Файл: Ониани, Ш. И. Тепловой режим глубоких шахт при гидравлической закладке выработанного пространства и сложном рельефе поверхности.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.10.2024
Просмотров: 169
Скачиваний: 0
и нетрудно создать большой выбор номинальных значений л'цСц-постоянных.
При выборе констант (масштабов) подобия за исходную величину была выбрана продолжительность процесса в ана
логе т = |
500 моек, т. е. моделирование исследуемого явления |
||
на пятой |
шкале интегратора. С учетам этого |
масштабы мо |
|
делирования принимают |
следующие значения: |
||
|
Л/т = 14,4• 107, |
NR = 2,49-Ю-2 , |
# с = 5,78-109. |
Тогда термическое сопротивление единицы толщины и тепло емкость единицы объема отдельных пачек угля и вмещаю щих пород будут соответственно моделироваться постоянными Ru и С и и з табл. 13 (для удобства оперирования значениями теплофизических свойств пород при построении электричес ких аналогов реальных систем единицей линейной размер ности был взят сантиметр вместо метра).
Рис. 54. Моделирующая цепь (задача №1): а—модель угольной толщи (пласт IV); б—модель закладки, толщиной 3 м; в—модель нижних песча ников
Приведенный на рис. 54 #U CU -контур, параметры ко торого сведены в табл. 14, представляет собой электрическую
195
|
|
Теплофизичеокие |
свойства |
моделируемой |
среды |
п электрические параметри мидели |
Таблица 13 |
|||||
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
Температуропроводность /сексм,10-o2J |
ТеплопроводностьX, град•вт/см |
теплоемкостьУдельная |
дж/грградс, |
§-£ |
теплоемкостьОбъемная град-дж/смCt,а |
Термическоесопроти Rвление |
Электроемкость,модели теплоемкостьрующая 3средысм1С, |
| |
о |
|
|
|
и Я 3 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
град/вт |
пф/см |
° |
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С- ° |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
о |
о. о |
Наименование |
|
|
|
|
|
|
см- |
|
и — |
|||
моделируемой среды |
|
|
|
|
|
|
|
8 | о ? |
||||
|
|
|
|
Л |
|
|
|
li |
О |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н и |
|
|
|
|
|
|
|
|
j |
|
|
|
с u |
|
|
|
|
|
Верхние |
песчаники |
85,00 |
0.0194 |
0,881 |
2,710 |
2,371 |
51,616 |
410,0 |
|
2105 |
||
Аргиллиты |
69,50 |
0,0144 |
0,875 |
2,350 |
2,065 |
69,43 |
357,2 |
|
2802 |
|||
Пласть |
«7/4» |
3D, 70 |
0,00ь7 |
1,200 |
1,500 |
1,800 |
149,25 |
311,0 |
£7) d i-< |
|||
Пласт |
«0,90» |
31,70 |
0,00t0 |
|
tooo |
|||||||
1,063 |
1,780 |
1,892 |
166,54 |
327,5 |
|
6708 |
||||||
Пласт I I I |
|
16,00 |
0,0029 |
1,200 |
1,500 |
1,800 |
344,82 |
311,6 |
14092 |
|||
Пласт |
«0,90 бис» |
24,60 |
0,0051 |
1,139 |
1,500 |
1,7085 |
199,60 |
295,7 |
|
7931 |
||
Пласт IV |
|
36,70 |
0,0067 |
1,200 |
1,500 |
1.800 |
149,25 |
311,6 |
|
еооо |
||
Нижние |
песчаники |
82,00 |
0,0176 |
0,897 |
2,574 |
2,30о |
56,827 |
398,0 |
|
2180 |
||
Закладка |
(ш=10%) |
67,22 |
0,0148 |
1,200 |
1,800 |
2,160 |
67,567 |
377,5 |
|
2711 |
||
Закладка |
( ш = 6 % ) |
63,07 |
0,0123 |
1,076 |
1,815 |
1,953 |
81,30 |
337,7 |
|
3241,8 |
