Файл: Скуба, В. Н. Исследование устойчивости горных выработок в условиях многолетней мерзлоты.pdf

через 6—8 месяцев. Так, при среднегодовой температуре воз­ духа в штольне шахты «Кайеркан» +5,7° ее значение на исхо­ дящей струе перед каналом вентилятора составляет 2,9°, на шахте «Кайеркан-Новая» — соответственно 3,2 и 2,2°. Годовые колебания температуры воздуха находятся, как правило, в пре­ делах положительных значений (рис. 5). За период наблюде­ ний амплитуда колебаний температуры воздуха на поверхности составила 55,1° (от —43,3 до +11,8°); в устье штольни до ка­ лориферной установки 34,4° (от — 23,1 до + 11,3°); в штольне на расстоянии 40 м после калориферной установки 19,5° (от —9 до 4-10,5°); на главном откаточном штреке в 1 км от устья штольни 5,6° (от +1,9 до +7,5°); перед очистными работами в 2 км от устья штольни 4,3° (от +3,1 до 7,4°); на исходящей струе после очистных работ в 2,4 км от устья штольни 2,3° (от 3,9 до 6,2° С); на исходящей струе шахты перед каналом вентилятора 2,7° (от 1,5 до 4,2°). В целом шахтам с подогревом свойственны низкие темпы изменения температур воздуха по длине вентиляционного пути. Как правило, они не превышают 0,5° даже на первых 100 м, что объясняется небольшими теплопотоками от воздуха к породному массиву и большим расходом воздуха. Малые значения теплопотоков обусловлены большими сроками эксплуатации выработок, в результате чего вокруг них образуется зона прогретых пород, представляющая сопро­ тивление распространению теплопотоков. Серьезным допол­ нительным сопротивлением в начале вентиляционного пути до 1000 м от устья штольни является деревянная крепь, уста­ новленная с полной затяжкой боков и кровли. Малые влаж­ ности угля (0,6—1%) и пород (1—2%) назначительно (на 15—20%) влияют на интенсивность теплообмена между воз­ духом и породным массивом. Низкие темпы изменения темпе­ ратуры воздуха приводят к тому, что даже на значительном расстоянии от устья штольни температура воздуха, поступаю­ щего в очистные забои, довольно высока (3—8°).

При движении воздуха по горным выработкам его средне­ годовая температура незначительно понижается. В зависимости от времени года текущая температура в одних и тех же выра­ ботках несущественно повышается, понижается или остается на одном уровне. В штольне, главном откаточном и вентиля­ ционном штреках температура воздуха изменяется в основном

врезультате теплообмена с окружающим выработку породным массивом. В летний период, когда температура входящего воздуха выше среднегодовой, она по цепи выработок понижается,

взимний, наоборот, повышается.

Вуклонных выработках, несмотря на значительную их про­ тяженность, температура воздуха часто остается на одном уров­ не или повышается. Это объясняется двумя факторами, которые

взависимости от времени компенсируют или усиливают друг друга: переменным тепловым потоком к породному массиву

18

Если за зимний период средняя температура воздуха на по­ верхности составляет —24°, то в устьевой части штольни — лишь —11°, т. е. выше более чем в 2 раза.

Изменение влажности воздуха по цепи выработок наглядно показано на рис. 7. Подогрев воздуха в калорифере приводит к подсушке и снижению влажности поступающего в шахту воздуха с ф =0,7—0,8 до ср =0,35—0,45. Проходя по выра­ боткам, воздух увлажняется. Однако интенсивность увлажне­ ния невелика, и воздух насыщается влагой до ф=0,9 при переме­ щении по капитальным выработкам более чем на 1 км. В под­ готовительных и очистных выработках ярусов и по всему ис­ ходящему пути влажность воздуха близка к 100%.

Таким образом, тепловой режим горных выработок в усло­ виях многолетней мерзлоты при работе калориферных уста-

новой характеризуется наличием положительной температуры воздуха на всем протяжении вентиляционного пути. Годовые колебания температуры воздуха в выработках находятся в пре­ делах положительных температур, за исключением устья и ближайшей к нему (до калорифера) части штольни. Среднего­ довая температура, воздуха снижается по длине вентиляцион­ ного пути, но очень незначительно, темпы изменения темпера­ туры менее 0,5° на 100 м пути. В летнее время температура воздуха, поступающего в очистные забои, плюс б—8°, в зимний период плюс 3—4°. Существенное влияние на температуру воздуха в районе горных работ оказывают работающие меха­ низмы. В общей сложности они повышают здесь температуру воздуха на 2°. Влажность воздуха в зимнее время повышается от 35—45% в районе калориферов до 100% на расстоянии бо­ лее 2—2,5 км от устья штольни. В летний период влажность поступающего в шахту воздуха составляет около 70% и дости­ гает 100% на рассстоянии 1,2 км от устья штольни.

§ 3. Расчетный анализ теплового режима шахт

Тепловой режим шахт отражает взаимодействие различных по природе горнотехнических факторов. Поэтому существен­ ное значение приобретает рассмотрение вопросов удельного качественного и количественного влияния этих факторов на характер формирования теплового режима и его основные па­ раметры. Целесообразность такого анализа вытекает из необ­ ходимости направленного управления процессами формирова­ ния теплового режима, чем обеспечивается постоянство ком­ фортных и безопасных условий труда при минимальных эко­ номических затратах.

В основу анализа влияния различных факторов на средне­ годовую температуру шахтного воздуха и его температуру в заданный момент в любом конкретном пункте положена об­ щепринятая «Методика расчетного анализа теплового режима шахт и рудников области вечной мерзлоты», разработанная Ленинградским горным институтом им. Г. В. Плеханова на основе лабораторных и аналитических исследований с исполь­ зованием известных в горной теплофизике общих закономер­ ностей (Щербань, Кремнев, Журавленко, 1965). Однако, при­ нимая во внимание необходимость оценки изменения темпе­ ратуры воздуха при проветривании горных выработок в пере­ ходной зоне и на подмерзлотных горизонтах, где притоки воды значительны, мы дополнительно ввели в расчетные формулы коэффициенты, учитывающие теплообмен с водой. Тогда рас­ четная формула для определения среднегодовой температуры воздуха примет вид

0* = Тек + Ф' — (Ген — 0Я — Ф') g1, (Н.З)

20;

21