Виды давления в движущемся воздухе. Депрессия.

Виды давления в движущемся воздухе. Депрессия

Над любой областью движения воздуха всегда находятся его слои, вес которых оказывает аэростатическое давление на каждый объем движущегося воздуха. Известно, что любое движущееся тело обладает кинетической энергией и в случае встречи тела с какой-либо преградой оно окажет на преграду давление, величина которого будет зависеть от кинетической энергии тела. Являясь материальной, субстанцией, движущийся воздух подчиняется этому закону. Если в поток воздуха поместить какое-либо тело (например, пластину), то движущийся воздух будет оказывать на нее давление, определяемое его кинетической энергией. Это давление называется динамическим, или скоростным. Таким образом, аэростатическое и динамическое давления--составные части полного давления движущегося воздуха.

Депрессия. Депрессией называется разность давлений (энергий) в двух точках потока. Различают депрессию статическую (разность статических давлений), динамическую (разность динамических давлений) и полную (разность полных давлений).

 

 

Виды давления в движущемся воздухе. Депрессия

Основными параметрами рудничной вентиляции яв­ляются давление и расход воздуха.

Давление воздуха и виды давления.Слои атмосфер­ного воздуха над поверхностью Земли находятся под постоянным давлением верхних слоев воздуха, и эти приземные слои движутся от пунктов Земли с большим давлением слоев воздуха к пунктам с меньшим давлением, образуя так называемый воздушный поток (ветер), скорость движения которого будет тем больше, чем боль­ше разность давления воздуха в рассматриваемых пунк­тах. Точно так же в рудничной вентиляции движение воздуха в горных выработках происходит в результате давления воздуха, величина которого в пункте, откуда движется воздух, больше величины давления воздуха в пункте, куда движется масса воздуха. Различают три вида давления воздуха: статическое, скоростное (дина­мическое) и общее давление.

Статическое давление h — давление на единицу по­верхности стенок трубопровода, выработки или канала, т. е. давление на плоскости, параллельные потоку, про­изводимое воздухом, газообразной или жидкой средой, измеряемое в кг/м² или в мм вод. ст. (давление в 1 кг/м² эквивалентно 1 мм вод. ст., поскольку при распределении 1 кг, т. е. 1000 см³, воды на поверхности, имеющей площадь 1 м², высота столба (слоя) воды составит: 1 кг/м²= 1000 см³/(100*100) см²=1/10 см=1 мм вод. ст.). Статическое давление является избыточным или недостающим давле­нием по сравнению с внешним (наружным) давлением, В нагнетательных системах трубопроводов или вырабо­ток статическое давление является избыточным давлени­ем по сравнению с внешним давлением, направлено оно изнутри воздуховода наружу, а во всасывающих систе­мах воздуховодов статическое давление является недостающим по сравнению с внешним давлением и направ­лено снаружи воздуховода внутрь него. В рудничной вен­тиляции как избыточное, так и недостающее статичес­кое давление называется депрессией.

Скоростное (динамическое) давление h_v — это дав­ление движущегося воздуха (газов и жидкостей), вос­принимаемое поверхностями или плоскостями, располо­женными перпендикулярно или под углом к оси потока и не воспринимаемое плоскостями, параллельными по­току, т. е. стенками воздуховодов и трубопроводов. Ско­ростное давление воздуха возникает в результате его движения под действием статического давления, облада­ет живой силой и является положительной величиной

, кг/м²,

где v — средняя скорость движения воздуха или газов, м/с;

 g — ускорение свободного падения, м/с²;

 γ — удель­ный вес воздуха или другой среды, кг/м³.

Общее, суммарное, или полное давление h₀ воздуха представляет собой сумму абсолютных величин стати­ческого h и скоростного (динамического) давлений h_v воздуха при его движении:

h₀ = h + h_v, кг/м²

Депрессия. Депрессией в рудничной вентиляции на­зывают разность давлений воздуха между двумя сече­ниями выработки или другого воздуховода. Разность статических давлений называется статической депресси­ей, разность скоростных давлений — скоростной деп­рессией (или разностью скоростных давлений), разность полных давлений — полной депрессией.

