Способ создания вентиляционной сети

(71) Институт горного дела АН КазССР (72) В.Ф.Слепых и Е.В.Вязниковцев (53) 622.45 (088.8)(56) Авторское свидетельство СССР М 258217, кл. Е 21 Р /00, 1965.Справочник по рудничной вентиляции. Под ред, А.И.Ксенофонтовой.И.: Недра, с. 240-241.(54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СЕТЕИ(57) Изобретение относится к области вентиляции. Цель - повышение эфФективности управления процессами вентиляции и их стабилизации за счет одновременного учета технологических и аэродинамических параметров вентиляционных сетей при увеличении числа технологических уровней очистных блоков и путем обеспечения топологической и аэродинамической симметрии.Для этого при наличии в вентиляционной сети диагональных соединений преобрают их в параллельные подтипы соединений. Определяют фактические значеАя пределов отношений сопротивлений выработок внутренней части к оконтуающим е аботкам, с значениянивают х с г аничнь Фа ри ческих знач изменяют геом ристики выработо ки всех технолог т с предст опротивлен о блока размеухоподающей иой выработками сборочнои с иммет рич ентиляцио о относиельно им пр ных узло т воздух К последподводящие и фки в соответ оедин воздухоотвоствии с выбния. Системынологическо щие выработ лняют аэ о уровня выпобособленными инамически и соедиью высшег няют с вентил уровня одной подачи свеже стороны выд ха, Присоеди духораздающи ным выработк ннов с выработкоио воздуха ичи отработан стороны дной - со ОГО Воэду отки к вози выр сборочнымм высшего ентиляционовня. 7 ил. ческих И тение относится к вентилет быть использовано пр проенти и о ветриван ственных ги ышени ь изобретения мметрии.онных правления процессами вених стабилизации за счет ивнос иляци ное СУДАРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И 0 П 1 РЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР рудников, шахт и промещений. и р ми ми, равнымидля соединений звездного типа от единицы до двух, для соединений сложного параллельного типа - от двух дочетырех, и при несоответствии им кие и аэродинамические характек. При этом выработических уровней проавленными соотношенияий. Выработки очистнощают и соединяют с воз анным подтипом соединевыработок каждого теходновременного учета тополо и аэродинамических параметр ляционных сетей, увеличение очистных блоков технологиче уровней путем обеспечения т ческой и аэродинамической сСпособ создания вентиляц сетей включает последовател40 50 параллельное соединение выработок внутренней части вентиляционной сети и оконтуривающих ее выработок,соединенных в узлах с воздухоотводящей и воздухоподающей выработками,соединение выработок с воздухораздающей и сборочной вентиляционной выработками в центральных узлах, при этом при наличии в вентиляционной сети 10 диагональных соединений преобразузуют их в параллельные подтйпы соедндинений, определяют фактические значения пределов отношений сопротивлений выработок внутренней части к 15 оконтуривающим ее выработкам,сравнивают их с граничными значениями, разными для соединений звездного типа от единицы до двух и для соединений сложного параллельного типа - 20 от двух до четырех, и при несоответствии им фактических значений изменяют геометрические и аэродинамические характеристики выработок, при этом выработки всех технологичес ких уровней проходят с указанными выше соотношениями сопротивлений, а выработки очистного блока размещают. и соединяют с воздухораздающей и сборочной вентиляционной выработ ками симметрично относительно центральвях узлов, к которым присоединяют подводящие и отводящие воздух выработки в соответствии с выбранным типом соединения, при этом системы выработок каждого технологического уровня выполняют аэродинамически обособленными и соединяют с сетью высшего уровня одной выработкой со стороны подачи свежего воздуха и одной - со стороны выдачи отработанного воздуха, присоединяют эти выработки к воздухоразцающим и сборочным вентиляционным выработкам высшего уровня с соблюдением одинаково го типа соединения выработок и их количес тв а.