Малая единица сопротивления

r = 1000R = 1000α·L·P/S³

R = r/1000.

В расчетах по рудничной вентиляции используют большую единицу аэродинамического сопротивления R, Н·с²/м⁸, называемую киломюргом kµ, а также малую единицу сопротивления, r, 10^-3 Н·с²/м⁸ называемую мюргом, µ.

Последовательным соединением – наиболее простое, при котором отдельные выработки расположены последовательно одна за другой и характеризуется тем, что через каждую из выработок с сопротивлением R₁ , R₂ , R₃ и т.д. проходит одно и тоже количество воздуха

Q = Q₁ = Q₂ = Q₃ =…Q_n.

 

Общее аэродинамическое сопротивление равно сумме сопротивлений выработок

 

R = R₁+ R₂+ R₃+…+R_n

Общая депрессия

RQ² = R₁Q²+ R₂Q² + R₃Q²+…+ R_nQ²,

т.е. h = h₁ + h₂ + h₃ +…+h_n.

 

При параллельном соединении струя воздуха, имеющая общий расход Q_о в какой либо точке А расходится на несколько ветвей, которые затем снова соединяются.

 

 

Характерной особенностью параллельного соединения выработок является то, что депрессии параллельных выработок С и Д всегда равны между собой независимо от их сопротивлений.

Имеем

R₁Q₁² = R₂Q₂².

Откуда Q₁ / Q₂ = . С учетом того, что Q₁ + Q₂ = Q₀ .

Q₂ = Q₀ / +1; Q₁ = Q₂ / +1.

Общее сопротивление двух параллельных ветвей равного сопротивления

R_o = R₂ /2.

 

Общее эквивалентное отверстие А_о = А₁ + А_2.

В диагональном соединении параллельныеветви соединяются между собой выработками, называемыми диагоналями.

При одной диагонали это соединение простое, а при нескольких - сложное. Реальные схемы действующих шахт представляют собой сложное сочетание последовательно, параллельно и диагонально соединенных выработок и быстрое решение задачи нахождения депрессий, дебитов и направлений потоков осуществляется посредством ЭВМ.

 

 

Последовательная совместная работа двух и более вентиляторов в шахтной сети встречается, когда всасывающий патрубок одного вентилятора соединен с диффузором другого, когда два вентилятора главного проветривания находятся на одном стволе, когда один расположен на поверхности, другой – в шахте (дополнительный), когда один вентилятор главного проветривания расположен на одном воздухоподающем стволе, на другом стволе – вентилятор главного проветривания, работающий на всасывание и, когда несколько вентиляторов включены в один вентиляционный трубопровод или воздуховод. Эти случаи отражены на рис. 6 а, б, в.

Последовательную работу вентиляторов применяют при большом сопротивлении вентиляционной сети. При последовательной работе одинаковых вентиляторов расходы воздуха в каждом из них будет Q₁ = Q₂ =…= Q_n, а общая депрессия равна сумме депрессий, создаваемых отдельными вентиляторами (h_общ = h₁+h₂+…+h_n). При последовательной работе двух неодинаковых вентиляторов общая их характеристика находится сложением депрессий индивидуальных характеристик первого и второго вентиляторов. Сначала вычерчивают характеристики 1 и 2 соответственно первого и второго вентиляторов, проводят ряд произвольных вертикальных линий в, с, а; в′, с′, а′; в′′, с′′, а′′; и т.д. и затем строят характеристику 3

 

Схемы последовательной работы вентиляторов.

 

последовательно работающих вентиляторов по суммарным ординатам аа = ав + вс; а′а′ = а′ в′ + а′ с′ и т.д. Режим последовательно работающих вентиляторов определяется точкой пересечения 5 суммарной характеристики 3 с характеристикой сети горных выработок 4. При этом общий расход Q_общ меньше суммы Q₁ и Q₂ расходов воздуха в случае их индивидуальной работы, определяемых точками 1 ′, 2 ′, т.е. Q_общ < (Q₁ + Q₂). Суммарная депрессия h_общ двух совместно работающих вентиляторов также меньше суммы депрессий h₁ и h₂ при индивидуальной их работе h_общ < (h₁ + h₂). Последовательные работы вентиляторов применяется на шахтах, для проветривания которых требуется сравнительно небольшой расход воздуха при высокой депрессии сети.

