Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Рудничная аэрология

..pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
20.37 Mб
Скачать

лучаемой от него выгоды (увеличением добычи, снижением рас­ ходов по другим статьям и т. п. ). В настоящее время методы, позволяющие оценить выгоду от тех или иных решений в части вен­ тиляции шахт, отсутствуют. Поэтому экономическую эффектив­ ность вентиляции оценивают приближенно по расходам на нее: чем меньше расходы на вентиляцию (при условии выполнения требований Правил безопасности), тем она экономичнее *.

Расходы на вентиляцию шахты слагаются из затрат на прове­ тривание и поддержание используемых для вентиляции вырабо­ ток; из затрат на приобретение вентилятора, двигателя, на соору­ жение фундамента здания главного вентилятора, канала вентиля­ тора, калорифера, реверсивных устройств; из затрат расходуе­ мой на вентиляцию электроэнергии; из затрат на ремонт, реви­ зию и наладку вентилятора и двигателя; из расходов на венти­ ляционные сооружения и оборудование; из заработной платы лиц, обслуживающих вентиляторную установку, и лиц вентиляцион­ ного надзора с начислениями на нее; из затрат на услуги меха­ нического цеха, котельной, телефонной станции, транспорта.

Приведенные среднегодовые затраты на эксплуатацию венти­ ляторной установки равны:

3 — Зэ -f- Лв Зр + 3об + Зм -4- Ен3в,

(XXV.64)

где Зэ — затраты на электроэнергию,

расходуемую в течение

года; A ti— годовые амортизационные отчисления по вентилятор­ ной установке; Зр -- годовые затраты на текущие ремонт, ревизию и наладку вентиляторной установки; Зоб — годовые затраты на обслуживание; Зм—затраты на вспомогательные материалы, рас­ ходуемые за год; Зв — стоимость вентиляторной установки; Ен — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложе­ ний, равный 0,14.

Среднегодовые (за т лет) затраты (в руб/год) на электроэнергию для целей вентиляции определяются по формуле

71

(XXV.65)

где п — число периодов эксплуатации установки (в пределах т лет), в которых ее режим и мощность привода были неизменными; Т{ — число часов работы установки в год; кт— тариф единицы потребляемой электроэнергии, руб/(кВт-ч); mt — число лет ра­ боты установки в г-м периоде (не более т лет); к12 — тариф единицы

* Такой подход не является строгим, ибо большим расходам на венти­ ляцию может сопутствовать и большая выгода (рост добычи, снижение рас­ ходов на ликвидацию аварии из-за плохой вентиляции и т. п.).

установленной

мощности двигателя,

руб./(кВ* A);

N t — уста­

новленная мощность электродвигателя в

i-u периоде, кВ* А; ос­

тальные обозначения те же, что и в формуле (XXV.63).

Затраты на

вентиляцию зависят

от

конкретных

геологиче­

ских и технических условий эксплуатации шахты. С увеличением газообильности угольных шахт или расхода ВВ на рудниках эти затраты увеличиваются. При уменьшении аэродинамиче­ ского сопротивления шахты они обычно снижаются при прочих равных условиях. С увеличением производственной мощности шахты расходы на вентиляцию уменьшаются по статье «заработ­ ная плата».

1 1. Абрамов Ф. А . Рудничная аэрогазодинамика. М., «Недра», 1972,

272 с. с ил.

2.Абрамов Ф. Л ., Тян Р . Б . Методы и алгоритмы централизованного

контроля и управления проветриванием шахт. Киев, «Наукова думка», 1973, 184 с. с ил.

3.Бодягин М . Н . Рудничная вентиляция. М., «Недра», 1967, 319 с. с ил.

4.Воропаев А . Ф. Теория теплообмена рудничного воздуха и горных

пород в глубоких шахтах. М., «Недра», 1966. 249 с. с ил.

5.Дядькин Ю. Д . Основы горной теплофизики. М., «Недра», 1968.

256 с. с ил.

6. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных

ироссыпных месторождений подземным способом. М., «Недра», 1972. 225 с.

сил.

7.Инструкция по расчету количества воздуха, необходимого для про­

ветривания действующих угольных шахт. М., «Недра», 1975. 80 с.

8.Комаров В. Б ., КилъкеевШ . X . Рудничная вентиляция. М., «Недра»,

1969. 415 с. с ил.