Депрессия, т. е. разность давлений движущегося воз­духа между рассматриваемыми сечениями воздуховода, обусловлена потерями давления движущегося воздуха на преодоление сопротивления поверхности воздуховода между рассматриваемыми сечениями. Эти потери давле­ния воздуха эквивалентны сопротивлению воздуховода и им они обусловлены. Поэтому депрессию воздуха в за­висимости от контекста можно называть разностью дав­лений, потерей давления, перепадом давления воздуха или сопротивлением воздуховода.

 

Билет 16

1.

2. Под законом сопротивления в рудничной вентиляции понимается соотношение между депрессией h и средней скоростью движения воздуха и или его расходом Q. Экспериментально установлено, что такая зависимость имеет параболический характер и выража­ется в виде

h=R₁uⁿ или h=R₂Qⁿ,

где R₁, R₂ — коэффициенты пропорциональности; п — показатель степени, зависящий от режима движения (при турбулентном ре­жиме п = 2; при ламинарном n=1).

Это выражение называется одночленным законом сопротивления.

При малой скорости движения воздуха показатель n умень­шается, что объясняется увеличением толщины ламинарного по­граничного слоя потока в выработке (а также в пространстве между крепью и боковыми породами. Депрессия выработок рас­считывается при n = 2, что вносит в расчет некоторый запас. В случае просачивания воздуха через целики угля, трещины в по­родах, кирпичную и бутовую кладку, уплотненные участки обру­шенных пород n=1. При утечках воздуха через вентиляционные двери, неуплотненную бутовую кладку, тонкий слой угля в бунке­рах n≈2 (особенно в случае больших депрессий). Однако наиболее часто при фильтрации 1<n<2, что свидетельствует о значитель­ной роли ламинарного течения. В этом случае целесообразно ис­пользовать двучленный закон сопротивления, выра­жаемый в виде

H=R₁΄Q+ R₂΄

где R₁΄, R₂΄ — соответственно линейное и квадратическое сопротив­ление воздухопровода.

Для шахты в целом возможно n<2, что объясняется сущест­венным удельным весом ламинарного движения на шахте. Пока­затель n определяется либо по графику, либо логарифмирова­нием выражения h=R_zQⁿ, с последующей подстановкой в получен­ное выражение h₁, Q₁ и h₂, Q₂, т. е.

ln = ln h₁ R₂ + n ln Q₁; ln h₂ = ln R₂ + n ln Q_2.

Слагаемое lnR₂ исключается вычитанием одного выражения из другого. Нельзя сильно изменять значение Q, чтобы не изме­нить режим движения.

Виды сопротивлений горных выработок. При движе­нии воздуха в горных выработках и воздуховодах он преодолевает сопротивление поверхности выработок по­током, что вызывает потери давления потока. Эти поте­ри давления эквивалентны сопротивлению выработок или их депрессии, поэтому могут называться сопротив­лением или депрессией выработок.

Различают три вида сопротивления выработок: со­противления трению, местные сопротивления и лобовые сопротивления. Сопротивление трению горных вырабо­ток при движении воздуха в них является основным со­противлением.

Билет 17

1. Расчет расхода воздуха для шахты в целом

Расход воздуха для шахты в целом определяется по формуле

 

Q_ш=1,1(ΣQ_уч+ΣQ_п.в.+ΣQ_{пог. в.}+ΣQ_под.в.+ΣQ_к+ΣQ_ут), м³/мин (1)

 

где 1,1 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения воздуха по сети горных выработок;

ΣQ_уч - расход воздуха для проветривания выемочных участков, м³/мин;

ΣQ_п.в - расход воздуха, подаваемый к всасам ВМП для обособленного проветривания тупиковых выработок, м³/мин. На газовых шахтах расход воздуха для проветривания тупиковых выработок, проводимых за пределами выемочных участков, кроме выработок, проводимых по негазоносным породам, принимается с учетом обособленного их проветривания;

ΣQ_{пог. в} - расход воздуха дня обособленного проветривания погашае­мых выработок, м³/мин;

ΣQ_под.в - расход воздуха для обособленного проветривания поддержи­ваемых выработок, м³/мин;

ΣQ_к - расход воздуха для обособленного проветривании камер, м³/мин;

ΣQ_ут - утечки воздуха через вентиляционные сооружения, расположенные за пределами выемочных участков, м³/мин.

