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: 168
Скачиваний: 0
•Моделирование температурного поля системы проведено для четырех вариантов отработки угольной толщи:
1) наклонные слш вынимаются в восходящей последова тельности без деления угольной толщи на отдельные пачки;
2)угольная толща делится на отдельные пачки, состоя щие из 3—4 наклонных слоев при последовательности выем ки пачек — сверху вниз, наклонных слоев в пачках — снизу вверх (проектная последовательность выемки);
3)угольная толща делится на отдельные двухслойные пачки с аналогичной со вторым вариантом последователь ностью выемки;
4)угольная толща делится на разнослойные пачки, при чем первая (верхняя) пачка состоит из четырех слоев, а остальные — из дзух слоев, при последовательности выемки,
аналогичной двум предыдущим вариантам.
§ 2. Результаты моделирования
1. К о н т р о л ь н а я |
з а д а ч .а |
До начала моделирования температурного поля иссле дуемой системы тел была смоделирована контрольная зада ча с известным точным решением. Суть этой задачи сводится
кследующему.
|
Дана |
неограниченная |
пластина |
|
с равномерной |
началь |
||||||||||
ной |
температурой /о |
= 0,0°С. В начальный |
момент |
времени |
||||||||||||
она |
|
помещена |
в |
.среду |
с |
равномерной |
температурой |
|||||||||
tc = |
30°С. |
Теплофизические |
свойства |
пластины |
и |
среды |
одино- |
|||||||||
ковы |
(X = |
2 ,1 |
вт/м-град; |
а = |
83,3 |
• 10"8 |
м2 /сек; |
С = |
2300 |
|||||||
кдж/м3 |
• град). Нагревание |
пластины |
происходит |
за |
счет |
тепло |
||||||||||
вой |
энергии среды; перенос |
тепла осуществляется только |
за |
счет |
||||||||||||
теплопроводности. Требуется найти распределение |
температуры в |
|||||||||||||||
системе в любой |
момент |
времени. |
Задача |
симметричная. |
Ее |
|||||||||||
точное |
решение |
имеет |
вид |
[91] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(8.5) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
), |
|
(8.6) |
где ti — искомая температура неограниченной пластины;
201
30
28 _
f
.26
-.2i
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
|
|
|
|
|
|
-X,r, |
-12 |
-10 |
-8 |
-6 |
- 4 - 2 |
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
X,n |
Рис. |
56. Результаты |
решения контрольной задачи—распределение температуры в системе |
уголь—закладка—порода: |
||||||||||
|
|
|
|
|
по точному расчету; |
хххх — п о |
моделированию |
|
|
|
|
t% — то |
же для среды; |
|
Ь = |
1,5 м |
— половина ТОЛЩИН Ы пластаны. |
На |
рис.56 |
представлено температурное поле системы при |
т = |
3000 час, а на рис. 57 — график изменения |
температуры |
|
плоскости симметрии, проходящей |
через начало координат, |
||
во |
времени. Графики построены по |
результатам |
точного рае- |
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
Ю |
15 |
30 ?,тысц* |
Рис. 57. |
Контрольная |
задача—изменение температуры плоскости симметрии |
|||||
во времени: |
|
по |
результатам точного |
расчета; |
х х х х — п о |
||
|
|
|
|
|
моделированию |
|
|
чета. Там же крестиками обозначены результаты модели р о ш - •иия на интеграторе ЭИНП-3/66. Из приведенных кривых следует, что интегратор обеспечивает получение результатов моделирования с высокой точностью (погрешность не превы шает 1%, т. е. погрешности подбора R, С-элементов модели рующей цепи).
2. В о с х о д я щ а я п о с л е д о в а т е л ь н о с т ь |
в ы е м к и |
н а к л о н н ы х с л о е в |
|
При данной последовательности выемки наклонных слоев методом моделирования решено восемь задач построения
203
температурного поля системы уголь—закладка—нижние пес чаники при выемке второго слоя снизу и уголь—закладка— старая закладка—нижние песчаники при выемке остальных слоев, начиная от третьего и кончая девятым (включительно). Задача № 1 — построение температурного поля системы при выемке второго слоя снизу — решена для двух значении толщины неограниченной пластины заложенного материала / = 2,5 и / = 3,0 м.
Моделирование производилось для двух случаев продол
жительности отработки одного слоя (t0TI,.c.,)—3000 и 4300 час. Результаты моделирования приведены на рис. 58—78. На некоторых рисунках дается и апроксимированное
начальное распределение температуры для данной (рис. 58)
|
3 |
t'c |
i |
i |
л |
1 |
! |
1 |
|
|
|||||||
|
Г) |
3i |
|
|
|
|
"fc^--^ |
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
J |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
зо |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2? |
|
|
|
|
|
|
1 |
• |
|
|
|
|
|
|
|
J
Сз V. 1
см
1
I i
|
|
ICQ |
|
I |
|
с; |
|
|
|
|
|
|
1 |
!1 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
2 |
* |
6 |
8 |
10 |
IS |
Х,м |
|||
-8 |
-6 |
•< |
-2 |
||||||||
РИС. 58. Температурное |
поле системы при выемке второго слоя: 1— -с=3000 |
||||||||||
час и q = 12°С (Дг'ср.о.л^б.З град); |
2 — : = |
4300 час и |
^ = 6 С С (ДЛ^.о.™ = |
7,1 |
|||||||
град); 3—невозмущенное температурное поле среды; |
4—начальное |
распре |
|||||||||
деление |
температуры |
в среде; |
5—апроксимацня |
начальных |
условий |
|
или для следующей задача-i (рис. 66, 72, 75). Очевидно, чем больше количество узлов в моделирующей цепи, тем больше число ступеней при апроксимации начального распределения температуры и точнее реализация начальных условий. С целью выяснения влияния приближенного задания раюпреде-
204
лени я температуры в |
среде в начале процесса |
на точность |
|||||
моделирования |
было |
увеличено количество ступеней |
в |
два |
|||
раза |
в задаче |
№ 1 (рис. 58) и в полтора |
раза |
в задаче |
№ 3 |
||
(рис. |
66). При |
этом |
температурное поле |
системы не |
отлича- |
О |
3 |
4 |
6 |
& |
10 |
iS |
i4 |
46 |
48 Т,тысч. |
Рис. |
59. Динамика ]температуры |
характерных ]'плоскостей |
второго слоя: |
||||||
1— х—L_=0,0 м; 2—я—/2 ~—1,25 |
м; 3—х—1г =—2,5 м; ^ |
• —-отр.сл;,= |
|||||||
|
|
= |
3000 |
час; |
|
Отр.сл =4300 |
час |
|
лось от ранее полученного, что подтвердило достаточно высо-
.кую точность аппроксимации начального распределения тем пературы. Следует отметить, что начальные условия с макси мальным приближением реализовались около поверхностей раздела системы, особенно в пределах толщины вынимаемо го сдоя. С 'увеличением абсолютной величины координаты апроксимация в большинстве случаев становилась грубее и дос тигала максимальной погрешности около перехода от возму щенного состояния температурного поля в невозмущенное. Такая апрокеимация начального распределения температуры вносит в результаты моделирования ощутимые искажения только при очень малых значениях времени (т<1000 час).
205