Способ регулирования расхода воздуха в горных выработках

9) ( 51 Е 21 Р 1 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ акеевскийолюции научитут по беной промышРуд19 чная В. Б.техизКома авлический де 4) (57) СПОСО ДА ВОЗДУХА В нованный на ОВАНИЯ РАСЫРАБОТКАХр ии количества,РЕГУЛ ОРН 1)Х редел СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Государственный Мордена Октябрьской Ревисследовательский инстзопасности работ в горленности(56) 1.Бурчаков А,С. иаэрология, М., Недрас.197.2.Скочинский А.А. иРудничная вентиляция.дат, 1959, с.396-398. последовательно установленных вспо- .могательных вентиляторов, размещении их в выработке и подборе соотношений сечений выходных отверстийвентиляторов и горной выработки,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения эффективностипроветривания выемочных участковза счет уменьшения потерь энергиивоздушной струи, вентиляторы устанавливают на расстоянии друг отдруга не меньшем, чем три гидравлических диаметра горной выработки,а соотношение сечений выходногоотверстия вентилятора и выработкиопределяют иэ условиягВ диаметр выработки, м) с) - диаметрвыходного отверстия вентилятора, мИзобретение относится к горнойпромышленности, а именно способамрегулирования расхода воздуха впроветриваемых за счет общешахтнойдепрессии выработках угольныхшахт,5Известен способ регулированиярасхода воздуха в выработках с помощью подземных нспомогательныхвентиляторон, работающих черезперемычки. Вспомогательные вентиляторы устанавливают в нетвях, вкоторых необходимо увеличить расход воздуха и повысить депрессию.При этом выработку перекрывают перемычкой, через которую проходит 15диффузор вентилятора. Транспортнаправляют по обходной выработке,в которой сооружают шлюз из двухвентиляционных дверей Я .Однако появление дополнительного источника тяги в ветви с вспомогательным вентилятором приводитк увеличению депрессии ветви, аслецовательно, и расхода воздухав ней. Применение подземных вспомогательных вентиляторов являетсяэффективным и экономичным способомрегулирования расхода воздуха, Однако при их использовании свежий воздух может загрязняться утечками сисходящих струй. Остановка подзем- З 0ного вентилятора вызывает резкоеухудшение проветривания забоевренерсирование вентиляционных струйна выемочных участках при аварияхзатруднено. Из-за этого установка 35подземных вспомогательных вентиляторов допускается только в отдельных случаях. Вследствие огранИчений подземные вспомогательные вентиляторы для регулирования воздушных 40стРуй на шахтах применяются редко.Известен также способ регулирования расхода воздуха в горных выработках, основанный на определенииколичества последовательно установленных вспомогательных нентиляторов,размещении их ввыработке и подборесоотношений сечений выходных отвер-.стий вентиляторов и горной выработ.ки 2 Д .Преимуществом регулирования расхода воздуха с помощью подземноговспомогательного вентилятора безперемычки является то, что не требуется возведение и выработке перемычки и шлюза в обходной выработке,для пропуска трйнспорта. Однакоэти вентиляторы могут работать насеть с небольшим аэродинамическимсопротивлением (примерно до 30-40мюрг), поэтому в реальных условиях 60угольных шахт эффективность ихработы невелика, расход воздуха ввыработке увеличивается менее чемна 10, Кроме того, подземные вспомогательные вентиляторы без перемыч; 65 ки работают неэкономично, с низким КПД (0,1-0,2), В угольных шахтах они применения не нашли, а применяются в основном н калийных руцниках.Цель изобретения - повышение выемочных участков за счет уменьшения потерь энергии воздушной струи.Цель достигается тем, что согласно способу регулирования расхода воздуха н горных выработках, основанному на определение количества последовательно установленных вспомогательных вентиляторов, размещении их в выработке и подборе соотношений сечений выходных отверстий вентиляторов и горной выработки, вентиляторы устанавливают на расстоянии,цруг от друга не меньшем,чем три гидравлических диаметра горной выработки, а соотношение сечений выходного отверстия вентилятора и выработки определяют из условия Э6 7 где В гидравлический диаметр выработки, м; с - диаметр вьходного отверстия вентилятора, м. На фиг.1 приведена упрощеннаясхема проветривания шахть:; на фиг.2выработка с установленными в ней подземными вспомогательньпчи вентиляторами без перемычки; на фиг.3 - зависимость статического давления, создаваемого вентилятором от расстоянияот выходного отверстия вентилятора.