Способ регулирования теплового режима шахты

 

Изобретение относится к горной пром-сти. Цель - снижение затрат на сооружение теплообменных вьфаботок . Последние вьтолняют в виде не менее двух групп скважин, котор ые бурят с поверхности шахтного поля до кровли продуктивного пласта, по одной группе скважин подают воздух, по другой отводят. Направление движения воздуха по ним периодически меняют на противоположное. Продолжительность подачи воздуха в одном направлении определяют выражением б L2/10а, где с - продолжительность подачи воздуха в одном направлении, ч; L - расстояние между скважинами в группе , м; а - коэффициент температуропроводности пород, м2/ч. Применение способа исключает необходимость проведения специальных теплообменных выработок и снижает, объем горноподготовительных работ. 2 ил. 1 табл. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

m 4 Е 21 F 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОЙСКОМЪб СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4201002/22-03 (22) 27.02.87 (46) 28.02.89. Бюп. N - 8 (71) Всесоюзный научно-исследова-, тельский институт золота и редких металлов "ВНИИ-1" (72) А.Н.Душкин, Е.Д.Кудлай, Э.С.Поздняков, В.К.Самьппин и К.H.Ñòàðèêoâ (53) 622.418(088.8) (56) Дядькин Ю.Д. Основы горной теплофиэики для шахт и рудников Севера.

N. Недра, 1968, с. 192.

Авторской свидетельство СССР

У 1046538, кл, Е 21 F 3/00, 1982 ° (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО

РЕЖИИА ШАХТЫ (57) Изобретение относится к горной пром-сти. Цель - снижение затрат на сооружение теплообменных вырабо-!

Изобретение относится к горной .промышленности и может быть использовано для регулирования теплового .режима шахт в условиях вечной мерзлоты.

Цель изобретения — снижение затрат на сооружение теплообменных выработок °

На фиг. 1 покааана схема регулирования теплового режима согласно данному способу; на фиг, 2 — группа ь теплообменных скважин, разрез.

На фиг. 1 показан холодный воздух

1, группа теплообменных скважин 2, массив мерзлых пород 3, выработка 4, нагретый воздух 5, выработки 6, груп„„Я0„„) 461992 A 1 ток. Последние выполняют в виде не менее двух групп скважин, которые бурят с поверхности шахтного поля до кровли продуктивного пласта. IIo одной группе скважин подают воздух, по другой отводят. Направление движения воздуха по ним периодически меняют на противоположное. Продолжительность подачи воздуха в одном направлении определяют выражением =L /10a, где с — продолжительность подачи воздуха в одном направлении, ч; L— расстояние между скважинами в группе, м; а — коэффициент температуропроводности пород, м2 /ч. Применение способа исключает необходимость проведения специальных теплообменных выработок и снижает. объем горноподготовительных работ. 2 ил., 1 табл.

2 па скважин 7 и зоны 8 пониженных температур.

Способ осуществляют следующим образом.

В зимнее время необходимый для фф пррветривания горных выработок холодный воздух 1 с температурой от о

-40 до -50 С подают через группу теплообменных скважин 2, пройленных с поверхности шахтного поля вертикально (фиг. 2 а) или наклонно (фиг. 2 б), в зависимости от глубины разработки и температуры вмещающих пород. За счет теплообмена через стенки скважий 2 смассином мерзлых пород 3 он нагревается до умеренн отрипа3 146 трельных температур (-10)-(-15) С и с этой температурой поступает в выработку 4, где ведут работы. Входящую струю нагретого воздуха направляют по выработкам б к другой группе скважин

7, по которым он выбрасывается на поверхность. В процессе теплообмена происходит охлаждение вмещающих пород 3 вокруг воздухоподающих скважин 2 с образованием зон 8 пониженных температур, что приводит к постепенному снижению его эффективности. Тог да направление движения воздуха изменяют на противоположное, используя группу скважин 7 в качестве подающего канала, в группу скважин 2 в качестве исходящего канала. При этом исходящая струя теплого воздуха, проходя через группу скважин 2, нагревает вмещающие породы зоны 8, восстанавливая их естественный температурный режим.

В летний период теплый воздух также подается через группу скважин:2, rpe в контакте с вмещающими породами

3 происходит его охлаждение, а вокруг скважин группы 2 образуется зона 8 повышенных температур. Для восстановления естественного теплового режима вмещающих пород зоны 8 изменяют направление движения воздуха на противоположное.

