книги / Проветривание подземных горнодобывающих предприятий

выемочных штреков К = 0,24, для стволов вентиляционных, имеющих клетевой подъем, К - 3,28, для стволов скиповых или грузо-людских К = 3,93.

Таблица 2.2 Коэффициенты местного сопротивления входа в лаву и выхода

из нее

22.2. Местные сопротивления

Местными называются сопротивления, приуроченные к определен­ ному месту выработки; в местном сопротивлении, как правило, происходит изменение внешних границ воздушного потока или, иначе, деформация потока. К ним относятся места разделения (слияния) потока под прямым углом или под любым другим (рис. 2.12, а, б), расширение потока (постепенное или внезапное - рис. 2.12, в, г), сужения потока (постепенное или внезапное - рис. 2.12, д, е), пересечения потоков (рис. 2.12, ж), повороты (рис.2.12, з), перемычки с окнами и т.д.

Ряс. 2.12. Местные сопротивление

Для местных сопротивлений характерен отрыв струй от стенок воздуховода (см. рис. 2.12, з). Области в местах отрыва называются застойными или мертвыми зонами и заполняются воздухом, находящимся в хаотическом вихреобразном движении. В этих зонах энергия основного потока постоянно рассеивается по следующей схеме: из потока в мертвые зоны вследствие турбулентного обмена поступают объемы воздуха с высокой энергией, а из зон в поток - объемы с малой энергией. Другими словами, из потока воздуха в данном месте постоянно происходит утечка энергии в виде работы, затрачиваемой на поддержание застойных вихреобразных зон. Эта утечка энергии учитывается коэффициентом местного сопротивления Ç.

Поскольку воздух, проходя через местное сопротивление, выполняет определенную работу, то его давление уменьшается с величины Pt перед местным сопротивлением до величины Р2 после местного сопротивления. Обозначим потерю давления в местном сопротивлении через Ьш тогда h„ = = Pi - РгЭту величину потерь можно выразить как часть скоростной энергии потока воздуха, т.е.

Любое падение депрессии в выработке при прохождении по ней воздуха подчиняется закону сопротивления, описываемого формулой (2.22) h = RQ2. По этой же формуле определяется падение депрессии и в местном сопротивлении, т.е. hM = RMQ2, где R* величина местного сопротивления.

Сравнивая формулы (2.22) и (2.29), легко заметить, что

есть аэродинамическое местное сопротивление выработки. Для расчета величины местного сопротивления по формуле (2.30) или величины падения давления в местном сопротивлении по формуле (2.29) необходимо знать коэффициент £, который определяется экспериментально для

является аэродинамическим лобовым сопротивлением предмета. Входящий в формулы (2.31) и (2.32) коэффициент с может существенно изменяться под воздействием соседних тел, особенно расположенных вдоль по потоку. Например, лобовое сопротивление двух соприка­ сающихся цилиндров составляет всего 47 % значения с для одного цилиндра, т.к. второй цилиндр в рассматриваемом случае полностью погружен в мертвую зону первого. Увеличение расстояния между цилиндрами вызывает увеличение этого коэффициента, а взаимное влияние тел прекращается при расстоянии между цилиндрами, равном 100 диаметрам.

сопротивлений будут разными. Из рис.2.15 видно, что сопротивление тела прямоугольного сечения будет наибольшим, т.е. коэффициент с этого предмета будет больше коэффициента с обтекаемого предмета. Из этого можно заключить, что коэффициент лобового сопротивления с определяет степень обтекаемости предмета.

2.2.4. Мероприятия по уменьшению сопротивления горных выработок

Как известно, рудники и шахты проветриваются механическими побудителями тяга - вентиляторами, затрачиваемую мощность которых можно подсчитать по формуле N = Qh/(100-T|), где Q и h - подача и развиваемое вентилятором давление; г\ КПД работы вентилятора. Заменив величину h на его значение (2.22), будем иметь:

где R - сопротивление рудника.

Из формулы (2.33) очевидно, что чем меньше сопротивление рудника, тем меньше затрачиваемая вентилятором мощность. В свою очередь сопротивление рудника слагается из сопротивлений выработок. Отсюда возникает решение проблемы уменьшения стоимости вентиляции рудников за счет снижения аэродинамического сопротивления выработок.

до 4-5 м снижает сопротивление на 20-25 %, увеличение расстояния до 8 м на 40-50 %. Однако увеличение расстояния между расстрелами заставляет делать их более жесткими (массивными), что увеличивает

стоимость армировки.

Большие исследования были проведены по использованию обтекателей. На рис. 2.16 показаны два вида обтекателей, между которыми есть и промежуточные виды. Применение на двутавровых расстрелах только хвостовиков (рис. 2.16, а) уменьшает сопротивление стволов на 15 %. Применение обтекателей вида, показанного на рис. 2.15, б, уменьшает сопротивление стволов на 50 %. Естественно, что стоимость расстрелов с обтекателями выше, чем обычных расстрелов, однако экономия в расходах на электроэнергию окупает этот перерасход.

В местных сопротивлениях основным источником потерь энергии потока являются вихревые зоны. Поэтому основные меры снижения местных сопротивлений - придание выработкам таких форм, при которых эти зоны были бы минимальными. Это достигается: плавными переходами от одного сечения выработки к другому, плавными поворотами со округлением кромок, установкой направляющих лопаток на поворотах, уменьшением длины участков местных сопротивлений и т.д. Наименьшие потери при расширении выработки соответствуют углу раскрытия струи 5- 8°, а при сужении - углу не более 5°. При закруглении кромок на входе в

h -pQ 2/20(A(p)2 = 0,

откуда

A = Q V p / (20h(p2) ,

но величина V p/(20<p2) является постоянной (при значениях р = 1,2 кг/м3 и Ф = 0,65), равной 0,377. Тогда формула для определения величины эквивалентного отверстия примет вид

Если на руднике работают два вентилятора, т.е. имеются два вентиляционных ствола, по которым выдается из рудника Qi и Q2 объемов воздуха (рис.2.18), то подсчитывается среднегеометрическая величина развиваемого вентиляторами давления (депрессии) по формуле hq, = = (h]Qj + h2Q2)/(Qi + Q2) = (biQi + h2Q2)/Q, тогда величина эквивалентного отверстия определится из формулы