Файл: Шепелев С.Ф. Газовость промышленных взрывчатых веществ на рудниках.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.07.2024

Просмотров: 83

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Г л а в а V

ГАЗОВЫДЕЛЕНИЕ ИЗ ОБРУШЕННЫХ РУД И ПОРОД

Теоретические предпосылки к расчету газовыделения из обрушенных руд

Предположим, что в камере с объемом пустот F0, м3 производится массовый взрыв, при котором отбивается не­ который объем руды. После взрыва свободный объем этой камеры составит V м3 и его проветривание осуществляет­ ся турбулентной струей. При непрерывном газовыделении из обрушенной руды в количестве Ъм?/сек за время dt в воздух, очевидно, добавится некоторое количество вред­ ных газов

bdt. (V.1)

Если количество поступающего в выработку воздуха равно Q м3/сек и концентрация газов в нем составляет С о, то за время dt в камеру дополнительно поступит вредных примесей

QC'odt,

(V.2)

а за это же время струей равной массы будет удалено

QkCdt,

(V.3)

где с — средняя концентрация газов в камере в данный момент времени.

Согласно В. Н. Воронину [11], коэффициент турбулент­ ной диффузии частично загазованной струи связан с коэффициентом турбулентной диффузии чистой струи k следующим соотношением:

(V.4)

Тогда выражение (V.3) можно преобразовать следующим образом:

(QfeC+QC'o—QkC'0)dt. (V.5)

124

Изменение объема газов в камере за бесконечно

малый

промежуток времени будет равно

 

d(Vn),

(V.6)

а разность между количеством газов, вынесенных струей за время dt, и количеством вновь добавившихся должна составить изменение массы вредных примесей в объеме ка­ меры, т. е.

{Qkc+QC'o—QkC'0)dt— bdt—QC'0d t = —d(VC),

(V.7)

или

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ Q kC =

QkC0+ Ъ,

 

(V.8)

откуда

dc

, „ [Qk |

1

dV\

QkC'0+b

/Т7-

-

5 Г + с ( т - + 1 ~ ~ d t r — v ~ '

<V'9)

Решение этого уравнения в общем виде имеет вид:

 

 

С =

е ^P(t)dt [ $Q(t)e^Pit)dtdt +

c j ,

(V.10)

где

^

Qk , 1

 

 

 

 

 

P(t)

dV

_

Q(t)

я ъ с 0+ъ

 

V(t) +

dt

, a

v

 

Вычислив

fP(t)dt, получим

 

 

 

 

 

 

fP(t)dt =

 

dt +

lnV(f) .

 

Осуществив несложные математические преобразова­ ния, будем иметь следующее равенство:

ЧЦг<н-1пг^ l _ ~ l Qy - dt

(V.11)

С другой стороны,

fQk

j Q(t)Jm d t dt = Jmc0+Ъ)еj ™ dtd t . (V.12)

Подставляя полученные зависимости в (V.10), нетрудно прийти к выражению

125

Если считать, что камера проветривается чистым возду­ хом, т. е. С о = 0, то

Однако здесь возможно несколько частных решений. Рас­ смотрим некоторые из них. Пусть V = const и не зависит

от времени, т. е.

а Ь=/(а), где а

— интенсивность

выпуска руды из камеры.

Пусть

Ъ= аа,

тогда уравнение

(V.9) примет вид

 

 

 

 

dc

|

Qk ___аа

 

d t

1 С

V

V ’

 

а его решение

После математических преобразований получим

(V.15)

При начальных условиях f = 0; С=Со

С° = ^ + С1И С х = С о - ^ .

Подставляя последние зависимости в (V.15), получим

(V.16)

Рассмотрим второй вариант. Пусть V меняется со вре­ менем по закону

V\ —V-\- That,

(V.17)

где V — первоначальный объем пустот в камере до нача­ ла выпуска;

п — коэффициент разрыхления руды.

126

Интенсивность выделения газов изменяется согласно зави­ симости Ъ= аа. Подставляя значения V и Ъ в выражение (V.14), будем иметь следующее решение:

 

 

 

Г

Qk

 

f

Qk

 

 

 

 

 

 

1

—J V + n a t d t

 

aaev+nat dt dt + Cx

 

V + n a t

е

 

1

 

__1_

-------ln(V*+ naf)

 

—

ln(V4-nat)

 

 

 

na

 

 

no

 

 

 

 

 

 

V + na t e

 

 

aa ie

 

 

 

dt -j- Cx

 

 

 

 

 

 

 

Qk +1

 

 

 

 

(V+

nat)

na

aa

(V+nat)r

 

+ CX

 

 

(V+nat)

 

 

/Qk + 1 Tin

 

 

 

 

 

Qk

 

 

 

Cl

Qk

 

 

 

 

 

 

+ 1 »

 

 

 

+1

 

 

 

 

 

 

( Г + n a t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а при граничных условиях t = 0;

С—Со

 

 

 

 

 

Сп=

• Qk

а_____ I

С]

 

 

 

 

 

 

 

Qk

+1

 

 

 

 

 

-9

 

па + 1

71

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

откуда

 

 

 

 

 

 

 

Qk +i

 

 

 

С г = С0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

»(§«! | F “

 

 

или, подставляя в (V.18),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— h(c0----

 

 

 

 

Qk +1

 

с = —

g-

Qk

+ 1] ”

 

 

 

Qk

+1

 

 

 

 

 

п а

J ty+nat)™

(

§ И

“

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(V.18)

(V.19)

(V.20)

Рассмотрим вариант, когда b зависит непосредственно

от объема газа в руде и меняется во времени, т. е.

d^ T = - D b .

