
|
|
т |
х |
: |
- |
1, |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
При определении спо |
|
|
|
я |
х ' |
|
|
|
|||||||
соба вскрытия месторожде |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
ния и выборе системы раэ- |
|
Рис^27. Движение |
во |
||||||||||||
зработки вопросы |
провет |
|
|||||||||||||
здуха |
по |
выработкам |
уча |
||||||||||||
ривания» выработок |
реша |
|
|||||||||||||
|
стке при делении |
ятажа |
|||||||||||||
ются в направлении |
обе^ |
||||||||||||||
|
на |
подэтажи: |
|
|
|||||||||||
спечения забоев необхо |
|
|
|
|
|||||||||||
|
I |
и 2- |
откаточный и |
вен |
|||||||||||
димым количеством |
возду |
тиляционный штреки; |
3- |
||||||||||||
ха. Сложность |
вентиляци |
|
промежуточные |
штреки |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||