На фиг.1 представлена однолинейная схема расположения выработок и направление движения воздуха при существующем порядке отработки и проветривания системой горизонтальных слоев с закладкой; на фиг.2 - полная вентиляционная сеть данного участка; на фиг. 3 - упрощенная вентиляционная сеть при условии изоляции путей утечек; на фиг. 4 - одно-, линейная схема расположения выработок после преобразования с параллельным их соединением между собой; наФфиг.5 - аэродинамическая схема проветривания данной сети при параллельном соединении выработок с учетом изоляции путем утечек воздуха; на фиг. Ь - возможная схема расположения выработок участка при параллельном соединении приведенных выше схем проветривания блоков; на фиг; 7 - аэродинамическая схема проветривания при параллельном соединении вентиляционных систем группы блоков (фиг.5).В схеме (фиг.1) откаточный штрек представлен выработками 1-2, 2-3 10-11 и 11-12, а сборочный - вентиляционными выработками 25-26, 26 27,.35-36. Между ними расположены восстанавливанщие очистных блоков 1-13-25, 2-14-26, 3-15-27 и т.д., между которыми в свою очередь проходят очистные камерообразные выработки 13 - 14, 15-16, 17-18,23-24, Прн существующих конструктивных параметрах длина блока по простиранию составляет 30-50 м, ширина блока (вкрест простирания) - до 40 м, высота этажа - 60 м, расстояние между очистными блоками - 100 м. Сечение откаточного и вентиляционного штреков равно 6,7 м, восстающих 4,0 м и очистных камер 16 мПри среднем значении коэффициента аэродинамического сопротивления для горизонтальных выработок О =0,002 кг с /м (= 0,1307984) и вертикальных О( = 0,005 кг.с /м ( Ф = 0,327) аэродинамические сопротивления выработок составят (фиг.1,3):- для выработок внутренней сети (внутренних ветвей), включающих рабочий участок воздухоподающего восстающего (1-13, 3-1 5, 5-17 и т,д.),очистные камеры (13-14, 15-16, 17-18 и т.д.) и рабочий участок воздухоподающего восстающего (14"26, 16-28, 18-30 и т,д.), в зависимости от длины блока (камеры) от 30 до 50 м К ьн = Оф 0377437-Оф 0379062 кц- для выработок оконтуривающих сеть (оконтуривающих ветвей) выработок откаточного и вентиляционного горизонтов, заключенных между воздухоподающими (например, фиг.1, выработки 1-3, 3-5 и т,д.), при длине участков 130-150 м.КОк 00093083 - 0,0107404 к и, 164 Отношение сопротивлений внутренних ветвей к оконтурнвающим для крайнихзначений длин равно К 1,/Кой 4,055-3,529 (1)При обычной подготовке (фиг.) сеть представлена весьма сложным диагональныи соединением (фиг.2),а при изоляции участков выработок,по которым воздух не должен идти (фиг.1, 2, участки восстающих 13-25, 2-14, 5"29, 4-16 и т.д.), т,е. при изоляции путей утечек, " простым диагональным соединением (фиг.3), эквивалентное сопротивление которого изменяется по зависимости К щ (0,0009353 п+(2) Кз = 0,0038852 к 4. где ш - общее число ветвей в схеме проветривания (фнг.3).Согласно предложенному способу выработки сети рассиатриваемого участка (фиг,1) проходят с параметрами, обеспечивающими отношение их аэродинаиических сопротивлений равными (в данном случае) г щ 3,529, т,е. при сохранении всех существующих параметров, но при увеличении длины блока до 50 м. При этом подачу воздуха производят по центру участка - в узел 37 (фиг,4), а отработанный выдают из симметрично расположенного ему узла 38. В этом случае вентиляционная система при изоляции всех путей утечек будет представлена весьма сложным параллельным соединением (фиг.5). Эквивалентное сопротивление этой системы (фиг.5) изменяется по зависимостиК(0,36174 + 0,3 е)Р.(3) где К , К - аэродинамическоесопротивление оконтуривающих ветвейи эквивалентноесистеме, к 1,ьщ - общее число ветвейсистемы (фнг.5.Согласно зависимости (3) эквивалентное аэродинамическое сопротивление (фиг.5) практически становится стабильным при 38 ветвях и составля- ет 5547 6В этом случае сеть будет содержать 14 очиСтных блоков, или по семь на каждом фланге. В дальнейшем с ростом числа очистных блоков в данной сети эквивалентное сопротивление ее остается неизменным.При этом же числе ветвей эквицалентное сопротивление сети с диаго О нальным типом соединения (фиг,1, 3)согласно (2) будет равноЕ= О, 045475 кр,т.е. почти в 11 раэ больше, чем при5 параллельном соединении (фиг.5).В данной сети при принятом соотношении аэродинамических сопротивлений(1) и равенстве сопротивлений флангового и смежного с ним внутреннегоблоков распределение воздуха в узлах происходит равномерно, т.е, вкаждом сопряжении выработок подаваемое к нему общее количество свежеговоздуха делится поровну по двум отходящим выработкам и аналогичным образом собирается на стороне с исходящей струей.