Файл: Клебанов, Ф. С. Аэродинамическое управление газовым режимом в шахтных вентиляционных сетях.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 30.10.2024

Просмотров: 85

Скачиваний: 0

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

Складывая выражения (IV.38) и (IV,39), получим общее количест­ во (объем) газа, вынесенного в исходящую вентиляционную струю за период переходного газового режима Tj22

с111 V1 t C211V2 + С122^122^222 “ ^122^

= C1HV1 + C211V2 + G1 (Т222 ~ Т1-22^

С другой стороны, если судить об этом количестве газа по пара­ метрам общей ветви, то приходим к выражению

^2^22^122 + ^2^122 ^222 ~^122^

 

 

(IV,41)

В выражении (IV, 41)

первое слагаемое есть

абсолютное количест­

во газа, поступающее в общую ветвь за период

Ту22'

в течение

кото­

рого концентрация газа в общей вентиляционной струе

(см. рис.

19,

правее узловой точки А)

была равна А22» Второе слагаемое определя­

ет количество газа, поступившего в общую ветвь за вторую часть пере­

ходного режима,

т.е. за

период (Х222—^ 122

в течение которого кон­

центрация газа

в

общей ветви была равна В]2 2 * Очевидно, что выра­

жения (IV,40)

и (IV,41)

должны быть равны друг другу

 

С111 Vl + °211V2 + G1 ^Т222-Т 122^ "

 

 

 

= С>2А22Т122 + ^2В122^Т222~Т122^

 

 

(IV,42)

Далее анализ заключается в том, чтобы показать, что равенство

(IV,42)

 

представляет собой тождество. Используем для этой

цели

формулы (11,21)

 

и (IV,25),

определяющие концентрации А22 и

В[22*

Подставляя в первую часть равенства (IV,42)

выражения для

и

Bj22, получим

 

 

 

 

 

 

 

 

^122

 

 

 

 

®222

 

 

G1

_

^122 + G1 ^222~^122^ + G

^222 '

(IV,-43)

 

9111

 

 

 

 

g2n

 

 

Используя соотношения

(IV,37)

и принимая во внимание, что

А _

 

СЦ 1

и

 

 

с211 *

 

 

 

^i и.

9211

 

 

 

 

 

 

 

 

 

получаем из формулы (IV,43)

C111V1 + C222V2 + G1 (Т222 — Т 122^'

93

т.е. в точности левую часть равенства

(1V,42). Тем самым доказано

тождество равенства

(IV, 42).

 

 

Рассмотрим несколько частных случаев.

1) Tj22= Т222 = Т.

В этом случае согласно формулы (IV, 42) име­

ем

 

 

 

 

'111 V1

^222v2

 

 

а22 —

 

 

 

 

Q?T

 

 

 

или с учетом формулы (IV,37)

 

 

С1ЦЧ111 + ° 222ч222

Gj * G2

 

-

d22.

А22 "

 

 

 

 

q2

 

 

 

 

 

Таким образом, при равенстве периодов однократного обмена воз­ духа в ветвях параллельного соединения первая пиковая концентрация в переходном режиме всегда равна установившейся концентрации газа по окончании переходного режима,

2) ^122 = О* Из равенства (IV,42) получаем

C111V1 + C222V2 + G1T222 = ^2 В122Т222*

При Т122 = 0 объем Vj = 0. Следовательно,

С222 4222 Т222 + G1Т222= G2B122T222>

откуда

 

Gl +G2

В122

д2 " d22’

т.е. при равенстве нулю периода однократного обмена воздуха в пер­ вой ветви параллельного соединения вторая пиковая концентрация газа в переходном режиме всегда равна установившейся концентрации газа по окончании переходного режима.

Глава V

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

1.Описание шахтных наблюдений за переходными газовыми режимами

Схема проветривания участка, расположение пунктов наблюдений на вентиляционном штреке и размеры сечений выработки в условиях экс­ периментов № 1-3 показаны на рис. 20.

В период наблюдений участок характеризовался следующими основ­ ными данными: длина лавы 120 м; мощность пласта 0,7 м; угол паде­ ния пласта 8 . Изменение подачи воздуха на участок осуществлялось вентиляционными дверями, установленными в вентиляционном ходке.

Эксперимент N° 1, Измеренные расходы воздуха в эксперименте,

=

5,37

0 2 = 10,15

Q3

= 6,20

Яги

=

4,77

q211

8.4б

Ч231

~ 8.34

ЧШ =

0,60

Я121 =

1)60

Ч131

- 0,86

Здесь принята система обозначения величин, в соответствии с ко­ торой ветвь с квадратичным законом сопротивления движению возду­ ха имеет первой цифрой индекса 2, а с линейным законом - первую цифру 1. Квадратичная ветвь - это лава со штреками, линейная - вы­ работанное пространство.

Измерение концентрации газа в начальном установившемся режиме проветривания участка составило: djj = 0,65%; c2 jj = 0,43%.

На основании этих данных можно вычислить абсолютные величины количеств газа в ветвях вентиляционного соединения

Gj - djjQj - 0,065*5,37 = 3,50*10 2 м3/сек;

С2 = ci п 4221 = 0,0043*4,77 = 2,05*10-2 м3/сек;

G, = G - G2 = (3,50-2,05)*10~2 = 1,45-10~2 м3/сек

95

и среднюю концентрацию газа в атмосфере выработанного пространства

Ч

_ 1.45-1Q-2

'111

0,024(2,4%).

