книги / Рудничная вентиляция

ветви (участок выработки между двумя узлами), не заходя вто­ рой раз в один и тот же узел, в направлении, противоположном движению воздуха, то такая ветвь является диагональю. В част­ ности, диагоналями являются выработки, соединяющие два внеш­ них (крайних) маршрута сети.

Влияющие ветви с точки зрения опасности изменения направ­ ления движения в диагонали делятся на две группы: становя­ щиеся опасными при увеличении их сопротивления Я0, ув (все ветви, по которым воздух подводится к началу диагонали и от­ водится от ее конца) и при уменьшении сопротивления R 0. 7М (все ветви, по которым воздух подводится к концу и отводится от начала диагонали).

Определяющими являются ветви, изменение сопротивления которых в имеющих место на практике пределах может вызвать опрокидывание потока в диагонали.

Предварительный анализ устойчивости производится для со­ кращения объема работы. При этом исходят из того, что наибо­ лее опасны диагонали между поступающими и исходящими струями

воздуха в ней меньше, чем в исследуемой диагонали; ветвь R0. уи не является определяющей, если ее депрессия меньше депрессии диагонали; определяющими обычно являются две-три последова­ тельно примыкающие к концам диагонали ветви R0. ув или ветви

где Я„ — измененное сопротивление определяющей ветви, при ко­ тором движение воздуха в диагонали прекращается; Ян — перво­ начальное сопротивление.

Показатель устойчивости для ветвей Я0.уМ

Обычно kR рассчитывается для однойопределяющей ветви. Чем ближе kB к единице, тем менее устойчива струя в диагонали.

При упрощенном расчете устойчивости для схем с двумя парал­ лельными струями, соединенными диагоналями, определяется диапазон изменения:

где £mln — отношение произведения сопротивлений двух примы­ кающих .с разных концов к диагонали ветвей Я0. ум к произведе­ нию сумм сопротивлений ветвей направлений Я0. уВ; &шах —

Т а б л и ц а 23.25

Изменение сопротивления выработок на шахтах Донбасса

отношение произведения сумм сопротивлений ветвей направле­

без сопротивления последней.

Анализ опрокидывания струй производится сравнением полу­ ченных значений kR с возможным изменением сопротивлений выработок в шахтных условиях (табл. 23.25); если возможное изменение сопротивления определяющих ветвей больше kR (или диапазона его изменения), то не исключено опрокидывание струи в диагонали.

Категории схем по степени устойчивости: 1-я (высокая сте­ пень устойчивости)!— схемы без диагоналей и с диагоналями, опрокидывание струй в которых маловероятно даже при аварий­ ных режимах; 2 -я (средняя степень устойчивости) — схемы с диа­ гоналями, изменение направления движения воздуха в которых возможно только при авариях; 3-я (низкая степень устойчивости)— опрокидывание струй в диагоналях возможно при нормальной работе.

Схемы вентиляции проектируемых шахт должны иметь сте­ пень устойчивости не ниже 2 -й категории.

Повышение устойчивости схем вентиляции осуществляется путем исключения или уменьшения числа диагоналей, установки регуляторов, распределения воздуха с учетом устойчивости струй, замены кроссингов обходными выработками, применения минимального числа соединений горизонтальных выработок с нак­ лонными, по которым проходят струи разных знаков, предупрежде­ ния короткого замыкания струй через шлюзы, сооружения выра­ боток ветвей R0, у„ увеличенного, а ветвей R0. ум минимального сечения, установки противопожарных дверей на ветвях R 0. ум, герметизации загрузочных устройств наклонных конвейерных выработок, обособленной вентиляции наклонных конвейерных выработок.

ния угля при щитовой выемке и площади обрушения 250 м2 можно определять по графикам, приведенным на рис. 23.9.

Депрессия шахты определяется как сумма депрессий всех выработок, по которым проходит вентиляционная струя данного направления расчета. Направление расчета должно охватывать все основные ветви вентиляционной схемы. После регулирова­ ния расхода воздуха депрессии всех направлений должны быть одинаковыми. Для каждого направления депрессия шахты

где £к. в — коэффициент, учитывающий потери давления в ка­ нале вентилятора (для угольных шахт принимается равным 0,9); £м. с — коэффициент, учитывающий потери давления, вызывае­ мые местными сопротивлениями за пределами вентиляционных участков (для угольных шахт принимается равным 0,9); ht — депрессия r-й выработки дацного направления; п — число выра­ боток данного направления; Авох —депрессия-воздухоохладителей.

Депрессия выработок с переменным расходом воздуха нахо­

где Q„, Q„ — расход воздуха соответственно в начале и конце выработки.

Депрессия механизированных лав на крутом падении

где h04 — депрессия лавы при отсутствии потока угля; Лт — де­ прессия, создаваемая потоком падающего угля; учитывается при восходящей вентиляции лавы и при нисходящей, если ско­ рость вентиляционной струи превышает скорость движения угля; в остальных случаях депрессия, создаваемая потоком падающего угля, не учитывается. Определяется по формуле (Па)

/оч — длина лавы, м; &дв — коэффициент, учитывающий сопро­ тивление потока угля; зависит от параметра Р0; ÜOT — относитель­ ная скорость движения угля, м/с;

от — скорость движения угля в лаве, зависящая от угла наклона направления движения угля Ру; v — скорость движения воздуха

влаве, м/с.