Например, при подаче в рассматриваемую систему выработок (фиг.4,5)30 80 м 3/с воздуха иа фланги по выработкам 37-6 и 37-7 поступает по 40 м /с,далее на левом фланге из узла 6 вблок б-17-9 пойдет 19,8 м /с, аЭпо штриху б-4 - 20,2 м /с и дапеепо блокам 4-16-15-27 и 2-14-13-25 -поровну поО, м/с.Аналогичным образом воздух распределнетсн и на первом фланге.Для обеспечения равномерного расп 40 ределения воздуха по очистным блокамв блоках, относящихся к внутреннейсети вентиляционной системы (фиг.4,5),блоки 4-16-15-27, 9-21-22-34 и т.д.,устанавливают регулирующие вентиля 45 ционные сооружения с аэродинамическими сопротивлениями, равными:длн первых, считая от фланга,внутренних блоков (4-16-15-27 и 9-21-2234), К г. = Оэ 0214808 кМф50 дляЕцторых внутренних блоков (618-17-29 и 7-39-20-32) Кг/ 0,107404 кАПри развитии сети до 14 оЧистныхблоков необходииые аэродинамические55 сопротивления регулирующих устройствсоставят, кЦ:для третьих внутренних блоковКреп,Э= 0,3007312для четвертых К,ес= 0,644424для пятых Креп = 1,181444для шестых Йреб = 1,9547528для седьмых Йп,7= 3,007313Практически дэва последних значения уже требуют установки простых (дощатых) глухих перемычек.Эквивалентное сопротивление системы при указанных выше параметрах регуляторов изменяется следующим образом:при наличии в сети только двух очистных блоков (по одному на каждом Фланге), т.е. для простого параллельного соединения из двух блоков,Кз,р =0,0148467 кИ 1- при четырех блоках (по два на каждом Фланге), т.е. при одном блоке во внутренней сети на каждом фланге, К.р= 0,0055017 к 11;при шести блоках, т.е. сети, представленной на фиг.4 и 5, Рз 5=0,0058264 к 1;в дальнейшем при восьми блоках Ку рОу 00708,12 КЯ при 1 О блоках Кэр р Оу 0086133 у Лри 12 блоках Кэ р б = 0,0102577 кР и пРи 14 блоках К,= 0,0119566 кр.Приведенные данные показывают, что начиная с сети, включающей восемь блоков, эквивалентное сопротивление растет практически по линейной зависимости К за 4 7= (0 0002708 ш ++ 0,0016657)Р О кО,которая подобна зависимости (1) длядиагонального соединения.В соответствии с этими результатами количество рабочих блоков в сети участка принимают равным четырем,что позволяет получить эквивалентное аэродинамическое сопротивлениетолько в 1,4 раза выше, чем в сетибеэ регуляторов (3),В общем случае снижение эквивалентного аэродинамического сопротивления сети с регуляторами достигаютпри условии, если отношение сопротивления внутренней выработки к сопротивлению устанавливаемого в ней регулирующего устройства больше однойтрети.Если требуемое по технологии число рабочих блоков на участке должнобыть выше, например шесть, то эквивалентное сопротивление системы сохраняют на минимальном уровне(0,0055017 кц) путем снижения сопро 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тивления выработок, смежных с воздухоподающими и воздуховыдающими узлами (фиг.4, 5, узлы 37 и 38). Последнее достигают изменением геометрических (сечения, длины) или аэродинамических (коэффициента 06 ) параметров,Таким образом при существующемспособе подготовки и отработки очистных блоков системой горизонтальныхслоев с закладкой для очистного участка оптимальной по эквивалентным аэродинамическим параметрам при условииравномерного распределения воздухало очистным блокам будет сеть,включающая в себя четыре блока, при геометричвских и аэродинамических параметрах, обеспечивающих отношениесопротивлений г = 3,529.Вентиляционную систему последующего уровня конструируют иэ созданных вьппе обособленных вентиляционныхсетей (Фиг.4, 5) при параллельном ихсоединении между собой. Например,какпоказано на Фиг. 6, 7 (однолинейнаясхема здесь дана для одного Фланга,а аэродинамическая - для полной симметричной сети). При этом оконтуривающие выработки (фиг.б, 7, выработки 39-40, 40-37, 38-43 и т.д.) проходят и соединяют ими сети очистныхблоков так, чтобы отношение их эквивалентных аэродинамических сопротивлений к аэродинамическим сопротивлениям этих выработок лежало в пределах от двух до четырех, а основныевоэдухоподающую и вентиляционные выработки присоединяют к системе в центре участка (узлы 37,38,41,42 и т.д.).В данной сети необходимое равномерное распределение воздуха получаютбез установки дополнительных регулирующих вентиляционных сооружений.В соответствии с конструктивнымипараметрами блоков и участков (фиг.4)соединительные выработки (фиг,б,выработки 37-40, 38-43, 40-41 и т.