книги из ГПНТБ / Машковцев И.Л. Проветривание горных выработок
.pdfош тго ооединѳнин, как правило, во внимание не принимается. На примере диагонального соединения можно убедиться в не достаточности такого подхода к горным задачам. .
У к а з а н н о е выше свойство диагонального соеди нения, из-за которого в поперечной выработке может прои зойти самопроизвольное опрокидывание струи или приостано виться движение воздушного потока, делает его в ряде слу чаев опасным. Например, опрокидывание струи крайне нежела тельно при авариях и выводе людей из шахты, а отсутствие движения воздуха в диагонали вызывает снижение в ней дав ления воздуха и повышение газообильности.
В шахтах, по возможности, следует избегать диагональ ных соединений выработок. Если этого сделать нельзя, то диагональные соединения должны находиться под постоянным контролем вентиляционного надзора.
Пример. В диагональном соединении, рис.25, необходимо определить направление движения воздуха в поперечной выра
ботке и количество воздуха в |
ветвях при |
6 , - 8 0 г і |
6г -36г, |
||||
К3 - І 0 5 г , |
R i f - б О ъ , |
R s ~ 5 7 z |
и |
Q - - 3 0 r i Z ceK |
|||
Решение: |
— |
> |
|
- Ü |
6 0 |
|
|
а / по |
неравенству |
/?з |
*ота" |
||||
|
|
Os |
= 57 |
JÏÏS |
|||
навливаем, |
что воздух |
в диагонали |
движется от точки С к |
||||
3) j б / значения Л |
и |
у |
находим графическим |
методом |
|||
, в точке пересечения двух гипербол, подставляя в уравнения /ьъ/ произвольные значения у , /8 Ѵ - X
А 1 |
R„ |
„ |
,/~&*з7 х+ог' |
|
У‘Г |
R.r |
|||
у, - 0 |
, *, |
|
1 |
, |
к |
, 0 |
|||
Чг.=f |
8 5 |
|
, |
У*'' *'6Р |
У **2, |
' |
*3 = |
2,68 |
||
|
3,54 |
||||
Уч - 3 , |
|
Л , = |
|||
7s |
я |
* , |
|
- |
4,39 |
7б |
= |
$ > |
|
- 5, і 5 |
|
II
X s* « .
<5і |
И |
,і 3 - 2 ) 2 9
Уч -■ 3
и
у 6 - *t. 42 .
Скроим две кривые, рис.28, и находим |
Л = 4,3 и |
У = Ъ^ '
Рис.28. Пересечение гипербол к ра счету диагонального соединения
в// определяем количество воздуха в ветвях: |
I |
(y*i)Q. {3 9+1)30
''К, ОЧнУсек; ^ » Q-^ЗО -П , ÛŸ-/S, 96"%«
7 7 fi ~ % l— --3,26м3/сек; или ?ѵ*9г +93 *3,26H2,M5,%
Комбинированные и сложные соединения выработок
Вентиляционные системы с движением воздуха одновре менно по последовательно, параллельно и диагонально соеди ненном выработкам, которые нельзя отнести к.этим соедине ниям и их комбинациям, называются соответственно комбини рованной и сложной системами, рис.29.
Рис.29. Вентиляционные системы: |
|
а/коіібинированные; |
б / сложные: |
1-3, 3-8 и т .д . - |
выработки |
Комбинированные и сложные вентиляционные системы весьма распространены на шахтах.
