книги / Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт

где Qjy и Ад — начальные параметры диагонали;

ÇHи htt — начальные параметры определяющей ветви; (?из> К 31 Диз — измененные параметры определяющей ветви.

Трудоемкость расчетов может быть снижена путем временного (на момент решения) упрощения схем проветривания.

В первую очередь производятся обычные упрощения, связан­ ные с объединением параллельных и последовательных ветвей. При наличии только одного главного вентилятора можно абстра­ гироваться от схемы в целом, рассматривая только тот участок сети, к которому непосредственно относится диагональ (если этот участок не имеет связей с другими). Схема участка упро­ щается путем принятия сопротивления отдельных ветвей равным бесконечности, т. е. исключения их из схемы на момент решения. Из схемы могут быть исключены такие ветви, сопротивления которых в 100 и более раз превышают сопротивления основных ветвей, учитываемых в расчетах (как правило, это ветви, образо­ ванные очистными забоями). В расчетах может не приниматься во внимание часть схемы за диагональю с сопротивлением, отли­ чающимся в меньшую сторону от остальных ветвей в 100 и более раз. При одинаковых сопротивлениях ветвей расчеты могут произ­ водиться только для первых трех контуров с разных сторон от изменяемой ветви. Таким образом можно получить схемы, содер­ жащие примерно два — шесть контуров, для которых возможно получить решение с погрешностью не более ± 2 0 %, т. е. такой же, как и на электрических моделях.

9.1.7. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ОПРОКИДЫВАНИЯ СТРУИ В ДИАГОНАЛЯХ

Анализ опрокидывания струй в диагоналях осуществляется сравнением полученного опытным путем или расчетом показателя устойчивости или диапазона его изменения с возможным в шахт­ ных условиях изменением сопротивлений определяющих ветвей (табл. 42).

Если возможная величина изменения сопротивления определя­ ющих ветвей больше показателя устойчивости или диапазона его изменения, а также если не соблюдается условие (9.12) или (9.15), то возможно опрокидывание струи в диагонали.

На основании проведенного анализа устойчивости опреде­ ляется категория схемы проветривания.

По степени устойчивости направления движения воздуха все вентиляционные схемы угольных шахт разделяются на три кате­ гории.

К а т е г о р и я 1. Схемы с высокой степенью устойчивости. Сюда относятся вентиляционные сети, в которых совершенно отсутствуют диагонали, а также сети с диагоналями, опрокидыва­ ние вентиляционных струй в которых практически маловероятно даже в аварийных режимах.

Т а б л и ц а 42

Фактические изменения сопротивлений горных выработок на шахтах Донбасса

Ка т е г о р и я 2. Схемы со средней степенью устойчивости.

Кданной категории относятся вентиляционные соединения, осложненные диагоналями, изменение направления движения воздуха в которых возможно только в аварийных режимах.

Ка т е г о р и я 3. Схемы с низкой степенью устойчивости. Опрокидывание вентиляционных струй в диагоналях схем 3-й категории возможно или происходит при нормальной работе шахты.

Схемы проветривания проектируемых шахт должны иметь степень устойчивости не ниже 2-й категории. В противном случае должны быть разработаны мероприятия по повышению степени

устойчивости вентиляционных струй, обеспечивающие перевод схем проветривания по крайней мере во 2-ю категорию.

9.Z. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ СТЕПЕНИ УСТОЙЧИВОСТИ СХЕМ ПРОВЕТРИВАНИЯ УГОЛЬНЫХ Ш АХТ

9.2.1.УМЕНЬШЕНИЕ ЧИСЛА ДИАГОНАЛЕЙ

ВСХЕМАХ ПРОВЕТРИВАНИЯ

Устойчивость проветривания зависит от числа диагопалей

истепени устойчивости вентиляционных струй в каждой из них при всех режимах проветривания. Чем больше диагопалей в схеме

ичем менее устойчивы струи в них, тем ниже степень устойчи­ вости схемы в целом и больше вероятность опрокидывания струй. Поэтому основной и наиболее радикальный способ повышения устойчивости заключается в том, чтобы избегать появления диаго­ налей как на основных, так и на второстепенных струях или по крайней мере стремиться к уменьшению их числа.

Рассмотрим основные пути уменьшения числа диагоналей.

Следует применять конструкции схем проветривания вентиля­ ционных участков с минимальным числом диагоналей.

Не следует проектировать одновременное ведение эксплуата­ ционных работ на двух горизонтах на одних и тех же крутых пластах, когда выработки одного горизонта используются как для подачи свежей, так и для выдачи исходящей струи и раз­ деляются только шлюзами или перемычками.

Не рекомендуется последовательное проветривание очистных забоев, так как в большинстве случаев каждая нижняя лава является диагональю.

Число дополнительных выработок между свежей и исходящей струями (сбоек, печей, просеков и т. д.) и вентиляционных соору­ жений (кроссингов, шлюзов, дверей) должно быть минимальным.

Необходимая нагрузка на вентиляционный участок должна обеспечиваться минимальным числом очистных забоев.

