сообщаются с атмосферой, а отверстия крана не сообщаются со шту­ церами 14 и 15. При этом положении крана проверяется установка мениска на нулевом делении шкалы. При повороте крана по часовой стрелке штуцер 15 сообщается с резервуаром, а штуцер 14 — со штуцером 13 и через него с измерительной трубкой, при этом ведущее в атмосферу отверстие перекрывается.

Порядок работы при измерении депрессии следующий:

1)при помощи уровней устанавливают прибор горизонтально;

2)измерительную трубку устанавливают на требуемый наклон

ипроверяют нуль прибора;

3)соединяют прибор с объектом измерения; если измеряется депрессия, то конец резиновой трубки (идущий от места замера) надевается на насадку 14, а если напор — на насадку 15;

4)поворачивают трехходовой кран по часовой стрелке и запи­ сывают показание прибора;

5)измеряют термометром температуру воздуха у места установки

микроманометра.

Истинное показание прибора определяется по формуле

h = кияклкП, мм вод, cm.,

Микроманометр типа МФУ в отличие от микроманометра ММН имеет четыре положения измерительной трубки: 0,1; 0,2; 0,3 и 0,4.

При замерах депрессии удобно пользоваться специальными воздухомерными трубками, которые служат для передачи давления микроманометру или депрессиометру. Они устанавливаются в местах замера давления и соединяются с микроманометром резиновыми трубками.

На практике применяют два типа воздухомерных трубок: ста­ тические (для измерения статической депрессии /гст) и динамические (для измерения скоростного давления hcK, а также полной депрессии кполп равной алгебраической сумме hCT и hCK).

§ 7. Приборы для измерения скорости движения воздуха

Для измерения скорости движения воздуха в подземных выра­ ботках применяют анемометры различных систем.

1. Технический анемометр бывшего ленинградского завода «Метприбор» (рис. 76, а) состоит из укрепленной на оси крыльчатки, вра­ щающейся в двух подшипниках, и счетного механизма, отсчитыва­ ющего число оборотов крыльчатки. Счетчик имеет большую стрелку*

В качестве регистрирующего прибора используют милливольт­ метр М-261.

Для получения достоверных результатов при скорости движения струи воздуха менее 0,3 м/сек замер производится в нескольких точках. В зависимости от площади сечения выработки намечается от 9 до 12 точек, равномерно распределенных по ее сечению. В каждой точке поочередно размещается датчик. Производя замеры во всех точках сечения выработки, определяют среднее значение скорости движения в ней воздуха. Применение прибора АТЭ-2 на рудниках позволит более оперативно осуществлять контроль проветривания

Рис. 78. Электротермоанемометр ЭТА-10

труда, увеличением размеров шахтных полей все большее значение приобретает автоматическое управление проветриванием рудников. Одной из первоочередных задач является создание автоматических непрерывно действующих приборов контроля за расходом воздуха в горных выработках.

ь,- ЦНИГРИ на основе анализа известных методов и средств изме­ рения скорости движения воздушных потоков разработаны техни­ ческие требования к приборам этого типа.

По техническим требованиям ЦНИГРИ Всесоюзным электро­ техническим институтом им. Ленина (ВЭИ) созданы электротермо­ анемометры ЭТА-10 и ЭТАМ-10.

Электротермоанемометр ЭТА-10 (рис. 78) представляет собой комплект аппаратуры для непрерывного дистанционного измерения скорости воздушных потоков в рудничных условиях в диапазоне 0,2—2 м/сек [78]. Прибор одноточечный с возможностью выноса датчика скорости от регистрирующего прибора на расстояние до 500 .ч. Действие ЭТА-10 основано на сочетании принципов скомпен­

сированного по температуре электротермоанемометра в режиме постоянного тока и трубки Вентури. Это сочетание предложено для частичного выравнивания характеристики прибора. Комплект ЭТА-10 состоит из датчика скорости ДС, соединенного четырехпроводным кабелем длиной 2—10 м с измерительным мостом ИМ и регулятора тока моста РТМ . Блоки ИМ и РТМ соединены между собой кабелем длиной 500 м. Показания электротермоанемометра регистрируются самопишущим потенциометром ПСР-1-14. Датчик скорости ДС состоит из двух параллельно расположенных дюралевых патрубков с наружным диаметром 40 мм и длиной 240 мм, закрепленных на двутавровой стойке. Оси патрубков совпадают с направлением потока. Внутри патрубков, имеющих специальный профиль, соосно помещены чувствительные элементы, представляющие собой керами­ ческие трубки с намотанной посередине медной эмалированной проволокой диаметром 0,05 мм, покрытой специальным составом, стойким к агрессивным примесям. Оба чувствительных элемента,

от интенсивности охлаждения и, следовательно, от скорости воз­ душного потока, тогда как для слабо нагретого элемента скорость потока практически не влияет на его температуру.

