авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Режимавентиляции призабойного пространства подготовительныхвыработок при управляемомиспользовании энергетическогопотенциала воздушной среды

-- [ Страница 2 ] --

 Рисунок 2 - Параметрыисходящей струи свежего воздуха извентиляционной-3

Рисунок 2 - Параметрыисходящей струи свежего воздуха извентиляционной трубы в призабойноепространство:

l – расстояние отвыходного отверстия вентиляционной трубыдо забоя выработки; l1 – расстояние отучастка струи, на котором происходитвнезапное расширение струи, до забоявыработки; d0 – диаметр выходногоотверстия вентиляционной трубы

Основными результатами,полученными в результате моделирования,являются:

  • На расстоянии от трубы,соответствующем 8 м в натуре, диаметрдошедшего потока воздуха до забоя равен 2диаметрам выходного отверстия.
  • При установке технологическогооборудования между вентиляционной трубойи забоем выработки утечка свежеговоздуха увеличивается.

Исследованиядальнобойности производилось МясниковымА.А. и Казаковым С.П. на гидравлическоймодели. Вентиляционная трубамоделировалась трубкой диаметром 2,5 см. Втупиковой части выработки былаустановлена модель проходческого комбайнаПК-3М. Авторами установлено, чтодальнобойность зависит в основном отплощади поперечного сечения выработки. Но,по их мнению, начальная скорость струи,выходящей из трубопровода, должнаоказывать более существенное влияние надальнобойность, чем площадь поперечногосечения.

Шахтные замерыпроизводились в подготовительныхвыработках шахт «Садкинская» и«Аютинская-бис». Целью исследований было,во-первых, установление закономерностейизменения скорости свежего воздуха послеистечения из выходного отверстиявентиляционной трубы при движении всторону забоя, и, во-вторых, направлений искоростей движения воздуха в исходящемпотоке от забоя выработки. Площадьпоперечного сечения горных выработок 12м2 в свету.Нагнетание свежего воздуха производилосьВМП типа ВМЭ-6м. На шахте «Аютинская-бис»воздух вначале подавался повентиляционным трубам диаметром 0,6 м. Затемконцевой участок вентиляционного ставанарастили трубой диаметром 0,8 м (рис. 3).

 Рисунок 3 – Схема шахтныхзамеров скорости воздуха в -4

Рисунок 3 – Схема шахтныхзамеров скорости воздуха в призабойномпространстве при диаметре вентиляционнойтрубы 0,8 м

Таким образом, в одномзабое замеры производились при истеченииструи свежего воздуха из отверстия сразными диаметрами. Замеры показали, чтопри диаметре трубы 0,6 м на расстоянии от 0,5до 0,7 м от выходного отверстия происходитзначительное уменьшение скорости воздуха.У выходного отверстия на осевой линиискорость воздушной струи была 6,3 м/с. Нарасстоянии около 0,6 м от выходногоотверстия по оси трубы скорость стала 3,8м/с, т.е. 67% от скорости на выходе извентиляционной трубы. На расстоянии 1,5 м ототверстия скорость по оси уменьшиласьнезначительно – до 2,5 м/с. На расстоянии 2,4 м ототверстия в результате турбулентныхзавихрений произошло уменьшение скоростидо 0,4 м.

Одновременно с замерамискорости свежей струи производилисьзамеры скорости в исходящем потоке состороны забоя выработки. В центревыработки на высоте 1 м от почвы в исходящемпотоке скорость была 0,3 м/с. В нижней частивыработки в исходящем потоке от забоя, т.е.в местах расположенияэлектрооборудования, наблюдаютсялокальные зоны с недопустимой скоростьюдвижения по Правилам безопасности (менее0,15 м/с). На высоте 1,0 м от почвы выработки вточках замера скорость была 0,17 м/с, 0,33 м/с иноль м/с.

Во время замеровскорости воздуха при диаметре трубы 0,8 мсредняя скорость на расстоянии 0,6 м отвыходного отверстия была 1,62 м/с, т.е.составляла 71% от средней скорости на выходеиз трубы (табл.1).

Таблица 1 - Результатызамеров в призабойном пространствескорости воздуха, исходящего извентиляционной трубы диаметром 0,8 м.

Номерточки замера

Расстояние от выходного отверстия трубы, м

Скорость воздуха в точке замера, V, м/с

1 0

2,5 (с учётомпомех –2,27)

2 0,6 1,3
3 0,6 0,55
4 0,6 3,0
5 1,5 0,95
6 1,5 0,9
7 1,5 2,1
8 2,4 0
9 2,4 1,0
10 3,3 0,12
11 3,3 0,23
12 4,2 0,95
13 4,2 0,44
14 5,1 0,13
15 5,1 0,41
16 6,0 0,26
17 6,0 0,53
18 11,0 0,25
19 11,0 0,26
20 0

0,28 (отзабоя)

21 2,0

0,12 (отзабоя)

В третьей главе рассмотрены теоретические основыраспространения воздушной массы, имеющейопределённый энергетический потенциал,после выброса из выходного отверстиявентиляционной трубы.