Параллельная совместная работа двух вентиляторов называется совместная работа двух вентиляторов, установленных на одном из шахтных стволов или на двух разных фланговых стволах. при этом депрессии их должны быть одинаковы, а расходы могут быть разными. Q_общ получается сложением расходов воздуха, взятых из индивидуальных характеристик. Эту операцию также выполняют на диаграмме графически: складываются расходы воздуха и строят новую характеристику по абсциссам, а депрессия остается той же. Пересечения суммарной характеристики с характеристикой вентиляционной сети в точке А определяет режим совместной работы двух вентиляторов – парциальные расходы воздуха Q ′ _парц и Q ′′ _парц каждого вентилятора при их совместной работе будут меньше соответствующих индивидуальных расходов, т.е. Q_общ = (Q_парц′ + Q_парц′′) < (Q_инд′ + Q_инд′′).

 

При совместной работе вентиляторов и естественной тяги действие естественной тяги h_е аналогично действию последовательно включенного в работу вентилятора. При этом на диаграмме складываются ординаты при сопутствующих направлений h_в и h_е и вычитается ордината h_е из ординаты h_в в случае противоположных направлений.

Характеристика вентиляторов с учетом действия естественной тяги воздуха.

 

 

Регулирование расхода свежего воздуха в шахтах представляет собой искусственное распределение его между отдельными крыльями, участками, блоками, забоями и т.д. в соответствии с потребностью в свежем воздухе. Необходимость регулирования обуславливается наличием в вентиляционных сетях множества параллельных и диагональных соединений горных выработок, что приводит в случае отсутствия регулирования к самопроизвольному распределению воздуха в выработках, не отвечающему фактической потребности в таком его распределении. В шахтах для искусственного регулирования применяют вентиляционные окна, воздушные завесы, вентиляторы-усилители, комбинированные способы.

Регулирование расхода воздуха с применением окон в параллельных системах заключается в том, что в выработке (ветви), где требуется снизить расход воздуха, устраивается вентиляционное окно для создания дополнительного сопротивления (см. рис.).

Рис.8. Регулирование расхода воздуха с помощью окна.

Вентиляционное окно устраивают в вентиляционной двери или перемычке в том месте, чтобы не затруднять работу подземного транспорта.

Площадь поперечного сечения вентиляционного окна Х_окн рассчитывается на величину разности депрессии h₁ и h₂, если они не равны.

При отношении Х_окн/S≤ 0,5

h₂ = (v₂ – v₁)² γ /(2g),

где v₂ и v₁ - скорости движения за окном в самой сжатой части воздушного потока и в выработки, где установлено окно. Тогда после преобразований получили

Х_окн = q S/(0.65 q + 0.83 ),

где q – расход воздуха в окне, м³/с.

При отношении Х_окн/S > 0,5

Х_окн = q S/(q + 0.75 ·S· ).

Если требуется уменьшить расход воздуха в окне с q до q′, то в вентиляционном окне устанавливают заслонку, с помощью которой регулируют площадь до тех пор, пока не станет q + q’.

В настоящее время в действующих шахтах вместо вентиляционных окон могут применяться регуляторы различных типов: жалюзийные, шторчатые, пластинчатые, дырчатые и т.п., с помощью которых регулируется расход воздуха.

Регулирование расхода воздуха уменьшением коэффициента сопротивления осуществляется заменой крепи с высоким коэффициентом аэродинамического сопротивления. Регулирование расхода воздуха посредством изменения площади поперечного сечения. Для увеличения расхода в одном из параллельных ветвей увеличивают площадь поперечного сечения в другой или, наоборот, в зависимости от потребности.

Вспомогательный вентилятор-усилитель («толкач») устанавливается в ветви простого параллельного соединения, в которой необходимо повысить расход воздуха до требуемой величины. Установка «толкача» допускается в виде исключения с разрешения органов Госгортехнадзора в местах, где отсутствуют подсосы и рециркуляция воздуха. Пусковое устройство устанавливается у вентилятора и может быть дистанционное, на некотором расстоянии от него. «Толкач» может работать через перемычку и без нее.

Регулирование с помощью воздушных завес позволяет не устанавливать вентиляционные окна или вспомогательные «толкачи», что облегчает работу подземного транспорта. Воздушная завеса представляет собой вертикальную трубчатую колонну, имеющую щель на всю высоту, через которую посредством вентилятора местного проветривания подается определенное количество воздуха в пункте разветвления струй воздуха в выработке, где требуется уменьшить расход воздуха.

Принципы автоматического управления проветривания шахт заключается прежде всего в оперативности воздухораспределения, и затем в возможности разнообразного подхода к разработке систем автоматического управления проветривания (САУП), которые могут быть централизованными и иерархическими. Централизованная САУП включает в себя центральный диспетчерский пункт управления с вычислительной машиной ВМ, датчики первичной информации Д и регулирующие органы (устройства) РУ. ВМ, получая от Д значения контролируемых параметров (содержание газов, скорость воздуха, депрессии и т.д.), обрабатывает их, определяя расходы воздуха в ветвях, сопоставляет с требуемыми уровнями и передает сигналы на РУ, которые изменяют параметры вентиляции в заданных пределах. Иерархические САУП применяются при разбивке вентиляционной сети на отдельные участки, для которых создаются автономные системы оптимального автоматического управления.

