книги из ГПНТБ / Рудничная вентиляция учебное пособие для студентов горных вузов и факультетов канд. техн. наук М. Н. Бодягин.1960 - 23 Мб

измеряют только максимальную скорость, считая в дальнейшем, что средняя скорость равна примерно 0,9 максимальной ско­

рости.

Измерение небольших скоростей воздуха можно производить также прибором ДЕС-У, схематически изображенным на рис. 141.

Прибор основан на принципе отклонения легкого дюралюми­ ниевого щитка 1 под влиянием скоростного напора движущегося воздуха.

Скорость движения воздуха может быть вычислена также при

v < 1,0 м/сек)

-д/- - 0,20 \

•о = \-----016------ м/сек. (159)

/У

При -~->0,6 (в этом случае

v > 1,0 м/сек)

2

Здесь Hz — показания по сухому кататермометру (катаградусы);

может быть вычислена на основе замера скоростного напора струи по формуле

В последнее время, при автоматизации вентиляторных уста­ новок стали широко применять измерение количества воздуха с помощью микроманометров и пневмометрических вставок.

Пневмометрическая вставка (рис. 142) состоит из двух усе­

ченных конусов: сужающегося сопла и диффузора. Скорость по­ тока в суженном сечении вставки значительно больше, чем в ши­ роком, соответственно чему за счет изменения скоростного на­ пора статическое давление в узком сечении значительно меньше, чем в широком. Соединяя узкое сечение пневмометрической вставки и свободный конец трубки статического напора с депрессиометром, получают на последнем разность напоров Лд.

249

Пневмовставка снабжается тарировочнои характеристикой,

тю которой, зная разность напоров Лд, можно определить ско­ рость воздуха в точке замера. Характеристика изготовляемых типоразмеров пневмометрических вставок приведена в табл. 37.

Замеры кататермометром, прибором ДЕС-У, пневмовставкой дают скорость воздуха в данной точке, а не среднюю. Поэтому

может быть определена по скорости распространения запаха (например, грушевой эссенции) или дыма (например, дыма

'четыреххлористого олова), вводимых в струю воздуха в задан­ ном пункте.

Таблица 37

Характеристика типоразмеров пневмометрических вставок

§ 40. РЕГУЛИРОВАНИЕ ОБЩЕГО ДЕБИТА ВОЗДУХА

Основой для расчетов, связанных с регулированием общего

дебита шахты, может служить графическая расчетная схема, включающая выполненные в одном масштабе в координатах h—Q характеристики вентилятора, шахты, надшахтного здания и вентиляторной установки. Индивидуальная характеристика вен­ тилятора для данного числа оборотов его рабочего колеса берется по заводским данным, или находится пересчетом с типо-

250

твой отвлеченной характеристики, или, наконец, строится по дан­ ным замеров на шахте. Рабочий режим вентилятора (точка В,

рис. 143, а) определяется абсциссой ОА,' выражающей общий дебит вентилятора QB, слагающийся из количеств воздуха, про­ ходящего через горные выработки шахты 0ш и подсасываемого с поверхности через устье ствола Qy. Потребный дебит венти­

лятора рассчитывается в соответствии с требуемыми нормами обеспечения шахты воздухом и фактическими утечками. Факти­ ческий дебит QB определяется по замеру в конечном сечении диффузора или в канале вентилятора. Общая депрессия, затра­ чиваемая вентилятором ЛВ) выражается на схеме ординатой АВ.

Характеристика вентиляционной сети шахты строится по ее

сопротивлению Дш-

Сопротивление сети выработок шахты при предрасчете ре­ жима проветривания определяется исходя из величин расчетной

депрессии шахты и расчетного количества воздуха. Фактические

духа, поступающих к стволу (или уходящих от него) по венти­

ляционным выработкам. При этом, если имеется естественная тяга Ле, то она при определении сопротивления шахты или вы­ читается из депрессии шахты или прибавляется к ней в зависи­ мости от того, помогает или препятствует она работе вентиля­ тора. Таким образом,

Режим проветривания шахты (точка D) определяется абсцис­ сой ОС, выражающей дебит шахты. Депрессия шахты 1гш вы­ ражается ординатой CD. Разность дебитов вентилятора и

шахты составляет утечки через устье шахты

Qb Qui — Qy

Так как утечки происходят под влиянием депрессии шахты

•соответственно чему можно построить аэродинамическую харак­ теристику надшахтного здания. Размер утечек в рассматривае­

251

Рис. 143. Схема к расчету регулирования общего дебита шахты

252

выражает потерю депрессии в вентиляторной установке. Так как потери эти происходят при дебите вентилятора QB, то сопроти­

вление вентиляторной установки можно определить из равенства

соответственно чему можно построить аэродинамическую харак­ теристику вентиляторной установки. Депрессия вентиляторной установки в рассматриваемой схеме изображается ординатой АК, равной ординате BL.