Как показали нашишахтные замеры и моделирование нафизической модели, параметры струи свежеговоздуха после истечения из выходногоотверстия изменяются. На первом участкевнезапного расширения компактная струярасширяется под некоторым углом допереходного сечения S1. Диаметр этогосечения d1 больше диаметравыходного отверстия d0. Расход воздуха впереходном сечении Q1 равен тому, которыйвышел из выходного отверстия трубы Q0, таккак на этом участке нет утечек. Однакосредняя скорость воздуха в переходномсечении уменьшится пропорциональноувеличению сечения.

Переходное сечениеструи воздуха является границейвентиляционной сети и определяетсярежимом работы вентилятора. За границейпереходного сечения начинается новыйрежим движения свежего и исходящегопотоков воздуха. Сечение струи продолжаетувеличиваться с одновременным уменьшениемв ней расхода. В том случае, еслидальнобойность струи свежего воздухабольше, чем расстояние от выходногоотверстия до забоя, то струя свежеговоздуха достигает забоя. При этом площадьпоперечного сечения струи у забоя SЗбудет больше, чем впереходном сечении S1, а расход воздуха узабоя QЗ будет меньше, чембыл при истечении из выходного отверстияQ0,т.е. QЗ < Q0.

Длина участка, накотором происходит внезапное расширениеструи и отсутствуют утечки воздуха lР, позамерам равна диаметру исходящегоотверстия трубы d0, т.е. lР =d0. Диаметр компактнойструи в конце участка d1 больше в 1,18 – 1,25 раза диаметраd0. (рис. 4).

 Рисунок 4 – Расчётная схема дляопределения параметров струи -5

Рисунок 4 – Расчётная схема дляопределения параметров струи свежеговоздуха на участке внезапногорасширения:

V0, V1 – соответственносредняя скорость струи воздуха в сеченииа-а выходного отверстия и в сечении б-б вконце участка внезапного расширения;d0, d1 – соответственно диаметр выходногоотверстия вентиляционной трубы икомпактной струи воздуха в конце участкавнезапного расширения; S0,S1 –соответственно площадь поперечногосечения а-а выходного отверстия трубы ипереходного сечения б-б;lР – длинаучастка внезапного расширения струивоздуха после выхода из вентиляционнойтрубы

Для расчётов придиаметре выходного отверстия 0,6 мпринимаемd1 =1,2 d0, а при диаметре 0,8 м -d1=1,14 d0. Скорость воздуха после внезапногорасширения струи из-за сложностей замерапри отсутствии видимых границ струинеобходимо уточнить аналитическимметодом.

При расширении струивыходящей из трубы происходит потерядинамического давления потока навеличину , даПа, - коэффициент местного сопротивления навнезапное расширение потока:

; . Тогдапри диаметре трубы d0=0,6 м, а при диаметре трубы d0=0,8 м,

Масса воздушногопотока, выходящая из вентиляционной трубыпод действием кинетической энергии,движется в сторону забоя. Воздух, каквсякое физическое тело, имеет массу иобладает при перемещении кинетическойэнергией, которая при прекращении движенияпереходит в потенциальную энергию.Известно, что кинетическая энергиядвижущейся массы пропорциональна кубу еёскорости. Объем воздуха, проходящего черезсечение S1 за время dt (рис. 4), равен , . Тогда массаМ этого объемаW воздухаравна , – плотность воздуха, кг/м3. Обозначим ; , тогда средняякинетическая энергияравна

.(1)

У выходного отверстиястатическое давление равно нулю, поэтому ипотенциальная энергия равна нулю.Кинетическая энергия потока по мереудаления от трубы уменьшается, апотенциальная КП -увеличивается.

Из условия выполненияэффективной вентиляции призабойногопространства струя свежего воздуха длясоздания турбулентного режима должнаиметь у забоя необходимую скорость. И объёмв струе должен быть достаточным дляразбавления выделяющихся газов. Поэтому узабоя выработки должно соблюдатьсяравенство энергий КЭ = а·КП,

а – коэффициентучитывающий, что скорость свежего воздухав струе у забоя должна быть больше нуля, амасса свежего воздуха, который дойдёт дозабоя, из-за утечек будет меньше, чем всечении S1.

Значение коэффициентаа по замерамутечек воздуха составляло от 0,4 до 0,6. Длярасчёта принимаем среднее значение, т.е.а = 0,5.

После сокращения ипреобразования (1) получим

Так как Q1 =V1·S1, а , l1 =(l – 0,6), m– коэффициент,значение которого было определено примоделировании и равно при d0=0,6м, m=1,13;при d0=0,8 м, m=1,02.В результате экспериментов установлено,что . После подстановкиполучим

(2)

Формула (2) являетсяосновной, в которой при определениирасхода воздуха для вентиляции забояQзучитывается энергетический потенциалподаваемого свежего воздуха Q0 впризабойное пространство.

