Файл: Ониани, Ш. И. Тепловой режим глубоких шахт при гидравлической закладке выработанного пространства и сложном рельефе поверхности.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.10.2024

Просмотров: 174

Скачиваний: 0

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

 

 

J33,0 +

2 , 2 ( * - y

{!1<х<Г1

 

+ \)

 

 

 

t„(x,

x)

35,2 +

0 , 6 [ * - ( / 1 + 1)1

 

 

l < x

< / 1 + 2 , 5 )

 

 

 

'36,1-)-0,04[л--(/1 4- 2,5)]

 

+ 2,5<x<

a>)

 

 

 

 

1 -h/Ci

 

 

(1

+ M

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/1-t-2m/1y.1

 

 

 

 

 

 

(7.4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где / t

и /2

—температура соответственно

породного и

угольного

 

 

массива вТначале процесса на плоскости соприкос­

 

 

новения

с закладкой.

 

 

 

 

 

 

 

Если начальное температурное

состояние

массива

задано

в виде кривой, то значение начальной

температуры

любой

точки среды, необходимое для определения

температуры в

данный момент времени берется непосредственно

по

этом

кривой (без составления уравнений

(7.3)

и

(7.4). При

этом

погрешность расчета практически не увеличивается.

 

 

Гидравлическая

закладка, принимая

на

себя

давление

угольного

массива,

со временем уплотняется, но время,

не­

обходимое для стабилизации плотности заложенного мате­ риала, несравненно меньше продолжительности отработки од­ ного слоя. Для песчаного материала при давлении порядка

50—60'105

и/м2 оно составляет всего лишь несколько часов,

а средняя

величина усадки не превышает 5—7%

толщины

закладки.

В действующих шахтах рассматриваемого

место­

рождения

давление на крепь в очистных выработках

доходит

до 4,0-Ю5 н/м2 [il36]. Принимая во внимание повышение гор­

ного давления

с

глубиной,

можно

считать

 

ето равным

8—10-Ю5 и/м2 . При

таком давлении усадка песчаного зало­

женного

материала

составляет не более 2—3%-

Примерно

такая же

картина

наблюдается и при

закладке

выработан­

ного пространства

дробленым

материалом из

нижних

пес­

чаников с преобладающим долевым участием

мелких

фрак­

ций (крупностью до 3 мм около 70—75%)- По данным

[24],

в этом случае

для

гарного

давления, не

превышающего

f i I 80

-io ia

it

si

sa

-to -ie

-<в н4

-4

 

Рис. 51. Температурное поле угольного массива в летнее

время года при восходящем порядке выемки наклонных сло­

ев и т о т р с л = 4 3 0 0

час: 2—12—распределение

температуры

при выемке соотвэтетвующего

слоя; 13—начальное распре­

 

 

деление

температуры в среде; 14—естественное температурное

поле

05

20-il05 .н/м2, максимальная

усадка

составляет

4%, а время,

необходимое для

стабилизации

плотности — 30—40

час.

Поэтому толщину

заложенного

материала

практически

можно считать постоянной

и равной толщине слоя

после

окончания закладочных работ. На основе такого предполо­ жения получены .кривые распределения температуры в уголь­ ном массиве и в соответствующем слое закладки, представ­ ленные .на рис. 51 и 53.

Но, если в качестве закладочного материала применя­ ются дробленые песчаники или известняки с большим доле­ вым участием крупных фракций (фракции от 3 до 60 мм сос­

тавляют

60%), усадка закладки увеличивается и может

дос­

тичь 10%, а время достижения постоянной

плотности состав­

ляет несколько суток [3, 24]. Толщину

заложенного

материа­

ла и в этом случае можно принять за

постоянную

величину,

но влиянием усадки при построении температурного

поля

системы

нельзя

пренебречь.

