5.2 Характеристики вентиляционного трубопровода.

5.2.1 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 (мягко говоря) при доставке необходимого количества воздуха в забой.

На практике пока еще не удалось (и не удастся в обозримом будущем) добиться абсолютной герметичности трубопровода. Утечки воздуха в трубопроводах оцениваются двумя показателями: коэффициентом утечек воздуха (k_ут.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 в основном у стыков труб. Для прорезиненных труб 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 возможно наблюдается просачивание воздуха через ткань трубы.

Значения коэффициентов утечек воздуха для гибких труб типа М и текстовинитовых приведены ниже (на основании опытных данных).

Таблица 5.3

Коэффициент утечек воздуха для труб типа М.

Длина трубопровода	kут.тр	Длина трубопровода	kут.тр	Длина трубопровода	kут.тр	Длина трубопровода	kут.тр
Диаметром 400 - 600 мм при длине звена 20 м				Диаметром 700 - 1000 мм при длине звена 10 м
50	1.04	600	1.35	100	1.07	900	2.27
100	1.07	700	1.39	200	1.13	1000	2.63
150	1.11	800	1.43	300	1.22	1200	3.23
200	1.14	1000	1.54	400	1.32	1400	4.00
250	1.16	1200	1.76	500	1.41	1600	4.75
300	1.19	1500	2.09	600	1.54	1800	6.25
400	1.45	2000	2.63	700	1.72	2000	7.15
500	1.30	-	-	800	1.96	-	-

Таблица 5.4

Коэффициент утечек воздуха для труб типа М при длине звеньев 5 и 10 м.

Общее число стыков в трубопроводе	kут.тр	Общее число стыков в трубопроводе	kут.тр
До 4	1.04	18 - 20	1.23
5	1.05	21 - 25	1.30
6 - 8	1.07	26 - 35	1.33
9 - 11	1.11	36 - 45	1.43
12 - 14	1.15	56 - 55	1.54
15 - 17	1.19	-	-

Таблица 5.5

Коэффициент утечек воздуха для текстовинитовых труб.

Диаметр трубопровода	При длине трубопровода, м
м	100	200	300	400	500	600	700	800	900	1000
0.5	1.019	1.045	1.091	1.145	1.157	1.230	1.330	-	-	-
0.6	1.014	1.036	1.071	1.112	1.330	1.180	1.261	1.330	-	-
0.7	1.010	1.028	1.063	1.080	1.108	1.145	1.188	1.237	1.288	1.345
0.8	1.008	1.022	1.040	1.067	1.090	1.126	1.153	1.195	1.229	1.251

Для металлических трубопроводов значение коэффициента утечки воздуха подсчитываются по формуле:

(5.7)

где: L_тр - длина трубопровода, м;

L_зв - длина звена, м;

R_тр - аэродинамическое сопротивление трубопровода без учета утечек воздуха, Н*с² / м⁸ ;

d_тр - диаметр трубопровода, м

k_ут.ст - коэффициент удельной стыковой воздухопроницаемости условного трубопровода диаметром 1 м под действием разности давления в 1 даПа, зависящий от качества соединения звеньев.

Таблица 5.6

Значение коэффициента удельной стыковой воздухопроницаемости.

	kут.ст * 103
При обычном качестве сборки в подземных условиях	5.0
При хорошем качестве сборки с применением резиновых прокладок	2.2 - 3.0
При тщательном уплотнении стыков	1.0
При применении прокладок из резиновых колец с бандажным соединением	0.034

Утечки воздуха зависят не только от герметичности соединений трубопровода и его размеров, но и от величины напора. С увеличением напора они значительно возростают. Так как предложенные выше коэффициенты утечек и удельной стыковой проницаеммости получены опытным путем при определенном напоре, то они не тражают в полной мере влияние депрессии на утечки воздуха. В связи с изложенным выше замечанием можно предложить формулу, которая более полно учитывает все приведенные выше факторы.

(5.8)

где: n - количество 100-метровых участков на длине трубопровода;

R₁₀₀ - сопротивление 100-метрового плотного трубопровода;

А_ут - эквивалентное отверстие утечек 100-метрового трубопровода.

Для металлического трубопровода А_ут может принимаются от 0.026 до 0.043 в зависимости от качества соединения труб. Для гибких трубопроводов при длине звена 10 м А_ут = 0.0132, при длине звена 20 м А_ут = 0.0123.

эквивалентное отверстие утечек трубопровода определяется условной суммарной площадью неплотностей трубопровода при данном расходе и депрессии, устанавливается опытным путем.

Таблица 5.7

Диаметр трубы,	Металлические		Типа М		Текстовинитовые
м	тр * 103	R100	тр * 103	R100	тр * 103	R100
0.3	3.7	990.0	4.8	1284.0	1.8	481.0
0.4	3.6	228.0	4.8	305.0	1.7	108.0
0.5	3.5	72.8	4.8	100.0	1.6	33.0
0.6	3.0	25.0	4.8	40.1	1.5	12.5
0.7	3.0	11.6	4.7	28.2	1.3	5.0
0.8	2.9	5.8	4.7	9.3	1.3	2.5
0.9	2.7	3.0	4.6	5.1	1.2	1.3
1.0	2.5	1.6	4.6	3.0	1.2	0.8

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.

5.2.2 Аэродинамическое сопротивление трубопровода.

Напор создаваемый вентилятором при его работе на вентиляционный трубопровод, расходуется на преодоление сопротивление трения и местных сопротивлений, а также на скоростной напор при выходе воздуха из трубопровода или при входе в него, при всасывающем проветривании.

Аэродинамическое сопротивление трения трубопровода без учета утечек воздуха определяется по формуле:

, Н*с² / м⁸ (5.9)

где: _тр - коэффициент аэродинамического сопротивления, Н*с² / м⁴ , для металлических труб изменяется от 0.0037 до 0.0025, матерчатых типа М - от 0.0048 до 0.0045, текстовинитовых - от 0.0018 до 0.0012;

L_тр - длина трубопровода, м;

d_тр - диаметр трубопровода, м.

Кроме того аэродинамическое сопротивление трения трубопровода можно определить через эквивалентное отверстие:

, Н*с² / м⁸ (5.10)

Местные сопротивления вентиляционных трубопроводов создаются обычно коленами, тройниками, ответвлениями и другими фасонными частями труб. Значения местных сопротивлений приведены ниже.

Таблица 5.8

Сопротивление (Н*с² / м⁸ ) фасонных частей гибких трубопроводов.

Фасонная часть	При диаметре труб, мм
	400	500	600	700	800	900	1000
Колено под углом: 900 450	24.5 12.3	9.8 4.9	4.9 2.45	2.7 1.3	1.6 0.8	1.0 0.5	0.7 0.3
Тройники: при движении воздуха на проход под углом 900 при разветвлении струи с поворотом на 900 в обе стороны	49.0 73.5	19.6 31.4	9.8 15.7	5.4 8.8	3.2 5.0	2.0 3.2	1.3 2.1
Отводы при движении струи на проход и ответвлении под углом 450	19.6	7.4	3.4	1.9	1.1	0.7	0.5