Файл: Патрушев М.А. Проветривание высокомеханизированных лав.pdf

или, принимая второй член в формуле (12) равным ну­ лю, получим:

Q(x) ~ Q y4 [1-П +*в*.к)е-гох ]+ (0л.и+ QA)e~ro* , м а/сек. (13)

Расчет расхода воздуха в вентиляционных струях участка

Распределение воздуха по выработкам участка при схемах проветривания с обособленным разбавлением ме­ тана. по источникам поступления в рудничную атмосфе­ ру (рис. 10) должно соответствовать газовому балансу

Ряс. 10. Расчетная схема для определения утечек и депрессии выемочного участка

участка. При этом дополнительный поток вместе с утеч­ ками воздуха разбавляет метан, поступающий из вы­ работанного пространства и других источников, а ос­ тальная часть воздуха (Qy4—Qa—QyT) — метан, выделя­ ющийся из разрабатываемого пласта. Следовательно, рациональное распределение воздуха, невозможно без знания величины утечек воздуха через выработанное пространство. Отсюда. распределение воздуха, будет оп­ тимальным, если дебит его в каждой выработке для разбавления газа до допустимой концентрации будет соответствовать выделяющемуся в нее количеству ме­ тана.

Общее уравнение, связывающее величину депрессии, утечек и их распределение по длине вентиляционной вы­ работки, имеет вид [33]:

29

откуда величина утечек воздуха находится по формуле

Формула (14) не учитывает резкого увеличения уте­ чек воздуха на выходе из лавы (участок 5—8 м от вен­ тиляционной выработки), что связано со,сложностью их аналитического описания. Между тем анализ результа­ тов газовоздушных съемок показывает, что утечки воз­ духа на данном участке достигают 60% от общей их ве­ личины. Поэтому их надо учитывать при расчете. Коли­ чество воздуха, входящее в выработанное пространство на сопряжении лавы с вентиляционным штреком, мож­

Как видно из формулы (14), величина утечек QyT за­ висит от депрессии участка Нуч, поэтому расчет QyT про­ изводится итерационным методом, который заключается в следующем. По газообильностям участка / уч и пласта/пл определяем общее количество воздуха, подаваемого на участок Qy4 и проходящего по лаве <3Л.И- По табл. 7 в зависимости от типа изолятора принимаем коэффициент утечек воздуха kyr. Затем определяем распределение воз­ духа по участку в м31сек:

—Qy4 ~~ Q01

иориентировочную величину депрессии hy4 по формуле

30

После подстановки в формулу (15) соответствующих величин из формул (17) и (18) находим расчетное зна­ чение утечек QyT.Pl , а по нему новое распределение воз­

духа на участке

Q 02 = 0 л .и (1 4 ^ут2 )» г д е ^ ут 2 = — О Pl ;

О д 2 О у ч 0 о 2

По формуле (14) определяем расчетную величину депрессии /iy4.Pl соответствующую новому распределению

воздуха на участке и т. д. Расчет повторяется до выпол­ нения условия

Ауч.р, = ^ уч.р(1 + 1)

Предлагаемый метод отличается быстрой сходимо­ стью результатов. Уже после первой итерации погреш­ ность расчетов не превышает ±18% (в среднем ±6% ). Для определения общей депрессии участка к расчетной ее величине необходимо прибавить потерю давления воздуха на участке выработки, расположенном за зоной активных утечек воздуха,

Рис. 11. Зависимость ко­ эффициента утечек воз­ духа к ут от депрессии участка /гуч:

1 —• 8-я западная «бис» ла­ ва шахты «Зуевская»; 2 —

восточная лава панели № 6 шахты им. Бажанова; 3 —

коренная западная «бис» ла­ ва шахты им. Калинина; 4 — 5-я западная лава шахты «Чайкино»

Из рис. 11 видно, что расчетные данные (сплошные линии) удовлетворительно согласуются с эксперимен­ тальными. '

31

Определение параметров фильтрации воздуха через выработанное пространство

Движение воздуха, по выработанному пространству можно отнести к фильтрации газа через пористую сре­ ду. Коэффициенты и параметры фильтрации разделя­ ются на следующие группы.

Параметры, характеризующие фильтрационные свой­ ства выработанного пространства:

kn — коэффициент проницаемости выработанного ■пространства, ж2;

V — коэффициент макрошероховатости среды, ж;

е — коэффициент пористости кускового материала.

Параметры, характеризующие состояние воздуха, движущегося через выработанное пространство:

р — плотность воздуха, кГ сек21мА; р. — вязкость воздуха, кГ сек/м2.

Параметры, характеризующие геометрию зоны уте­ чек воздуха через выработанное пространство:

F — площадь зоны фильтрации, ж2; L — длина зоны фильтрации, ж;

d3KB — эквивалентный диаметр зоны фильтрации, ж.

Параметры, характеризующие режим проветривания и горнотехнические условия выемочного участка:

йв.п — перепад давления воздуха через выработан­ ное пространство, мм вод. ст;

Qyx— величина утечек воздуха через выработан­ ное пространство, м3/сек.

Коэффициенты, характеризующие режим движения воздуха через выработанное пространство:

Re — число Рейнольдса;

/ — безразмерный коэффициент аэродинамического сопротивления выработанного пространства;

п — показатель режима движения воздуха через по­ ристую среду.

32

Параметры фильтрации находятся известными спосо­ бами -при известных геометрических размерах зоны филь­ трации [38]. Определять их необходимо для оценки ре­ жима движения воздуха в выработанном пространстве по числу Рейнольдса. При рассматриваемых схемах про­ ветривания площадь зоны фильтрации F и ее длина L не поддаются непосредственному измерению. Поэтому

не зависят от режима проветривания. Указанные допу­ щения естественны, так как при изменении режима про­ ветривания величины L ф и Fф, kn и V попарно увели­ чиваются или уменьшаются.

Тогда, имея три режима проветривания лавы и ис­ пользуя двучленную формулу закона сопротивления, можно записать:

( 20)

В систему (20) входит отношение которое пол­

ностью характеризует фильтрационные свойства вырабо-

Р = 0,0465 *°--К273’ кГ.

pi = 1,75-10-6(1 -0,00278^°), кГ. сек/м2.

Температуру воздуха принимаем равной температуре боковых пород на глубине разработки Н.

t° = 6,5 -j- 0,033-//, град.

Давление воздуха можно определить по формуле

Р = 730 + 0,095Я, мм вод. ст.

Перепад давления воздуха через выработанное про­ странство принимаем ориентировочно

Лв.п = - у Ал + Лв, мм вод., ст.,

где ft л и h в — депрессии лавы и вентиляционной выра­ ботки.

Решая систему уравнений (20), находим величину фиктивной площади зоны фильтрации Fф (знак «плюс» или «минус» принимается из условия Fф>0 ).

Фиктивную длину зоны фильтрации находим из вы­ ражения

f*QyT р

Q2ут

К

При вычислении Re и f, кроме указанных выше па­ раметров необходимо знать характерный размер пло-.

34