Продолжительность подачи воздуха в одном направлении определяют из выражения „2 ñ, 10а где о — продолжительность подачи воздуха в одном направлении, ч;

L — - расстояние между скважинами в группе, м; а - коэффициент температуропроводности пород, м2 /ч.

Расчет температуры. воздуха, поступающего в шахтные выработки, проводится по формуле

1992

В = — - B, =В. +0 375 — критерий БИО °

p(o .

% У

М, — коэффициент теплоотдачи от породы к воздуху;

К вЂ” радиус скважины; а — коэффициент температуропроводности

3 — время пере„ ачи тепла от породы

10 к воздуху; †.температура наружного воздуха; — температура вмещающих пород;

1 — глубийа вентиляционной скважины;

С - расход воздуха;

C, — теплоемкость воздуха;

IJ — периметр скважины, A — коэффициент теплопроводности;

Е(Е)- функция, определяемая по таблице.

20 Пример. Месторождение залега ет на глубине 50 м, температура вмещающих пород 7 С, среднемесячная о температура наружного воздуха -26 С; коэффициент температуропроводности а = 0 004 м /ч.

Критерий Фурье для различных радиусов скважин и продолжительности подачи воздуха в одном направлении представлен в табл. 1.

30 Температура воздуха, поступающего в шахту (t ) при И, = 0,1; q = 0,1, представлена в табл. 2.

Исходя из приведенных расчетов . следует, что чем чаще производить

35 изменение направления подачи воздуха, тем эффективнее система регулирования теплового режима.

Данный способ позволяет снизить затраты на регулирование теплового

40 режима sa счет повышения эффектив-. ности теплообмена дроблением струи воздуха в группе скважин и увеличением поверхности контакта воздуха с вмещающими породами. Тем самым

45 исключается необходимость проведения специальных горизонтальных теплообменных выработок и снижается объем горно-подготовительных работ.

Кла Q 1

С(Ср +щ) + 4

t„=(t, -t„)- е

Г .В где Q 1, „—,°, f (Z) — коэффициент

3 нестационарZ-В, F.; Р. =,"

0 ного теплообмена; — критерий

Фурье;

50.Формула изобретения

Способ регулирования теплового режима шахты, включающий сооружение теплообменных выработок, пропускание

55 .по ним воздуха, подогрев или охлаЖ ение его путем теплообмена с окружающим массивом, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения затрат на сооружение теплообменных вы6

1461992

5 работок, теплообменные выработки выполняют в виде не менее двух групп скважин, которые бурят с поверхности шахтного поля до кровли продуктивного

5 пласта, при этом по одной группе скважин подают воздух, а по другой— отводят, причем направление движения воздуха по ним периодически меняют на противоположное, при этом про-, 10 должительность подачи воздуха в одном направлении определяется выражением

10а где c — пр одолжитель н ост ь подачи воздуха в одном направлении, ч;

Ь вЂ” расстояние между скважинами в группе, м; а. — коэффициент температуропроводности пород, м /ч.

Таблица 1

Показатели

10/240

О/О . 1/24

30/720

К, - 0,1

9,6 . о -. 0 2

2,4

R = 0 1 о

288

24

0,1

3,2

12

0,6, 0,975

0,3

9,5

29

1,45

1,825

R = 0,2 е. -/c

V. в;

В.

0,6

19

2,5

2,875

0,3

2,4

7,7.

0,77

1, 145

0,1

0,79

3,2

0,32

0,695

0,6

4,8

13,4

1,34

1,715

Ч

V рС.

Bi . В, Таблица 2

/ 6 ч

oL в, В

z (а)

Кл о с„, с

0

12 .

0,6

0,975

0

12,0

-13,0

24

9,6

12

0,6

0,975

3,02

0,82

6,0

-17,8

96

12

0,6

0,975

9,55

0,94

5,0

-18,8

72

В; = 0,05еС

В = 0,05о,+0,375

1,0

32

76

3,8

4,075

Р; - =09105

B, = 0,1еС + 0,375

1,0

2,375

288

12

0,6

0,975

16,5

0,96

4,9 — 19,0

146) 1992

Составитель И. Аллагулов

Редактор М. Недолуженко Техред Л.Сердюкова Корректор Н. Гунько

Заказ . 652/31 Тираж 410 Подписное

ВНЯИПК Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101