Проветривания шахты осуществляется главной нентиляторной установкой1. В выработках 2, в которых требуется увеличение расхода воздуха, например в откаточных штреках выемочных участков, устанавливают подземные вспомогательные вентиляторы 3без перемычки, в качестве которыхиспользуют вентиляторы местного проветривания (например ВМ-б,ВМидр.) с коротким (-8 диаметра выходного отверстия вентилятора) трубопроводом для выравнивания потокаи создания необходимого размеравыходного отверстия вентилятора.П р и м е р 1. Исходные данные,используемые н примере.На выемочный участок необходимоподавать 15 м/с свежего воздуха.Аэродинамическое сопротивление участка 8=0,05 км. Сечение выработки12,5 м ", гидравлический диаметр0=3,7 м,Фактически на участок (за счетработы вентилятора главного проветривания) подается 10 м /с воздуха.Всвязи с тем, что фактический расходвоздуха меньше необходимого, требуется применять, регулирование,Для регулирования расхода воздуха используют вентиляторы ВМс10 15 20 Скорость истечения Потери энергиистРуи Ъ 30 10 52 (0,52)60(0, 6)68(0,68)75(0,75) 15 20 25ф номинальной производительностью: 10 м /см.1.1.Количество вентиляторов, которое необходимо установить в выработке, определяют по формуле6(й р 4 р)-(1)"сц Вн (".) где 3 - аэродинамическое сопротивление участка,км;О - требуемый расход воздухаРна участке, м /с;О - фактический расход воздухана участке, м/с;скоростной напор, создаваемый вентилятором, цаПа;6 - производительность вентилятора, м /с;потери энергии струивентилятора,Потери энергии струи вентилятора зависят от скорости истечения струи из выходного отверстия вентилятора.Для исследования этой зависимости выполнены эксперименты в опытном штреке, результаты которых приведены ниже. Как видно из приведенных данных, 40при увеличении скорости истеченияструи резко увеличиваются потери ееэнергии на смешение потоков и рециркуляцию,Причем оптимальным значением скорости истечения струи 15 м/с, Применьшем значении скорости скоростной напор, создаваемый вентилятором,уменьшается до величины б даПа и ввыработке потребляется. большое количество вентиляторов.При прицятой (15 м/с) скорости,.истечения струи из выходного отверстия вентилятора скоростной напор:1 с14 даПа, потери энергии стури0,6.55Используя принятые исходные данные, по формуле (1) определяют0 5(15 -10 )60 Таким образом, для регулирования расхода воздуха в выработке нужно установить последовательно 3 вентилятора. 65 2.Определение повышения эффективности проветривания выемочного участка за счет уменьшения потерь энергииструи при установке вентиляторов нарасстоянии один от другого меньшемчем ЗП , например. на расстоянии Оодин от другого и на расстоянии ) ЗВ.2,1.Повышение эффективности проветривания выемочного участка приустановке вентиляторов на расстоянииодин от другого Ю = 3,7 м.основному потоку воздуха в выра ботке, создаваемому вентиляторомглавного проветривания, дополнительная зчергия струи вспомогательноговентилятора передается при смещениипоток ов,Дополнительная энергия, переданная основному потоку, определяетсяпо увеличению статического давленияв выработке (статическое давлениепредставляет собой удельную энергиюструи) .В опытном штреке проведены исследования по определению эпюры статического давления, создаваемого вспомогательным вентилятором (фиг.З) . Изграфика видно,что статическое давление в выработке достигает максимумаи стабилизируется на расстоянии 32от выходного отверстия вентилятора.На расстоянии 3 от выходного отверстия вентилятора статическое давление в выработке равно нулю, т.е,энергия вспомогательного вентилятора основному потоку не передается.Таким образом, при последовательной установке в выработке трех вентиляторов на расстоянии 3=3,7 м одинот другого два первых вентиляторане передадут энергию струи основномупотоку. Энергию основному потокупередаст только третий (последний)вентилятор.2.1.1.Определение увеличения расхода воздуха (эффективности проветривания) в выработке при работе трехвспомогательных вентиляторов, установленных на расстоянии 3,7 м одинот другого.1Находят мощность струи воздуха ввыработке от вентилятора главногопроветривания.(1 фМ = р (2)1 102 где , - расход воздуха на участкеза счет работы вентилятора главного проветривания.