‘ <Определение общего сопротивления и дебита воздуха в указанных вентиляционных системах сводится к нахождению R. и в элементах системы /последовательных, парал
лельных и диагональных выработках/и'получению из комбиниро
ванной |
оистемы.наприМер.простейшей параллельной, решение |
|||||||||
которой дает окончательный OTFCT.. |
|
|
|
|||||||
|
Решение сложных вентиляционных систем основано на ря |
|||||||||
де |
закономерностей различных |
соединений, |
заимствованных |
|||||||
из |
теории графов. Несколько |
предварительных |
замечаний. „ |
|||||||
|
Вое вентиляционные соединения можно поделать на ряд |
|||||||||
замкнутых контуров |
. например, |
2, 21, |
3, |
2, |
2 ; І,2 ,2 ^ 3 ,4 ;5 , |
|||||
I , |
как |
показано |
на |
ри с.30, |
где |
точки |
5 и 4, |
Имеющие одина |
||
ковое |
давление |
/например, |
атморферное/, условно соединены |
|||||||
штрих-пунктирной': линией. |
|
Точки схождения трех отруй и бо-. |
||||||
лее |
называются узлами /2 |
и 3 / ; выработки, |
находящиеся меж |
|||||
ду |
узламигветвями |
/2 . І , |
3 ; 2, 2, 3 ; 3, |
4, |
5, I,- 2 /. |
|||
Движение воздуха в контуре по часовой стрелке вчитается |
||||||||
положительным |
/например, |
от 2 к 3 через 21/ , |
против «часо |
|||||
вой стрелки - |
отрицательным /например, от |
2 к |
3 через 2й/* |
|||||
|
|
|
|
|
|
г' |
|
|
|
|
\ |
|
г |
|
s' |
|
|
|
|
ч |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.30. Схема к определению слож |
||||||
|
|
ных и комбинированных вентиляци |
||||||
|
|
|
онных систем: |
|
|
|||
|
|
1-5 - характерные точки системы; |
||||||
|
|
|
г‘ и |
2е - |
ветви |
|
|
|
|
Два соединения подобны, если у них равны число узлов |
|||||||
и ветвей, сходны напорные характеристики |
и отношения со |
|||||||
противлений д |
также |
равны |
|
Re в сходственных ветвях. |
||||
|
Тогда: |
|
|
|
|
( |
|
и отходящего |
|
1. Сумма количества воздуха, подходящего |
|||||||
от |
данного узла, равна нулю |
|
к? |
|||||
|
|
|
L ( $ ) - - 0 ' |
|
|
/іо б / |
||
Например, в узле 2: |
^/-£ |
~ 9г-г' * ^ < г - г " , |
|
|||||
£/-2 +[~(Чг-г' * 9ч -£")]=0 |
или |
= |
^ |
|||||
|
2. Сумма п о тер |
депрессий |
в ветвнх7~ДоставляЩкГТЮн- |
|||||
•іур, равна нулю. Для контур без вентилятора.
лов/
Z ( R f ) * 0 .
Например, |
в |
контуре |
2-3 |
|
|
|
Л г , £ ' , з = |
^ , |
г ' ; |
з ; |
|
/ * » Л ь + { - h i , г",і)= О /Ю Ъ / |
|
или. Е ( * г - з ) * 0 |
, |
или |
£ / 4 |
Î -J Ç Î - s ) = О. |
/ н о / |
|
Для контура |
о вентилятором |
|
|
|||
^ ( h ) = T . ( R ç z) |
|
П и / |
||||
потери депрессии вентилятора равны сумме потерь ее в ветвях
контура. |
Например, |
для контура 1-4 |
0 |
h g = R / г |
Ç*i-z + /?г,г',з ^ г , д ' з + R 3 - 4 fy |
ИЛИ |
h g - Ri-z |
2 |
|
1-z + R Z z " 5 Ç2 2 ‘ 3 ■+ /?з -Ч Ç 2J -4 ." |
3. Отношения количества воздуха в ветвях зависят от
.сопротивления и не зависят от общего количества воздуха и
депрессии соединения. |
|
|
|
|||||
|
Так |
как |
Ç, |
отдельных ветвей |
изменяется |
пропорциональ |
||
но изменению |
Q. |
и‘ |
h |
соединения |
/например, |
при изменении |
||
CL, |
до |
Q г |
общее |
количество воздуха соединения и каждой |
||||
ветви |
изменится |
т^>,=/7раз, при изменении депрессии соответ |
||||||
ственно |
=гп р а з/, |
|
последний не влияют на отношение ко |
|||||
личества |
воздуха, |
что |
видно из» следующего |
|
||||
|
|
п 9 і-г |
_ |
_ |
|
/ И 2 / |
||
|
|
fttyÿ-L/ |
|
$ 3 - 4 |
|
О |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Нарушение воздухораспределения в любом из контуров |
|||||||
/в результате |
изменения сопротивления или депреосии любой, |
|||||||
ветви/ приводит к изменению воздухораспределения в нем до восстановления равенства Ж ( R ç г)~О’. Изменение воздухорас пределения в данном контуре передается в соседние контуры с убывающей величиной изменения.