Полная характеристика (кривая 7?пол), на которую работает вентилятор, находится следующим путем: 1) к характеристике шахты прибавляют по абсциссам характеристику надшахтного

ляторной установки.

Возможности изменения общего режима проветривания шахты определяются возможностями изменения одного или не­ скольких параметров рассмотренной расчетной схемы, а именно,

изменением режима работы вентилятора, изменением сопротив­ ления шахты, вентиляторной установки, надшахтного здания.

Так, если нужно за счет вентилятора изменить режим про­ ветривания шахты (см. рис. 143, б) с режима, определяемого ординатой ОС, на режим, определяемый ординатой ОС', то нуж­ ный новый режим вентилятора находится следующим образом.

При неизменном сопротивлении шахты ее депрессия при де­ бите ОС' определится ординатой C'D'. Соответственно этому утечки определятся абсциссой M'N', а депрессия вентиляторной установки — ординатой A'L'. С учетом этих параметров необхо­ димый режим вентилятора определится точкой В'. Чтобы полу­ чить рассчитанный таким образом режим, нужно подобрать (или рассчитать) новое число оборотов вентилятора или новый угол установки лопаток его рабочего колеса так, чтобы характери­

стика вентилятора проходила через точку В'.

Это же изменение режима проветривания шахты можно по­ лучить и не меняя режима работы вентилятора, а изменив (в дан­

ном случае уменьшив) сопротивление канала вентилятора и утечки через надшахтное здание.

Уменьшение утечек несколько увеличивает сопротивление сети, но при этом увеличивает также и относительное значение Qm в общем дебите вентилятора; уменьшение сопротивления

вентиляторной установки увеличивает долю общей депрессии,

приходящуюся на проветривание горных выработок. Вентиляторная установка как аэродинамическое сопротивле­

ние принимается состоящей из самого вентилятора, канала вен­ тилятора и диффузора (или всаса).

За нормальное аэродинамическое сопротивление вентилятор­

ной установки данного типа можно принимать /?в. у, вычисленное

:53

по приведенной выше формуле (147), с которыми следует срав­ нить фактически имеющееся на шахте сопротивление вентилятор­

ной установки.

За нормальные сопротивления надшахтных зданий В. Б. Ко­ маров рекомендует принимать сопротивления, приведенные

в табл. 38.

Приведенные в табл. 38 сопротивления надшахтного здания вычислены по формуле

Сопротивление шахты как сети горных выработок может быть изменено: за счет установки или упразднения вентиляцион­ ных окон, дверей, перемычек; за счет увеличения или сокраще­ ния длины вентиляционных путей и разветвленности вентиля­ ционных струй; за счет уменьшения депрессии отдельных участ­ ков вентиляционной сети.

Некоторое влияние на режим проветривания шахты оказы­ вает естественная тяга he. В общем случае естественная тяга,, действующая в одном направлении с тягой вентилятора, сни­ жает сопротивление сети, что ведет к повышению эффективности1

работы вентилятора и уменьшает утечки через устье вентиля­ ционного ствола. При отрицательной естественной тяге имеетместо обратное положение.

В рассмотренной расчетной схеме (см. рис. 143) влияние-

естественной тяги может быть отражено смещением характе­ ристики шахты вдоль оси ординат на величину he: при положи­ тельной естественной тяге ординаты характеристики шахты должны быть уменьшены, а при отрицательной — увеличены на величину, соответствующую Ле (в принятом для графика мас­ штабе) .

При проветривании шахты не одним, а несколькими венти­

ляторами общий дебит шахты слагается из частных дебитов от--

254

дельных вентиляционных струи и определяется как сумма коли­ честв воздуха в исходящих (или входящих) вентиляционных

струях шахты.

В этом случае регулирование общего дебита разделяется на регулирование составляющих его струй, обеспечиваемых от­

дельными вентиляторами, и по существу уже является не только регулированием общего дебита, но одновременно и регулирова­ нием распределения воздуха в сети.

Построение расчетных схем, как это показано выше для условий одиночной работы вентилятора, возможно и в этом слу­ чае, но только с той разни­

цей, что сопротивление шах­ ты для рассматриваемой схе­ мы не будет величиной по­ стоянной, и, следовательно,

вентиляторов (рис. 144) с заданными сопротивлениями элемен­

тов сети Яо, Я1, Яг и количествами воздуха Qo, Qi, Q2, соответ­ ственно которым отрегулированы режимы работы вентилято­ ров / и I/.

