Аэрология горных предприятий

Скорость потока воздуха измеряется следующим образом:

1.Берется начальный отсчет n1 по положениям стрелок с циферблата (счетчика) анемометра до ввода его в поток воздуха.

2.Анемометр вводится в поток воздуха и включается рычажком (виден на рис. 3.10), одновременно включается секундомер.

3.После измерения (обвода сечения выработки по методу, который приведен на рис. 3.11, а) анемометр и секундомер выключаются.

Снимается конечный отсчет (n2) по счетчику анемометра и время t производства замера в секундах.

в г

Рис. 3.11. Схемы измерения скорости движения воздуха

вгорных выработках: а – анемометром; б, в – микроманометром

струбкой Пито; г – заводская характеристика анемометра

4.Определяется число делений в секунду: n = (n2 – n1) / t.

5. По числу делений n с помощью заводского графика (рис. 3.11, г), прилагаемого заводом-изготовителем к каждому прибору, определяется средняя скорость потока воздуха в выработке.

41

В настоящее время для измерения расхода воздуха есть множество различных типов анемометров, некоторые из них приведены ниже

(рис. 3.12).

а

Рис. 3.12. Современные виды анемометров: а – АМС-02;

б – ТАММ-20; в – АПР-2; г – АТТ-1005

Анемометр АМС-02 – цифровой переносной взрывозащищенный анемометр чашечного типа с автономным питанием, предназначен для измерения скорости воздушного потока на суше и море, в замкнутых системах и на открытой местности, в системах промышленной

42

вентиляции и кондиционирования воздуха, а также в шахтах и рудниках всех категорий.

Анемометр АМС-02 имеет взрывобезопасное исполнение и может быть использован как вручную, так и стационарно на выдвижной штанге при измерении скорости воздушных потоков в системах проветривания и вентиляции угольных шахт и рудников, а также при проведении научно-исследовательских работ и метеорологических наблюдений.

Анемометр ТАММ-20 – цифровой переносной термоанемометр. Он имеет взрывозащищенную конструкцию и предназначен для измерения скорости воздушного потока, разности давления воздуха и температуры воздуха при инвентаризации систем вентиляции и кондиционирования, при проведении пусконаладочных работ систем вентиляции, промвентиляции и кондиционирования, при проведении депрессионных съемок в шахтах и рудниках всех категорий, в том числе опасных по метану и угольной пыли.

Анемометр АПР-2 – анемометр переносной рудничный взрывозащищенный крыльчатого типа с автономным питанием; предназначен для измерения скорости воздушного потока в шахтах и рудниках всех категорий.

Анемометр АТТ-1005 представляет собой высокоточный крыльчатый анемометр с возможностью одновременного измерения скорости и температуры воздушного потока.

Помимо измерения скорости и температуры анемометр АТТ-1005 вычисляет объемный расход потока воздуха, проходящего через крыльчатку.

Анемометр АТТ-1005 имеет возможность подключения к компьютеру (стандартный интерфейс RS-232) для передачи результатов замеров параметров воздушного потока.

Специальное программное обеспечение и соединительные кабели входят в комплект поставки анемометра.

Анемометр АТТ-1005 позволяет измерять скорость и температуру воздушных потоков в жилых и производственных помещениях, а также в системах промышленной вентиляции.

43

Скорость движения воздуха измеряется на замерных станциях, которые устраиваются в горных выработках на прямолинейных участках. Измерение средней скорости с использованием анемометров осуществляется путем равномерного перемещения прибора по горизонтальным и вертикальным линиям, как показано на рис. 3.11, а. Такое перемещение прибора охватывает все сечение выработки. Возможен замер точечным методом (рис. 3.11, б), при котором сечение выработки условно делится на элементарные сечения, в центре каждого из которых измеряется точечная скорость потока воздуха Ui, тогда средняя скорость в сечении определится по формуле

m

U i

где m – количество секций в сечении выработки.

Для измерения скорости движения потока воздуха используется микроманометр и трубки Пито, с помощью которых непосредственно измеряется скоростной напор в точке: hск = ρU2 / 20 даПа, где ρ – плотность воздуха, кг/м3. Из формулы скоростного напора вычисляется скорость воздуха в точке замера: U = (20h /ρ)0,5. Поскольку микроманометром можно измерять скорость потока только в точке, то наиболее приемлемыми схемами измерения являются схемы на рис. 3.11, б, в.