д.)проходят принятым сечением Я = 6,7 ии длиной 30 м, чему соответствуетсопротивление 0,0021481 кЦ. Тогда эквивалентное сопротивление сети,заключенной между узлами 40 и 43 (фиг.б),составит 0,0024494 кр. Для сохранения его значения постоянным необходимо, чтобы основные выработки сетиучастка (Фиг.б, выработки 38-40,43-44 и т.д.) имели аэродинамическоесопротивление, равное0,0055017+2.0 0021481-0 0024 ц 94 мами.Использование предлагаемого способа обеспечивает повышение устой - чивости проветривания за счет иерар -хического принципа построения сети с разделением обшей системы цд дэродинамически обособленные подсистемы технологических уровней с симметричным расположением ветвей в них,связанным с общей сетью только поих входу и выходу. Снижение числарегулирующих вентиляционных сооружений и обеспечение практического постоянства эквивалентного сопротивле 40 ния подсистем и сети в целом нд длительный промежуток времени повышает надежность их функиионирования, И все это вместе взятое снижает потери воздуха в сети, упрощает упрдвле ние, обеспечивает заданное распределение воздуха в сети и тем самым повьппает эффективность проветривания,рабочих мест. А снижение и стабилизация величины эквивалентного сопротивления обеспечивает постоянство параметров главных вентиляторных установок и снижение общих энергетических затрат на них.Формула и э о б р е т е н и яСпособ создания вентиляционных сетей, включающий последовательное 50 0,0036742 к р5 Дтя достижения этого значения при необходимой длине 410 м данную выработку проходят сечением Яг 10,3 м при креплении ее торкретбетоном ( О(0,001, = 0,0654), т.е. двухцуте вую, чем обеспечивают необходимую интенсивность откатки руды. При этих параметрах эквивалентное сопротивление сети между узлами 39 и 44 (фиг,б, 7) составит также 0,0024494 к 1. 15В дальнейшем общую систему конструируют, например, из двух систем, которые подобны рассмотренным цдфиг.б и 7. Если выработки, которые проходят для связи этих систем между 20 собой и с общей сетью, обеспечивают аэро динамическе сопротивление,равное 0,0036742 кЯ, то и эквивалентное сопротивление сохраняют постоянным при равномерном естественном раси вределснии воздуха между этими систеи параллельное соединение выработок внутренней чдсти вентиляционноц сети и оконтуривающих ее выработок, соединенных в узлах с воздухоотводящей ц воэдухоподаюшей выработками, соединение их с воздухораздаюпей и сборочной вентиляционной выработками в центральных узлах, о т л и ч д ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения эффективности уграаления процессами вентиляции и их стабилизации за счет одновременного учетатоцологических и аэродинамическихпараметров вентиляционных сетеи приувеличении числа технологическихуровней очистных блоков и путем обеспечения топологической и аэродинамической симметрии, при наличии в вентиляционцой сети диагональных соединений преобразуют их в параллельные подтипы соединений, определяют фактические значения пределов отношений сопротивлений выработок внутренней чдсти к окоцтурцваюшим ее выработкам, срдвцивдют их с граничными зцачениями, равными для соединений звездного тица от единицы до двух, д для соединений сложного пардллельцого типа - от двух до четырех, и при несоответствии им фактических значении изменяют геометрические и аэродинамические характеристики выработок, ри этом выработки всех технологических уровней проходят с указанными выше соотношениями сопротивлений, а выработки очистного блока размещают и соединяют с воздухолодающей и сборочной вентиляционной выработками симметрично относительно центральных узлов, к которым присоединяют воздухоподнодящие и воэдухоотводящие выработки в соответствии с выбранным подтипом соединения, причем системы выработок каждого технологического уровня выполняют аэро- динамически обособленными и соединяют с вентиляционной сетью высшего уровня одной выработкой со стороны подачи свежего воздуха и одной со стороны выдачи отработанного воздуха и присоединяют эти выработки к воздухораздающим и сборочным вентиляционным выработкам высшего уровня с соблюдением одинакового типа соединения выработок и их количества.1645547 Составитель Л.СероваТехред М.Дидик актор А.Каковская рректор С.Шекмар 34 Тираа 288 Подписное сударственного комитета по изобретениям и открвггиям при 113035, Москва, %-35, Раущская наб., д. 4/5