При нескольких вентиляционных установках по формуле (1) определяется в соответствии со схемой проветривания расход воздуха по группам выработок (крылу, шахтопласту), проветриваемым отдельными вентиляторами, а общий расход воздуха для шахты рассчитывается как сумма полученных результатов. Расход воздуха для проветривания шахты, определенный по формуле (1), должен удовлетворять при проектировании условию (2), для действующих шахт - (3).

 

Q_ш≥133,3(ΣǏ_уч+ ΣǏ_п.в.+ ΣǏ_ст+ ΣǏ_о.в.),                                       (2)

 

Где ΣǏ_уч – абсолютное среднее газовыделение на выемочных участках, м³/мин;

ΣǏ_п.в. – абсолютное среднее газовыделение из обособленно проветриваемых тупиковых выработок, м³/мин;

ΣǏ_ст - абсолютное среднее газовыделение из старых выработанных пространств ранее отработанных этажей и горизонтов, м³/мин;

ΣǏ_о.в. - абсолютное среднее газовыделение из погашаемых и поддерживаемых выработок, м³/мин.

Q_ш≥                          (3)

Где k_н.ш – коэффициент неравномерности газовыделение в шахте; для Кузнецкого бассейна – 1,1;

           С – допустимая концентрация газа в исходящих из шахты вентиляционных струях, %; принимается согласно ПБ;

           С₀ – концентрация газа в атмосферном воздухе на поверхности, %; при расчете по метановыделению принимается 0, а по углекислому газу определяется по данным анализов;

           ΣǏ_исх – абсолютное среднее газовыделение в исходящих из шахты вентиляционных струях, м³/мин.

 

Депрессия потока воздуха в горной выработке — разность давлений (энергий) в двух точках потока. Различают депрессию статических (разность статических давлений), динамических (разность динамических давлений) и полную (разность полных давлений).

 

2. Вентиляторы местного проветривания по роду применяемой энергии могут быть электрическими и пневматическими, а по принципу работы осевыми и центробежными. Наиболее компактны и удобны в работе осевые вентиляторы ВМ-ЗМ, ВМ-4М, ВМ-5М, ВМ-6М, ВМ-8М, ВМ-12М с электрическим приводом и ВМП-5, ВМП-6 с пневматическим приводом. [1]

 Установка вентиляторов местного проветривания ( ВМП) в тупиковых выработках при любом угле наклона выработки должна производиться по проекту, утвержденному главным инженером шахты. [2]

 На вентиляторах местного проветривания должны быть установлены исправные устройства для разгазирования и борьбы со слое-выми скоплениями метана. [3]         Схема расположения наклонных щитков.| Схема установки для ликвидации слоевого скопления метана с помощью ВМП.

 При применении вентиляторов местного проветривания вентиляционный трубопровод подводится к слоевому скоплению и подвешивается у кровли выработки. Воздух из трубопровода поступает по направлению движения основного потока. [4]          Разрез осевого вентилятора с пневматическим приводом.

 Впервые в вентиляторах местного проветривания применено закручивание потока перед вторым колесом 3, обеспечивающее повышение давления вентилятора. [5] Установка комбинированного проветривания при комбайновой проходке.

 При установке в эксплуатации вентиляторов местного проветривания рекомендуется руководствоваться следующими положениями. [6]

 

 Если выработка проветривается с помощью вентиляторов местного проветривания, то желательно, чтобы их было два: рабочий и резервный. Плановые остановки обоих вентиляторов допустимы только с разрешения начальника участка вентиляции шахты. При этом из непроветриваемых выработок все люди должны быть заблаговременно переведены в проветриваемые места ( на поверхность к стволу или в выработку со свежей струей воздуха), так как загазирование забоя может произойти в течение нескольких минут после остановки. Возобновление работ в забоях и выработках допускается только после включения вентиляторов, разгазирования выработок и проверки их состояния лицами надзора. [7]