Очевидно, что депрессия первого вентилятора выразится

^c-/?0Q02 + ^Qi2,

откуда сопротивление шахты по замеру у первого вентилятора

составит

Допустим теперь, что дебит первого вентилятора должен

быть увеличен, например до значения Qi1, за счет увеличения числа оборотов вентилятора. Очевидно, что изменение значения

Qi повлечет за собой изменение значений Q2 и Qo и, следова­ тельно, изменение значений сопротивлений, на которые работают

255

вентиляторы. Новые сопротивления шахты для вентиляторов

будут:

Поэтому расчет изменения режима первого вентилятора

по характеристике RAc будет неправилен Но если разница между RAc и Rac невелика, то и ошибка не будет значительной.

В противном случае расчет регулирования надо проводить сразу

для обоих вентиляторов, задаваясь одновременно значениями

Q/, 0.2 и Оо — Q/+ Qi и находя соответствующие этим коли­ чествам воздуха значения h'АС и h'AD, по которым и следует регу­

лировать работу вентиляторов.

Изложенный метод анализа работы вентиляторов на основе расчетной схемы не является единственным, но он удобен своей наглядностью и достаточен для принципиального выяснения

общей картины работы вентиляторной установки.

Форму расчетной схемы можно изменять: например, вместо заводской характеристики вентилятора можно наносить на гра­

фик приведенную характеристику вентилятора, полученную из заводской вычитанием характеристик вентиляторной установки и надшахтного здания. Такая характеристика удобна тем, что для нее характеристика шахты является одновременно и полной характеристикой. Удобно это и с точки зрения решения задач на

совместную работу вентиляторов. Однако при таком оформлении материалов не исключается необходимость критической оценки состояния герметизации устья и сопротивления вентиляторной

установки и постоянного контроля за ними.

Наиболее правильным при регулировании сложных систем со многими вентиляторами было бы составление и расчет схем полностью. Но такое решение графическими и аналитическими

методами довольно трудоемко, метод же моделирования, хотя и

удобен для этих целей, но не получил еще своего полного раз­ вития.

§ 41. РЕГУЛИРОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА В СЕТИ

Основным документом, в котором отражается действительная конфигурация вентиляционной сети шахты, является вентиля­ ционный план. Согласно требованиям Правил безопасности на вентиляционном плане показываются направления воздушных струй, количество воздуха, проходящее в отдельных струях, се­ чения главных выработок и замерных станций, все вентиляцион­

ные и противопожарные устройства и места установки телефо­

256

нов. Изменения, происшедшие в расположении вентиляционных устройств и в направлении вентиляционных струй, должны отме­

чаться на вентиляционных планах не позже чем на другой день.

Графическую основу вентиляционного плана составляет марк­ шейдерский план горных работ. При разработке свиты сближен­ ных пластов дать ясную картину распределения струй на сов­ мещенном плане горных работ довольно трудно, поэтому планы

дают по отдельным пластам, а в дополнение к ним составляют

Рис. 145. Схема вентиляционной сети шахты

общую схему вентиляции шахты по типу схемы, представлен­

ной на рис. 145.

Такой технический документ, как приведенная схема, удобен для общего представления о проветривании и при проектирова­

нии используется для производства необходимых вентиляцион­ ных расчетов, состоящих обычно в подсчете депрессии по одному-

двум направлениям вентиляционных струй. Для более детальных расчетов, связанных с регулированием распределения воздуха,

приходится от типичной схемы, представленной на рис. 145, пере­ ходить к принципиальным линейным схемам, аналогичным пред­ ставленным на рис. 146, а, и 146, б, дающим более наглядное представление о взаиморасположении отдельных элементов сети.

Например, то положение, что приведенная в качестве примера схема проветривания является простой диагональной схемой с диагональю 3—6, на рис. 146, а выражается более наглядно,

чем на рис. 145.

Задача регулирования распределения воздуха по горным выработкам состоит в достижении теми или иными средствами

требуемого распределения воздуха по выработкам в соответствии с их фактической потребностью в воздухе. В противном случае может иметь место нарушение нормального проветривания забоев, что особенно опасно в газовых шахтах.

Регулирование распределения воздуха проводится как в от­ дельных элементах схемы, так и в схеме в целом. Так, для

Рис. 146. Линейная (расчетная) схема вентиляции шахты

схемы рис. 146 должно быть отрегулировано сначала распреде­ ление воздуха между параллельными струями (лавами А и В, С и D, Е и F), а затем между участками 7—6 и 7—3, 2—6 и 2—3, с учетом обеспечения необходимого количества воздуха и

направления движения воздуха в диагонали 6—3.

Регулирование распределения воздуха в параллельном раз­

ветвлении производят в том случае, когда его естественное рас­ пределение не соответствует распределению, требуемому по усло­

виям работы.

Принципиально различают два способа регулирования воздухораспределения в параллельных соединениях: регулирование положительное, обеспечиваемое за счет снижения сопротивления

258