Регулятор тока моста РТМ представляет собой стабилизатор тока, собранный на полупроводниковых диодах и триодах, позво­ ляющий двумя ступенями («грубо», «точно») регулировать ток, питающий измерительный мост.

Комплект аппаратуры ЭТА-10 питается от сети переменного тока напряжением 127 пли 220 в и потребляет мощность 30 впг. Общий вес комплекта 19,5 кг.

Электротермоанемометр ЭТАМ-10 (рис. 79, а) представляет собой комплект аппаратуры для непрерывного дистанционного измерения скорости движения воздушного потока от 0,2 до 20 м/сек. Прибор одноточечный. Допустимое удаление датчика скорости с измеритель­ ным мостом от регулятора тока и регистратора до 3000 м. Действие прибора ЭТАМ-10 основано на сочетании принципов скомпенсиро­ ванного по температуре электротермоанемометра с автоматической настройкой тока и трубки Вентури. Датчик скорости ДС и измери­ тельный мост ИМ конструктивно и принципиально не отличаются от датчика и измерительного моста аппаратуры ЭТА-10. Наиболее сложной частью ЭТАМ-10 является блок РТМ, который должен обладать большим коэффициентом усиления по постоянной составля­ ющей при малом дрейфе.

Питание прибора от сети переменного тока напряжением 127 или 220 в, частотой 50 Общий вес комплекта 41,5 кГ.

На рис. 79, б показан общий вид блоков ЭТАМ-10.

При точечном способе замера площадь сечения выработки под­ разделяется на отдельные площадки sx, s2, ..., sn. В центре каждой площадки измеряются скорости движения воздуха г?1? г;2, vn, после чего подсчитывается средняя скорость

Для большей точности определения г\.р рекомендуется делить сечение выработки на большое число площадок. Этот способ очень точен, но требует много времени, в течение которого количество протекающего по выработке воздуха обычно не остается постоянным. Поэтому необходимо одновременно с измерением скорости движения воздуха v. по обходному прибору измерять скорость vKв какой-ни­ будь контрольной точке, расположенной в той же выработке рядом с замерной станцией. После обхода всех площадок находится среднее значение Уср к011тр и все измеренные скорости движения воздуха

Точечная скорость движения воздуха у. может быть определена с помощью воздухомерной трубки и микроманометра. Для этого вначале измеряют скоростной напор потока hUKв интересующей нас точке сечения, после чего определяют точечную скорость воздуха

vi= } / Кк-у' м/сек'

Количество протекающего по выработке воздуха определяют умножением полученной скорости на площадь ее сечения в месте замера скорости, т. е.

Q = vS, м3/сек.

При определении скорости движения воздуха на рудниках иногда замеры производят в выработках различного размера и самой разнообразной формы. Так, в районе околоствольиого двора сечения выработок обычно большие, а скорость движения воздуха в них

к неточностям при замерах количества протекающего по выработке воздуха.

В небольших выработках с неправильной формой сечения даже при прохождении небольшого количества воздуха скорость его движения весьма значительна. При этом также возможны большие погрешности в подсчете количества воздуха вследствие неточного определения площади сечения выработки. Поэтому в наиболее ответственных пунктах вентиляционной сети шахты следует устраи­ вать замерные станции, которые должны располагаться: 1) вблизи околоствольных дворов для замера количества воздуха, поступа­ ющего в рудник; 2) в квершлагах; 3) в начале коренных штреков

их. При этом соблюдается описанный выше порядок замера. После этого находят из тарировочного удостоверения исправного анемо­ метра скорости движения воздуха для данных пунктов замера. Затем по этим значениям скорости движения воздуха и соответству­ ющим показаниям счетчика проверяемого анемометра строится тарировочный график;

7) в каждом замерном пункте как можно точнее следует опреде­ лять площадь сечения выработки.

