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

подъемами, но оно исчезает при длительных остановках

подъема.

Рис. 152. Колебание давления в околоствольных дворах

На рис. 152 показано изменение давления внизу стволов, а на

рис. 153 изменение давления, связанное с открыванием вентиля-

врест

269

Кроме перечисленных, существуют другие причины для бо­

лее длительного периодического изменения и перераспределения

дебита в шахтной сети. К ним относятся изменение сопротивле­ ния очистных забоев, особенно при работе с обрушением, когда ширина рабочего пространства изменяется в значительных пре­ делах, изменение величины депрессии естественной тяги и неко­ торые другие.

Диапазон колебаний дебита в основном зависит как от при­ нятой схемы и конкретных условий проветривания, так и от пра­ вильной постановки контроля и управления проветриванием.

На рис. 154 представлена часть вентиляционной сети одной из действующих шахт, на которой имела место весьма значительная

вовало и то обстоятельство, что нижняя часть шурфа оказыва­ лась заваленной лесом, вследствие чего аэродинамическое со­

противление вентиляционной струи на этом участке сильно воз­ растало. Очевидно, что если бы нагнетающий вентилятор созда­ вал достаточно большой напор, то это улучшило бы условие про­

ветривания лавы 1, а при обеспечении герметизации шурфа во

время спуска леса дебит лавы 1 был бы вообще относительно' устойчив. Если для данной схемы предположить, что вентиля­

торы В и С вообще отсутствуют и проветривание обеспечивается только вентилятором А, то воздух между лавами 1 и 2 распре­ делится в зависимости от соотношения сопротивлений участков NB и NC. На сопротивлении этих участков отражается измене­ ние сопротивлений лав и изменение сопротивлений штреков.

Допустим условно, что лавы совершенно одинаковы и имеют

один диапазон изменения их сопротивлений, составляющих основную часть сопротивлений участков NB и NC. Тогда, если

обе лавы имеют одновременно максимальное (после обрушения/

кровли) или минимальное (перед обрушением кровли) сопро­ тивление, то пропорциональность распределения воздуха между ними сохранится. Если же одна лава будет иметь сопротивле­ ние максимальное, а другая минимальное, соотношение воздуха в ветвях NB и NC изменится. Диапазон этого изменения будет зависеть от степени изменения сопротивлений, и если изменения

эти значительны, то при малом коэффициенте запаса воздуха

на участке может оказаться, что в отдельные периоды каждая

из лав будет испытывать недостаточность дебита воздуха. С дру-

270

гой стороны, если в сопротивлениях ветвей NB и NC сопротивле­ ния лав играют подчиненную роль, то изменения их сопротивле­ ний не будут оказывать значительного влияния на распределе­ ние воздуха между ветвями NB и NC.

Поскольку большой диапазон колебаний подаваемого коли­

чества воздуха и его перераспределение в струях могут вызвать необеспеченность отдельных забоев и участков воздухом, необ­

ходимо стремиться к достижению возможно большей устойчи­

вости дебита и своевременно учитывать возможные пределы его изменения в отдельных участках вентиляционной сети. Оче­ видно, что чем относительно больше сечение выработки, тем меньше сказываются на изменении ее сопротивления перемеще­

ния подъемных и откаточных сосудов. Чем надежнее шлюзовые-

устройства в шахте, тем меньше колебание утечек и возмож­

ность коротких замыканий отдельных струй и, следовательно,,

тем меньше колебания дебита воздуха в горных выработках.

2. Неустойчивость направления отдельных вентиляционных струй

Изменение направления струй вызывается главным образом изменением соотношений депрессии в отдельных ветвях системы.

Последнее может быть следствием изменения режима работы

отдельных вентиляторов или изменением соотношения между депрессиями вентилятора и естественной или тепловой (при по-

Рис. 155. Упрощенная схема вентиляции шахты

жарах) тяги. Определенную роль в этом играет также измене­

ние сопротивлений элементов сети.

Практически наиболее часто самопроизвольное опрокидыва­ ние струй, т. е. изменение направления движения воздуха на

обратное, происходит на шахтах под влиянием естественной тяги, а также под влиянием тепловой тяги при пожарах. Сущ­ ность вопроса легко уяснить из рассмотрения схемы, представ­ ленной на рис. 155.