 Воздух, подаваемый в действующие забои вентилятором местного проветривания, очищают с помощью фильтрационных установок на основе ткани ФПП-15 ( фильтры ЛАИК с площадью рабочей поверхности 29 8 м2) или секционных аэрозольных рудничных фильтров. Для уменьшения запыленности используют средства, предназначенные для уменьшения пылеобразования. [8]

 При ведении очистных работ камеру проветривают вентилятором местного проветривания, устанавливаемым на штреке. [9]

 Двигатели предназначены для работы в качестве привода вентилятора местного проветривания типа ВМ и ВМЦ в угольных и сланцевых шахтах, опасных по газу ( метану) или угольной пыли, а также во всех отраслях горнорудной промышленности. Буква И в типе двигателя обозначает специальное исполнение для вентиляторов местного проветривания. [10]

 На шахтах Донбасса эти вентиляторы общего назначения применяют как вентиляторы местного проветривания. [11]

 В горной промышленности в настоящее время применяют следующие типы вентиляторов местного проветривания ( ВМП): 1) одноступенчатые электрические осевые ВМ-ЗМ, ВМ-4М, ВМ-5М, ВМ-6М, ВМ-8М, ВМ-12М, СВМ-4М, СВМ-5М, СВМ-6М; 2) электрический центробежный ВЦ-9; 3) пневматические ВМП-3, ВМП-4М, ВМП-5М и ВМП-6М. [12]

 

Билет 18

1 Способы вентиляции шахт.

Основным способом проветривания угольных шахт является всасывающий. Он применяется во всех случаях, когда другие спо­собы не имеют неоспоримых преимуществ. Это объясняется тем, что в течение длительного времени нагнетательное проветривание в газо­вых шахтах можно было применять с большими оговорками; как правило, угольные шахты проветривались всасывающим способом, в расчете на который разработаны все типовые каналы для осевых и центробежных вентиляторов.

Нагнетательный способ удобен при проветривании верхних горизонтов месторождений, так как позволяет при установке одного вентилятора главного проветривания выдавать исходящие струи участков и лав по шурфам небольшой глубины, которые можно проходить по мере подвигания очистных забоев, погашая вентиля­ционный штрек. Удобен этот способ и при значительнойтрещиноватости пород, расположенных над вентиляционным штреком. В этом случае через трещины, простирающиеся до поверхности, уйдет часть исходящей струи, и очистные забои будут хорошо обеспечены свежим воздухом.

Применение нагнетательного способа проветривания нераци­онально, если большие утечки воздуха возникают на участках вен­тиляционной сети между вентилятором и очистными забоями, так как в этом случае значительная часть воздуха не доходит до очистных забоев. В подобных условиях рекомендуется применять нагнетательно-всасывающее проветривание, рассчитывая его так, чтобы вблизи зоны с большими утечками происходила смена знака давле­ний, т. е. кончалась область избыточного давления (компрессия) и начиналась область депрессии. В этом случае перепад давления между подземными выработками и поверхностью будет близок к нулю, а следовательно, близки к нулю и утечки.

Нагнетательное проветривание рекомендуется применять при разработке углей и руд, склонных к самовозгоранию, а также если в обрушенных пространствах происходят интенсивные окислитель­ные процессы. Применение в этих случаях всасывающего проветри­вания приводит к засасыванию из старых выработок и обрушенного пространства воздуха с низким содержанием кислорода, а иногда и содержащего ядовитые газы.

 

2 Меры борьбы с метаном и углекислым газом.

Проветривание

Дегазация

Газоуправление

БОРЬБА С МЕТАНОМ В ШАХТАХ

Борьба с метаном в шахтах ведется в направлениях:

исключения образования взрывоопасных метановоздушных смесей;

сокращения метановыделения в горные выработки;

предотвращения возможности воспламенения и взрывов метана.

