- •Оглавление
- •Введение (лекция № 1)……………………………………….3
- •Часть I Рудничная атмосфера…………………………...10
- •9. Тепловой режим шахт (лекция № 9)…………………..105
- •Часть II Рудничная аэродинамика……………………..115
- •Часть III Проветривание шахт…………………………..222
- •Введение Лекция № 1
- •Предмет, содержание курса и его связь со смежными науками
- •21.1 Общие положения……………………………….276
- •Часть IV Промышленная вентиляция…………………296
- •22.1. Общие положения………………………………297
- •Значение курса в деле обеспечения чистоты и качественного состава воздуха в подземных сооружениях
- •Вклад отечественных ученых в дело развития “Рудничной аэрологии” как науки
- •Часть I
- •2.1 Атмосферный воздух.
- •2.1 Атмосферный воздух
- •2.2 Изменение состава и свойств воздуха при его движении по горным выработкам
- •Основные составные части рудничного воздуха
- •Ядовитые, взрывчатые и радиоактивные примеси рудничного воздуха
- •Литература
- •Лекция № 3 Метан, его происхождение и свойства
- •3.1 Физико-химические свойства метана.
- •1. Физико-химические свойства метана.
- •3.1 Физико-химические свойства метана
- •3.2 Происхождение и формы связи метана с горными породами
- •3.3 Метаноносность и метаноемкость угольных пластов и вмещающих пород
- •Лекция № 4 Метанообильность горных выработок и шахт
- •Виды выделений метана в шахтах.
- •4.3 Меры борьбы с выделениями метана.
- •Виды выделений метана в шахтах.
- •4.1 Виды выделений метана в шахтах
- •Неравномерность обыкновенного метановыделения
- •4.3 Меры борьбы с выделениями метана
- •4.4 Метанообильность шахт. Деление шахт на категории
- •Литература
- •Лекция № 5 Внезапные выбросы угля и газа в шахтах
- •5.5 Природа локальности выбросоопасности.
- •5.1 Классификация газодинамических явлений в шахтах
- •5.2 Основы теории внезапных выбросов угля и газа
- •5.3 Классификация шахтопластов по признаку выбросоопасности
- •Методы прогноза и способы предотвращения выбросоопасности
- •5.5 Природа локальности выбросоопасности
- •Литература
- •Лекция № 6 Борьба с выбросами угля и газа в шахтах
- •6.1 Общие положения
- •6.2 Отработка защитных пластов
- •6.3 Применение гидрорыхления угольного пласта
- •6.4 Бурение опережающих скважин, образование полостей и торпедирование угольного массива
- •6.5 Применение разгрузочных пазов
- •6.6 Предотвращение выбросов угля и газа при механизированном проведении подготовительных выработок
- •6.7 Способы вскрытия выбросоопасных пластов
- •Литература
- •Лекция № 7 Борьба с метаном методами дегазации
- •7.1 Классификация методов дегазации.
- •7.1 Классификация методов дегазации
- •7.2 Дегазация при проведении подготовительных выработок
- •7.3 Дегазация разрабатываемого пласта скважинами
- •7.4 Дегазация пластов гидроразрывом и гидрорасчленением
- •7.5 Способы дегазации спутников (сближенных пластов)
- •7.6 Дегазация выработанных пространств
- •7.7 Эффективность дегазации
- •Литература
- •Лекция № 8 Рудничная пыль
- •8.1 Общие сведения
- •8.2 Горючие и взрывчатые свойства угольной пыли
- •8.3 Факторы, оказывающие влияние на взрывчатость угольной пыли
- •8.4 Особенности взрывов угольной пыли в шахтах
- •Основные меры борьбы со взрывами угольной пыли в шахтах (пылевой режим)
- •Литература
- •Лекция № 9 Тепловой режим шахт
- •9.1 Общие сведения
- •9.2 Тепловой режим и тепловой баланс
- •9.3 Меры борьбы с высокими температурами в горных выработках
- •9.4 Подогрев подаваемого в шахту воздуха
- •Часть II
- •10.1 Общие сведения
- •10.2 Основные физические характеристики рудничного воздуха
- •10.3 Основные законы аэростатики
- •10.4 Режимы движения воздуха в шахтах. Критерий Рейнольдса
- •10.5 Основные законы аэродинамики
- •10.6 Типы воздушных потоков
- •Литература
- •Лекция № 11 Аэродинамическое сопротивление горных выработок
- •11.1 Основной закон движения воздуха по горным выработкам
- •11.2 Законы сопротивления
- •11.3 Виды сопротивлений
- •11.4 Единицы сопротивления. Эквивалентное отверстие
- •Литература
- •Лекция № 12 Шахтные вентиляционные сети и методы их расчета
- •12.1 Вентиляционная сеть. Вентиляционный план. Элементы шахтной вентиляционной сети
- •Законы расчета шахтных вентиляционных сетей
- •Литература
- •Лекция № 13 Виды вентиляционных соединений и их расчет
- •13.1 Последовательное, параллельное и диагональное вентиляционные соединения
- •13.2 Расчет сложного параллельного соединения
- •Литература
- •Лекция № 14 Расчет сложных вентиляционных соединений
- •14.1 Преобразование треугольника в звезду
- •Литература
- •Лекция № 15 Анализ работы вентиляторов на вентиляционную сеть
- •Графические методы расчета вентиляционных сетей
- •15.1 Работа одного вентилятора на сеть. Характеристика вентилятора и сети в графическом и аналитическом выражении
- •15.2 Совместная работа вентиляторов
- •Литература
- •Лекция № 16 Естественная тяга воздуха в шахтах
- •16.1 Причины обусловливающие возникновение естественной тяги
- •16.2 Расчет величины депрессии естественной тяги
- •16.3 Измерение величины депрессии естественной тяги на действующих шахтах
- •16.4 Влияние естественной тяги на состояние проветривания шахт
- •17.1 Причины, вызывающие необходимость регулирования
- •17.2 Отрицательное и положительное регулирование
- •17.3 Способы регулирования подачи воздуха в шахту
- •Литература
- •Часть III
- •Проветривание шахт
- •Лекция № 18
- •Проветривание подземных выработок при их сооружении
- •18.1 Общие сведения
- •18.2 Особенности проветривания при проходке стволов
- •18.3 Способы и схемы вентиляции стволов при проходке
- •18.4 Расчет количества воздуха, необходимого для
- •18.5 Расчет и выбор трубопровода и вентилятора для проветривания стволов
- •19.1 Способы проветривания тупиковых горных выработок
- •19.2 Расчет количества воздуха, необходимого для проветривания тупиковых выработок
- •19.3 Особенности проветривания длинных тупиковых выработок
- •Литература
- •Лекция № 20 Проветривание очистных выработок
- •20.1 Основные схемы проветривания очистных выработок
- •20.2 Расчет количества воздуха, необходимого для проветривания очистных выработок
- •20.3 Расчет максимально допустимой нагрузки на забой по газовому фактору
- •Литература
- •Лекция № 21 Проектирование вентиляции шахт
- •21.1 Общие положения.