Если почва выработки неровная или в ней имеется канавка, то необходимо определять площадь сечения канавки или углубления и прибавлять их к основной площади.

Для определения площади сечения выработок неправильной формы без крепи рекомендуются следующие способы. Если выработка не очень широкая, то примерно посередине ее устанавливается рейка (удобнее всего раздвижная) с отметками через каждые 20— 25 см. От этих отметок измеряют расстояния до боковых стенок и заносят их в полевой журнал. По этим отметкам вычерчивают на бумаге сечение выработки и планиметрируют. Если же ширина выработки большая, то удобнее установить две стойки ближе к боко­ вым стенкам на измеренном расстоянии одна от другой и в дальней­ шем поступать согласно вышеизложенному.

Более удобно для этой цели пользоваться полуавтоматическим самозаписывающим прибором конструкции института ВНИИцветмета. Прибор предназначен для съемки полного контура сечения выработок и имеет простую конструкцию (рис. 81). При обводе контактирующего ролика штанги по контуру выработки карандаш вычерчивает на планшете в заданном масштабе контур снимаемой выработки. Съемка прибором позволяет фиксировать на чертеже все неровности в контуре сечения выработки. Ниже приведена

В последнее время предложены более совершенные фотографи­ ческие способы замера сечений и периметров горных выработок. Сущность этих способов заключается в фотографировании визуали­ зированного тем или иным способом контура снимаемого объекта.

На кафедре вентиляции ЛГИ разработан * один из таких способов, который отличается от фотопланиметрических [93, 23] простотой и высокой точностью. При этом методе измеряемое сечение по пери­ метру обводится специальным масштабным осветителем. КонстрУк" ция масштабного осветителя показана на рис. 82. Он состоит из

* В работе принимали участие П. А. Лысенков, 10. Б. М о с т е п я н о в

н О. Н. Русак.

Рис. 81. Прибор для съемки контуров сечения горных выработок:

1 — штанга; 2 — ось; з — зубчатая рейка; 4 — масштабный редуктор; 5 — рейка, снабжен­ ная пишущим приспособлением; 6 — опора; 7 — планшет; 8 — треножная подставка

металлической трубки 2, на которой смонтированы две лампочки 4, 5 на расстоянии 0,5 м одна от другой. Это расстояние служит масшта­ бом при определении истинного значения сечения или периметра выработки. Трубка оканчивается колесиком б, служащим для плавного обвода замеряемого сечения. К ручке 1 масштабного осве­ тителя прикреплепы электрические батарейки 3 от карманного фонарика. Рядом с ручкой находится трехпозиционный тумблер.

Съемку сечения выработки производят в следующем порядке: лампочки устанавливают и закрепляют на таком расстоянии от обвода колеса, которое превышает размеры выступов стенок выра­ ботки. Против замеряемого сечения устанавливают фотоаппарат, чтобы полностью охватить кадром, затем открывают затвор аппарата.

рата к сечению или при разном удалении отдельных точек от фотоаппарата.

выработки, полученный на фотопленке.

Вся операция съемки происходит в течение 2—3 мин. Обработка результатов съемки заключается в проявлении негатива и нанесении увеличенного снимка либо на фотобумагу, либо на миллиметровую бумагу обводом проектируемой через увеличитель линии контура.

Для определения площади сечения выработки необходимо на отпечатанном снимке провести дополнительную внешнюю линию,

производить замеров величины Ъ в шахтных условиях, на металли­ ческой трубке наносят риски с соответствующими цифрами. Затем планиметром определяют истинные размеры выработки с учетом масштаба. Масштабом служит отношение усредненного расстояния между основной линией и пунктирной (па снимке) к расстоянию между лампочками.

Глава I I I

ЗАКОНЫ ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХА В РУДНИЧНЫХ ВЫРАБОТКАХ

§ 1. Уравнение неразрывности

Весовое количество воздуха (или массовый расход), проходящего через различные сечения шахтной выработки, при отсутствии утечек постоянно:

Из уравнения (8), учитывая приведенное выше, получаем уравне­ ние

из которого следует, что весовой расход также постоянен и

Учитывая, что uS = Q (Q — объемный расход), получим еще уравнение

<?iYi = &Y-2- (И)

т. е. скорости в различных сечениях выработки при уг = у2 обратно пропорциональны площади ее сечения.