 

Образование взрывоопасных метановоздушных смесей исключается при надежной вентиляции, обеспечивающей разбавление метана во всех выработках до регламентируемых ПБ норм. Это достигается следующим образом:

проветриванием шахты непрерывно действующими ВГП;

проветриванием выработок деятельной струей со скоростью движения не менее 0,25 м/с в очистных и подготовительных выработках;

применением всасывающего проветривания газовых шахт, а в случае труднопроветриваемых шахт — применением нагнетательно-всасывающего проветривания при условии создания разрежения в зоне очистных работ;

нагнетательным проветриванием подготовительных выработок;

предупреждением рециркуляции воздуха при работе вспомогательных подземных вентиляторов и вентиляторов местного проветривания;

проветриванием очистного забоя и примыкающих к нему подготовительных выработок обособленной струей;

обеспечением восходящего направления движения воздуха во всех очистных забоях и исходящих струях (ПБ допускают исключения для углов наклона до 10° и выработок протяженностью до 30 м, а также при обеспечении мер против образования слоевых скоплений метана);

изоляцией остановленных выработок и отработанных участков;

применением эффективных способов борьбы с внешними и внутришахтными утечками;

обеспечением высокого аэродинамического качества крепи горных выработок и вентиляционной сети шахты в целом;

управлением метановыделением в горных выработках шахты;

обеспечением распределения воздуха в шахтной вентиляционной сети в соответствии с фактическим газовыделением в горные выработки;

систематическим контролем за состоянием проветривания сети горных выработок;

применением надежной системы контроля и управления режимом работы ВГП.

 

Сокращение метановыделения в горные выработки достигается путем:

применения дегазации разрабатываемых пластов;

применения дегазации сближенных пластов и спутников;

каптажа метана из полостей, суфляров и выработанных пространств;

микрокапиллярного связывания метана при нагнетании в пласт воды, растворов кислот, направленного гидрорасчленения;

связывания метана в пласте при нагнетании водных растворов полимеров и мономеров;

микробиологического связывания метана.

 

Предотвращение возможности воспламенения и взрывов метана достигается следующим образом:

1) исключением открытого огня в горных выработках;

2) соблюдением комплекса мер при использовании электроэнергии:

применения рудничного взрыво- и искробезопасного оборудования;

применения дистанционного управления выемочными, проходческими и транспортными машинами и установками;

применения аккумуляторных электровозов во взрывобезопасном исполнении, за исключением откаточных выработок со свежей струей шахт I и II категорий, где допускается откатка контактными электровозами;

отключения электроэнергии автоматической газовой защитой при образовании опасных скоплений метана;

3) соблюдением комплекса мер ведения взрывных работ:

производства взрывных работ только в забоях, непрерывно проветриваемых свежей струей;

применения только предохранительных патронированных ВВ и электровзрывания;

исключения применения открытых и накладных зарядов;

выполнения требований Единых правил безопасности при взрывных работах по минимальной глубине шпура, длине внутренней забойки и др.;

обеспечения требований газового режима по допустимой объемной доле метана менее 1 % в забое и на расстоянии 20 м от него перед заряжанием и взрыванием;

выполнения требований пылевого режима при ведении взрывных работ.обратно

Углекислый газ (СО2) ─ бесцветный газ со слабокислым вкусом. Удельный вес 1,52. Химически весьма инертен, не горит и не поддерживает горения.

 

 Физиологически углекислый газ слабо ядовит. При 6% появляется одышка и слабость, при 10% возможно обморочное состояние, при 20÷25% ─ смертельное отравление.

 

 Основными причинами появления углекислого газа в шахтах являются процессы: окисления древесины и угля, разложения пород кислыми рудничными водами и выделения его из угля и пород.

 

 Углекислый газ образуется также при взрывных работах, рудничных пожарах, взрывах метана и угольной пыли, дыхании людей. Некоторые количества СО2 могут поступать с поверхности при горении близкорасположенных породных отвалов.

 

 Максимально допустимые концентрации СО2 на рабочих местах и исходящих струях участков ─ 0,5%, в общих исходящих струях крыла шахты – 0,75%, при проведении и восстановлении выработок по завалу– 1,0%.

 

 В хорошо проветриваемых шахтах СО2 находится в пределах 0,1÷0,15%.

Билет20

1 Расчет количества воздуха для поддерживаемых выработок.

