Совершенствование разработки соляных месторождений

Совершенствование разработки соляных месторождений. Пермь, 1990

УДК 622.414.2

В.А.ДОЛИНСКИЙ, Р.С.КИРИН (Днепропетровский горный институт)

АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТВОЛОВ КАЛИЙНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Приведены значения коэффициента аэроди­ намического сопротивления вертикальных стволов рудников Верхнекамского, Старобинского и Прикарпатского калийных мес­ торождений. Рассмотрены схемы армировки стволов и предложены мероприятия по сни­ жению их аэродинамического сопротивления.

При работе на больших глубинах возрастает аэродинамическое сопротивление шахтных вертикальных стволов, увеличивается удельный вес напора, развиваемого вентиляторами, на преодоление сопротивле­ ния стволов.

Однако до настоящего времени аэродинамическое качество схем армировки вертикальных стволов калийных рудников не оценивалось, а аэродинамический расчет, дающий возможность проанализировать геометрические параметры и определить значение коэффициента аэро­ динамического сопротивления стволов, не проводился. Особый инте­ рес представляет также сопоставление величин аэродинамического сопротивления шахтных стволов калийной и угольной промышленности, черной и цветной металлургии.

Оценка аэродинамического качества вертикальных стволов рудни­

предпочтение отдается многорасстрельным жестким армировкам из уси­ ленного двутаврового или коробчатого профиля с оборудованием их лестничными отделениями. Это привело к резкому увеличению геомет­ рических размеров конструктивных элементов металлической жесткой армировки и повышению степени загруженности сечения ствола, увели­ чению их аэродинамического сопротивления (таОл.1-3).

Рис.2. Схемы армировки вертикальных стволов калийных рудников Старобинского месторождения

Рис.З. Схемы армировки вертикальных стволов калий­ ных рудников Прикарпатского месторождения32

2. Многие стволы с жесткой армировкой из-за плохообтекаемых расстрелов, загромождающих центральную область поперечного сечения имеют сложные аэродинамические схемы, являются аэродинамически не­ совершенными и обладают весьма высокими значениями коэффициента аэродинам:гческого сопротивления.

3. Стволы одинакового назначения имеют разные схемы располо­ жения элементов конструкций армировки и оборудования, при этом к аэродинамически выгодным схемам расположения армировки в попереч­ ном сечении ствола относятся схемы, у которых отсутствует централь ный ряд расстрелов, а боковые расстрелы расположены ближе к стен­ кам ствола. Однако имеют место случаи, когда при аэродинамически выгодной схеме принята аэродинамически несовершенная конструкция армировки с высокой степенью загруженности поперечного сечения ствола.

4.Многие стволы имеют лестничные отделения, площадь которых оказывает большое влияние на степень загруженности поперечного сечения ствола, а значит, и на его аэродинамическое сопротивление.

5.К ошибкам проектирования относится большая загруженность площади ствола лестничными полками, необоснованное расположение лестничного отделения в стволе, неудовлетворительное конструктив­ ное решение. Имеются стволы с небольшой площадью поперечного се­ чения, оборудованные лестничными отделениями с площадью полков

до 3,3 м2 и наоборот.

Абсолютно неприемлемы для вентиляционного и вентиляционно­ технологического назначения стволы, схемы армировки которых пред­ ставлены на рисунках: рис.1 (УШ, X, ХП и ХУ) и рис.2 (У1). Для указанных схем коэффициент оС *103 (Н*с2*м~4) более 100. Приме­ нение этих схем влечет за собой перерасход электроэнергии на про­ ветривание, поэтов их следзует исключить из вентиляционной сети рудников.

Наилучшими аэродинамическими свойствами обладают схемы: Ш и 1У (рис.1), I и 1У (рис.2) и все схемы проектируемых стволов ка­ лийных рудников Прикарпатья (рис.З). Коэффициент аэродинамическо­ го сопротивления стволов в данном случае находится в диапазоне 12,0-28,2 (Н*с2.м“4) при степени загруженности сечения ствола элементами армировки не более 12 %.

Стволы со схемами У, УП, IX, Ш и Х1У (рис.1), П, УП и УШ (рис.2) могут эксплуатироваться как вентиляционно-технологичес­ кие, диапазон сС -I03 = 32,0-46,0 (Н-с^-м"4), остальные же схемы характеризуются относительно высокими значениями коэффициента аэродинамического сопротивления (более 50 Н-с^-м”4) и степенью загруженности (более 16 %). Для них должны быть разработаны меро­ приятия по снижению их аэродинамического сопротивления.