Решение сложных соединений на основе приведенных зако номерностей возможно несколькими способами: ■
а / находят приближенное воздухорйспределение / £ /д ) = 0/ , которое затем неоднократно уточняют до соответствия урав нениям Y .(R g2) - о и T. ( h ) - Ж ( R д.% порядок решения мо жет быть и обратным; находят и приближенно распределяют де прессии, а затом уточняют их до соответствия уравнению
б / для |
неизвестных |
<2 |
и h |
составляют, системы |
|
||
уравнений |
JL f q ) = О |
, |
% i(R q ,a) = û |
ъ T (h )~ i |
, |
||
которые решают одним из математических способов. |
|
||||||
Дрйі расчета сложных соединений разработаны и применя |
|||||||
ются методы последовательных |
приближений, |
ИГД Казахской |
ССР, |
||||
корректирующих контурных потоков и ряд других. |
|
||||||
Рассмотрим метод |
кооректирующих |
потоков, применяемый |
|||||
при расчете воздухораспределенил в случае включения в вен тиляционную систему новых и погашаемых выработок, источни ков тяги и т .д .
Расчеты сводятся к нахождению контуров, ближайших к заданному, и изменению в них вентиляционных параметров,мо
гущих повлиять на эффективность |
проветривания горных раоот. |
Например,.в соединении ЛВС |
/р и с .31/, представляющем |
одну из вентиляционных схем горизонта скреперования, зная сопротивление ветвей и место возникновения дополнительной,
тяги |
/в ветви |
ко н ту р аI, Д £ К Й / , необходимо установить |
|
новое |
воздухераспределение, |
соответствующее восстановлению |
|
равенства Z ( R q 1 * 0 в I |
и других контурах, оказавшихся |
||
под влиянием дополнительной |
тяги. |
||
Рис.71. С^ѳма вѳ"тиляционных струй горизонта 0 скреперования с ■двусторонними панелями-
|
|
В контуре Ij благодаря |
дополнительной тяге |
/ |
л h, |
/ , |
||||||||
возникает |
корректирующий контурный поток |
с |
определен |
|||||||||||
ным направлением движения. Его величина |
и направление |
мо - |
||||||||||||
гут |
быть найдены на основе следующих положений. |
|
|
|
||||||||||
|
|
В ветви |
А в |
h г R ç ji , • |
|
|
|
|
|
|||||
где |
|
|
|
- |
действительное количество |
воздуха, |
проходящее |
|||||||
по ветви. |
|
|
|
' |
Я + л $ / |
|
|
|
|
|
||||
|
|
В свою очередь |
|
|
|
|
|
|
||||||
где |
|
|
^ |
- |
произвольно взятое количество воздуха, отли |
|||||||||
|
|
|
|
|
чающееся от действительного на небольшую ве |
|||||||||
|
|
|
ù Ç - |
личину ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
разница между действительным и произвольным |
|||||||||||
|
|
|
|
|
количеством воздуха. |
|
|
|
|
|
||||
|
|
Можно записать, что /)- |
Rfy<-&q,)*zRq,z+2Ry,b<].-f Rüq,\ |
|||||||||||
|
|
При &(£<<(£ величиной |
|
R |
пренебрегаем, |
|||||||||
тогда |
|
|
|
„ |
, |
. |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
R ç |
4 - |
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 2 -------- л Т , . - |
• |
|
|
Л І З / |
|||||
|
|
|
|
|
|
Z -R 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если |
|
à h , |
разница |
между действительным |
|
и про |
||||||
извольно |
взятым напором, |
|
то- в |
общем случае |
для |
контура |
||||||||
при |
h > Rûr3m |
|
|
|
|
лН |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/1 1 4 / |
|||
|
|
|
|
' |
2 Z R $ |
|
2ZR t} -- 0 ,5 Z R $ |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
Для корректирующего |
потока |
контура |
I |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
Л ? , . |
|
’ |
|
|
|
|
/1 1 5 / |
||
|
|
|
|
|
Z T R ç |
|
|
|
|
|
|
|
||
где индекс I у знака суммы означает действия в пределах |
||||||||||||||
контура |
I , |
• |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Нанравление движения этого потока положительное, т .е . |
||||||||||||
по |
часовой |
стрелке, совпадающее |
с движением воздуха |
в вет |
||||||||||
ви |
//if . На схеме направление |
корректирующего |
потока |
пока |
||||||||||
зано |
кольцевой |
стрелкой. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Поправка |
а (£, изменит |
дебит ветви |
А К |
в сторону |
||||||||
уненЬшбнйя, |
так |
как общее количество воздуха в |
ветвях |
|
R R |
|||||||||
и ДК сохраняется. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Депрессия ветви АК |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
h |
|
à h £ = R г. ( Й-& ~ |
>) > |
|
Д І 6 / |
|||||||
при |
а q « q |
- л |
h £ — - 2. R g q,^ л |
Q t . |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
/ Н 7 / |
|||||||||
|
Ветвь AK общая для контуров I и П, вследствие чего в |
|||||||||||||
последнем возникнет свой корректирующий поток. |
|
|
||||||||||||
|
Величина корректирующего |
потока в контуре П |
|
|
||||||||||
|
|
9г - |
0 .5 ù h z _ R& QL |
|
, „ |
* |
|
/1 18/ |
||||||
|
|
£,Г Rq. |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Направление |
потока |
а |
по |
знаку |
совпадает |
° |
4 2 , . |
||||||
но меньше |
его, |
так |
как отношение |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
Ra. Ça |
|
|
|
|
|
|
/ Н 9 / |
||
|
|
|
|
|
Ljj Rq |
|
|
|
|
|
||||
всегда меньше |
единицы. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
В общем случае |
в 0 |
- |
/ѵ |
|
|
|
|
* /120/ |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
L R q |
U> |
|
|
|
|
|||
где |
0( |
- коэффициент |
передачи |
дебита |
корректирующего |
|||||||||
потока соседнему контуру. Тогда для контура П |
|
|
||||||||||||
|
|
|
Л |
|
|
= й 2 , <2 / 2 . |
|
|
^ |
' |
/ 1 2 1 / |
|||
• |
Аналогично |
в |
контуре |
Шчерез |
смежную ветвь |
R С |
воз- |
|||||||
никает корректирующий поток, |
равный |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
й |
|
^ |
4( ! | а « - |
|
|
|
|
/ 122/ |
|||
|
Дальнейшее влияние дополнительной тяги в ветви |
R& |
||||||||||||
распространяется |
от |
контура П на |
контуры |
ІУ |
и 71, |
кроме |
||||||||
этого на контур 17 распространяется влияние по линии кон туров І-Ш-ІУ, а на 71-по линии І-Ш-7-УІ. В свою очередь на контуры III и У оказывают влияние корректирующие потоки по линии І-П-ІУ-Ш и І-П-ІУ-УІ-У.
Ес^и на контур оказывают влияние несколько корректиру
ющих потоков, |
то дебит |
их,согласно |
принципу наложения^скла |
|
дывается. |
для. контура ІУ суммарный корректирующий по |
|||
Например, |
||||
ток равен |
а q 4 = а |
( Qs/t О |
* л ,3 а зѵ) } |
/ К З / |
для У |
|
|
|
|
И в общем случае |
|
|
|
л Çn -- û 9" |
<•'-/> |
/125/ |
г д е |
2-Oi-j, - с у м м а п о л н ы х р а з в е р н у т ы х и о л и н и я м к о э ф ф и |
||
|
ц и е н т о в п е р е д а ч и д е б и т а к о н т у р у П |
|
|
|
При более точных подсчетах |
воздухораспределения учи |
|
тывается обратное влияние корректирующего потока каждого контура на предыдущий.
