Файл: Патрушев М.А. Проветривание высокомеханизированных лав.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.07.2024
Просмотров: 112
Скачиваний: 0
Особенности аэродинамики новых схем
В отличие от обычной возвратноточной схемы в но вых схемах дополнительный поток свежего воздуха, имея аэродинамическую связь с выработанным простран ством, оказывает определенное влияние на поступление метана в рабочее пространство. Для выяснения механи зма движения газа в выработанном пространстве при данных схемах проветривания рассмотрены силы, дей ствующие на элементарный объем газовоздушной сме си, находящийся в непосредственной близости от очист ного забоя (рис. 27):
F„ — сила, по величине равная депрессии лавы и сов
|
падающая с направлением движения воздуха |
||||
|
но очистному забою. Она |
способствует выносу |
|||
|
газа непосредственно в выработку с |
дополни |
|||
|
тельной струей свежего воздуха; |
выработки |
|||
Рл — сила, равная по величине депрессии |
|||||
|
с дополнительной струей воздуха' на участке |
||||
|
длиной /д и направленная в сторону очистного |
||||
|
забоя. Она способствует поступлению метана в |
||||
F-j |
лаву; |
|
|
|
удельных |
— сила, создаваемая за счет разности |
|||||
|
весов |
метана |
и воздуха |
(гравитационный на |
|
|
пор) |
и направленная всегда по восстанию плас |
|||
|
та. Она способствут выносу газа в лаву только |
||||
|
при отработке пласта по восстанию, |
в осталь |
|||
|
ных случаях — поступлению его в дополнитель |
||||
|
ную струю свежего воздуха. |
|
|||
|
F\ — (Tcmj |
Тсм2 )/двШИ, |
кГ/мг, |
(33) |
|
где"” |
7 CMl и 7 с„ 2 — соответственно средние удельные веса |
||||
|
|
газовоздушной |
смеси в призабойной |
||
|
|
зоне |
и в выработанном пространстве, |
-кГ1м3;
/д — длина1 выработанного пространст ва, м;■
а — угол падения пласта, град.
Удельный вес метана тм = 0,554 где fa — удельный вес воздуха.
62
Пусть средняя концентрация метана в смеси будет й, тогда
|
7см = |
Ti |
|
|
0,446а? |
|
|
|
||
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|||
|
Следовательно, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,446с/, |
|
|
|
0,446d2 /Asina; |
|
||||
|
Л |
100 |
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
_ |
Q т |
Р О |
+ 0.095// . |
|
|
||||
|
Тв - |
О,4оо ^ |
|
t |
+ 2 7 3 |
J, |
|
|
||
|
L ЛСС[730^0.095Н \(, . |
0,446а?, |
|
|||||||
|
~ '= [0’4651 |
<, + |
27з |
А 1 — |
г а г - |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
/Asinx, |
(34) |
|
где |
730 — среднее |
барометрическое |
давление, |
мм |
||||||
|
вод. ст.; |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Н — глубина от поверхности земли, м; |
|
||||||||
|
t y и t2 — средняя |
|
температура |
газовоздушной |
||||||
|
смеси |
соответственно в очистном забое |
||||||||
|
и в выработанном пространстве, град; |
11 и t%можно принять равными температуре пород на глубине Н
ty — t2 — ta.
Но согласно руководству [36]
= |
(35) |
* ст
Для Донецко-Макеевского района Донбасса величи ны, входящие в формулу (35), равны:
t \ =7,5° — температура пород на глубине, где не ска зываются годовые и суточные колебания темпе ратуры воздуха;
Л0 —30 м — глубина залегания от поверхности слоя постоянной температуры;
Г„ = 3 0 м!град — геотермическая ступень.
63
/„ = 7,5 -i H |
= 6,5 + 0,033//. |
(36) |
Подставляя t n из формулы (36) вместо t\ и /2 в фор мулу (34), получим:
|
|
|
|
730 + 0,095Н |
0,446</Л |
|
||
|
Л |
0,465| 6,5 + 0,033// + 273 |
100 J |
|
||||
- |
0,465 |
|
730 + 0,095Я |
|
0,446</2 |
/Asina |
|
|
|
|
6,5 + 0,033// + 273 |
100 |
|
|
|||
и л и после преобразований |
|
|
|
|
||||
1 “ |
1,5 + |
0,0002// (с/2 — fifx)/Asina, |
мм вод. |
ст. |
(37) |
|||
279,5 + |
0,033//' |
|
|
|
|
|||
П р и м е р . |
1000 м, d l =0 %, d4 = \0%, /д= 1 0 0 |
м, |
||||||
Дало: |
/ / = |
|||||||
a = |
10° |
F-, . |
|
|
|
|
||
Найти |
|
|
|
|
||||
|
|
|
1,5 + 0,0002-1000 |
- (10 — 0) 100sin 10° = |
|
|||
|
|
279,5 + 0,033-1000 |
|
|
|
|||
1,5+ 0,2 |
|
10000,1736 |
295,12 |
= 0,94 мм вод. ст. |
||||
279,5 + |
33 |
|
312,5 |
|
|
|
Предположим, что силы Fл, F д и FTприложены в од ной точке, тогда направление результирующей силы Fpt найденной по правилу «параллелограмма сил», совпада ет с направлением выноса элементарного объема газовоздушной смеси в выработку.