Всвою очередь,

) — производительность выемочного механизма, т/мин; р — плот­ ность угля, т/м3; тв — вынимаемая мощность пласта, м; b — ширина призабойного пространства, м; <р8 — коэффициёнт за­ громождения выработки.

Значения скорости движения угля Фт в зависимости от угла ру

Депрессию выработок с открытым гидротранспортом можно определить по графику (см. рис. 23.8) в направлении, противо­ положном указанному стрелками на штриховых линиях. Для

где Авыр — депрессия, определяемая по графику рис. 23.8.

Учет депрессии естественной тяги следует'производить в слу­ чаях, когда она направлена против депрессии главного вентиля­ тора.

Депрессия высокогорных шахт подсчитывается обычным пу­ тем с последующим умножением на 101,4 р, где р — атмосферное давление на высоте расположения шахты, кПа.

В качестве депрессии шахты Аш принимается максимальная из депрессий всех направлений (для угольных шахт она обычно соответствует отработке предпоследних ярусов, столбов и т. п. в панели, выемочном поле). Депрессия рассчитывается по харак­ терным периодам отработки. Для первых 15—25 лет (срок службы вентилятора) определяются максимальная и минимальная де­ прессии шахты. Если Аш больше максимальной допустимой ве­ личины Ад, то определяется допустимая депрессия подземных вы­ работок:

Ап == Ам. с (Ак. „Ад Авох), (23.255)

Снижение депрессии до этой величины производится умень­ шением сопротивления выработок расчетного направления.

После определения Аш депрессии всех остальных направлений должны быть доведены до Аш известными методами и средствами регулирования (см. разд. 1 1) при неизменном воздухораспределении в сети. Выбор места расположения регулятора должен производиться с таким расчетом, чтобы исключалось опрокиды­ вание струй в диагоналях между регулятором и объектом во всем диапазоне регулирования. При возможности опрокидывания диа­ гональных струй регулятор устанавливают до их слияния. По­ ложительные регуляторы, как правило, устанавливают на вет­ вях, опасных при увеличении сопротивления.

В необходимых случаях производится расчет оптимальных сечений выработок [37].

23.9. Выбор способа вентиляции шахты

Требования к способам вентиляции: обеспечение подачи в шахту необходимого количества воздуха при депрессиях шахты и уча­ стков, не превышающих максимально допустимых, минимальные утечки воздуха (внутришахтные и с поверхности); управляемость воздухораспределением в шахте; устойчивость совместной работы вентиляторов; небольшое число вентиляторных установок; пре­ дупреждение загрязнения воздуха газами и пылью; предупрежде­ ние засорения каналов вентиляторных установок пылью и шты­ бом; предупреждение обмерзания вентиляторов и стволов (шур­ фов); расположение нагнетательных вентиляторов на специаль­ ных вентиляционных стволах без подъема; обеспечение мини­ мальной пожароопасности шахт по самовозгоранию полезного ископаемого; быстрая и надежная реверсируемость вентиляцион­ ных струй.

Всасывающий способ вентиляции применяется на газообиль­ ных угольных шахтах при единой или секционной схеме венти­ ляции; на рудниках — до глубины 1500 м; не рекомендуется при наличии аэродинамической связи выработок о поверхностью через зоны обрушений.

Нагнетательный способ применяется при отработке располо­ женных близко к поверхности участков месторождений (горизон­ тов), небольшом газовыделении и аэродинамическом сопротивле­ нии сети, наличии аэродинамической связи выработок с поверх­ ностью через зоны обрушения, при фланговой схеме вентиляции.

Нагнетательно-всасызающий способ применяется при боль­ шом сопротивлении шахты, наличии аэродинамической связи

споверхностью через зоны обрушения, при разработке склонных

ксамовозгоранию полезных ископаемых в случае аэродинамиче­ ской связи с поверхностью через зоны обрушения, при фланго­

где 4в — производительность вентилятора, м3/с; А, — депрессия вентилятора, Па; т|в — КПД вентилятора; т)д — КПД двигателя; г]п — КПД передачи от двигателя к вентилятору.

При депрессии вентилятора до 1500 Па рекомендуется приме­ нять осевые вентиляторы, при 1500—3000 Па — осевые и центро­ бежные, свыше 3000 Па — центробежные.

Все режимы работы вентилятора за весь срок службы должны вписываться в области его экономичной и устойчивой работы (см. разд. 24.25). Если это требование выполнить невозможно, то допускается однократное изменение частоты вращения вентиля­ тора путем замены двигателя.

Уточнение углов установки лопаток в пределах зон промышлен­ ной работы производится по характеристикам вентилятора.

При совместной работе нескольких вентиляторов предпочтение отдается центробежным. При вентиляторах с седлообразными ха­