Для сравнения былиопределены значения расхода воздуха поРуководству по вентиляции угольных шахт ипо формуле (2). Результаты приведены в табл. 2и на рисунках 5 и 6. Расчёты показали, что по«Руководству …» для разбавления каждого 1м3 метана,выделившегося в забое, необходимо подаватьв призабойное пространство 100 м3 свежего воздуха.Расчёты по формуле (2) показывают, чтонеобходимо подавать значительно больше(табл. 2). При расчётах по «Руководству …»наибольшая вероятность загазированиязабоя будет при дебите метана менее 1,5м3/мин. Принедостатке свежего воздуха у забоя, висходящем потоке может формироватьсявзрывоопасная смесь. Особенно это можетсказаться при увеличении длинытрубопровода и применении труб диаметром0,8 м (табл. 2).

Таблица 2 – Результатысравнения расхода воздуха дляпроветривания призабойного пространствавыработки, определяемого по 2методикам

Дебитметана в забое выработки,

Iз.п, м3/мин

Расходвоздуха по «Руководству …»,

Q0, м3/мин

Расходвоздуха, Q0, м3/мин

диаметр выходного отверстиявентиляционной

трубы, d0,м

0,6

0,8

Расстояние от вентиляционной трубыдо забоя, l,м

6 8 10 12 6 8 10 12
0,5 50 116 129 140 149 159 177 192 204
1,0 100 147 164 177 188 201 224 243 258
1,5 150 168 187 202 215 230 256 277 295
2,0 200 200 205 222 236 252 280 304 324
2,5 250 250 250 250 255 272 303 328 350
3,0 300 300 300 300 300 300 322 349 371
3,5 350 350 350 350 350 350 350 367 391
4,0 400 400 400 400 400 400 400 400 408

 Рисунок 5– Сравнение необходимого расходавоздуха для -22

Рисунок 5– Сравнение необходимого расходавоздуха для проветривания забоявыработки при диаметре выходногоотверстия вентиляционной трубы 0,6 м,определяемого по 2 методикам,

1 – по «Руководству по проектированиювентиляции …»; 2, 3, 4, 5 – по результатамисследования; 2,3,4,5 – соответственно при расстоянии отвентиляционной трубы до забоя 6, 8, 10 и 12 м

 Рисунок 6– Сравнение необходимого расходавоздуха для -23

Рисунок 6– Сравнение необходимого расходавоздуха для проветривания забоявыработки при диаметре выходногоотверстия вентиляционной трубы 0,8 м,определяемого по 2 методикам,

1 – по «Руководству по проектированиювентиляции …»; 2, 3, 4, 5 – по результатамисследования; 2,3,4,5 – соответственно при расстоянии отвентиляционной трубы до забоя 6, 8, 10 и 12 м

На шахтах сталиприменять более производительныевентиляторы, уменьшилась длинавыработок, увеличился дебит метана. Расходсвежего воздуха, подаваемого в призабойноепространство, доходит до 900 м3/мин. С увеличениемрасхода свежего воздуха скорость струи взоне нахождения проходчиков превышает 4 м/с(ПБ, п. 235). Также повышается риск полученияими простудных заболеваний. Чтобыобеспечить метанобезопасность и соблюдатьсанитарно-гигиенические нормы, необходимоподавать в забой требуемый расход свежеговоздуха и одновременно снижать скоростьэтого воздуха. Снизить скорость струисвежего воздуха в зоне нахождения людей узабоя до безопасных значений можно врезультате увеличения расстояния отвентиляционной трубы до забоя. Всоответствии с энергетической гипотезойдля доставки одинакового расхода набольшее расстояние необходимоувеличить начальную скорость воздуха.Полученные зависимости позволяютрассчитать скорость воздуха на любомрасстоянии от забоя в зависимости ототставания вентиляционной трубы. В табл. 3приведены расчётные скорости нарасстоянии 6 м от забоя выработки.

Изменение режимавентиляции призабойного пространства вовремя проведения выработки осуществляетсяв результате управления кинетическойэнергией, которая прямопропорциональнакубу скорости струи свежего воздуха навыходе из выходного отверстия, и площадипоперечного сечения (диаметра) выходногоотверстия.

Таблица 3 – Расчётные значенияскорости воздуха в рабочей зоне V6 нарасстоянии 6 м от забоя выработки

d0, м l, м Qз.п., м3/мин Q0,

м3/мин

V0,

м3/с

V1*,

м3/с

V6*,

м3/с

0,6 8 100 163 9,6 6,7 6,3
0,6 12 100 188 11,1 7,7 2,9
0,6 15 100 203 12,0 8,3 1,9
0,8 8 100 222 7,4 5,7 5,1
0,8 12 100 257 8,6 6,6 2,5
0,8 15 100 277 9,2 7,1 1,7
0,8 20 100 306 10,2 7,9 1,0


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.