книги из ГПНТБ / Технология добычи и обогащения углей в Печорском бассейне [коллектив. моногр

Максимальную длину лавы, при которой концентрация будет равна 1%, можно определить из уравнения (29). После подста­ новок и упрощений получим

Выводы. Проведенные испытания учитывают динамические явления газовоздушной среды в призабойном пространстве лавы. Полученные зависимости позволяют определить концентрацию га­ за и максимальную длину'лавы при различной метанообильности пластов, а также наметить мероприятия по улучшению газовоз­ душной среды за счет изменения количества подаваемого в лаву и подсвежающего воздуха, а также и длины очистного забоя.

§ 6. ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ВЕЛИЧИНУ УТЕЧЕК ВОЗДУХА ПРИ ПРЯМОТОЧНОЙ СХЕМЕ ПРОВЕТРИВАНИЯ

Улучшение газового состояния в лаве является в настоящее время основным условием, способствующим эффективному ис­ пользованию средств комплексной механизации очистных работ. С этой целью на шахтах комбината Воркутауголь применяется нисходящая прямоточная схема проветривания с подсвежением исходящей струи; последняя по откаточному штреку, поддержи­ ваемому позади лавы, подается на фланговую вентиляционную сбойку.

Применение этой схемы позволяет снизить концентрацию газа в очистном забое за счет того, что метан из выработанного про­ странства, минуя лаву, поступает в исходящую струю позади ла­ вы. Кроме того, некоторая часть метана из лавы вместе с утеч­ ками уходит в выработанное пространство. Однако применение такой схемы проветривания, при которой утечки воздуха дости­ гают значительных размеров, приводит к значительному увеличе­ нию концентрации метана в конце лавы при работе там выемоч­ ной машины.

Замеры по лавам № 211-С и 215-С пласта Четвертого показа­ ли, что вначале происходит резкое снижение количества воздуха Qi в призабойном пространстве, затем величина утечки умень-

126

шается, а в конце лавы снова возрастает. В исходящей струе остается 12—34% от подаваемого количества воздуха Q0 в лаву.

Для изучения количественного влияния длины лавы I на вели­ чину утечки воздуха результаты шахтных замеров обработаны корреляционным методом. Коэффициент линейной корреляции и корреляционное отношение параболической и экспоненциальной зависимостей не превышает 0,6 при обработке I и Q* в натураль­ ных единицах и 0,977 при расчете в относительных единицах. Очевидно, на величину утечки оказывают влияние и другие фак­ торы, в том числе количество подаваемого в лаву и подсвежающего воздуха. Исследовать влияние этих факторов на величину утечки в натуральных условиях являетсязатруднительным. По­ этому нами составлена и исследована модель движения воздуха по лаве, штреку и выработанному пространству на аналоговой машине ЭМВС-6. Методикой исследования предусматривалось подавать в лаву 600, 800, 1000 или 1200 м3/мин; при этом подсвежение воздуха Qi отсутствовало или составляло 30,5% от по­ даваемого в лаву. Длина лавы I изменялась от 70 до 175 м. Удель­ ное сопротивление воздуха в лаве принято равным 1, а в штре­ ке — 0,1 ц/м.

В результате замеров получено 48 зависимостей Qi = f(l). Ко­ личество воздуха в призабойном пространстве зависит от длины лавы.

Результаты обработки данных показали, что количество воз­ духа по лаве изменяется по экспоненциальной зависимости

Qi = Qoe~ “ 4 м3/с.

Величина а определяется по формуле

а = 0,0138 е°’0188<?ое° '0443(^ е- 0-00735г.

Из анализа полученных зависимостей видно, что при увеличе­ нии количества воздуха, поданного в лаву, увеличиваются утечки. При этом воздух, проходя через выработанное пространство, вме­ сте с метаном попадает на откаточный штрек. Количество возду­ ха в штреке по мере удаления от очистного забоя возрастает по экспоненциальной зависимости и на расстоянии Д равно

<2щ= <ЗлеРЧ м3/с,

где СД — количество воздуха в конце лавы, м3/с. Значение коэффициента |3 определяем по формуле

Р = 0,9468е~°’ 1558Q«e~°’96£?i е-0 ’002Ш.