(V.21)

Вместе с тем Иг.р изменяется по закону

Vr.p = V0.re~ ^ -P ,

(V.22)

127

где Уг-Р— объем газов в руде;

F 0-r—- первоначальный объем газов в руде на начало

выпуска;

 

Ув.р— объем выпущенной руды;

изменение

р— коэффициент, характеризующий

объема газов в руде в зависимости от коли­

чества выпущенной руды. Объем выпущен­

ной руды,

 

V E.p = at.

(V.23)

Подставив (V.23) и (V.22) в (V.21) и продифференцировав полученное выражение, будем иметь

 

 

Ъ=

 

 

 

—{3af

 

 

 

РаГу

.

(V.24)

Если свободный объем камеры

остается

постоянным, то

зависимость (V.9) видоизменится следующим образом:

 

dc

,

Qk

 

 

—pat

 

 

 

Pay0e

(V.25)

 

dt

 

' C V

~

 

DV

 

 

 

 

Решив это уравнение относительно С, получим-

reft

 

 

 

—?*t

reft

 

-JlTdt

 

PaV0.re

e

J у d t

 

= е

 

LJ

D V

dt -|" C j

 

 

 

 

 

 

 

Q k ,

 

 

-

Л

.

Qk \ .

 

— V *

 

 

\

Г

 

у Г dt -J- Cx

= е

 

L

V D

 

 

 

J e

 

 

 

-

 

 

 

Г

 

нн-

 

Qk t

 

 

= е

v

 

 

V D

 

Q k

+ с г

 

 

 

 

 

 

 

- y ~ — pa

 

 

Р°Г0.Г

 

 

 

Q k,

 

 

 

 

-j-C^

(V.26)

 

VD

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

или, полагая t = 0

и С=Со,

 

 

 

 

128

Из последнего выражения следует, что

 

 

 

Сг =

С0-

PaV"о.Г

 

 

 

/в* о \

 

 

(V.27)

 

VD

 

 

 

 

{ V

 

 

 

или, подставляя в (V.26),

 

 

 

 

. Р а У о . г е —$at

+ с0-

РаУо.г

,

_ e*t

 

VD ‘ Qk

V D \ ~ - § *

\е v =

 

 

 

 

 

 

e - ? « t + (Со

_Qk_

(V.28)

е

v

.

О.Г Л '

Q kD -?aVD

 

 

 

QkD - рaDV

 

 

 

Для проверки полученных зависимостей непосредст­ венно в производственных условиях на ряде горнорудных предприятий Казахстана была проведена серия специаль­ ных опытов, результаты которых достаточно хорошо со­ гласуются с вышеприведенными теоретическими предпо­ сылками.

Некоторые результаты оценки производственных экспериментов по газовыделению из обрушенных взрывами руд и пород

Выпуск отбитой руды из камер обычно сопровождает­ ся выделением ядовитых газов через вентиляционные вы­ работки на вышележащие горизонты, а также непосредст­ венно в выработки горизонта скреперования. Таким обра­ зом, общее количество газов F 0.r, оставшихся в камере после взрыва и выделившихся в процессе выпуска руды из блока, должно быть равно

^о.г = F lr + У2г,

(V.29)

где V lv— объем газов, прошедших через

вентиляцион­

ные выработки камеры;

 

V 2r— то же, выделившихся в выработки горизонта скреперования.

Для определения численных значений У1г и V2T при вы­ пуске руды пробы загазированного воздуха отбирались че­ рез определенные промежутки времени и затем обрабаты­ вались в лаборатории ВГСО. По данным изменения во времени концентрации ядовитых газов (СОусл, %) подсчи­

тывается площадь под кривой C—f(t) и определяется об-

9 - 1 7 7

129

щий объем газов, прошедших через вентиляционные вы­ работки, прилегающие к блоку

n-C-t-Q

(V.30>

V 1T= 100% ’

где п — площадь под кривой;

С— процентное содержание СОусл на единицу пло­ щади ;

Q — количество воздуха, проходящее через выработ­ ку;

t — масштаб координаты времени.

Выделение газов на орт скреперования происходит нерав­ номерно из-за изменения количества проходящего воздуха и интенсивности выпуска руды. Помимо того, газы выде­ ляются из руды, уже выпущенной из дучек в основном при скреперовании. Поэтому целесообразно подсчитать количество выделившихся газов в единицу времени, а за­ тем, зная время, необходимое для выпуска горной массы из камеры, определить VZr

V 2r = v'r - t,

. (V.31)

где V'T— объем газов, выделяющихся в единицу време­

ни;

t — время, необходимое для выпуска оставшейся горной массы из камеры.

Величину V'r нетрудно рассчитать по формуле

 

V' =

Q c p - С О у с л ,%

(V.32)

 

100%

 

 

 

где

Q — среднее количество

воздуха, проходящее

 

по орту скреперования;

 

СОусл— средняя концентрация ядовитых газов в пе­

 

ресчете на условную

окись углерода.

Зная производительность скреперных установок или виб­ ровыпуска, а также количество отбитой руды, можно под­ считать время, необходимое для выпуска оставшейся гор­ ной массы из камеры

г = ^ ,

(V.33)

где . Рр— вес отбитой руды;

А— производительность скреперных установок или вибровыпуска.

130

Смотрите также файлы