9.Ксенофонтова А . И ., Бурчаков А . С. Теория и практика борьбы

спылью в угольных шахтах. М., «Недра», 1965. 265 с. с ил.

10.Лидин Г . Д . Газообильность каменноугольных шахт СССР. т. I.

М.—Л ., Изд-во АН СССР, 1949. 223 с. с ил.

11.Лидин Г . Д .у Петросян А . Э. Газообильность каменноугольных

шахт СССР. т. IL, М., Изд-во АН СССР, 1962. 259 с. с ил.

12.Лидин Г . Д . у А йру ни А . Т . Газообильность каменноугольных шахт

СССР. т. III. М., Изд-во АН СССР, 1963. 351 с. с ил.

13. Медведев Я. И . Проветривание калийных рудников. М., «Недра»,

1970. 207 с. с ил.

3 асухин И . Я. Автоматизация контроля и регули­

f 14.

Mecmep И . М .,

рования рудничного проветривания. М., «Недра», 1974. 239 с. с ил.

15.

Милетич А . Ф. Утечки воздуха и их расчет при проветривании шахт.

М., «Недра», 1968. 148

с. с ил.

Бойко В . А . Рудничная и промыш­

I 16.

Милетич А . Ф., Яровой И. М . у

ленная

аэрология. М., «Недра», 1972. 245 с. с ил.

117.

Мустелъ Я. Я.

Рудничная

аэрология. М., «Недра», 1970.

215 с. с ил.

 

 

) 18.

Мясников А . А.у Патрушев М . А . Основы проектирования вентиля­

ции угольных шахт. М., «Недра», 1971. 231 с. с ил.

19.

Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах. М., «Недра»,

1976. 400 с. с ил.

 

 

f 20. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. М.,

«Недра», 1975. 238 с. с ил.

21. Скочинский А . А.у Комаров В . Я. Рудничная вентиляция. М., Угле-

техиздат, 1959. 632 с. с ил.

. 22. Совершенствование разработки и вентиляции рудников. М., «Недра»,

1968.303 с. с ил. Авт.: С. И. Луговский, Э. И. Шкута, И. Б. Ошмянский и др.

23. Совместная работа шахтных вентиляторов. М., Госгортехиздат*

1961, 184 с. Авт.: А. А. Дзидзигури, В. И. Мусхелишвили, А. А. Кутателадзе и др.

>24. Справочник по рудничной вентиляции. Под ред. К. 3. Ушакова.

М., «Недра», 1977. 325 с. с ил.

25.

Стефанов T . Рудничная аэрология. София. «Техника»,

1976. 381 с.

с ил.

Татомир К. И . Основы теории оптимального проектирования шахт.

) 26.

Киев, «Наукова думка», 1975, 294

с. с ил.

 

/ 27.

Ушаков К. 3. Аэромеханика вентиляционных потоков в горных

выработках. М., «Недра», 1975. 168 с. с ил.

 

28.

Цой С.у Рогов Е. И. Основы теории вентиляционных сетей. Алма-

Ата. «Наука», 1965. 283 с. с ил.

управление вентиляционными

системами

/ 29.

Цой С. Автоматическое

шахт. Алма-Ата. «Наука», 1975. 335 с. с ил.

Предисловие

 

3

Введение

 

 

5

Ч а с т ь

п е р в а я . Рудничная атмосфера

7

Г л а в а

I. Рудничный

воздух

7

§ 1.

Атмосферный

воздух

7

§2. Изменение состава воздуха при движении его по горным

 

выработкам

8

§

3. Газообильность шахт

9

§

4. Основные составныечасти рудничноговоздуха

10

§5. Ядовитые, взрывчатые ирадиоактивныепримеси руднич­

 

ного воздуха

13

Г л а в а

II. Метан

19

§ 6.

Физико-химические свойства метана

19

§7. Происхождение метана и формы связп его с горными поро­

 

 

дами

 

 

 

22

§

8.

Метаноносиость и метаноемкость угольных пластов и пород

23

§

9.

Виды выделения метана в шахтах

25

§

10.

Газовый

баланс угольной шахты

29

§

11.

Мстанообпльиость шахт

30

§

12.

Допустимое содержание метана в горных выработках

31

§ 13. Меры борьбы с метаном средствами вентиляции

32

§

14.

Дегазация горных

выработок

34

Г л а в а

III. Рудничная

пыль

 

40

§

15.