Не следует допускать соединения горных выработок смежных вентиляционных участков (панелей, блоков и т. д.) с независимым проветриванием даже через шлюзы или перемычки.

При совместной подготовке крутых пластов групповые отка­ точные и вентиляционные штреки следует проводить по одному и тому же пласту.

9.2.2. ПОВЫШЕНИЕ СТЕПЕНИ УСТОЙЧИВОСТИ СТРУЙ В ДИАГОНАЛЯХ

Поскольку полностью избежать диагоналей в схемах проветри­ вания не представляется возможным, большое значение приобре­ тает вопрос повышения степени устойчивости вентиляционных струй в них. Приведем основные рекомендации по повышению их устойчивости.

Следует применять схемы с устойчивым движением воздуха в диагоналях.

Регуляторы распределения воздуха между объектами прове­ тривания должИЬх устанавливаться с учетом степени устойчивости движения воздуха в диагоналях (см. раздел 7.3).

Следует вместо кроссингов проводить обходные выработки. При необходимости сооружения кроссингов и\: удельное аэро­ динамическое сопротивление не должно существенно отличаться от удельного сопротивления вентиляционной выработки.

Необходимо сводить к минимуму число соединений горизон­ тальных выработок с наклонными, по которым проходят струи с разными знаками. В тех случаях, когда эти соединения неиз­ бежны, слбдуеТ сооружать шлюзы, предусматривая расстояние между дверями, равное 1,5—2 длинам составов из максимального числа вагонеток, проходящих по данной выработке.

Рекомендуется применять шлюзовые устройства с автоматизи­ рованными вентиляционными дверями, оборудованными блоки­ ровкой, исключающей одновременное открывание дверей.

Надо стремиться все ветви, опасные при увеличении их сопро­ тивления, проводить несколько увеличенного сечения и крепить более надежными типами крепи, а ветви, опасные при уменьшении их сопротивления, проводить минимальным сечением, определя­ емым требованиями ПБ. К последним относятся выработки, в которых расположены шлюзы (заезды на вентиляционные штреки, участки наклонных выработок, примыкающие к главным откаточным штрекам, и другие).

В отдельных случаях целесообразно проводить специальные выработки между самостоятельными исходящими струями, дающие дополнительный путь для струи в случае завала одной из выработок.

Рекомендуется предусматривать специальные двери (кроме противопожарных) для вентиляционных маневров и изменения направления отдельных струй, если в этом возникает необходи­ мость (во время аварий и в других случаях).

Все противопожарные двери должны устанавливаться на вет­ вях, опасных при уменьшении сопротивления, т. е. в начале пожароопасной выработки.

Должна предусматриваться герметизация загрузочных уст­ ройств наклонных конвейерных выработок.

Проветривание главных наклонных конвейерных выработок должно осуществляться обособленной струей.

10. КАЛОРИФЕРНЫЕ УСТАНОВКИ

Калориферная установка представляет собой совокупность оборудования, устройств, регулирующей и контрольно-измери­ тельной аппаратуры, предназначенных для нагрева поступающего в шахту воздуха (рис. 39).

Калориферы компонуются в группы, объединяемые в секции.

10.1.ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

ККАЛОРИФЕРНЫМ УСТАНОВКАМ

Настоящие технические требования разработаны на основании опыта проектирования и эксплуатации калориферных установок на шахтах восточных бассейнов страны, находящихся в районах резко континентального климата.

1. Калориферная установка должна обеспечивать подогрев поступающего в шахту воздуха до температуры не менее +2° С

в5 м ниже сопряжения канала калорифера со стволом шахты. Для шахт, расположенных в зонах многолетней мерзлоты,

необходимая температура устанавливается главным инженером комбината (треста) по согласованию с местными органами Гос­ гортехнадзора.

2. Для новых объектов должны проектироваться, как правило, безвентиляторные калориферные установки. При реконструкции

шахт с учетом местных условии и при технико-экономическом обосновании могут применяться калориферные установки в ком­ плексе с вентиляторами.

3.Для строящихся калориферных установок в качестве тепло­ носителя должна приниматься высокотемпературная вода. На реконструируемых кало­ риферных установках до­ пускается в качестве теп­ лоносителя применять на­ сыщенный пар, что должно быть обосновано технико­ экономическим расчетом.

4.Компоновка и конст­

рукция калориферной ус­ тановки должна опреде­ ляться проектом, который должен содержать:

пояснительную за­ писку с теплотехническим расчетом, включающим оп­ ределение необходимой по­ верхности нагрева и дру­ гих параметров калори­ ферной установки;

схему автоматизации режима работы калорифер­ ной установки;

инструкцию до эксп­ луатации калориферной установки.

6. Для калориферных установок должны приниматься только стандартные калориферы (ГОСТ 7201—70).

7. В конструкции калориферной установки должна быть пред­ усмотрена аппаратура для удаления воздуха из системы и вы­ пуска воды при отключении системы от теплоносителя.

8. Каждая калориферная установка должна состоять не менее чем из двух секций, работающих совместно или самостоятельно.