Сложнее установить все линии передач при изменении вентиляционных параметров не в одной ветви, а одновременно в нескольких. В этом случае составляются полные уравнения суммарных корректирующих потоков для каждого контура в от
дельности |
0 |
. |
0.5ùh |
|
|
. |
|
|
|||
|
|
Û(?> = Y 7 4 + |
' |
z 1 2 6 / |
|
где в правой части уравнения дервый член определяет коррек тирующий поток, вызываемый изменением параметров в данном контуре, второй член определяет сумму вторичных корректи рующих потоков выданном контуре, вызываемых смежными конту рами.
Пример на расчет воздухораспределения в сложных сое
динениях. |
|
|
|
|
|
|
|
В соединении, |
рис.31, |
произошло увеличение дебита в |
|||||
бдной ветви Д в |
g 24,6 до |
34,6 |
м3/сек . |
Общее количество |
|||
воздуха |
пост оянно , |
Q = 8 0 м ъ/сек . |
|
|
|||
Необходимо установить величины нового воздухораспре |
|||||||
деления с |
минимальной |
величиной |
о Q , равной 0 ,3 |
м3/сек . |
|||
Последняя выведена на |
основе дебита ветви |
/Ѵ7У |
, который |
||||
после возл$хо£аспределения должен отвечать предельной ско рости воздуха по пылеудалению на горизонте скреперования
/V =0,5 м/сек, $ =5 м2/ .
Устанавливаем |
по формуле /121/ |
|
Для контура Шв направлении I - Ш |
|
||
I щ |
002.8-20 V-О.ОШ .О+ОМ - 3 +0.02 •20,8=2,44 |
|||
Тогда |
|
0,0028- 2 0 |
|
|
и |
ü fä - |
- 0,0023 |
|
|
|
2,44 |
|
|
|
|
*9з~ -*9 - , а4Ъ= ІОЩ023 = 0,023 "У<е* |
Из.у / |
||
|
Полученное количество воздуха удовлетворяет |
условию, |
||
поэтому дальнейших расчетов в этом направлении не требует
ся, |
за |
исключением проверки влияния контура |
ІУ. |
|
||||
|
Для контура П в |
направлении |
І-П: |
Оа |
=1,08 ; |
= |
||
0,7 |
и |
л у г = 7 м3/сек . |
|
І-П-ІУ: 'Lfÿ Rq, =0,67, |
|
|||
|
Для контура ІУ в направлении |
|
||||||
(Xg,q = 0,066'и Ù ^ y = 0 ,4 |
м3/сек . |
Cl*3 =0,62 ; а ^ ь = |
|
|||||
|
Для контура Шс |
влиянием ІУ: |
|
|||||
bÇ,{a /3 t a téa 2V |
=0,033 м3/сек . Увеличение по сравне |
|||||||
нию с |
Д 2 7 / небольшое. |
|
І-П -П -У І: Z jj Ry =0,38 ; |
|||||
|
Для контура УІ |
в направлении |
||||||
СХ we |
=0,074 и |
= |
в г ѵ а чв =0,03 |
м3/сек . |
|
|||
Последняя удовлетворяет условию, поэтому дальнейшие расче ты воздухораспределения могут быть прекращены.
Производим уточнение полученных результатов на основе
свойства |
контуров |
Z.Rq,*= 0. |
|
а h |
|
Порядок уточнения состоит в ряде определений |
|||||
по формуле /1 1 7 / |
и внесении |
поправок в h |
ветвей |
до по |
|
лучения |
Z. R 9. , |
близкого |
нулевому Значению. |
|
|
В направлении І-Ш проверка не требуется |
и з-за |
малого |
|||
значения |
û Н’З =0,033 м3/сек . |
|
' |
|
|
Для |
контура П. |
|
|
|
|
І - е |
уточнение: |
' |
|
• |
|
Л Л дк =2 AÇ, Ru ^ = 2:10-0,018-М *М ,1
й6 к£& —3 ,6
аНаС = 2,42
12 -8 8 2