Таблица 14 Параметры моделирующей цепи при выемке второго слоя и увеличенной (до 3 м) толщине закладки (порядок
|
|
|
|
отработки |
слоев—восходящий) |
|
|
|
|
|
|
||||
Порядковый |
Толщина |
смоделиро |
Расстояние от плоско |
Сопротивление |
узла |
Емкость |
узла |
||||||||
ванного |
данным |
узлом |
|||||||||||||
|
|
||||||||||||||
|
номер |
материала, |
см |
сти раздела, 102 |
см |
Ru, |
ком |
|
|
Си, |
пф |
|
|||
|
RC-узла, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Cu(Ru) |
уголь |
|
о |
уголь |
|
а, |
уголь |
|
|
уголь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
с |
|
|
с |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
(0—1) |
3 |
2,5 |
2,5 |
0,03 |
0,025 |
0,025 |
18 |
6.8 |
5,45 |
1870 |
1888 |
1990 |
||
2 |
(1—2) |
9 |
7,5 |
7,5 |
0,12 |
0,10 |
0,10 |
54 |
20,3 |
16,35 |
3740 |
3775 |
3980 |
||
3 |
(2—3) |
18 |
20 |
30 |
0,30 |
0,30 |
0,40 |
108 |
54,2 |
65,4 |
7478 |
11325 |
19900 |
||
4 |
(3—4) |
30 |
40 |
60 |
0,60 |
0,70 |
1,00 |
180 |
108,4 |
130,8 |
11214 |
18875 |
27830 |
||
5 |
(4—5) |
40 |
80 |
100 |
1,00 |
1.50 |
2,00 |
240 |
216,9 |
218,0 |
13710 |
41525 |
51740 |
||
6 |
( 5 - 6 ) |
100 |
80 |
140 |
2,00 |
2,30 |
3,40 |
600 |
216,9 |
305,2 |
48610 |
18875 |
59700 |
||
7 |
(6—7) |
125 |
40 |
160 |
3,25 |
2,70 |
5,00 |
750 |
108,4 |
348,8 |
29290 |
11325 |
67660 |
||
8 |
(7—8) |
125 |
20 |
200 |
4,500 |
2,90 |
7,00 |
750 |
54,2 |
436,0 |
48610 |
3775 |
91540 |
||
9 |
(8—9) |
125 |
7,5 |
250 |
5,75 |
2,975 |
9,50 |
750 |
20,3 |
545,0 |
29290 |
1888 |
107460 |
||
10 (9—10) |
125 |
2,5 |
250 |
7,00 |
3,00 |
12,00 |
750 |
6,8 |
545,0 |
48610 |
—. |
91540 |
|||
11 (10—11) |
125 |
.— |
250 |
8,25 |
. |
14,50 |
750 |
— |
545,0 |
29290 |
— |
107460 |
|||
12 (11—12) |
125 |
— |
300 |
9,50 |
|
17,50 |
750 |
— |
654,0 |
48610 |
— |
131340 |
|||
13 (12—13) |
125 |
—. |
350 |
10,75 |
. |
21,00 |
750 |
—. |
763,0 |
29290 |
— |
147260 |
|||
14 (13—14) |
43 |
—. |
400 |
11,18 |
|
25,00 |
282 |
— |
872,0 |
— |
— |
171140 |
|||
15 (14—15) |
|
|
215 |
|
|
27,15 |
|
|
467,7 |
|
|
|
|
.модель (Правильной четырехугольной приемы площадью сече
ния 1 см2 , состоящей из угля |
(пласт I V ) , закладки |
(при |
весо |
|||
вой влажности 10%) и породы (нижних песчаников). |
|
|||||
Необходимо |
отметить, |
что от |
количества |
Ru 'Си -узлов |
||
|в моделирующей |
цели в значительной степени |
зависят |
точ |
|||
ность реализации |
начальных |
условий |
и количество |
данных, |
•необходимых для построения искомого распределения тем пературы в системе. С увеличением количества узлов возмож но повышение точности при одновременном увеличении тру доемкости работ по моделированию. Поэтому каждая кон кретная задача имеет свое оптимальное количество узлов. В нашем случае скорость течения процесса максимальна в за кладке и около поверхностей раздела в среде. Поэтому круп ность моделирующих узлов (т. е. толщина отдельно модели руемых слоев) минимальна в этих .мостах и с увеличением координаты повышается. Достаточность количества узлов проверяется путем сравнения результатов моделирования при разных частотах разбивки системы на отдельные узлы.
