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

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

•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— =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