5.3 Вентиляционные трубопроводы.
Вентиляционные трубопроводы должны удовлетворять следующим основным требованиям:
- минимальные утечки воздуха;
- минимальное сопротивление труб;
- легкость, простота, надежность соединения труб, удобство монтажа;
- возможность последующего использования труб после демонтажа трубопровода;
- прочность.
При проведении выработок применяются гибкие и жесткие трубопроводы.
Наибольшее распространение получили жесткие металлические и гибкие трубы.
Металлические вентиляционные трубы изготавливаются диаметром 400, 500, 600, 700, 800, 900 и 1000 мм. Длина отдельных звеньев равна 2,5 и 3 м, а трубы диаметром 800 мм и выше имеют длину звена 3 и 4 м. Трубопровод, состоящий из длинных звеньев, имеет меньшее число стыков, в результате чего значительно сокращаются утечки воздуха. Однако длинные звенья из-за большого веса неудобны при монтаже трубопровода. Достоинство металлических труб большая долговечность, возможность использования как при нагнетательном так и при всасывающем способе проветривания. Недостатком являются большая масса, большой расход метала, неудобство при монтаже и демонтаже.
Гибкие вентиляционные трубы изготавливаются диаметром 200, 300, 400, 500, 600, 800, 1000 и 1200 мм. Длина отдельного звена 5, 10 и 20 м. Гибкие трубопроводы, вследствие большой длины отдельных звеньев имеют меньшее число стыков, что снижает утечки воздуха. Легкость и простота стыковки обеспечивает быстрый монтаж и демонтаж трубопровода. Однако эти трубы менее долговечны чем металлические. Трубы диаметром 400 мм применяются чаще всего в выработках небольшой длины и небольшой площади поперечного сечения. Наиболее часто применяют трубы диаметром 500 и 600 мм, реже 800 мм.
5.4 Определение аэродинамических характеристик вентиляционного трубопровода.
Утечки воздуха. Степень герметичности вентиляционных труб является решающим фактором эффективности проветривания горных выработок, в особенности протяженных. Если в коротких воздухопроводах иногда можно допустить утечки, доходящие до 50 % от подачи вентилятора, то в трубопроводах длинной несколько сотен метров утечки воздуха могут создать трудности при доставке необходимого количества воздуха в забой.
На практике пока еще не удалось добиться абсолютной герметичности трубопровода. Утечки воздуха в трубопроводах оцениваются двумя показателями: коэффициентом утечек воздуха (kут.тр ) - равным отношению количества воздуха в начале трубопровода или дебита вентилятора к количеству воздуха, поступающему к концу трубопровода; либо обратной ему величиной - коэффициентом доставки.
Утечки воздуха в металлических трубопроводах в основном происходят на стыках труб. Для прорезиненных трубопроводах типа М утечки воздуха через соединения труб имеют место при небольшой депрессии. С увеличением депрессии происходит самоуплотнение стыков отдельных труб и величина утечек воздуха снижается, но при дальнейшем повышении статического давления может наблюдается просачивание воздуха через ткань трубы. Утечки воздуха зависят не только от герметичности соединений трубопровода и его размеров, но и от величины напора. С увеличением напора они значительно возрастают. Так как предложенные выше коэффициенты утечек и удельной стыковой проницаемости получены опытным путем при определенном напоре, то они не отражают в полной мере влияние депрессии на утечки воздуха.
С учетом вышеперечисленного значение коэффициента утечек определяется по формуле:
(5.1)
где: n - количество 100-метровых участков на длине трубопровода;
R100 - сопротивление 100-метрового плотного трубопровода;
Аут - эквивалентное отверстие утечек 100-метрового трубопровода.
Для металлического трубопровода Аут может принимаются от 0.026 до 0.043 в зависимости от качества соединения труб. Для гибких трубопроводов при длине звена 10 м Аут = 0.0132, при длине звена 20 м Аут = 0.0123.
При эксплуатации вентиляционных трубопроводов необходимо следить, чтобы фактические утечки воздуха не превышали тех величин, которые были приняты при расчете проветривания. В противном случае неизбежны изменение режима работы вентилятора и уменьшение количества воздуха, подаваемого в забой выработки.
Таблица 5.1