 

 

 

 

При усадке заложенного материала угольный

массив з

непосредственной

близости от поверхности

раздела

расслаи­

вается,

макроструктура угля нарушается

при сохраняющей­

ся микроструктуре, плотность утля уменьшается и становится функцией координаты х. Очевидно, не остаются постоянным'!! и теплофизическне свойства угольного .массива. Но эти нару­ шения естестве!иных свойств массива угля с удалением от по­ верхности раздела постепенно уменьшаются и на каком-то расстоянии становятся исчезающе малыми. Если принять, что .глубина распространения нарушений в угольном массиве при величине усадки 20—25 см не будет превышать 2—3 м, то увеличив мощность вынимаемого слоя.на величину усадки, можно считать, как и выше, толщину заложенного материала

равной 2,5 м. Пульпа

при производстве закладочных

работ

проникает через появившиеся макротрещины в массив

угля,

заполняет их мелкими

фракциями закладочного материала и,

кроме того, увеличивает влажность угля. Все это может ком­ пенсировать уменьшение теплопроводности и температуро­ проводности угля, в результате нарушения его структуры. С учетом этих предположений построены кривые распределе­ ния температуры в угольном массиве, приведенные на рис. 52,

182

•X Рв 16 2i !2 }U

слое ;

0

е

Л ^

 

 

- з

; Й

 

ч распределенис 2

 

 

Р

 

 

"

 

 

'

 

 

°

 

" «**°»»**" -РЯДке выемк

Р

С

 

 

Т е

М П

 

 

5 И

е

П

е

я

1 У

 

Г О Л Ы Ю Г О

 

К а Ш

В З И М ,

 

е е

В р е М Я Г

 

Д а П Р

 

в

и

. о,,, . сл - 3000

час.

2 - 1 2 - к р и в ы е

 

 

 

 

температуры

при

выемке

соответствующего слоя- 13 и

 

 

 

14-начальное

и естественное

распределение

температуры в

среде

 

соответственно

где точка-пунктирными линиями показано предполагае­ мое перемещение поверхности раздела в сторону свежезало-

женного

материала.

 

 

 

При

приближенных расчетах

за начальное

температур­

ное поле

боковых полуограиичеиных

тел прими мается уста­

новившееся тепловое состояние.

Если

начальное

тепловое

состояние этих тел имеет естественный характер, то выраже­ ния (7.1) и (7.2) превращаются в точные решения. Погреш­ ность приближенного расчета растет с удалением начально­ го температурного поля от состояния теплового равновеоия, причем ее величина зависит не только от степени возмуще­ ния температурного поля в начале процесса, но и от глубины его распространения. Например, температурное поле систе­

мы при выемке второго слоя (кривая 2 на

рис. 51, 52,

53)

независимо от последовательности и продолжительности

от­

работки слоев построено с достаточным приближением.

Но

при выемке третьего, четвертого и т. д." слоев

картина

не­

сколько меняется. Дело в том, что в этом случае к неограни­ ченной пластине из свежей закладки с одной стороны приле­ гают старая закладка и песчаники или аргиллиты, темпера­ турное поле .которых существенно отличается от состояния теплового равновесия. Поэтому погрешность приближенного расчета температуры возрастает до неприемлемой величины.

При расчете температурного поля системы в случае выемки третьего слоя начальное распределение температуры

принимает вид

кривой 2 для угольного массива левее

точки

и, а для старой

закладки и песчаников правее точки т

(рис.

51). Иа графика видно, что начальное температурное поле по­ роды намного дальше от состояния теплового равновесия (кривая 14), чем температурное поле угольного массива. При выемке четвертого, пятого и т. д. слоев, т. е. с увеличе­ нием толщины старой закладки, растет степень возмущения

и увеличивается глубина его распространения

в лежачем бо­

ку

(кривая 3 правее

точки

т'

и кривая 4 правее т"),

тогда

как

в угольном массиве

они

практически

не изменяются..

Поэтому результаты

приближенного расчета

остаются

с не ­

которым приближением достоверными для веек слоев уголь­ ной толщи, а погрешность расчета температуры в породном 184

Смотрите также файлы