 

По пылевому фактору от взрывания накладных зарядов расчет необходимого расчета воздуха рекомендуется определять по формуле/9/

Q ≥ S∙ v _min, м³/с,

где S – сечение выработки, м²;

v _min - минимально допустимая скорость движения воздуха м/с.

Согласно требованиям ЕПБ минимально допустимая скорость в очистных выработках должна быть не менее 0,5 м/с, в подготовительных – 0,25 м/с, а в выработках шириной > 5 м – 0.15 м/c.

По результатам исследований, проведенных Горным институтом КНЦ РАН и разработанных на их основе рекомендаций /11/, принята к использованию величина скорости воздуха для очистных и подготовительных выработок с шириной < 5 м – 0,25 м/с. Это значение наиболее соответствует оптимальной скорости воздуха по выносу пыли, соответствующая скорости витания частиц крупностью до 10 мкм, составляющей ~ 90% всего количественного состава витающей в воздухе пыли. Установлено, что при увеличении скорости воздуха вдвое концентрация пыли увеличивается в 2,5÷3,5 раза. Предлагаемый норматив минимально допустимой скорости воздуха пригоден для всех штрекообразных выработок вне зависимости от назначения их (очистная или проходческая) в силу полной аналогии протекания аэропылединамических процессов, т.е. выработки подразделяются на подготовительные и очистные только по назначению.

Расчеты воздуха по пылевому фактору, обосновывающие создание нормативной по пыли чистоты воздушной среды на рабочем месте, выполняются в следующем порядке.

Определяется необходимое количество воздуха для проветривания по пылевому фактору

Q_п = v_min·S = 0.25·S, м³/с, где S – площадь сечения выработки, м².

Определяется допустимая пылевая нагрузка, т.е. допустимая при v_min = 0,25 м/с интенсивность пылепоступления в воздухе /11/

В = n_доп Q(1 + K_пр) = 1,8 S, мг/c,

где n_доп = 6 мг/с – норма запыленности воздуха для апатитовых рудников;

K_пр = 1+ K_н = 1,2 - коэффициент процесса, учитывающий турбулентную диффузию (перемешивание пылевого потока) и суммарный эффект коагуляции и налипания пыли на поверхность выработки.

Определяется интенсивность пылеобразования конкретного процесса

при бурении ручными перфораторами

J_бр = 9,1K₁ ·K₂, мг/c,

при бурении машинами

J_бм = 7,0K₁ ·K₂, мг/c,

при бурении глубоких скважин

J_бc = 4.55K₁ ·K₂, мг/c,

где K₁ – коэффициент, учитывающий условия и количество одновременно работающих буровых машин;

K₂ – коэффициент угла заложения шпуров или скважин.

Коэффициенты K₁ и K₂ принимаются такими же, как в формуле

При погрузке-разгрузке горной массы самоходными машинами

при проходке

J_пп = 1,68Р_ч , мг/c,

при очистной выемке (добыче)

J_пд = 1,4Р_ч , мг/c,

где Р_ч – средняя часовая производительность погрузо-разгрузочных работ, г/ч.

Интенсивность пылепоступления при работе вибропитателей

J_в = 84·n, мг/с,

где n – количество одновременно работающих вибропитателей в выработке.

По принятому условию минимального содержания пыли в воздухе проверяется обеспечение нормативной запыленности воздуха.

K = В/J_i или 100 В/J_i, %,

если K ≥ 1, то n_доп обеспечивается и не требуется проведения каких-либо дополнительных мероприятий;

если K < 1, то для обеспечения n_доп требуется проведение дополнительных мероприятий:

при 1 > K ≥ 0.5 – требуется периодическое орошение руды в процессе ее погрузки или увлажнение воздуха оросителями при бурении, позволяют снизить запыленность по крайней мере в 2 раза;

при 0,5 > K ≥ 0.35 – требуется регулярное орошение или увлажнение при ведении соответствующих технологических процессов, что позволит снизить запыленность воздуха в 3 раза;

при K > 0.35 – необходимы организационно-технические мероприятия, требующие технико-экономического анализа и связанные с перераспределением по времени числа одновременно работающих бурильных машин или суточных объемов добываемой руды по сменам.

Следует иметь ввиду, что при организации противопылевой вентиляции в выработке с торцовым выпуском руды необходимо обеспечивать скорость воздуха v_min = 0,25 м/с, т.к. большее увеличение скорости приведет к обратному результату повышению запыленности и ухудшению санитарно-гигиенического состояния атмосферы в выработке.