Для того чтобы увеличить количество воздуха в нижней ча­ сти лавы и уменьшить таким образом концентрацию метана, на­ ми рассмотрена схема проветривания, при которой подсвежаюЩая струя воздуха подается в лаву при помощи специально прой­ денных по углю выработок или по трубам. В этом случае проис­

127

ходит как бы сокращение длины проветривания и уменьшаются утечки воздуха.

При подаче 10 м3/с воздуха в лаву длиной 175 м на сопряже­ нии с откаточным штреком дебит будет 3—4 м3/с. Если по трубам подать на 75 м от вентиляционного штрека 3 м3/с воздуха, то на исходящей струе из лавы дебит будет 5 м3/с.

Выводы. Предложенная методика исследования позволяет учитывать влияние длины очистного забоя, количества поданного в лаву и подсвежающего воздуха на величину утечек. В результа­ те исследований определено количественное влияние исследуемых факторов на величину утечек воздуха. Исследована схема венти­ ляции с подсвежением посредине лавы.

§ 7. РАСЧЕТ РЕЗУЛЬТАТОВ ДЕПРЕССИОННОЙ СЪЕМКИ НА ЭВМ «МИНСК-22»

С развитием электронно-вычислительной техники неуклонно расширяется круг инженерных задач, решаемых на ЭВМ. К та­ ким задачам относится и расчет естественного распределения воздуха в сложных вентиляционных сетях шахт. В отечественной технической литературе выпущено несколько книг о программах по расчету сложных вентиляционных сетей.

Исходными данными для этих программ являются топология (схема вентиляционных соединений), задаваемая массивом «код сети», и независимые характеристики элементов сети (сопротивле­ ния, расходы и депрессии). Получение исходных данных для рас­ чета сложных вентиляционных сетей базируется на результатах полных депрессионных съемок. ■

Депрессионные съемки, выполняемые микроманометрами ММН-250 с резиновой трубкой, требуют больших затрат труда на производство шахтных замеров, а выполняемые микробарометра­ ми МБ-63 или МБ-1— сложных расчетов по получению результа­ тов съемки. Для средней шахты, имеющей 75 км выработок, это время составляет 80—100 чел-дней.

В этой .статье описаны программа и алгоритм для ЭВМ «Минск-22», которые позволяют значительно сократить время на обработку результатов депрессионной съемки, выполнить анализ состояния проветривания шахты, а также определить все пара­ метры шахтных вентиляционных ветвей.

Кроме того, эта программа формирует массивы исходных дан­ ных для расчета сложных вентиляционных сетей, определяет расположение й количество независимых' характеристик элемен­ тов сети, рассчитывает параметры схемы вентиляционных соеди­ нений (число узлов, число ветвей сети, число ветвей «дерева сети»), формирует массивы «дерево сети» и «узловые депрессии», записывает на магнитную ленту все необходимые параметры для дальнейших расчетов.

128

Программа позволяет также рассчитать значения независи­ мых параметров вентиляционных ветвей при проектных работах по заданным техническим параметрам ветвей: длина, сечение, ко­ эффициент трения и расход воздуха в ветви.

Исходными данными для работы программы являются резуль­ таты замера давлений в узлах вентиляционной сети, приведенные в форме ИД-1.

Форма И Д-1

rio этим исходным данным программа «Расчет депрессии вет­ вей» определяет депрессии ветвей и узловые депрессии в точках замера. Алгоритм программы приведен на рис. 54. Результаты расчета в табличной форме печатаются на АЦПУ-128. Результа­ ты расчета депрессий ветвей по блок-схеме «Расчет депрессий ветвей» приведены в форме ВФ-РДС.

Рис. 54. Блок-схема программы «Расчет депрессий ветвей»:

высотные отметки точек замера; h — депрессия ветви; Ном — узловая депрессия точки М; PQн, Р 0 к — замеренное давление

на нулевой точке поверхности соответственно в начале и в конце маршрута; ^QH, tQK — время замера соответственно в

начале и в конце маршрута; ДРН — разность давлений между точками.

Полученные депрессии ветвей и узловые депрессии запоми­ наются программой и используются при дальнейших расчетах со­ противлений ветвей.

Для расчета естественного распределения воздуха в сложной вентиляционной сети необходимо задать схему вентиляционных соединений и значения всех независимых параметров вентиляци­ онных ветвей. Программа «Расчет параметров ветвей» выполняет все необходимые преобразования исходных массивов для опреде­ ления сопротивлений вентиляционных ветвей, независимых расхо-

130

дбв в отдельных ветвях и депрессий во всех венТилйцйойных ветвях.

Исходиыми даиными для работы программы являются резуль­ таты депрессионной съемки, записанные на магнитной ленте, и форма ИД-2.

В форме исходных данных ИД-2 задается: топология сети мас­ сивом «код сети», расход воздуха по результатам депрессионной съемки и технические параметры ветвей — длина, сечение, коэф­ фициент трения, признак П.

Структура строк в форме ИД-2 различна для ветвей, содержа­ щих вентилятор, и для ветвей без вентилятора.

Значения величин в форме ИД-2:

код сети — номер первого и второго узлов ветви по ходу дви­ жения воздуха;

признак П определяет способ задания независимой характери­ стики ветви:

/7 = 1 — сопротивление ветви определяется по данным депрес­ сионной съемки

R -

h . Q2 ’

П —2 — сопротивление ветви определяется расчетным путем по формуле

ный расход воздуха, стоящий в графе «Количество воздуха» в форме ИД-2;

П = 0 — применяется при малых расходах воздуха и малых де­ прессиях ветвей в выработках без регуляторов. При значительном расхождении сопротивления ветви, полученного при съемке, и со­ противления. расчетного, предпочтение отдается расчетному;

9* 131

ный коэффициент трения в выработке;

Q — количество воздуха — замеренный расход воздуха в вет­ ви по результатам депрессионной съемки в кубометрах в секунду.

В программе предусмотрена возможность задания двух режи­ мов работы главного вентилятора:

режим А — работа по заданной графической характеристике вентилятора при известных диаметрах рабочего колеса, угле по­

вентилятора выполняется по формулам, приведенным в блок-схе­ ме. При выборе координат трех точек на характеристике венти­ лятора необходимо соблюдать следующие правила:

координаты точки Л/2 выбирают по фактическим значениям депрессии и расхода воздуха на вентиляторе;

приращение воздуха Q должно быть одинаковым в обе сторо­ ны и не превышать рабочей зоны характеристики вентилятора на графике

Q3 0.2— Q2 Qi и

разность депрессий должна быть различной.

Режим Б задается при значении признака П=5. В этом слу­ чае вентилятору задается постоянный расход воздуха, равный значению воздуха в графе «Количество воздуха» в форме ИД-2. Алгоритм программы приведен на рис. 55.

Все полученные параметры вентиляционных ветвей вместе с исходными данными печатаются на АЦПУ-128 в виде таблицы и приведены в выходной форме программы ВФ-РПВ.

132

Фо р м а ВФ-РГТВ

энергоемкость ветви в процентах от всей затрачиваемой электроэнергии на Проветривание шахты; Д — расчетный коэффициент; Q0, R0, А0, Но — коэф­

фициенты Bi напорной характеристике вентилятора

133

На основании полученных результатов производится анализ состояния проветривания шахты и намечаются мероприятия по устранению узких мест в схеме проветривания шахты.

Рассчитываемые программой динамические характеристики ретвей — загруженность, энергоемкость и удельная депрессия — позволяют быстро найти в схеме проветривания ветви, которые и являются теми узкими местами, которые мешают увеличению воздуха в шахту и на объекты проветривания.

Загруженность — производная депрессии по воздуху опреде­ ляется по формуле

h = и h' = 2RQ.

Численно загруженность определяет возможность использова­ ния ветви для увеличения воздуха при увеличении депрессии в этой ветви. При значении загруженности более 2 целесообразно увеличить сечение выработки, а при загруженности менее 0,5 наи­ более выгодно увеличить депрессию в этой ветви.

Э н е р г о е м к о с т ь — величина, пропорциональная затратам мощности для транспортировки воздуха по данной ветви, выра­ жается в процентах ко всей затрачиваемой мощности на провет­ ривание.

У д е л ь н а я д е п р е с с и я — величина депрессии, приходя­ щаяся на 100 м выработки, практически представляет депрессиограмму в табличной форме.

Динамические характеристики рассчитываются только для вет­ вей, не имеющих регуляторов, так как в ветвях с дополнительны­ ми сопротивлениями они теряют свой физический смысл.

Применение описанных выше программ позволило быстро и качественно выполнить полные депрессионные съемки на шахтах Печорского бассейна, определить узкие места в схеме проветри­ вания шахт и наметить варианты улучшения проветривания шахт на ближайший период. Значительно сократились затраты труда на выполнение депрессионных съемок: группа в составе трех че­ ловек за смену проходит маршрут длиной 6—8 км.

§ 8. АЛГОРИТМ И ПРОГРАММА ДЛЯ ПЕЧАТИ ОПЕРАТИВНОЙ ЧАСТИ ПЛАНА ЛИКВИДАЦИИ АВАРИЙ

Советское правительство уделяет большое внимание созданию безопасных условий труда шахтеров. При правильном ведении ра­ бот аварий не должно быть, но они все же случаются и поэтому в правилах безопасности для угольных и сланцевых шахт запи­ сано:

«1. Для каждой эксплуатационной, реконструируемой и строя­

134

б) мероприятия по ликвидации аварий в начальной стадии их возникновения, а также действия инженерно-технических работ­ ников и рабочих при возникновении аварий;

в) действия ВГСЧ в начальной стадии возникновения аварий». Для составления плана ликвидации аварий, и особенно его оперативной части, исполнителю необходимо хорошо знать схему вентиляции шахты. А если учесть, что современные шахты пред­ ставляют собой сложные вентиляционные системы, насчитываю­ щие несколько сотен выработок, а план ликвидации аварий со­ ставляется на полугодие вперед и время на составление текстовой части плана составляет 1,5—2 месяца, то не удивительно, что при

рассмотрении планов часто обнаруживаются неточности.

В этой работе описаны алгоритмы и программы, позволяющие производить всю математическую и логическую обработку исход­ ной информации для печати оперативной части плана ликвидации аварий на ЭВМ «Минск-22».

Исходными данными для программы являются: топология шахтной сети,'задаваемая массивом «код сети» КС; шифры меро­ приятий и ответственных исполнителей; названия выработок (вен­ тиляционных ветвей); шифры этих выработок; длины ветвей и углы наклона выработок, номера ветвей, по которым отделение ВГСЧ спускается в шахту и входит в задымленную атмосферу..

Приведем форму исходных данных для плана ликвидации аварий.

При шифровке исходных данных в каждой строке записы­ ваются шифры мероприятий и ответственных лиц, а также шифры названий горных выработок согласно «библиотеке названий» и «библиотеке мероприятий».

Длина ветви и угол наклона берутся с планов горных работ. Для выработок, по которым запрещен выход людей или невозмо­ жен, в угле наклона записывается число 99.

Правила кодировки описываются в специальной инструкции к программе и не представляют особой сложности.

Все необходимые исходные данные записываются в стандарт­ ных бланках. При изменении схемы вентиляции или пополнении

135