16. Давление воздуха и виды давления. Депрессия

   Основными параметрами рудничной вентиляции являются давление и расход воздуха. Различают абсолютное давление столба и разность давлений.

Р=Р₀+γ₀Н,

где Р₀ - давление атмосферы на поверхности Земли; γ₀ - плотоность воздуха; Н - глубина шахты.

   На уровне моря атмосферное давление составляет 760 мм ртутного столба; на каждые 100 м глубины давление увеличивается на 10 мм. рт. ст. Движение воздуха по горным выработкам происходит вследствие разности давления, создаваемого работой вентилятора и в значительной степени за счёт теплового фактора существует 3 вида давления: статическое, скоростное, общее.

Статическое давление — давление на стенки трубопровода или бока выработки, т.е. давление на стенку, расположенную параллельно потоку воздуха. Измеряется в Па или в мм. водяного столба или в кг/м².

Если вентилятор отсасывает воздух из шахты, то в горных выработках создаётся давление ниже атмосферного и статическим давлением называют депрессию. Если вентилятор нагнетает воздух в шахту, то в шахте возникает компрессия, но в рудничной вентиляции как недостаточное, так и избыточное давления, называют депрессией.

   Скоростное давление — давление движущегося воздуха, воспринимаемое поверхностями, расположенными перпендикулярно потоку воздуха.

h=ν²γ/2g

   Общее давление — представляет собой сумму статического и скоростного давления.

17. Виды сопротивления горных выработок

Движение воздуха в выработках встречает сопротивление поверхности выработок, преодоление которого вызывает потери давления. Различают 3 вида сопротивления в выработках:

1) сопротивление трению;

2) местные потери;

3) лобовые сопротивления.

Сопротивление трению представляет собой ту часть потерь энергии статического давления потоков воздуха, которое вызывается трением частиц воздуха о стенки выработки, а также трением  одних слоёв о другие при перемешивании потока. Депрессия, необходимая для преодоления сопротивления трения воздуха при движении по выработкам определяется по формуле:

h=αLP_BQ²/S³,

где α — коэффициент сопротивления трению; L — длина выработки; P_B — периметр выработки; коэффициент зависит от шероховатости стенок выработок, высоты профиля элементов металлической крепи, расстояние между крепёжными рамами, замерив h, Q, L, P_B, S его можно узнать:

α=hS²/L_BPQ²,

αLP_B/S³ — аэродинамическое сопротивление трения и обозначается R.

С учётом этого формулу для определения потерь депрессии на преодоление сопротивления трению записывают так:

h=RQ².

Для расчётов применяют единицу измерения – киломюрг. Сопротивление выработки не зависит  от количества проходящего воздуха и характеризует трудность проветривания выработки. Наиболее эффективными способами снижения коэффициента трения являются: торкретирование бетоном боковых стенок выработки, применение пластмассовых покрытий, обшивание крепи досками, увеличение сечения выработок.

   Местные потери  встречаются в виде поворотов внезапном суживании, движущихся вагонеток и поездов. Потери вычисляются по формуле:

h_m=εν²/2g,

где ε — коэффициент местного сопротивления; ν — скорость движения воздуха.

Местные сопротивления возникают из-за изменения скорости потока по величине и направлению на поворотах выработки, сужениях, расширениях — возникают завихрения воздуха, увеличивается турбулентность потока.

   Лобовым сопротивлением называют сопротивление, оказываемое потоку воздуха, в виде предмета, размеры которого значительно превосходят выступы и шероховатости или элементы крепи. Это сопротивление  армировки шахтных стволов, вагонеток, стропильной крепи, стоек крепи. Лобовое сопротивление можно снизить, придавая предмету обтекаемую форму.