На рис. 3.11, в показана схема измерения полярным методом, который предложен Е. Симодом. Сущность метода состоит в том, что сечение выработки разбивается радиальными прямыми на ряд секций. По каждой из этих прямых (см. рис. 3.11, в, точки 1, 2, 3 и 4) измеряется скорость движения воздуха на расстояниях от полюса, равных соответственно 1/2, 1/4 и 1/10 длины радиальной прямой, а также в самом полюсе. Затем производится усреднение скоростей по замкнутым контурам 1, 2 и 3. Средняя скорость движения воздуха по сечению выработки определяется по формуле

Uср = 0,083U4 + 0,313U3 + 0,286U2 + 0,282U1 .

44

Практика показывает, что выбор места положения полюса в сечении выработки слабо влияет на конечный результат (особенно при расположении полюса примерно в центре сечения). Данный метод целесообразно применять при точечном измерении скорости движения потока воздуха в выработке со сложной формой поперечного сечения.

Дальнейшая разработка средств непрерывного измерения скорости движения потока воздуха ведется в направлении создания стационарных автоматических приборов. Используемая для этих целей аппаратура предназначена для непрерывного автоматического контроля скорости движения воздуха и передачи информации или диспетчеру, или в процессор вычислительной машины. Информация (сигнал) может самостоятельно использоваться в системе диспетчерского управления проветриванием или в системе автоматического регулирования потоков воздуха по выработкам отдельных участков или шахты в целом.

Вопросы для самоподготовки

1.Как замеряется скоростной напор?

2.Как замеряется полное давление?

3.Как устроена трубка Пито?

4.Какоедавлениепередаетсяштуцеромсо знаком«–» трубкиПито?

5.Какоедавлениепередаетсяштуцеромсо знаком«+» трубкиПито?

6.Что общего и какие различия между U-образным манометром и микроманометром?

7.Что такое коэффициент угла наклона измерительной трубки микроманометра?

8.Какими приборами замеряют расход воздуха?

9.Какими приборами замеряют влажность воздуха?

10.Какова методика замера расхода воздуха?

45

4.РАСЧЕТ ВЕНТИЛЯЦИИ ТУПИКОВЫХ ВЫРАБОТОК

4.1.Общие сведения о проветривании тупиковых выработок

Цель работы – ознакомление с методикой расчета вентиляции при нагнетательном способе проветривания выработок.

На рудниках и в шахтах тупиковые выработки (выработки, находящиеся в проходке) проветриваются чаще всего вентиляторами с вентиляционными трубами. Нормальное проветривание таких выработок зависит, прежде всего, от правильного выбора вентиляционного оборудования. В свою очередь, выбору оборудования предшествует расчет.

Для обеспечения эффективного проветривания выработок в каждом конкретном случае сначала составляется проект вентиляции, включающий:

а) выбор способа проветривания; б) определение необходимого объема воздуха, который требуется

подать в забой; в) подбор вентиляционных труб;

г) подсчет депрессии вентилятора; д) выбор вентилятора.

Известны три способа проветривания выработок:

1)нагнетательный, когда воздух по вентиляционным трубам нагнетается вентилятором в забой;

2)всасывающий, когда загрязненный воздух по трубам выдается из забоя;

3)комбинированный, когда один вентилятор нагнетает воздух

взабой, а второй по трубам выдает из забоя уже загрязненный воздух. Расход воздуха для проветривания тупиковой выработки опреде-

ляется по выделению горючих или других газов, по расходу взрывчатых веществ, по максимальному числу работающих в забое людей, по минимальной скорости движения воздушной струи и по тепловому фактору.

46

4.2. Порядок расчета вентиляции тупиковых выработок

Расчет производится в следующем порядке:

1. Выбор способа проветривания (нагнетательный, всасывающий, комбинированный). Осуществляется по методике, изложенной на лекциях.