Использовав величины, принятые в исходных данных, получимЭс 0510 о 49 вт102Мощность, передаваемая основной струе вспомогательными вентиляторами,)1 всв ( - )Ибс О 59 (0,59) 0(0,3(0,63)0 (0,7)7 (0,77)2 (0,82) 7 10- =4 потери энергии0д При отношении струи= О, 59,Мощность, пер струе при работе вентиляторов, оп ле (3)даваемая основнойвспомогательныхеделяется по Форму. Расход деляется и0,63. ле (3 ой ст вент По форм емая основ могательны мощность, пе при работяторов,едав вспо Использовав величины, принятыев исходных данных, получают 5 14 10(1-06)И8 С0 55 кВт,/о 102 1 асход воздуха в выработке приработе вспомогательных вентиляторовопределяют по формулевс102 (И Ивс Подставив значение входящих в 5Формулу величин/ получают 0,55) . 3-- -12,8 и /с О0,0 2Таким образом,при установке трех вспо:.огательных вентиляторов на расстоянии 3,7 м один от другого (меньше чем З 1), ра/сход воздуха в выработке увеличится па 2, 8 и / т. е. расход воздуха будет меньше необходимого (меньше 15 м//с). Следовательно, проветривание не становится эффективнее.2,2.Повышение эффективности проветр:,ванин выемочного участка при установке вентиляторов на расстоянии один от другого 30, . т.е. 11,1 м и болье.Как видно из графика (Фиг.З), основному потоку воздуха в выработке будет передана энергия струй каждого из трех вспомогательных вентилятоМощность/ передаваемая струями вспомогательных вентиляторов основному потоку, по Формуле (3) составит О 3. 14. 10 (1-0, 6)- 1 65 кВт Следовательно, при работе трех вспомогательных вентиляторов, установленных на расстоянии ) ЗР один от дРугого, расход воздуха в выработке увеличится на 6,3 мЗ/с и выемочный участок будет обеспечен необходимым расходом воздуха (15 м/с), Такое увели чение расхода воздуха достигнуто за счет того, что при установке трех вспомогательных вентиляторов на расстоянии ) 3(З один от другого бО по сравнению с установкой вентиляторов на меньшем расстоянии мощность струй, передаваемая основному потоку,1 65увеличилась в 3 раза ( в с = 3) за0,55б 5 счет соответствующего уменьшения по 1 терь энергии струй.З.Определение повышения эффективности проветривания выемочного участка за счет уменьшения потерь энергии струи при отношениях гидравлического диаметра выработки О к диаметру выходного отверстия вентилятора 3 меньшим 7, равным 7 и большим 7.3.1,диаметр выходного отверстия вспомогательных вентиляторов принимают равным 0,92 м, отношение 0-- 4 (меньше 7).дПотери энергии струи вспомогательного вентилятора зависят от1/отношения в , В опытном штреке выдполнены эксперименты, результаты которых приведены ниже (скорость истечения струи 15 м/с). тношение -Потери энергии струид% Расход воздуха в выработке поормуле (4) составит Увеличение расхода воздуха при работе вспомогательных вентиляторов составит 6,4 м З/с. Выемочный участо будет обеспечен необходимым расходо воздуха.3.2.Диаметр выходного отверстия вспомогательных вентиляторов принимаем равным 0,53 м, отношение1134732 3. 14, 10 (1-0 63)вс 102 20 25 Рог,2 Расход воздуха в выработке 102 (д 49 + 1 521 16 35 0Таким образом при отношении - =7д.увеличение расхода воздуха в выработке составит 6 м/с. Выемочный участок) будет обеспечен необходимым расходом воздуха.З.З.Диаметр выходного отверстия вспомогательных вентиляторов принимаем равным 0,37 м, -отношение в =,15 т.е, больше 7, при этом отношении- потери энергии струи= 0,77Вд По Формуле (3) мощность, передаваемая основной струе при работе вспомогательных вентиляторов3.14,10(1-077) - 0 95 ВВс 102 Расход воздуха в выработке определяется по Формуле (4)ДОЗО 49Оу 95)ц /ч М О 05 0Таким образом, при отношении у 10 увеличение расхода воздуха в выработке составит 4,3 м /с,3Выемочный участок не будет обеспечен необходимыь расходом воздуха(14,3 м/с 15 м /с),Таким образом, уменьшение отношеВния - от 10 (больше допустимого, принимаемого в заявке ( 7) до 4 (меньше допустимого) приводит к увеличениюмощности, передаваемой основной струевоздуха в выработке вспомогательнымивентиляторами в - - раза за счет со 1 690 9ответствующего умййЗшения потерьэнергии струи.Расход воздуха на выемочном участке увеличивается с . 14, 3 м 9/с до16,4 м /с, выемочный участок будетобеспечен необходимым расходом воздуха.1134732 асстояиие дю Ьводнаъо алйрсмФю. Ю пилят Составитель Л,Серова тор М.Недолуженко Техред А, Ач Корректор В.Синицкаялиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 Заказ 10055/31 Тираж 446 ВНИИПИ Государственного комит по делам изобретений и откры 113035, Москва, Ж, Раушская