Способ определения коэффициента теплоотдачи в горных выработках

 

ОП ИСАНИЕ,щ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 170981 (21) 333g38g/18-25 (И ) М. КП.з с присоединением заявки №вЂ”

G 01- N 25/18

Государственный комнтет

СССР по делам изобретений н открытий (23) ПриоритетОпубликовано 15.0383, Бюллетень ¹ 1 0

1531 УДК 536. б (088. 8) Дата опубликования описания 15,0383

Ф :. -с - -.Е,+ l Рь. с.

4 . Ленинградский ордена Ленина, ордена Ока;дбрЬской и ордена Трудового Красного Знамени горны% :иис им. Г.В.Плеханова (72) Автор изобретения волюции т (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ

В. ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ

4tlU(T<-Ô. ) Изобретение относится к исследованию теплофизических параметров и может быть использовано в горном деле для определения крэффициентов теп- 5 лоотдачи в горных выработках, расположенных в сложных горно-геологических условиях.

Известен способ определения коэффициента теплоотдачи s горных выра- 10 ботках, основанный на измерении температуры воздуха, а также горного массива в специально пробуренных для этого шпурах с помощью терморезисторов, установленных на жесткой штанге, и последующем нахождении величины градиента температур((тОб 1 ) в исследуемом сечении горной выработ-. ки(1).

Недостатками данного способа являются большие затраты, связанные с необходимостью организации бурения в породах шпуров, сложность точного измерения в шпурах температуры пород, возможность нахождения коэффициента.теплоотдачи лишь в одном сечении выработки (локальный коэффициент теплоотдачи).

Наиболее близким к изобретению является способ 2)определения йоэффнциента теплоотдачи в горных выработках путем измерения температур воздуха в выработке и поверхности горного массива. При этом находятся среднечастовые тепловыделения на исследуемом участке горной выработки при помощи замеров температуры и влажности воздуха, а также температуры поверхности горного массива по длине исследуемого участка, причем коэффициент теплоотдачи устанавливается по соотношению где 9 - скорость движения воздуха, Ьб,5, О - соответственно длина, сечение и периметр исследуемой горной выработки, h4,н д - приращения температуры воздуха и влагосодержания на исследуемом участке горной выработки, Т и т. - средние величины температус ры пород и воздуха на исследуемом участке.

Недостатками этого способа являются трудоемкость вычисления средних температур поверхности горного массива и воздуха, связанная с необхо1004840 димо стью выполнения многочисленных замеров как по сечению исследуемой выработки, так и по ее длине, а также то, что при времени эксплуатации иСследуемого участка большем. чем

2-5 суток температура поверхности ,горного массива мало отличается от температуры воздуха. Поэтому даже при незначительных, погрешностях измерения температур поверхности массива и воздуха ошибка в определении их разности может быть весьма большой, что также существенно снижает точность определения коэффициента теплоотдачи °

Цель изобретения — снижение трудо- 1э емкости и повьыение точности определения коэффициента теплоотдачи.

Постанленная цель достигается тем, что при определении коэффициента теплоотдачи в горных выработках путем 2р измерения температур воздуха в выработке и поверхности горного массива отключают выработку от вентиляционной сети на время выравнивания температур воздуха и пород по радиусу выработки, после чего в выработку подают воздух с температурой, составляющей перепад в 15-20 C относительно температуры поверхности пород, и через период, устанавливаемый временем Зр прохождения единицы объема воздуха. от начала до конца выработки, фиксируют расстояние по длине выработки, на котором разность между (начальной температурой подаваемого ноздуха и начальной температурой поверхности пород. становится равной 1-2 С, причем величину коэффициента теплоотдачи вычисляют по соотношению

В („, Ь „C 44 где д - коэффициент теплоотдачи расстояние, на котором разность между температурой подаваемого воздуха и начальной температурой поверхности пород равна 1-2оС

Ь И C -- коэффициенты, определяемые теплофизическими свойствами воздуха и пород, расходами воздуха и геометрическими параметрами выработки, m и и — коэффициенты, вычисляемые в зависимости от начального и конечного перепадов температур между подаваемым воздухом и породами.

При этом значение коэффициента теп- Ьр лоотдачи устанавливают при различных расходах воздуха.

Использование предлагаемого способа позволяет существенно повысить точность определения коэффициента Я теплоотдачи для горных выработок,,расположенных в сложных горно-геологических условиях и снизить трудоем кость направленных на это работ.

На чертеже приведена возможная схема определения коэффициента теплоотдачи,-реализующая данный способ.