Общие

сведения

 

40

§ 16. Горючие и взрывчатые свойства угольной пыли

41

§ 17. Факторы, оказывающие влияние на взрывчатость угольной

 

 

 

пыли

 

 

 

42

§ 18. Взрывчатость пыли горючих сланцев

45

§ 19.

Особенности взрывов угольной пыли в шахтах

46

§ 20.

Основные меры борьбы со взрывами угольной пыли в шах­

 

 

 

тах (пылевой

режим)

48

§ 21. Взрывчатость серной и сульфидной пыли

51

Г л а в а

IV. Тепловой режим шахт

53

§ 22.

Общие

сведения

 

53

§ 23.

Способы

измерения

климатических параметров

55

§ 24.

Тепловой режим и тепловой баланс •

59

§ 25.

Кондиционирование воздуха

64

§ 26.

Установки для охлаждения воздуха в шахтах .

65

§ 27. Подогрев подаваемого в шахту воздуха

69

Ч а с т ь

в т о р а я . Рудничная

аэромеханика .

71

Г л а в а

V. Основные

законы

аэростатики

71

§ 28. Основное уравнение аэростатики

71

§ 29.

Барометрические

формулы

 

72

§ 30.

Законы Паскаля и Архимеда

73

§ 31. Атмосферное давление в шахте

75

Г л а в а

VI. Основные законы и понятия рудничной аэродинамики

75

§ 32.

Виды давления в движущемся воздухе. Депрессия

75

§ 33.

Основные

законы аэродинамики

79

§ 34. Режимы движения воздуха в шахтах

84

§ 35* Типы воздушных потоков в горных выработках

87

§ 36.

Основные характеристики воздушного потока в выработке

88

§ 37.

Основные характеристики турбулентных свободных струй

96

§ 38.

Закон

сопротивления

 

 

97

§ 39. Подобие шахтных вентиляционных потоков

98

T ji а в а

VII. Аэродинамическое сопротивление горных выработок

100

§ 40.

Природа и виды аэродинамического сопротивления •

100

§ 41. Сопротивление

трения

 

 

101

§ 42.

Местные

сопротивления

 

 

109

§ 43.

Лобовые

сопротивления

 

 

114

§ 44. Сопротивление

шахтных стволов

117

§ 45. Сопротивление

выработок

гидрошахт

118

§ 46. Дополнительные

замечания

об аэродинамическое сопроти­

 

 

 

влении

горных

выработок

 

120

§ 47.

Единицы

сопротивления

 

120

§ 48.

Характеристика

шахты

 

 

122

Г л а в а

VIII. Шахтные

вентиляционные сети

123

§ 49.

Общие

сведения .

 

 

123

§ 50.

Основные законы движения воздуха в шахтных вентиляцион­

 

 

 

ных сетях

 

 

 

125

§ 51.

Аналитические методы расчета вентиляционных сетей • •

127

§

52.

Графические методы расчета вентиляционных сеТей . . .

142

§ 53.

Электрическое моделирование вентиляционных сетей . . .

142

§ 54.

Расчет

сетей

на

электронных вычислительных машинах

148

Г л а в а

IX. Естественная тяга воздуха в шахтах

149

§

55.

Общие

сведения

 

 

.

1 4 9

§

56.

Определение депрессии естественной тяги замером .

151

5 57.

Расчет депрессии

 

 

 

 

155

§ 58.

Факторы, определяющие естественную тягу

 

161

§ 59.

Влияние естественной тяги на работу вентилятора

163

Г л а в а

X. Работа вентиляторов на шахтную вентиляционную сеть

164

§ 60. Работа одиночного вентилятора

 

 

164

§ 61. Совместная

работа

вентиляторов

 

167

§

62.

Устойчивость работы вентиляторов

 

177

§

63.

Совместная работа вентилятора и естественной тяги

180

Г л а в а

XI. Подземные

вспомогательные вентиляторы

 

180

§

64.

Общие

сведения

 

 

 

 

180

§

65.

Совместная работа

поверхностного и подземного вспомога­

184

 

 

тельного

вентиляторов

 

 

 

Г л а в а

XII. Регулирование распределения расхода воздуха в вен­

186

 

 

тиляционной сети шахты

 

 

§ 66.

Задачи и способы регулирования

 

186

§

67.