Если удельный вес непостоянен, то из уравнений (11) и (12)

Величина удельного веса воздуха у находится по ранее приведен­ ному уравнению

Y = 0,4614 -

Пользуясь уравнением (13), можно при условии постоянства весового расхода воздуха определять его скорость при изменении площади сечения выработки в других атмосферных условиях.

случаи, когда воздушный поток не имеет твердых границ, например при входе в камеру из узкой горловины, при выходе из вентиля­ ционной трубы; такие потоки называются свободными. Если свобод­ ная струя не получает полного развития, т. е. на некотором рассто­ янии от своего начального сечения соприкасается сбоковыми стенками выработки, то ее называют неполной свободной струей, в противном случае она относится к полным струям.

Свободные струи имеют важное значение при проветривании карьеров, камер и призабойного пространства тупиковых выработок.

§ 3. Уравнение Бернулли

Уравнение Бернулли иногда называют также основным законом движения воздуха. Чтобы воздух пришел в движение, необходимо создать разность давления; тогда воздух из места с большим давле­ нием будет двигаться в сторону места, где давление меньше.

Побудительными причинами, создающими указанную разность давления и заставляющими воздух двигаться по рудничным выработ­ кам, могут быть:

1) работа вентилятора, повышающего давления воздуха при работе на нагнетание или, наоборот, понижающего давление при работе на всасывание и создающего тем самым разность давления Pi — Р2 (Р1 — давление в начале воздушной струи и р 2 — в конце); эту разность давления называют депрессией или напором вентиля­ тора и обозначают Лв;

2) разность удельных давлений у гН и у 2Н столбов воздуха в вертикальных или наклонных выработках, а при проветривании через штольню — также столба наружного воздуха; более тяжелый воздух, опускаясь, вытесняет более легкий. Побудительная причина движения воздуха в данном случае называется «естественной» тягой:

средней скорости на входе воздуха в подземные выработки и на выходе из них,

например ветер, задувающий в устье штольни.

Созданная тем или другим способом разность давления затрачи­ вается на преодоление сопротивления шахтных выработок движению по ним воздуха; обозначим эту расходуемую в руднике разность давления feCOIip, тогда в общем случае, при действии всех трех видов давления, получим

В этом уравнении kt и к2 — коэффициенты кинетической энергии, обусловленные неравномерным распределением скоростей движения воздуха но сечению выработки или воздухопровода.

Уравнение (16) известно как уравнение Бернулли; оно является основным уравнением при рассмотрении задач о движении воздуха (и жидкостей). Размерность каждого из членов уравнения (16) кг/м2; умножив и разделив на м, получим кг*м/м3, т. е. каждый из членов уравнения Бернулли представляет собой работу 1 м3 воздуха при его движении по рудничным выработкам. Разделив все члены, кроме того, на у — удельный вес и заметив, что равно весу, получим, что каждый из членов уравнения Бернулли выражает собой энергию,

отнесенную к единице веса, т. е. удельную энергию. Эта работа выполняется разницей:

1)давления воздуха в начале и в конце, пути его движения по различным выработкам; ей соответствует удельная энергия давления;

2)весов столбов воздуха в наклонных и вертикальных выработ­

ках; ей отвечает удельная энергия положения; 3) скоростных давлений в начале и в конце движения; ей отвечает

удельная кинетическая энергия.

Уравнение Бернулли получено из условия несжимаемости воз­ духа (или жидкости). Но воздух сжимаем. Спрашивается, можно ли

ив этом случае считать уравнение Бернулли справедливым?

Вгидроаэромеханике доказывается, что сжимаемостью воздуха можно пренебрегать до тех пор, пока скорость движения воздуха невелика: при скорости 100 м/сек относительное изменение плотности составляет всего 0,05. Следовательно, с сжимаемостью воздуха при его движении можно не считаться. Однако при движении воздуха по глубоким стволам влияние сжимаемости становится настолько большим, что им уже нельзя пренебрегать.