Для лав, отрабатываемых по восстанию пласта, ре зультирующая сила Fp всегда направлена в сторону очи стного забоя, так как силы Fди совпадают по направ лению, способствуя выносу газа в рабочее пространство (рис. 27, б). Следовательно, чем больше потеря напо ра в дополнительной выработке и подъемная сила мета на в выработанном пространстве, тем, при прочих рав ных условиях, интенсивнее вынос его в рабочее прост ранство лавы.
Для лав, отрабатываемых по падению пласта, на правление движения газовоздушной смеси зависит от
64
Рис. 27. Схемы действия основных сил (а и б), влияю щих на направление движения газовоздушной смеси в выработанномпространстве (в)
разности указанных сил. Причем увеличение подъемной силы метана препятствует поступлению его в очистной
забой. |
\ |
В лавах с отработкой пласта по простиранию грави |
|
тационный напор |
совпадает по направлению с потерей |
напора в очистном забое Fj, при восходящем движении воздуха по лаве и направлен в противоположную сто рону— при нисходящем. Поэтому в нервом случае веро ятность выноса метана в лаву меньше, чем во втором.
Подъемная сила метана в значительной степени оп ределяется природными факторами (газообпльноетью месторождения, температурой пород, углом падения пласта и его мощностью). Некоторые из них не поддают ся регулированию. Поэтому управлять выносом метана можно путем изменения потери напора в дополнительной выработке и в лаве.
Направление движения метановоздушных потокоз в пределах выемочного участка при рассматриваемых схе мах проветривания показано на рис. 27, в. Обозначения ветвей приведены в табл. 12. Схема вентиляционных со единений представляет сложное диагональное соедине ние. На диагоналях находятся газовоздушные потоки между рабочим и выработанным пространством и поток в ветви 8—6, образующийся при расширении дополни тельной струи свежего воздуха.
Наиболее важной является диагональ 4—6. Направ ление движения газовоздушной смеси в ней практически определяет эффективность и надежность схемы провет-
5.7 |
65 |
Т а б л и ц а 12. Условные обозначения к рис. 21, 6
Ветвь |
Но- |
¥ |
ство воздуха |
|
Сопро |
мер |
: Ч |
|
|
||
|
тивление |
||||
|
ветви |
|
|
||
|
1* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1—3 |
1 |
|
00 |
|
Я0 |
3—5 |
2 |
|
У, |
|
Явх |
5—6 |
3 |
|
Ул |
|
«л |
6—10 |
4 |
|
Qn.u |
^вых |
|
7—9 |
5 |
|
Уд |
|
Я5 |
9—8 |
6 |
|
Ун |
|
Яд |
8—6 |
7 |
|
Ут |
|
Яр |
1 |
Но- |
Количе |
Сопро |
Ветвь ! |
мер |
ство |
тивле |
1ветви |
воздуха |
ние |
|
1 |
|
|
|
8— 10 |
8 |
у8 |
Я8 |
10— 12 |
9 |
Ууч |
Яш |
3—2 |
10 |
010 |
я ш |
5—2 |
11 |
Уи |
Яп |
2—4 |
12 |
Q12 |
я 12 |
4—6 |
13 |
У.:, |
Яп |
4—9 |
14 |
Qyr |
Яиз |
ивания . Направление движения воздуха в диагонали 4—6 от точки 6 к 4, при котором исключается выкос га за из выработанного в рабочее пространство достигает ся при условии:
Яю ~Ь ^12 ^ |
Явх п Ал |
/оо\ |
Ян, + Я« + Я . |
/?вых ' |
' } |
Соотношение является приближенным, так как не учтено сопротивление других диагоналей и ветви 7—9, но картина достаточно ясна. При прочих равных услови ях, чтобы исключить вынос газа в лаву, необходимо иметь максимально возможное сопротивление выхода из лавы /?вых и минимальные — дополнительной выработки Я д и изолятора Яиз-
Пренебрегая расширением дополнительного потока (движением воздуха в ветви 6—8), из условия равенст
ва депрессии в контуре 4—9—8—10—6—4 можно |
запи |
сать |
|
Явы*<э2л.и= а д / 2 + а д / 2 + /?и,q v . |
(39) |
Из выражения (39) видно, что для исключения дви жения газовоздушной смеси в диагонале 4—6 при посто янных аэродинамических сопротивлениях выработок не обходимо повышать расход воздуха по очистному забою или снижать его в дополнительном потоке.
Итак, регулировать вынос газа из выработанного пространства в рабочее при выдаче исходящей струи на массив вынимаемого угля можно путем изменения:
направления движения лавы по отношению к плоско сти падения пласта;
66