Изменение режима работы главного вентилятора.................

187

§

68.

Увеличение

аэродинамического

сопротивления

выработок

189

§

69.

Уменьшение

аэродинамического

сопротивления

выработок

193

§

70.

Регулирование с помощью вспомогательных вентиляторов

195

§ 71.

Методы регулирования распределения расхода воздуха

196

Г|Л а в а

XIII. Утечки воздуха в шахтах

 

202

§ 72.

Общие сведения

 

 

 

 

 

202

§ 73.

Законы движения воздуха при утечках

 

203

§ 74,

Утечки через герметизирующие вентиляционные сооружения

205

§

75.

Утечки

через выработанное

пространство

 

211

§ 76.

Утечки в параллельных выработках

 

220

§

77.

Общетехнические мероприятия по снижению утечек .

222

§

78.

Значение утечек воздуха в газовых шахтах «

 

222

Г л а в а

XIV. Газовая динамика вентиляционных потоков в шахтах

223

§ 79.

Основные понятия и законы процессов газопереноса

223

§ 80.

Стационарные газодинамические процессы

 

235

§ 81.

Принцип динамического расчета расхода воздуха для венти­

 

 

 

ляции газообильных выработок

. .

242

§ 82.

Нестационарные газодинамические процессы в шахтах •

244

§ 83.

Газовая динамика добычных участков

 

2 53

§ 84.

Управление метановыделением в горные выработки

258

§ 85.

Газовая

динамика

тупиковых

выработок

 

261

§ 86.

Газовая

динамика

камер

 

 

 

264

§ 87.

Статистические

характеристики

газодинамических процес­

 

 

 

сов

 

 

 

 

 

 

 

267

§

88.

Определение

характеристик

газодинамических

процессов

272

Г л а в а

XV. Динамика аэрозолей в горных выработках

 

274

§ 89.

Общие сведения о динамике аэрозолей

 

274

§ 90,

Уравнения

движения

частиц

аэрозоля

 

275

§ 91. Динамика аэрозолей переменной массы

 

279

§ 92. Срыв пыли с поверхности стенок горных выработок

281

Г л а в а

XVI. Рудничная

термодинамика

 

 

284

§ 93.

Теплообмен между воздушным потоком и стенками горной

 

 

 

выработки

 

 

 

 

 

 

 

 

284

§ 94.

Расчет температуры воздуха в горных выработках

290

§ 95. Теплоизоляция стенок выработок

 

 

294

§ 96.

Эффективность охлаждения

воздуха шахтными и

воздухо­

 

 

 

охладительными

установками

 

 

 

295

Г л а в а

XVII. Надежность шахтных вентиляционныхсистем

296

§ 97.

Общие

положения

 

 

 

 

 

 

296

§ 98. Методы оценки надежности вентиляционныхсистем

300

§

99.

Надежность

вентиляционных

систем

местного

проветри­

 

 

 

вания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

303

§ 100. Повышение надежности вентиляционныхсистем

 

303

Ч а с т ь

т р е т ь я .

Вентиляция шахт

 

 

 

305

Г л а в а

XVIII. Вентиляция

выемочных участков

 

305

§

101.

Общие

сведения

 

 

 

 

 

 

 

305

§

102.

Классификация

схем

вентиляции

 

 

306

§

103.

Схемы вептиляции с последовательным разбавлением вред­

 

 

 

ностей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

307

§

104. Схемы

вентиляции

с

обособленным

разбавлением вредно­

 

 

 

стей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

308

§ 105.

Схема вентиляции при разработке мощных крутых пластов

309

§ 106.

Вентиляция очистных

блоков рудников

 

313

Г л а в а

XIX. Вентиляция тупиковых выработок при их проведении

319

§ 107 Общие сведения

 

 

 

 

 

 

 

319

§ 108.

Способы подведения воздуха к забою за счет общешахтной

 

 

 

депрессии

 

 

 

 

 

 

 

 

320

§

109.

Вентиляционное

оборудование

 

 

322

§

110.

Проветривание

выработок

вентиляторами

 

327

§

111.

Проектирование

вентиляции

подготовительныхвыработок

331

§ 112,

Проветривание

выработок

большой

длины

 

335

Г л а в а

X X . Способы и схемы вентиляции шахт

 

339

§ 113а

Способы вентиляции

 

 

 

 

 

339

§

114в

Схемы вентиляции

 

 

 

 

 

 

342

Г л а в а

 

XXI. Вентиляционные

 

сооружения

 

и устройства

 

349

§

115. Сооружения для пропуска воздуха

 

 

349

§

116.