Интегратор ЭИНП-З'/бб не имеет приспособлений, необ ходимых для реализации краевых условий на электрической модели. Поэтому нами были изготовлены два блока делите лей напряжения (рис. 55). Каждый из них состоит из двенад цати высокоомных (82 ком) переменных сопротивлений (2—АВТ—IV).
Необходимо отметить, что при переменных сопротивле ниях (60 .ком и меньше) нагрузка делителей напряжений су щественно сказывается на работе измерительного устройства интегратора и вносит .значительные искажения в результаты моделирования. Подобное обстоятельство объясняется боль шим удельным сопротивлением моделирующего контура. При иных значениях масштабов сопротивлений и емкостей, напри
мер, в |
случае малых удельных # и и Са, делители |
напряжений |
могут |
быть изготовлены из более низкоомных |
переменных |
сопротивлений. |
|
Для строящихся шахт месторождения максимально ожи даемая естественная температура пород составляет 37—38°С. Но такие температуры имеют место только к концу отработ ки шахтных полей, когда длина полевых штреков (вследствие
198
деление естественной температуры моделируемого массива, т. е. невозмущенное температурное поле среды принимается 'равномерным. Необходимая поправка при построении темпе ратурного поля системы, учитывающая влияние естественного градиента температуры, вносится непосредственно в резуль таты моделирования (так как естественный тепловой поток вызывает некоторый наклон хорды кривой распределения температуры, не зависящий ни от времени т и ни от коорди
наты |
л:). |
|
Э копонашу i ал ыиое н а чал ьное раопределени е тем п ер а ту- |
||
ры в |
массивах, прилегающих |
к закладке, апрокснмируется |
ступенчатым распределением |
(рис. 58, 66, 72, 75 и т. д.). Зна |
чение относительного потенциала, подводимого к узлу, моде
лирующему |
соответствующие |
ступени, |
определяется |
выра |
|||||||
жением |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
= |
|
— |
1о |
|
|
|
|
(8.4) |
|
|
|
|
|
1 е |
|
|
|
|
|
|
где |
t^" |
—начальная температура угля и породы |
в данной |
точке; |
|||||||
|
А*! —расстояние от почвы |
угольной |
толщи; |
|
|||||||
|
гр |
=36"С—естественная |
температура, |
соответствующая |
|||||||
|
с? = 100 ?6. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
К |
крайним узлам |
(точки |
14 и 15 |
па |
рис54) электричес |
|||||
кой |
модели подводится |
100% |
потенциала, а к модели заклад |
||||||||
ки |
через емкости |
0,0% |
потенциала. |
К |
узлам |
(1—б |
модель |
||||
угольной толщи и |
1—5 |
модель породы), моделирующим сре |
|||||||||
ду |
с аппроксимированным |
начальным |
распределением |
темпе |
ратуры относительные потенциалы, определенные по выраже нию (8.4) подводятся через делителя напряжения. Точность подвода нужной (расчетной) величины относительного потен
циала к той «ли |
иной точке электрического аналога проверя |
||||||
ется потенциометром интегратора в режиме |
измерения. |
|
|||||
Для |
каждого |
узла |
моделирующей цепи |
подбирались |
|||
соответствующие |
сопротивления |
и емкость |
с |
точностью |
до |
||
1%. Измерение электрического |
сопротивления |
резисторов |
и |
||||
емкости |
конденсаторов производилось приборами высокого |
||||||
класса |
точности |
(класс |
0,1). |
|
|
|
|
200