используют на практике применительно к целому руднику ввиду малого значения энергии ветра; оно чаще имеет вид

Так как уравнение Бернулли справедливо также и для отдельных частей воздушного потока, в котором скорости воздуха в начале и в конце потока могут иметь разные значения, то и в этих частных случаях приходится пользоваться уравнением Бернулли в полном виде.

§4. Выводы из уравнения Бернулли

1.Примем, что воздух перед поступлением в рудник был не­

подвижен, т. е. v± = 0, тогда уравнение (16) примет вид

где и2 — скорость выхода воздуха обратно в атмосферу.

Это уравнение показывает, что создаваемая вентилятором (и есте­ ственной тягой, если она имеется) разность давления затрачивается:

а) на полезную работу преодоления всех сопротивлений движе­ нию воздуха на пути его следования йсопр;

б) на создание скоростного напора К к на выходе воздуха в атмосферу; эта работа бесполезная: чем она меньше, тем больше полезная работа, затрачиваемая на движение воздуха по выработкам. В отдель­ ных случаях при очень большой скорости выхода воздуха в атмосферу (30—35 м/сек) бесполезный скоростной напор может оказаться больше Асоор.

2. Допустим для упрощения, что естественная тяга отсутствует, тогда уравнение Бернулли для потока воздуха в какой-нибудь

чале и в конце выработки. Уравнение (19) показывает, что для правильного определения потери давления на преодоление сопро­ тивления какой-нибудь выработки в замеренную разность давления р г — р 2 надо внести поправку на разность начального и конечного сечения выработки. Из уравнения (19) видно, что эта поправка будет иметь знак «плюс», когда выработка расширяется и скорость движения воздуха в ней снижается, и знак «минус», когда выработка сужается. Физический смысл этой поправки заключается в том, что при уменьшении скорости движения воздуха в расширяющейся выработке часть кинетической энергии переходит в энергию давле­ ния р 2 и, следовательно, разность давлений р 1— р 2 становится из-за этого меньше; поправка со знаком «плюс» компенсирует эту разность. При сужении выработки, когда скорость движения воздуха увеличивается и его кинетическая энергия возрастает, поправка берется со знаком «минус». Этот важный закон аэродинамики можно сформулировать так: всякое увеличение скорости движения воздушного потока вызывает уменьшение давления воздуха, всякое уменьшение скорости вызывает увеличение давления.

Рассмотренную поправку необходимо учитывать в тех случаях, когда требуется знать точное значение потери давления на преодо­ ление сопротивления движению воздуха по какой-нибудь вы­ работке (при работах по определению величины коэффициента

аэродинамического сопротивления). Неучтение этой поправки при неравномерной площади сечения выработки может быть причиной заметной погрешности.

3.Пусть депрессиометр присоединен к каналу всасывающего

вентилятора и воздух до поступления в канал был неподвижен

в месте измерения депрессии, подсчитанному по средней скорости воздуха в этом месте, однако в данном случае он представляет собой не напор, а разрежение и равен затрате энергии на приведение воздуха из неподвижного состояния до поступления в рудник в дви­ жение. Так как он связан со скоростью и представляет собой разре­ жение, то правильнее его называть «скоростным разрежением». Но депрессия /гсопр представляет собой депрессию рудника feM. По­ этому

^в с ^cicразр’

т.е. депрессия рудника (до места присоединения депрессиометра, вместе с частью канала вентилятора) равна депрессии /гвсас, измеря­ емой в канале всасывающего вентилятора, за вычетом скоростного разрежения в месте замера депрессии.

Возникает вопрос, что измеряет депрессиометр, присоединенный к каналу нагнетательного вентилятора? Этот вентилятор создает напор Л1-0 для преодоления сопротивления вентиляционной сети; он же должен потратить часть энергии для создания на выходе скоростного напора hcl. 1ШХ. Но вместе с тем будет йметь место и ско­ ростное разрежение. В этом можно убедиться при открытии окна в канале нагнетательного вентилятора, воздух в него будет засасы­ ваться.

Таким образом,

собой, то депрессиометром, присоединенным к каналу нагнетатель­ ного вентилятора, можно измерять непосредственно развиваемый им полезный напор на преодоление сопротивления сети без всякой поправки (сравни замер депрессии в канале всасывающего вентиля­ тора). Если S не равно 5В.1Х, то нужно внести в замер соответству­ ющие поправки.