4111

0,6

Таким образом, начальная газовая ситуация в условиях экспери­ мента № 1 характеризуется неравенством

'111 > dll > С2111

График изменения концентрации газа в исходящей вентиляционной струе участка в период переходного газового режима (см. рис. 20) ка­ чественно подобен теоретическим графикам (см. табл. 7, режим 1}. От­ личие состоит лишь в том, что в эксперименте не были зафиксированы первые пиковые концентрации (А2 1 и А31 )•

Вторые пиковые концентрации совершенно определенно были зафик­ сированы как при увеличении расхода воздуха ( f ^ l ^ ’ так и ПРИ по_

следуюшем уменьшении расхода воздуха до примерно исходной величи­ ны (В2з 1 )•

Из графика (см. рис. 20) видно, что период переходного газового режима в случае увеличения расхода воздуха намного меньше, чем в случае уменьшения расхода воздуха. Это вполне согласуется с общими представлениями о продолжительности переходных газовых режимов.

Эксперимент N° 2 начался сразу же с увеличением расхода воздуха. Установившиеся концентрации газа в исходящей струе участка и вен­

тиляционной струе на выходе из лавы после первоначального увеличения расхода воздуха составили: d2j = 0,47%; с221 = 0,16%.

Следовательно, дебит газа на участке

'G = с!210г = 0.0047*10,04 = 4,7*10"*2 м3,/сек;

в вентиляционной струе на выходе из лавы

G2 = c221q22 i = 0,0016-8,27 = 1,32*10—2 м3/сек;

в выработанном пространстве

Gj = G - G2 = (4,70-1,32)*10—2 = 3,38*10—2 м3./сек.

Концентрация газа в атмосфере выработанного пространства

G

3,38-Ю-2

'121

1,91*10 2 (1,91%).

1,77

4121

96

 

435м

 

 

 

 

28011

 

3

z

---------- J4 к

 

3=4,5п2

3=3,Он2

3=4,5 м Ц М Яммная лада,

Рис,?0.График переходного

 

пР

пласт 1ц

 

 

 

газового режима

-

 

 

 

 

 

в эксперименте N° 1 10 северный штрек,\ ^ 1 0 июжный. штрекM l

 

пласт I ц

пласт I у

 

--sj

Начальная газовая ситуация перед уменьшением расхода воздуха в данном случае характеризуется неравенством

с 121 > ^21 > с221 ^ 2 ij < ^li]^'

В эксперименте № 2 были четко зафиксированы два вида переходных режимов, причем в отличие от эксперимента № 1 удалось достаточно определенно выделить и первую пиковую концентрацию газа (рис. 21).

Рис,21^График переходного газового режима в эксперименте N? 2

Эксперимент N° 3. Начальные и измененные расходы воздуха в экспе­

рименте № 3, M 'VceK:

 

 

 

Qj = 6,20

 

 

$2 =

10'60

q2 U =5,55

 

 

Ч221 = 8 >94

qi n =0,65

 

 

4121 =

Измеренные величины концентрации газа

в данном случае: dj j =

= 0,53%;

с2И = 0,12%.

 

 

 

Следовательно,

 

 

 

G = 0,0053- 6,20 = 3,29-10—2

м3/сек;

 

G2 = 0,0012-5,55 = 0,67*10—2 м3./сек;

 

Gj =

0,62-10“ 2 м3/сек;

 

 

 

 

'Cl

2,62-10~2

= 0,04 (4%).

 

СН Г

q—

 

0,65

 

 

 

 

 

 

 

 

98

•Рис.^г.График переход­

- ОО

а и

 

ного газового

 

”°"U "15%

 

режима в экспе­

 

 

 

рименте № 3

 

вгг1

*21 .

Г\»

10,8rt3А ем

tv4ем

 

 

 

 

20

00

00

80

100 Ь,нин

Иэ полученных выше результатов видно, что в эксперименте № 3, как и в предыдущих двух экспериментах, начальная газовая ситуация на участке характеризуется неравенством

С1П > dll > с211 ^T2ij < Tlij)* '

В эксперименте N° 3 были получены данные, качественно полностью совпадающие с результатами теоретического анализа (рис. 22), причем с наибольшей четкостью была зафиксирована вторая пиковая концентра­ ция (В221 ) и с меньшей четкостью - первая пиковая концентрация

(^21)*

Схема проветривания участка в экспериментах № 4-7 возвратноточ­ ная с вентиляционным штреком в выработанном пространстве (рис. 23).' В период проведения наблюдений длина лавы составляла 120 м, мощ­ ность пласта 1,25 м. 2

Эксперимент N° 4. Расходы воздуха в эксперименте, м /сек:

0j =

7,75 '

02 = 13,00

03 =

8,66

Ч211 = 0,70

Я221

= 11,30

Д231

= 7,75

4 ц 1

= 1,05

Ч121

= 1»70

4131 = 0*?1

Концентрации метана в начальном установившемся режиме провет­ ривания: dji = 1,01%; С2П “ 0,72%..

Следовательно,

G =

dllQl =

0,0101-7,75 = 7,82*10 2 м3,/сек;

G2 =

С2 j 1 q211 = 0,0072-6,70 = 4,82-10~2 м 3/еек;

Gj =

G-G2 =

3,00-Ю- 2 м3./сек;

99

Смотрите также файлы