Расчет для поддерживаемых выработок выполняется по их фактической газообильности с проверкой по скорости движения воздуха, м³/мин:

          

где  – количество воздуха, подаваемое в поддерживаемую выработку, м³/мин;

 – площадь поперечного сечения выработки в свету, м²;

 – минимальная скорость движения воздуха в выработке согласно ПБ, м/с; должна составлять 0,25 м/с для очистных (включая резервные) выработок и может быть принята равной 0,15 м/с для поддерживаемых подготовительных выработок; для конвейерных выработок вместо  подставляется скорость    1,3 м/с.

 

Примечание.К поддерживаемым относятся резервные не дающие добычу выемочные участки и выработки, которые не используются ни для подачи свежего воздуха на выемочные участки, к забоям очистных и подготовительных выработок, в камеры, ни для отвода исходящих из них вентиляционных струй.

Для поддерживаемых подготовительных выработок длиной не более 30 м, в которых установлены перемычки с дверями, вместо расчета но минимальной скорости количество воздуха должно определяться по нормам утечек.

 

 

2 Система аэрогазового контроля.

1.1 Система АГК должна обеспечивать:

- непрерывное централизованное слежение за параметрами рудничной атмо­сферы (концентрация газов, скорость движения воздуха, температура, давле­ние, влажность) в целях текущего (оперативного) обнаружения природных и техногенных опасностей, влияющих прямо или косвенно на состояние руднич­ной атмосферы;

- принятие своевременных мер по обеспечению безопасности труда путем нормализации параметров рудничной атмосферы или прекращения горных ра­бот;

- хранение информации и последующее ее использование при разработке ком­плексных общгтахтньтх мероприятий по технике безопасности, при расчетах количества воздуха, подаваемого в горные выработки, а также для установле­ния категории шахты по газопроявлениям.

1.2. В состав системы ЛГК должны входить следующие технические средства, разрешенные к применению Госгортехнадзором России:

- датчики контроля состава и параметров шахтной атмосферы:

- аппаратура автоматического контроля расхода воздуха;

- аппаратура телеконтроля расхода воздуха;

- аппаратура автоматического контроля работы и телеуправления вентиля­торами местного проветривания (ВМП);

- аппаратура централизованного контроля положения вентиляционных две­рей в шлюзах;

аппаратура автоматического контроля работы и телеуправления вентиля­торными установками;

устройства звукового оповещения и (или) световой сигнализации в под­земных выработках об аварийной ситуации на контролируемом объекте;

- взрывозащищенные источники питания (в том числе с химическими или другими источниками тока для аварийного электроснабжения системы АГК);

- аппараты сигнализации;

- станции подземного контроля и управления;

В состав системы АГК могут входить многофункциональные преобразо­ватели и компьютеры, устанавливаемые на поверхности.

Конкретный состав системы АГК шахты определяется проектной и тех­нической документацией, разработанной в соответствии с требованиями промышленной безопасности.

- Система АГК должна обеспечивать подачу управляющих команд на механизмы (устройства), осуществляющие нормализацию выявленных опасных проявлений, либо в аварийной ситуации - блокировку производственной дея­тельности на контролируемом участке.

- Система АГК должна содержать:

- техническое обеспечение средств для отбора, передачи и предоставления на диспетчерский пункт информации о состоянии безопасности и контроли­руемых параметрах по каждому производственному участку;

информационное обеспечение для преобразования поступающей инфор­мации к виду, удобному для восприятия инженером-оператором АГК и горным диспетчером;

организационное обеспечение для доведения информации до пользовате­лей, принятия и исполнения решений и для поддержания системы в работоспо­собном состоянии.

- Техническое обеспечение системы А1 '1С должно содержать средства, обеспечивающие полноту, достоверность и однозначность получаемой инфор­мации.

- Информационное обеспечение системы АГК должно содержать упо­рядоченные результаты контроля, способствующие принятию оптимальных решений горным диспетчером, а в случае возникновения аварийной ситуации - ответственным руководителем ликвидации аварии.

Организационное обеспечение системы АГК должно содержать пере­чень лиц, участвующих в ее работе, а также их должностные инструкции, опре­деляющие отношение персонала к системе АГК и взаимодействие между собой.

---

Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 4575; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!