Подразумевается, что при всех замерах депрессии или напора они производились с помощью воздухомерной трубки и депрессио­ метр присоединялся к отверстию «минус».

На рудниках в отдельных случаях вентиляторы могут быть установлены под землей; в этом случае, чтобы измерить депрессию

рудника, следует присоединить депрессиометр к двум воздухомер­ ным трубкам, установленным в выработках перед и после вентиля­ тора, и, как указывалось выше, вычесть из замера скоростное раз­ режение в месте установки трубки до вентилятора (считая по струе воздуха) и прибавить скоростное разрежение после вентилятора. Если площади сечения выработок к местам установки трубок при­ мерно одинаковы, то замеренная разница давления будет равна общей потере давления в руднике без всяких поправок. Скоростным напором на выходе воздуха из рудника обычно пренебрегают ввиду его малости (если скорость воздуха 5 м/сек, то величина скоростного напора всего 1,5 мм).

Депрессиометр, присоединенный к основанию диффузора венти­ лятора, измеряет обычно разрежение.

§ 5. Закон подобия

Выполнение различных аэродинамических исследований (напри­ мер, определение величины коэффициентов трения воздуха, исследо­ вание различных форм каналов, изучение процесса проветривания тупиковых выработок и т. д.) трудно проводить непосредственно в шахтных условиях. Гораздо удобнее вести их на моделях в лабора­ тории, где можно измепять условия опыта, не мешать производствен­ ным операциям, обеспечивать большую точность наблюдений. Опыты на моделях требуют также и меньших затрат. Но результатам, полу­ ченным на модели, можно доверять только, если соблюдены условия или так называемые критерии подобия.

При исследовании вопросов, связанных с движением жидкости

Если опыты на модели проводят с воздухом (иногда эксперименти­ руют на гидромоделях, например при изучении процесса вымывания вредных газов^после взрывных работ в тупиковом забое), то ум = уп и из равенства (23) следует

т. е. скорость движения воздуха в модели должна быть во столько раз больше скорости в натуре, во сколько раз размер модели меньше размеров натуры.

При болыпих^скоростях и, следовательно, больших значениях числа Рейнольдса, когда силы вязкости становятся весьма малы

по сравнению с силами инерции, величина различных коэффициентов становится независимой от скорости движения воздуха, и для соблю­ дения подобия достаточно только геометрического подобия. Послед­ ние исследования в СССР и зарубежных странах показали, что и в областях с не очень большими скоростями движения воздуха большее значение имеет соблюдение равенства средних скоростей, чем равенства чисел Рейнольдса.

Проведенные на кафедре вентиляции ЛГИ исследования пока­ зали, что можно даже не соблюдать полного геометрического подобия натуры и модели, что обычно трудно выполнить при моделировании процессов в шероховатых выработках. Достаточно, чтобы было соблюдено условие равенства коэффициентов аэродинамического сопротивления.

При изучении различных аэрогазодинамических процессов исполь­ зуют и другие критерии подобия. Так, проф. П. И. Мустель при изучении процесса вымывания газов в тупиковом забое после взрыв­ ных работ предложил критерии

= const,

где Q — количество воздуха, поступающего в тупиковый забой; t — время проветривания;

V — объем проветриваемого пространства в выработках.

При исследовании процесса разбавления выхлопных газов авто­ машин при их работе в проходимых туннелях Ю. Б. Мостепанов

вывел критерий подобия (S — сечение выработки; Ду —*раз-

пость между скоростью движения воздуха в выработке и скоростью движения автомашин, м/сек, g — количество вредных газов, выделя­ емых автомашинами, м3/сек).

Глава IV

АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ РУДНИЧНЫХ ВЫРАБОТОК

§ 1. Закон сопротивления

При движении воздуха по выработкам каждый кубический метр его совершает определенную работу. Эта работа затрачивается на преодоление так называемого сопротивления выработок движению по ним воздуха, а так как все выработки в той или иной степени шероховаты и имеют повороты, сужения, расширения и другие препятствия движению воздуха (расстрелы, полки и лестницы и пр.), то можно отметить, что рудничный воздух выполняет работу:

1) на преодоление трения воздуха о стенки выработок и на его прохождение через различные препятствия;

2) на незначительное нагревание воздуха, так как всякое трение сопровождается выделением небольшого количества тепла (это количество очень мало и в дальнейшем не будет учитываться). Единственно, где приходится считаться с нагревом воздуха в резуль­ тате его трения о стенки воздухопровода, — это при движении воздуха по трубам при проветривании выработок в стадии проходки.