Допустим, что в ветвях DN и FN имеется отрицательная естественная тяга соответственно /ге, и /ге,, которая преодоле­ вается вентилятором № 1. В точке N вентилятор создает депрес­

сию hB, лишь немного превышающую депрессии /ге, и /ге2, причем

271

hB > АС1 > h^. Если вследствие каких-либо причин депрессия ЛС1 повысится до Л’ и окажется, что в точке N h'e > Лв > Ле1,

то струя воздуха в ветви DN изменит свое направление на об­

ратное и воздух будет двигаться в направлении D—N—F.

То же произойдет, если уменьшится hB, например, из-за уте­ чек в устье ствола. Таким образом, опрокидывание отдельной вентиляционной струи происходит в том случае, когда депрес­ сия вентилятора для рассматриваемой выработки оказывается ниже депрессии отрицательной естественной тяги. В практике

это встречается при разработке верхних горизонтов и нагнета­

тельной схеме проветривания. В этих случаях проветривание

осуществляется низконапорными вентиляторами. При плохой герметизации устья ствола депрессия, создаваемая таким вен­ тилятором, может иметь малую величину и в отдельных участ­ ках сети будет близка к депрессии естественной тяги. Случаи

опрокидывания отдельных струй при этих условиях возможны

ипрактически имели место.

Впринципе аналогичное положение возникает при непра­

вильном расположении и соотношении режимов работы венти­ ляторов или при появлении большой тепловой тяги, вызван­ ной пожаром.

3. Самопроизвольное опрокидывание струи

при пожарах

Возникновение очага пожара в шахте имеет следствием из­ менение тепловых условий в выработках и, следовательно, изме­

нение естественной тяги. Поскольку это изменение носит мест-

272

где Д/7— прирост локальной тепловой депрессии вследствие

пожара, м ст. газа-,

z - вертикальная высота столба воздуха, м\

Тв— абсолютная температура столба воздуха до пожара,

град-,

М— прирост температуры на данном участке вследствие пожара, град-,

Лл — локальная депрессия, мм вод. ст.-,

Т— средний удельный вес нагретого пожаром воздуха,

кг/м3.

Так, если Д£=100°, то при г =100 м, Тв = 300° будем иметь Д//= 100 • = 33 м. При среднем удельном весе у = 1,0 кг/м3

депрессия будет йл = 1,0-33 = 33 мм вод. ст. Приращение

где Д£о— повышение температуры в месте пожара (примерно

до 1000°);

е — основание натуральных логарифмов;

где v— скорость движения воздуха в выработке, м)сек.

Если продукты горения с температурой ts смешиваются с воз­

Появление локальной тепловой тяги равносильно установке

вспомогательного вентилятора в данной выработке и вызывает изменение режима проветривания сети,

вания, вызываемого локальной тепловой де­

прессией, зависит от места ее проявления,

исходит опрокидывание параллельных ей струи в последователь­ ности, отмеченной на схеме.

Определение возможности опрокидывания струи в отдельной выработке основывается на анализе расчетной схемы сети. Допустим, дана схема (рис. 158, а), на которой условно пока­

заны пункты проявления тепловой тяги и направление струи сь

с2, с3, Oi, а2, а3. Требуется определить условия, при которых струя b будет сохранять направление движения от А к В. Для решения вопроса схема, представленная на рис. 158, а, транс­ формируется в схему рис. 158, б, а затем в схему, представлен­ ную на рис. 158, в.

Схему, показанную на рис. 158, в, по струе b (линия АВ)

можно разделить на две части: внутреннюю АаВ, включающую депрессии пожара, и внешнюю АсВ, включающую депрессии вентилятора.

Принимаем в этой схеме:

hw— суммарная депрессия внутренней части, обусловлен­ ная действием пожара;

274

где hb — тепловая депрессия струи b после ее обращения.

При возникновении пожара в нисходящей струе (рис. 159) происходит опрокидывание части ее или всей струи в целом.

