Файл: Клебанов, Ф. С. Аэродинамическое управление газовым режимом в шахтных вентиляционных сетях.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.10.2024
Просмотров: 87
Скачиваний: 0
Из уравнения (VI,1) с учетом формулы (VI,2) следует
c(x)[Q0+ (g+ Ч! - Ч 2) х ] = gx — q2 / c(x)dx. |
( VI , 3) |
Дифференцируя правую и левую части уравнения (VI,3), получаем дифференциальное уравнение
dc |
Ц + g)c |
в |
|
|
--- + --------------------- |
- |
-------------- 2---------- |
(Vf,4) |
|
dx 0 о(ч + Я1~ ч 2 )х |
Q0 + ( е + 4 i - ч 2)х |
|||
|
||||
Начальное условие для этого уравнения |
|
|||
о |
с° |
|
(VI,5) |
|
|
|
|||
Интегрирование уравнения (VI,4) при начальном условии (VI,5) по зволяет получить формулу для изменения продольной загазованности лавы
с(х) = |
|
g |
- (сп - |
в |
g+Ч —Ч2 |
а |
|||
4j |
g |
) / ( ! + — |
------~ х ) |
(VI,6) |
|||||
|
|
+ g |
° |
|
Ч! + g |
|
|
|
|
где а = (ч + g ) /( g + 41 |
- Ч 2 )• |
|
|
|
|||||
При g « q j и g « 4 2 |
формула |
(VI,6) несколько упрощается |
|||||||
с(х) = |
g |
+ (с |
Е |
|
^1 “*^2 |
В |
(VI,7) |
||
J |
. |
_ ± |
) |
/ (1 + _ ------£ ) |
. |
||||
|
qi |
|
41 |
|
п |
|
|
||
где Р= qj /(q j—q2)«
Рассмотрим пять частных случаев. Случай 1; д] = д? = Q
Q0co + 6х |
|
(VI,8) |
||
Sl(x)=- |
|
|
|
|
|
+ g* |
|
|
|
Случай 2: |
4i ** |
О» Ч2 = О |
|
|
с2 ^ = т т ; + (с° ~ 7 Т ^ ) ° о / |
+ g)x] ; |
(VI,9) |
||
Я \ |
+ g |
Hi r g |
|
|
108
|
|
g |
+ (c |
g |
|
ql x |
) • |
|
c2 (x)—---- |
- — ) |
/ (1 +7 Г- |
||||||
1 |
4] |
|
|
4i |
|
Qo |
|
|
Случай 3: |
= |
0, q2 Ф 0 |
|
|
||||
c3(x)= |
1 |
- |
(1 - c 0 ) / |
(1 + |
g _ q 2 |
s/(g-q2) |
||
|
x ) |
|||||||
c3(x)»l |
- |
(1—c |
|
q2* |
gvq2 |
|
||
) ( 1 --------) |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
o |
|
|
|
|
|
|
|
|
xn |
|
|
Случай 4: Qj _ Ч2 - Ч Ф 0
(q+g)/<
c ( X ) = - J ^ + |
( C ----- I |
( l + - f - ) |
|
g + q |
° q + g |
0 n |
|
n |
o |
- — ) / ( 1 |
OX ч/g |
c4 {x)~H- |
+ ( c |
+ - £ - ) |
|
4 |
° |
q |
Q0 |
Случай 5: |
= |
g + q. |
|
(VI,10)
(V I,11)
(VI, 12)
(V I,13)
(VI,14)
Если удельные расходы воздуха qj и q2 отличаются друг от друга
на очень малую величину (порядка величины g), то эпюра продольной загазованности выработки описывается уравнением
|
—q2x /*^c |
—q2x / 0 c |
Сг (х) = — (1 - е |
) + с о е |
(VI,15) |
Анализ показывает, чтс взаимное расположение кривыхCj , C2, с3 ,
с^ для одинаковых данных подобно тому, что изображено на рис. 27,а. Асимптотическое поведение соответствующих кривых изображено на рис. 27,6.
Из указанных графиков видно, что наиболее эффективным в отноше нии понижения концентрации газа вдоль лавы является частный случай 2, при котором отсутствует всасывающий трубопровод. Однако при этом продольная скорость движения воздуха в лаве при постоянном сечении ее непрерывно увеличивается в направлении основной вентиляционной струи. Чтобы избежать этого и добиться постоянства продольной ско рости движения воздуха, необходимо (как отмечалось выше) наличие
109
Рис,?7. Эгаоры концентрации газа в лаве при ком бинированном провет ривании
а
всасывающего воздухопровода в сочетании с нагнетательным (частный
случай 4 или |
общий случай при |
q2 Ф 0). |
Приведенные выше формулы для определения-продольного изменения |
||
концентрации |
газа получены в предположении, что во всасывающий тру |
|
бопровод поступает газовоздушная смесь, концентрация газа в которой равна средней величине для данного сечения лавы.