Сооружения для регулирования расхода воздуха

 

354

§

117.

Сооружения для изоляции вентиляционных струй

 

355

Т л а в а

 

XXII. Контроль вентиляции шахт. Пылевентиляционная

 

 

 

 

 

служба

 

 

 

 

 

 

 

 

358

§ 118.

Общие положения

 

 

 

 

 

 

 

358

§

119.

Контроль расхода и скорости движения воздуха

 

359

§

120.

Контроль

состава

рудничной

атмосферы

 

360

§

121.

Контроль температуры, влажности и давления воздуха

374

§

122.

Организация

пылевентиляционной

службы

 

379

Т л а в а

X XIII. Управление

вентиляционным

режимом в шахтах,

 

 

 

 

 

разрабатывающих залежи полезного ископаемого,

 

 

 

 

 

склонного к самовозгоранию, и при пожарах

380

§

123.

Общие

сведения

 

 

 

 

 

 

 

380

§

124.

Выбор вентиляционного режима при возникновении пожара

381

§ 125.

Устойчивость и стабилизация вентиляции при пожаре

382

§ 126.

Вентиляционный режим при наличии изолированных

 

 

 

 

пожарных

участков

 

 

 

 

 

 

384

§

127. Вентиляция

в шахтах,

разрабатывающих залежи

полез­

 

 

 

 

ного ископаемого, склонного к самовозгоранию

 

385

Г л а в а

XXIV. Автоматизация

вентиляции

шахт

 

386

§ 128. Цели и задачи автоматизации

 

 

 

 

386

§ 129.

Аэромеханические основы автоматизации управления вен­

 

 

 

 

тиляцией шахты

 

 

 

 

 

 

 

387

§ 130.

 

Сбор информации об объекте управления

 

391

§ 131.

 

Принципы

управления

вентиляцией

шахты

 

393

§ 132.

 

Структура

САУП

шахты

 

 

 

 

397

§

133.

 

Автоматизация проветривания

тупиковых выработок

401

Г л а в а

XXV. Проектирование

вентиляции

шахт

 

402

§ 134. Порядок проектирования вентиляции шахт

 

402

§ 135.

 

Выбор

схем

вентиляции

 

 

 

 

403

§ 136. Прогноз газообильпости шахт

 

 

 

 

405

§ 137. Максимально допустимая нагрузка на лаву в угольной

 

 

 

шахте

по газовому

фактору

 

 

 

 

408

§ 138.

Определение

расхода

воздуха

для

 

вентиляции

шахты

409

§ 139.

Распределение расхода воздуха по выработкам и проверка

 

 

сечений выработок по допустимым скоростям движения

 

 

воздуха

 

 

421

§ 140.

Проверка устойчивости движения воздуха в выработках

423

§ 141.

Расчет

депрессии шахты

425

§ 142.

Выбор

способа

вентиляции шахты

427

§ 143.

Выбор

главного

вентилятора

429

§ 144.

Расчет экономических показателей вентиляции шахты

430

Список литературы

 

 

433

ИБ. № 2690

Ким Захарович Ушаков, Анатолий Семенович Бурчаков,

Иннокентий Иннокентьевич Медведев

Р У Д Н И Ч Н А Я А Э Р О Л О ГИ Я

 

 

Редактор издательства Т. Я. Мальцева

 

 

Переплет художника T. Я. Погореловой

 

 

Художественный редактор О. Я. Зайцева

 

 

Технические редакторы Т. Г. Сивова, в. В. Соколова

 

 

Корректор Л. И. Окронгло

 

 

Сдано в набор 07.12.77.

Подписано в печать 16.03.78. Т-02798.

Фомат 60 х 901/1в.

Бумага кн.-журн. Гарнитура обыкн. Печать высокая. Печ. л. 27,5.

Уч.-иэД. л. 27,55.

Тираж 7000 экз. Заказ

№ 671/6955—10. Цена 1 р. 30 к

.

______________

Издательство «Недра», 103633 Москва, К-12, Третьяковский проезд, 1/19. Ленинградская типография № 6 Союэполиграфпрома при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 196006, Ленинград, Московский пр., 91.