При hz^>hw^>hb сохранение направ­ лений струй по схеме, представленной на рис. 160, I, будет при условии

276

Перечисленные случаи не охватывают всего многообразия возможных явлений и при тех из них, которые не могут быть проанализированы по приведенным формулам, следует обра­ щаться к способам расчета, изложенным в главе IX.

Кроме опрокидывания струй под действием тепловой тяги, следует учитывать еще два возможных случая: 1) опрокидыва-

струей воздуха, 2) опрокидывание струи на небольшом участке вследствие изменения объема газов и дымов, образующихся при

пожаре, если пути выхода последних по струе слишком тесны (так называемое «отступление дыма»).

4.Реверсирование вентиляционной струи

Вряде случаев, например при пожаре в околоствольном

дворе воздухоподающей шахты, возникает надобность в искусст­ венном опрокидывании вентиляционной струи. Последнее обес­ печивается обычно за счет переключения заслонок в вентиля­ ционных каналах, как это описано выше в главе VI.

При реверсировании следует учитывать изменение сопро­ тивления вентиляторной установки. При всасывающем провет­

ривании, особенно фланговом, естественная тяга в сети часто является противодействующей работе вентиляторов после ревер­ сирования. Вентиляционные двери и некоторые из герметизи­ рующих устройств, рассчитанных только на нормальную работу вентилятора, оказываются непригодны при обратном направле­ нии движения воздуха. Само реверсирование струи происходит не мгновенно, а отдельные струи в некоторых случаях под

влиянием естественной тяги не меняют своего направле­ ния.

Учитывая изложенное, реверсирование следует непременно опробовать практически, и вентиляционный надзор должен иметь ясное представление о режиме проветривания, получаю­ щемся в результате реверсирования.

277

§ 43. ДЕПРЕССИОННЫЕ И АНЕМОМЕТРИЧЕСКИЕ СЪЕМКИ

Депрессионные съемки состоят в замерах распределения

депрессии и дебита воздуха в вентиляционной сети шахты. Основной целью депрессионных съемок является получение дан­ ных для определения аэродинамического сопротивления отдель­ ных элементов вентиляционной сети и выяснение «узких» мест

вструях, требующих увеличения дебита.

Впрактике проектирования значения аэродинамического

сопротивления R определяются из известной формулы (см.

формулу 50) на основе проектных данных о геометрических раз­ мерах выработки и характере ее крепления. При решении вопро­ сов регулирования распределения воздуха в сети действующей шахты необходимо знать не проектные, а действительные сопро­ тивления отдельных элементов вентиляционной сети. Так, для

правильного расчета регулирования распределения воздуха в сети, схематически представленной на рис. 145, необходимо знать фактическое сопротивление участков 7—6, 6—2, 3—6

и т. д.; при решении вопроса о регулировании распределения

воздуха в лавах А и В за счет уменьшения сопротивления ветви

2—А—5 важно знать действительное распределение депрессии в этой ветви. За счет ликвидации каких «узких» мест можно по­ лучить требуемое снижение сопротивлений? Выяснение этих вопросов обеспечивается материалами депрессиоцной съемки. Сопоставление фактических данных депрессионных съемок с рас­ четными позволит произвести сравнительную оценку состояния выработок и вентиляционных устройств. Таким образом, депрес­ сионные съемки являются методом выяснения истинной картины состояния проветривания и получения исходных материалов для

составления расчетных схем вентиляционной сети и производства аэродинамических расчетов по управлению процессом провет­ ривания. Конкретной целью съемки может быть:

1)составление полной расчетной схемы вентиляционной сети шахты;

2)составление расчетной схемы для отдельного участка

сети;

3)установление распределения депрессии по всем или неко­

торым направлениям вентиляционных струй;

4)определение сопротивления отдельного участка вентиля­

ционной сети, например сопротивления ствола шахты, главного

квершлага и т. д.; 5) определение коэффициента а для отдельных типов шахт­

ных выработок.

В зависимости от конкретных целей меняется объем и ха­ рактер съемки, хотя общие ее принципы остаются неизмен­

ными.

Депрессионная съемка производится двумя основными ме­ тодами: а) путем замеров абсолютных давлений в определен­ ных пунктах вентиляционной сети и определения на этой основе

278