9. Для предотвращения замораживания калориферной уста­ новки должны соблюдаться следующие требования:

скорость движения воды в трубках отдельных калориферов должна быть не менее 0,6 м/с;

расчетная скорость воздушной струи в живом сечении кало­ рифера должна быть в пределах 5—8 кг/м2/с;

расчетная скорость воздушной струи в проемах на входе холод­ ного воздуха в калориферную установку должна быть в пределах 3—4 м/с;

при одноходовых калориферах движение воды должно быть сверху вниз.

10.Потеря давления воздуха в калориферной установке от места всаса воздуха до входа его в вентиляционный канал должна быть не выше 20 кгс/м2.

11.Из котельной в калориферную установку должны прокла­ дываться отдельные трубопроводы с соответствующими уклонами

иарматурой для удаления воздуха и спуска воды из системы.

в калориферную установку и в камеру смешения должны пред­ усматриваться соответствующие устройства с механическим при­ водом. На газовых шахтах пусковая аппаратура и приводы таких устройств должны быть во взрывобезопасном исполнении (PB); на негазовых шахтах такая аппаратура и приводы могут быть

висполнении PH.

14.Проектом и инструкцией по эксплуатации калориферной установки должны быть предусмотрены устройства и аппаратура для регулирования температуры:

поступающего в шахту воздуха в пределах 2—5° С; конденсата в пределах 60—70° С; обратной воды в пределах, указанных теплофикационным

графиком.

15.Каждая калориферная установка независимо от типа теплоносителя должна иметь аппаратуру контроля:

температуры наружного (холодного) воздуха с ее регистра­ цией;

температуры воздуха после прохода каждой калориферной секции;

температуры поступающего в шахту подогретого воздуха с ее регистрацией;

потерь давления на всасывающей стороне калориферной уста­ новки. Кроме того, при теплоносителе — высокотемпературной воде:

температуры воды на входе в калориферную установку и вы­ ходе из нее;

температуры воды на выходе из каждой калориферной группы; давления воды в подающей и обратной магистралях; циркуляции воды в системе;

при теплоносителе — насыщенном даре:

давления пара на конденсатосборнике каждой калориферной секции;

давления пара на входе в калориферную установку; температуры конденсата на выходе из каждой калориферной

секции с ее регистрацией.

16. Кроме указанной в п. 15 аппаратуры контроля режима работы калориферных установок у диспетчера шахты должна быть аппаратура, сигнализирующая о.-

снижении температуры воздуха в стволе шахты ниже +2° С; снижении давления пара или воды ниже допустимого предела; понижении температуры воды или конденсата соответственно

ниже 30° С и 50° С; выключении движения воздуха в калориферных секциях;

нарушении циркуляции теплоносителя (воды) в системе.

На пульте в котельной должна быть световая и звуковая сиг­ нализация о снижении температуры и давления теплоносителя ниже допустимого предела.

10.2. МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ Ш АХТНЫ Х КАЛОРИФЕРНЫХ УСТАНОВОК

Проектом должно быть определено число калориферов и их наиболее целесообразное расположение в установке, обеспечива­ ющее требуемую теплопроизводительность при любых температу­ рах наружного воздуха.

Исходными, как правило известными, данными для выполне­ ния теплотехнических расчетов являются:

расход воздуха для шахты; температура наружного воздуха;

температура поступающего в шахту подогретого воздуха; вид теплоносителя и его параметры;

модель и номер калориферов, принимаемых для монтажа установки.

В зависимости от принятых модели и номера калориферов, вида теплоносителя и габаритов здания намечается схема группы

и схема подключения калориферов с теплоносителем. Возможные схемы групп калориферов и результаты теплотех­

нического расчета по этим схемам приведены в приложении VII. Калориферная установка должна состоять из одинаковых групп калориферов, расположенных параллельно теплоносителю. При такой схеме подключения температуры воздуха и тепло­ носителя на входе в калориферы всех групп и выходе из них

будут одинаковыми.

Поэтому методика расчета всей калориферной установки сво­ дится к теплотехническому расчету группы калориферов.

Расчет принятой группы калориферов производится в следу­ ющей последовательности:

1. Задаются значениями скорости движения воздуха vByB и скорости движения воды в трубках калорифера увц. Скорость воздуха принимается в пределах 5—8 кг/(м2 -с), а скорость дви­ жения воды в трубках

увд = 0,3-^-0,8 м/с.

2.В зависимости от принятых модели калорифера и значе­

При теплоносителе — пар для многорядных по ходу воздуха калориферных групп

Л^К^ТП

увУв (10.4)

АКкт

увУв

4.Определяются значения ар и а? для одного ряда калори­

феров:

__ 1 —(1 —fliOi) к- р-п ( 10.6)

где /гк> р. п “ число калориферов в одном ряду, последовательно подключенных по ходу теплоносителя.

Анктп/ивУв

Рис. 42. Номо­ грамма для опре­ деления величины

AK*TI> BVB плао-

тинчатого калори­ фера КВБ

f5

щ ^кг/(мЧ)

Рис. 43. Номо­ грамма для опре­ деления величины

Ак*тп/»в*в “ *•

стинчатого кало­ рифера СТД