Схема включает исследуемую выработку 1, перемычки 2, холодильную машину 3, нишу 4, вентиляционное окно 5, дифференциальные термопары 6, измерительный прибор 7, горный массив 8, выработки вентиляционной сети 9.

Определение коэффициента теплоотдачи по предлагаемому способу производится следующим образом.

Исследуемую выработку 1 с помощью перемычек 2 отключают от вентиляционной сети 9. Время выравнивания температуры воздуха и пород по радиусу выработки в каждом сечении устанавливается по показателям измерительного прибора 7, связанного с дифференциальными термопарами 6, один спай которых прикреплен к поверхности горного массива 8, окружающего выработку 1, а другой находится н воздухе. После выравнивания температур воздуха и пород вентиляционные перемычки 2 открывают и в выработку 1 подают воздух из выработок вентиляционной сети 9, который охлаждают в холодильной машине 3. чстановленной в шине 4 ° до температуры, которая составляет перепад в 15"20 С относительно температуры поверхности пород. Количество подаваемого в выработку 1 воздуха регулируется c помощью вентиляционного окна 5. Через период, определяемый временем прохождения единицы объема воздуха от начала до конца выработки

4э5 — где 4 y — соответствен б Q но длина выработки, 5 — площадь конечного сечения, Й вЂ” количество подаваемого воздуха, с помощью дифференциальных термопар 6, расположенных по длине выработки 1 и связанных с измерительным прибором 7, фиксируют расстояние 4, на котором разность между теийературой подаваемого воздуха и начальной температурой поверхности пород становится равной 1-24 С. Величина коэффициента теплоотдачи (Ц вычисляется при этом по формуле

1 2. ,(м В Ф 4„-Ь Ф и С офосд24 C C4L,Cр1ЬЯ;

О S Ñ вЂ” теплопроводность пород;

4 — периметр исследуемой выработки, 1004840 (=и —

В

Формула изобретения в р s

ВНИИПИ Заказ 1872/54 Тираж 871 подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä,óë.Ïðoåêòíàÿ,4 рЗ вЂ” плотность воздуха, удельная теплоемкость воздуха вычисленная с учетом массообменных процессов

Ср=0 4+0895И Ч р где O и P - средние влажность и барометрическое давление воздуха в выработке, И - коэффициент из аппроксимационной зависимости вла. госодержания воздуха от температуры.

При Тс - 4. = 15 С и Т вЂ” Ъ 1,5 С, Ф = 0.813, и- 0,305. 15

После вычисления oL выработку 1 снова выстаивают, и затем измерения повторяют уже с другим количеством воздуха, расход которого регули- руют с помощью вентиляционного окна 5.

Применение предлагаемого способа позволяет снизить трудоемкость и повысить точность определения коэффициента теплоотдачи для горных выРа- 25 боток. Увеличение точности определения коэффициента теплоотдачн обеспечивает повышение достоверности тепловых расчетов горных выработок, что обуславливает выбор более рационального комплекса мероприятий.по нормализации в них климатических условий и созданию благоприятных условий труда.

Способ определения коэффициента теплоотдачи в горных выработках путем измерения температур воздуха в 40 выработке и поверхности горного массива, отличающийся тем, что с целью снижения трудоемкости и повышения точности, выработку отключают от вентиляционной сети на 45 время выравнивания температур воздух ха и пород по радиусу выработки, после чего в выработку подают воздух с температурой, составляющей перепад в 15-20 С относительно температуры поверхности пород, и че- . рез период, устайавливаемый временем прохождения единицы объема воздуха от начала до конца выработки, фиксируют расстояние по длине выработки, на котором разность между температурой подаваемого воздуха и начальной температурой поверхности пород становится равной 1-2 С, причем величину коэффициента теплоотдачи вычисляют по соотношению где — коэффициент теплоотдачи, Ь - расстояние,на котором разность между температурой подаваемого воздуха и начальной температурой поверхности пород равна 1-2 Ñ, В и С - коэффициенты. величины ко. которых: определяются тепло .физическими свойствами возду" ха и пород. а также количеством воздуха и геометрическими размерами выработки, и и ri — - коэффициенты, вычисляемые в зависимости от начального и конечного перепадов температур между подаваемым воздухом и породами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .

1. Смирнов Ю.N. и др. Эксперимен тальные исследования тепловыделений: от окислительных процессов в сплошных сульфидных рудах Талиахского рудного узла.В сб., Вентиляция шахт и рудников, вып. 3 Л., 1978, с.86.

2. Щербань A.Н.. Крешнев О.A.

Научные основы расчета и регулирования теплового режима глубоких шахт. Т.1.,Киев, Изд-во АН УССР

1959, с.357 (прототип) ..