В то же время известно, что распределение газа в сечении приза бойного пространства лавы отличается определенной неравномерностью, которая обусловлена, во-первых, несимметричностью скоростного про филя в выработке и, во-вторых, различной интенсивностью выделения газа газоотдающими поверхностями.
Если всасывающий трубопровод расположен в такой зоне поперечно го сечения, где концентрация газа в к раз отличается от средней кон центрации газа в данном сечении, то формула для эпюры предельной за газованности имеет следующий вид:
с(х) = g + qj + (k—l)q2 +[cQ- g<-qi+(K-l)q2
g+qi + (k—1) q2
Y=-----------------------. q +qj —q2
где коэффициент k в общем случае может принимать значения:
к>1 - при расположении трубопровода в зоне с повышенной концент рацией газа;
110
к < 1 |
- |
при расположении трубопровода |
в |
зоне с пониженной концент |
рацией |
газа; |
|
|
|
к=1 |
- |
при расположении трубопровода |
в |
зоне, в которой концентра |
ция газа равна средней по сечению величине. |
||||
Чем |
|
больше (при прочих равных условиях) величина коэффициента |
||
к, тем эффективнее оказывается способ комбинированной вентиляции лавы.
Всасывающий и нагнетательный воздухопроводы для проветривания лавы по описанному выше способу целесообразно проектировать с такой формой поперечного сечения, которая давала бы возможность лучше ис пользовать свободное пространство в конструкции механизированных кре пей. Это могут быть плоские коробчатые воздухопроводы с сечением в . виде прямоугольника или даже в виде плоской изогнутой щели, вписан ной в контур конструкции крепи.
2.Управление газовым режимом в лаве путем регулирования скорости подачи выемочной машины
Впрактике нередки случаи, когда количество воздуха в лаве умень шается по ходу вентиляционной струи вследствие утечки части воздуха
ввыработанное пространство. Это имеет место, например, при прямо точной и возвратноточной схемах проветривания с вентиляционным штре ком, расположенным в выработанном пространстве.
Утечки воздуха из лавы можно оценивать коэффициентом [39]
Q.1.H — ^ л .в |
(VI, 17) |
|
|
0л.„ |
|
где 0 п.IIй ^л.в |
|
из лавы. |
|
Абсолютная величина утечек определяется формулой |
|
q = i Q i H . |
( V I , 1 8 ) |
Вместе с утечками воздуха из лавы уходит и некоторая часть газа, выделяющегося в пределах призабойного пространства. Максимальное заполнение объема призабойного пространства газом имеет место при расположении выемочной машины в самой нижней точке лавы, т.е. в момент начала движения машины снизу вверх. В этот момент средняя по сечению лавы концентрация газа в пункте расположения машины
С1 = |
Gм |
(VI, 19) |
|
QЛ.II |
|||
|
111
а в исходящей из лавы вентиляционной струе
См+ Сл - 51Ч
с2 =- |
|
(V I ,20) |
|
|
'л.в |
|
|
где cj - |
средняя по объему лавы концентрация газа в момент |
начала |
|
движения выемочной машины снизу вверх; GMдебит газа, обуслов |
|||
ленный работой выемочной машины; Gл - постоянная составляющая га |
|||
зового дебита в лаве. |
|
||
С другой стороны, |
|
||
С1 + с 2 |
(VI,21) |
||
С1 |
2 |
|
|
Из формул (VI,19) -(V I,21) с учетом выражения (VI,17) |
получаем |
||
|
GM(2 -i)+ G „ |
(VI,22) |
|
l " |
G W 2 - U |
||
|
|||
По мере движения машины вверх вдоль лавы величина средней по объему лавы концентрации газа будет уменьшаться. При подходе вые мочной машины к выходу из лавы средняя по объему лавы концентра - ция газа достигнет наименьшего значения
(VI,23)
2 = Ол.н (2-i)
В этот момент газ, выделяющийся в результате работы машины, поч ти не оказывает влияния на газовую обстановку в призабойном прост ранстве лавы.
Дебит газа в исходящую струю лавы в момент начала движения вы
емочной машины снизу вверх |
|
С1 “ Сл+ См~51(Ь |
(VI,24) |
|
|
а в момент подхода к выходу из лавы |
|
G2 - Gjj + GM- c 2q. |
(VI,25) |
Подставляя в выражения (VI,24) и (VI,25) значения |
величин С[ и |
с2> согласно формулам (VI,22) и (VI,23), получим |
|
112