- •21.1 Общие положения
- •21.2 Порядок проектирования проветривания шахт
- •21.3 Способы проветривания шахт
- •21.4 Выбор способов и схем проветривания шахт
- •21.5 Расчет расхода воздуха для проветривания шахты
- •21.6 Порядок выбора вентилятора главного проветривания
- •Часть IV
- •22.1. Общие положения.
- •22.1 Общие положения
- •Основные вредности промышленных предприятий и способы определения воздухообмена
- •22.3 Естественная вентиляция
- •22.4 Искусственная вентиляция
- •22.5 Методика расчета вентиляционной сети
- •22.6 Местная вентиляция
- •Литература
11.4 Единицы сопротивления. Эквивалентное отверстие
При известных параметрах выработки аэродинамическое сопротивление ее может быть подсчитано по формуле:
кг·сек2/м8.
(11.13)
На существующих шахтах величина вентиляционного сопротивления может быть определена по результатам замеров депрессии (h) выработки и количества воздуха (Q), проходящего по ней:
.
(11.14)
Из выражения (11.14) следует, что сопротивлением, равным единице, могут обладать различные выработки в зависимости от соотношения величин h и Q. Единицей сопротивления принято считать сопротивление выработки, через которую при депрессии h=1 мм вод. ст. проходит 1 м3/сек воздуха. Эта величина получила название киломюрг (к).
Таким сопротивлением обладают выработки большой длины, поэтому при расчетах почти всегда величина R численно меньше единицы. Для удобства пользования при расчетах введена в тысячу раз меньшая единица, называемая мюргом и обозначаемая (К = 1000 ).
Для оперативного управления вентиляцией шахты, разработки мероприятий по реконструкции вентиляции и составления программ для автоматического регулирования дебита воздуха по горным выработкам необходимо знать величины их аэродинамического сопротивления.
Наиболее полное представление о состоянии проветривания шахт дает величина их эквивалентного отверстия, которая характеризует сопротивление всей шахтной сети вентиляционных выработок и выражена в квадратных метрах.
Эквивалентным отверстием называется такое воображаемое отверстие в тонкой стенке, через которое при депрессии, равной депрессии шахты, проходит такое же количество воздуха, как и через шахту.
Если рассмотреть сечение I-I на значительном расстоянии от стенки (рис. 11.2), то скорость движения воздуха в нём будет равна нулю (1=0). В сечении II—II, расположенном в окне, где струя наиболее сжата и имеет скорость 2, согласно уравнению Бернулли, можно записать равенство:
(11.15)
Так
как 1
= 0,
а величина потери напора (h)
в окне равна живой силе потока
,
получим:
кг/м2,
(11.16)
откуда
м/сек.
(11.17)
I
II
P1 1=0
P2 2
А’
А
I II
Рисунок 11.2 – Схема к выводу формулы эквивалентного отвер-
стия
Площадь
окна
.
Если подставить
значение
2
из
уравне-ния (11.17)
,
(11.18)
где
к
-
коэффициент
сжатия струи.
(см.
рис. 11.2).
Подставив значение = 1,2 кг/м3 и g = 9,81 м/сек2, получим выражение:
(11.19)
и заменив h через R·Q2, получим:
(11.20)
Из формулы (11.20) видно, что эквивалентное отверстие не зависит от депрессии и количества воздуха, а зависит от аэродинамического сопротивления выработок шахтной сети.
По величине эквивалентного отверстия и сложности проветривания все шахты разделяются на три группы: труднопроветриваемые - до 1 м2, среднепроветриваемые – от 1 до 2 м2 и легкопроветриваемые - свыше 2 м2. Эти величины правильно отражают состояние проветривания шахт в том случае, если внешние и внутренние утечки воздуха незначительны и не превышают принятых норм. В противном случае эквивалентное отверстие шахты не характеризует фактического состояния ее проветривания и во многих случаях в 1,5÷2 раза больше полученного по расчету.
Связь между параметрами вентиляционного сопротивления в зависимости от принятых единиц измерения представлена в табл. 11.1
Таблица 11.1
Параметры и единицы их измерения |
Выражения для определения параметров |
Соотношения между параметрами |
|||
К |
|
А |
h |
||
R, К
|
|
- |
|
|
R·Q2 |
R, |
|
1000·R |
- |
|
|
A, м2 |
|
|
|
- |
|