Все сопротивления, которые приходится преодолевать воздуху при его движении по выработкам, относятся к одной из следующих

Чем больше проходит по выработке воздуха, тем больше должна быть разность давления в начале и конце выработки. Зависимость между разностью или падением давления и количеством или, что то же, скоростью воздуха называется законом сопротивления.

где С — постоянная, зависящая от характера выработки, ее разме­ ров и шероховатости. Из формулы (25) видно, что зависимость депрессии от количества воздуха квадратичная. Квадратичному закону подчиняется турбулентное движение воздуха. При очень малой скорости движения воздуха движение его становится лами­ нарным и в этом случае подчиняется закону

т. е. зависимость разности давления от скорости или количества воздуха — первой степени: разность давления прямо пропорци­ ональна количеству воздуха. Это означает, что при переходе турбу­ лентного движения к ламинарному, при одной и той же разности давления, по выработкам будет проходить большее количество воздуха. Такое явление иногда наблюдается в выработках. Так, если в каком-нибудь участке воздух движется как по действующим выработкам, так и по выработанному пространству и движение в последнем отличается от турбулентного, то при изменении разности давления воздуха в начале и в конце участка в сторону увеличения, повышение количества воздуха в выработанном пространстве не будет точно отвечать квадратичному закону, а будет больше; это следует из того, что при турбулентном законе движения количество воздуха пропорционально корню квадратному из разности давления (депрессии), а при ламинарном — пропорционально этой разности:

(27)

н

(28)

Чисто ламинарное движение наблюдается на рудниках редко: при просачивании воздуха через очень плотные перемычки, через обрушившиеся и уплотнившиеся мелкораздробленные породы, в не­ проветриваемых выработках. Чаще имеет место движение воздуха, при котором показатель степени при количестве воздуха в уравне­ ниях (25) и (26) меньше двух, но больше единицы. Возможно, что в этом случае часть воздуха движется, следуя ламинарпому закону, а другая — турбулентному, создавая в совокупности смешанное движение. Такие опыты были выполнены Ю. А. Шашмуриным в Коль­ ском филиале АН СССР на модели, состоявшей из двух последова­ тельно соединенных между собой ветвей: одной, в которой движе­ ние воздуха было заведомо турбулентным, и другой, состоявшей из воронки с мелкодробленой породой. По мере уплотнения этой породы общий показатель степени уменьшался. Производственные замеры в канале вентилятора на апатитовом руднике им. С. М. Ки­ рова с зоной обрушения показали то же самое: показатель степени при количестве воздуха в уравнении (25) был меньше двух, а именно 1,54.

Очевидно, наиболее близко отвечает промежуточному закону движения двучленная формула

h ^ a Q + bQ2,

где а и b — численные коэффициенты.

Интересные исследования были проведены на одном из уральских рудников В. А. Ярцевым. К перемычке, отделяющей зону обруше­ ния от действующих выработок, было подключено девять вентиля­ торов местного проветривания, чем достигалась возможность изме­ рять перепад давления через обрушенные породы и дебит вентиля­ торов. Опыты показали, что движение воздуха в данном случае хорошо описывается двучленной формулой.

На других уральских рудниках показатель степени был очень близок к двум, что указывает на турбулентный закон движения. Чем крупнее куски породы в зоне обрушения и чем они менее уплот­ нены, тем ближе закон движения к квадратичному. В то же время наличие небольшого слоя мелкоизмельченного материала на поверх­ ности зоны обрушения достаточно для того, чтобы закон движения перестал быть чисто квадратичным.

Значение величины показателя степени при количестве воздуха в уравнении (25) определяют следующим образом. Замеряют в канале вентилятора при двух режимах его работы (что можно осуществить опусканием шибера в канал) депрессию и количество воздуха или среднюю скорость воздуха; депрессия измеряется со стороны шибера,