2. Определение необходимого объема воздуха, который требуется подать в забой:

Qп = Qз + Qс ,

где Qп – общий расход воздуха для проветривания тупиковой (подготовительной) выработки; Qc – расход воздуха для разбавления газа, м3/с; Qз – расход воздуха для проветривания призабойной части выработки, м3/с.

Расход воздуха Qз определяется:

а) по выделению горючих и других газов:

где G – абсолютная газообильность подготовительной выработки (т.е. ожидаемое выделение газа), м3/с; с – допустимая концентрация газа в исходящей вентиляционной струе выработки, %; с0 – концентрация газа в поступающем для проветривания воздухе, %.

К примеру, для рудников Верхнекамского месторождения калийных солей (ОАО «Сильвинит», ОАО «Уралкалий»)

G = ϕ60J ,

где φ – относительная газообильность выработок рабочей зоны по условному метану (указана в табл. 5.1 работы [2]), м3/т; J – техническая производительность комбайна, т/мин [2];

б) по наибольшему числу людей:

Qз = 0,1 nч ,

47

где пч – число людей; в) по минимальной скорости движения воздуха:

Qз = Umin S ,

где Umin – минимальная скорость потока воздуха,

Umin = 0,1 p / S,

где p – периметр выработки, м; S – сечение выработки, м2. Для подготовительных и нарезных выработок

Qз = 0,25·S.

Для забоев при разработке камерно-столбовой системой и забоев шириной более 5 м

Qз = 0,15·S;

г) по тепловому фактору:

Qз = 0,333 Umin S;

д) в зависимости от мощности двигателя внутреннего сгорания машины, работающей в забое:

Qз = 0,083·N,

где N – номинальная мощность двигателя внутреннего сгорания, л.с.

Из всех полученных величин Qз для выполнения дальнейших расчетов выбирается наибольшая.

3.Подбор вентиляционных труб [2]. Для проветривания тупиковых забоев применяют трубы матерчатые типа М (матерчатые) и МУ (матерчатые усиленные), металлические, очень редко фанерные и из разных искусственных тканей. Выбираются матерчатые вентиляционные трубы.

4.Подсчет депрессии вентилятора [2] производится по формуле

hв = Rтр· Qв2 ,

kут

48

где hв – депрессия вентилятора, даПа; Qв – расчетная производительность вентилятора, м3/с, Qв = kут·Qз; kут – коэффициент утечек; Rтр – сопротивление гибких трубопроводов (определяется по табл. 5.3 или

5.4 в работе [2]).

Таким образом вычисляются параметры (Qв и hв) расчетного режима работы вентилятора.

5.Выбор вентилятора [2]. При выборе вентилятора расчетный

режим его работы (Qв и hв) определяется для конечного периода проходки, т.е. для максимальной длины вентиляционного трубопровода. Расчетные параметры режима наносятся на характеристики вентиляторов. Выбирается тот вентилятор, характеристики которого перекрывают своей рабочей областью этот расчетный режим.

6.Определяется объем воздуха, который необходимо подать по выработке к всасу вентилятора (при нагнетательном способе проветривания) или к проветриваемой выработке (при всасывающем способе проветривания) за счет общешахтной депрессии:

Qo = 1,43 Qв' .

4.3. Указания по выполнению расчета вентиляции

Работа выполняется по вариантам. Исходные данные для каждого варианта приведены в табл. 4.1. Номер варианта определяется по последней цифре номера зачетной книжки студента. Для всех вариантов проходка осуществляется комбайном.

Таблица 4 . 1 Исходные данные для расчета вентиляции тупиковых выработок

49

Окончание табл. 4 . 1

Отчет должен содержать:

1)исходные данные и порядок ведения расчетов;

2)графики при определении режима работы вентиляторов;

3)действительный объем воздуха, который будет поступать в забой (Qз);

4)схему размещения вентиляционного оборудования.

Вопросы для самоподготовки

1.Каковы способы проветривания тупиковых выработок?

2.Что такое характеристика трубопровода и каким выражением она описывается?

3.Что такое коэффициент утечек воздуха? От чего зависит его величина?

4.Что такое характеристика вентилятора?

5.Как определить режим работы вентилятора для данного трубопровода?

6.Как строится характеристика трубопровода?

7.Какопределяютсяпотеристатическогодавлениявтрубопроводе?

50