 

 

Проветривание проводимых выработок осуществляется с применением вентиляторов местного проветривания (ВМП), эжектора, вследствие общешахтной депрессии, а также посредством диффузии, создаваемой струей воздуха, проходящего по сквозной выработке, к которой примыкает тупиковая выработка. Применяются три способа проветривания выработок с помощью ВМП: нагнетательный, всасывающий и комбинированный.

Рис. 9. Способы проветривания тупиковых горных выработок.

 

Нагнетательный способ (см. рис. 9а) вентиляции состоит в том, что из сквозной выработки (1) свежий воздух подается в забой (2), используя для этого вентиляционный трубопровод (3) и нагнетательный вентилятор (4), а загрязненный воздух из забоя удаляется также по проводимой тупиковой выработке. Нагнетательный вентилятор должен устанавливаться в сквозной выработке на входящей струе свежего воздуха на расстоянии не меньше 10 м от устья проветриваемой выработки. Конец вентиляционного трубопровода в проветриваемых выработках, согласно требованиям ЕПБ должен находиться не далее 10 м, а в восстающих выработках – не далее 6 м. Этот способ проветривания, нагнетательный приемлем как в газовых, так и не газовых шахтах.

Достоинства нагнетательного способа проветривания: быстрое удаление газов, возможность использования утечек свежего воздуха из вентиляционного трубопровода для удаления загрязнений в проветриваемой выработке.

Недостатки: распространение удаляемых из забоя газов опасной концентрации по всей длине проводимой выработки, вследствие чего до полного проветривания работу в ней нельзя начинать.

Всасывающий способ проветривания (см. рис. 9 б, в) заключается в том, что свежий воздух, проходящий по сквозной выработке, поступает к забою по проводимой выработке (2), а удаление загрязненного воздуха из призабойной части производится по вентиляционному трубопроводу (3) вследствие разрежения, создаваемого всасывающим вентилятором (5), установленным на исходящей струе воздуха на расстоянии не менее 10 м от проводимой выработки или на самом всасывающем трубопроводе. Всасывающий способ менее эффективен в сравнении с нагнетательным, т.к. скорость всасываемого воздуха интенсивно убывает по мере увеличения расстояния от конца трубы. Так на расстоянии от всаса равном диаметру трубы скорость подтекающих к нему частиц воздуха равна лишь 6,25% от скорости воздуха в трубе, на расстоянии 2-х диаметров – 1,1%, трех – 0,7%, четырех – 0,4%, десяти – 0,06%.

Достоинством этого способа является то, что ядовитые примеси не распространяются по всей проводимой выработке, и там могут находиться люди.

Недостатки: низкая эффективность удаления примесей из-за малых скоростей в зоне всаса, подсосы в трубопровод не способствуют повышению эффективности проветривания.

Комбинированный способ проветривания (см. рис. 9г) – это нагнетательно-всасывающий способ, сочетающий в себе особенности этих способов проветривания и обладает их достоинствами, не имея их недостатков. При комбинированном способе нагнетательный и всасывающий вентиляторы работают на самостоятельные трубопроводы. Существуют различные варианты комбинированного способа: когда нагнетательный и всасывающий вентилятор находятся оба на сквозной струе, когда всасывающий вентилятор находится на сквозной струе, а нагнетательный – в проводимой выработке на расстоянии 30-150 м, когда используется групповое расположение нагнетательно и всасывающего вентиляторов на специальных салазках. Во всех случаях расходы воздуха вентиляторов должны удовлетворять условию Q_вс = (1,2÷1,3)Q_наг.

Проветривание восстающих выработок осуществляется нагнетательным способом с применением ВМП, если восстающий проходится обычным методом, причем трубопровод размещается в вентиляционном отделении восстающего рядом с лестничным отделением. Выходной патрубок трубопровода должен находиться не более 6 м от забоя.

Восстающие, проходимые проходческим комплексом типа КПВ проветривают воздушно механической смесью через магистраль сжатого воздуха. Время проветривания при этом предусматривается в течение не менее 1 часа.

Расход воздуха, необходимого для нагнетательного способа проветривания горизонтальных горных выработок по газам от взрывных работ рекомендуется вести по формуле

, м³/с,

где Q_н - расход воздуха при проветривании выработок нагнетательным способом, м³/с;

t - время проветривания, t = 1800 с;

A - количество одновременно взрываемого ВВ в забое, кг;

S - площадь поперечного сечения выработки, м²;

L - длина выработки (расстояние от забоя до устья выработки, где установлен нагнетательный вентилятор), м.

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: