ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ПРОВЕТРИВАНИЯ ГАЗООБИЛЬНЫХ ПРОТЯЖЕННЫХ ТУПИКОВЫХ ВЫРАБОТОК Смирняков В.В.

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»


Номер: 6-4
Год: 2015
Страницы: 22-25
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

аэродинамика тупиковых выработок, способы проветривания, схемы проветривания, проведение выработок, aerodynamics of blind drifts, ways of gas clearing, schemes of gas clearing, drifts construction

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

В статье рассмотрены основные особенности проветривания протяженных тупиковых выработок сложной конфигурации и определены дополнительные факторы, влияющие на величину аэродинамического сопротивления при работе вентилятора местного проветривания. Приведены основные причины взрывов метана на основании материалов расследования аварий. Топологический анализ аварийных выработок показал, что характерными местами, где скапливался метан, являлись: места внезапных расширений и купола в кровле выработок; сопряжения со сбойками с выработанными пространствами и параллельными выработками; ниши для установки оборудования; застойные зоны вблизи машин, механизмов м оборудования. В качестве наиболее рационального решения, направленного на повышение безопасности ведения работ, предложено совершенствование методики расчета аэродинамического сопротивления выработки. Основная научно-практическая задача, решение которой предложено в статье, состоит в обосновании величины увеличения подаваемого в забой выработки воздуха путем определения не только расчетного сопротивления трубопровода, но и дополнительного сопротивления участков выработки, включающих в себя местные сопротивления сопряжений.

Текст научной статьи

Изучение особенностей проветривания газообильных тупиковых выработок способствует решению проблемы повышения безопасности при их проведении. Основная задача при этом заключается в необходимости разработки научно обоснованных методов расчета количества воздуха для проветривания не только призабойного пространства, но и протяженной части тупиковых выработок. В тупиковые выработки не должно подаваться недостаточное количество воздуха, так как это может в значительной степени влиять на безопасность ведения работ. Однако расчетное определение количества воздуха, подаваемого для проветривания призабойной части тупиковой выработки, не является достаточным условием обеспечения безопасности средствами вентиляции. Необходимо надежное определение мест, опасных по наличию местных скоплений метана: места внезапных расширений и купола в кровле выработок; сопряжения со сбойками с выработанными пространствами и параллельными выработками; ниши для установки оборудования; застойные зоны вблизи машин, механизмов м оборудования. Сложности вентиляции тупиковых выработок большой длины обусловлены значительным аэродинамическим сопротивлением всей вентиляционной сети и большими утечками воздуха из трубопроводов. Неправильный учет отмеченных особенностей приводит к определению неверных расчетных режимов работы вентиляторов, при которых осуществление эффективного проветривания на основе обычных схем и средств оказывается нерациональным или невозможным. Наибольшее значение с точки зрения безопасности эта проблема имеет при разработке газоносных угольных пластов. Анализ материалов расследования аварийных ситуаций на угольных шахтах, приведших к взрывам метановоздушных смесей, показал, что значительное количество их произошло в протяженных тупиковых выработках. Причиной загазирования в месте взрыва стали местные скопления газа, выделяющегося из угольного пласта, по которому проходилась выработка. Источниками воспламенения метановоздушной смеси были следствия грубых нарушений техники безопасности, связанных с применением открытого огня и ремонтом неисправного электрооборудования. Технический анализ аварий показал, что основной причиной появления местных скоплений метана во взрывоопасной концентрации было недостаточное количество воздуха, проходящее по выработке в местах изменения конфигурации - повороты, сужения, расширения, сопряжения. В связи с этим была отмечена неэффективность системы автоматической газовой защиты, так как места установки датчиков не совпадали с местами повышенной концентрации газа, отмеченными преимущественно в местах усложнения конфигурации выработки. Оценка расчетного количества воздуха, подаваемого в призабойную зону в сопоставлении с исходящей в устье выработки струей, показала следующее: - наличие больших утечек в прилегающие выработки; - наличие большого количества застойных зон; - наличие контуров рециркуляции в местах сбоек с параллельными выработками. Подобные условия приводили к тому, что скорость движения воздуха по самим выработкам в ряде случаев оказывалась меньше регламентируемой ПБ, что приводило к образованию местных скоплений метана. В качестве наиболее рационального решения, направленного на повышение безопасности ведения работ, предложено совершенствование методики расчета аэродинамического сопротивления выработки. Для этого выполнен проверочный расчет всех дополнительных аэродинамических сопротивлений работе вентилятора местного проветривания, которые при обычном расчете не учитываются, и проведено сравнение их с сопротивлением трубопровода. Рассматривались следующие виды сопротивлений: повороты, сужения, расширения выработок, трения крепи и стенок, сопряжения выработок с изменяющимся количеством воздуха. Расчет показал, что при обычных условиях величина сопротивления составляет от общего сопротивления относительно небольшую величину - 2,8 %, что согласуется с данными, приведенными в литературе [1,2]. Максимальную величину составляла доля сопротивления сопряжений с притоком воздуха. Для уточнения диапазонов изменения полученных данных были составлены расчетные схемы и проведены расчеты местных сопротивлений сопряжений при различных расходах и углах сопряжения выработок по различным формулам, используемым в аэрологии и промышленной вентиляции (рис. 1). Рис. 1. Схемы к расчету местных сопротивлений При этом используемые формулы справедливы для углов φ ≤ 900. Для расчета сопряжения выработок под углом, большим 900, формул в специальной литературе по аэрологии горных предприятий не приведено. Поэтому автором проведен расчет местного сопротивления подобных сопряжений при различных расходах и углах φ > 900 по формулам, используемым в промышленной вентиляции для расчета воздушных завес [2-5]. Результаты расчетов показали, что при определенных условиях (сложная форма сечения и соотношение расходов в боковой и в проходимой выработке) местные сопротивления выработки могут увеличиваться до значительных величин (рис. 2). Из графика видно, что при уменьшении соотношения расходов в боковой и в проходимой выработке меньше единицы, происходит увеличение сопротивления более чем в 15 раз. При угле сопряжения φ = 1350 сопротивление сопряжения увеличивается более чем в 4 раза, а при сложных формах сечения относительно наиболее совершенных с аэродинамической точки зрения круглых сечениях сопротивление больше чем в 7 раз. Рис. 2. Результаты расчета коэффициентов местного сопротивления сопряжения выработок Расчет, выполненный для длины выработки 1000 м и диаметре трубопровода 1 м показал, что общее сопротивление работе вентилятора местного проветривания при наличии подобных сопротивлений возрастет более чем на 14 % относительно сопротивления трубопровода. При выработке меньшей длины эта величина соответственно увеличится. На основании полученных результатов можно сделать вывод, что подобные виды аэродинамических сопротивлений при определенных условиях необходимо учитывать при расчете вентиляции тупиковых выработок. При этом величина подаваемого в забой выработки воздуха должна быть увеличена на основании расчета по определению не только сопротивления трубопровода, но и дополнительного сопротивления участков выработки, включающих в себя местные сопротивления сопряжений.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.