Вопросу расположения элементов армировки и оборудования в поперечном сечении ствола должно уделяться особое внимание. На стволах с жесткой армировкой при аэродинамически несовершенных схемах и профилях расстрелов, в случае необходимости использова­ ния их в качестве основных элементов шахтных вентиляционных сис­ тем, рекомендуется установка на расстрелы обтекателей, позволяю­ щих на 25-50 % снизить их лобовое сопротивление /I/.

Важным является также вопрос о целесообразности оборудования стволов лестничными отделениями и о возможности замены их как за­ пасного выхода для людей инспекторским подъемом, предназначенным для той же цели.

Как показали результаты исследований, отсутствие лестничного отделения в схемах стволов с жесткой армировкой снижает аэродина­ мическое сопротивление в среднем на 40 %.

Аэродинамическое сопротивление ствола с лестничным отделением, обшитым решетками, соответствует сопротивлению ствола, оборудован­ ному лестничным отделением без обшивки. Аэродинамическое сопротив­ ление стволов, имеющих лестничное отделение, обшитое всплошную, в среднем на 25 % меньше, чем сопротивление лестничного отделения, обшитого металлическими решетками.

Существенные резервы снижения аэродинамического сопротивления вертикальных стволов заключены в совершенствовании конструкций элементов армировки, оборудования и применении более прогрессивных технологических схем армировки /1,2,3/. Результаты исследований показали, что широкое внедрение в црактику строительства стволов консольных, блочных и других перспективных безрасстрельных армиро-

Библиографический список

!•Долинский В.А. и др. Применение обтекателей расстрелов шахтных стволов// Шахтное строительство. 1971. № 6. С. 8-1I.

2.Доржинкевич И.Б. Новые научно-технические разработки по оборудованию глубоких стволов шахт. Кривой Рог, 1985. 40 с.

3.Методика определения аэродинамического сопротивления ство­ лов с новыми конструкциями армировки/ Сост.: В.А.Долинский, Р.С. Кирин, Г.П.Кривцун, Н.П.Рыбалко; ДГИ. Днепропетровск, 1988. 74 с.

4.Рудничная вентиляция: Справочник/ Под ред. К.3.Ушакова.

2-е изд., перераб., доп. М.: Недра, 1988. 440 с.

Получено 20.10.89

Совершенствование разработки соляных месторождений, Пермь, 1990

УДК 622.451.001.25:681.3

Н.П.АЛЫМЕНКО, В.В.МИНИН (Горный институт УрО АН СССР)

МЕТОД И СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ ЗА УТЕЧКАМИ ВОЗДУХА ЧЕРЕЗ НАДШАХТНОЕ ЗДАНИЕ

Разработан метод контроля за утечками воз­ духа через надшахтное здание. Контроль осуществлялся жидкостными у -образными манометрами с трубками и датчиками стати­ ческого давления.

Количество утечек воздуха в поверхностном комплексе вентиля­ ционного ствола определяют как разность производительности глав­ ной вентиляторной установки (ГБУ) и расхода воздуха, проходящего через шахту. Поверхностный комплекс вентиляционного ствола - со­ оружение, в которое входят надшахтное здание с копром и подводящие каналы вентиляторов, работающих попеременно. Утечки воздуха через резервный вентилятор и диффузорные ляды работающих вентиляторов определяются на основании измерения расхода воздуха в определен­ ных сечениях. Сложнее обстоит дело с подводящими каналами венти­ ляторов, доступ к которым практически невозможен, так как ГНУ ра­ ботает непрерывно. Б этом случае проводится только внешний осмотр. Особенно трудно измерить утечки через стены, кровлю, пол, огром­ ные по своим размерам (10000-20000 м3) надшахтные здания и копры. Попытки измерять расход подсосов воздуха, проходящих в надшахтное здание в месте их сосредоточения в устье (горловине) ствола, поз­ волили установить, лишь наличие потоков, пробивающихся из ствола в надшахтное здание. Поверхностные утечки на калийных рудниках Верхнекамского и Старобинского месторождении в среднем сост?Шляют 20-25 а на некоторых достигают 50-67% от производительности ГВУ /I/. При этом основная часть утечек приходится на надшахтные здания - от 1/6 до 1/8 части.

Депрессия надшахтного здания, как. выработки, составляющей параллельную вентиляционную ветвь рудника, является определяющей в депрессии рудника, вследствие этого её величина значительно сказывается на эффективности проветривания горных выработок.