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

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

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 и 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 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 86, 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 68), из условия равенст­

ва депрессии в контуре 49—8106—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