Способ создания вентиляционной сети

 

(1% 01) щ) Е 21 F )/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPQKOMV СВИДВТЕГЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И 07НРЫТийМ

ПРИ ГКНТ СССР (2 ) 4368754/03 (22) 26.11.87 (46) 30.04.91. Бюл. и 16 (71) Институт горного дела AH КазССР (72) В.Ф.Слепых и Е.В.Вязниковцев (53) 622.45 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 258217, кл. E 21 F !/00, 1965.

Справочник по рудничной вентиляции. Под ред . А.И.Ксенофонтовой.И.:

Недра, с. 240- 241. (54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ

СЕТЕЙ (57) Изобретение относится к области вентиляции. Цель — повышение эффективности управления процессами вентиляции и их стабилизации эа счет одновременного учета технологических и аэродинамических параметров вентиляционных сетей при увеличении числа технологических уровней очистных блоков и путем обеспечения топологической и аэродинамической симметрии.Для этого при наличии в вентиляционной

I сети диагональных соединений преобрают их в параллельные подтипы соединений. Определяют фактические значения пределов отношений сопротивлений выработок внутренней части к оконтуИзобретение относится к вентиляции и может быть использовано при про1 ветривании рудников, шахт и производственных помещений.

Цель изобретения — повышение эффективности управления процессами вентиляции и их стабилизации за счет ривающим ее выработкам, сравнивают их с граничными значениями, равными для соединений звездного типа от единицы до двух, для соединений сложного параллельного типа — от двух до четырех, и при несоответствии им фактических значений изменяют геометрические и аэродинамические характеристики выработок. При этом выработки всех технологических уровней проходят с представленными соотношениями сопротивлений. Выработки очистного блока размещают и соединяют с воздухоподающей и сборочной вентиляционной выработками симметрично относительно центральных узлов. К последним присоединяют воздухоподводящие и воздухоотводящие выработки в соответствии с выбранным подтипом соединения. Системы выработок каждого технологического уровня выполняют аэродинамически обособленными и соединяют с вентиляционной сетью высшего уровня одной выработкой со cTopoHbl подачи свежего воздуха и одной — со стороны выдачи отработанного воздуха. Присоединяют эти выработки к воздухораздающим сборочным вентиляционным выработкам высшего уровня. 7 ил. одновременного учета топологических и аэродинамических параметров венти" ляционных сетей, увеличение числа очистных блоков технологических уровней путем обеспечения топологической и аэродинамической симметрии.

Способ создания вентиляционных сетей включает последовательное и.1645547

50 параллельное соединение выработок внутренней части вентиляционной сети и оконтуривающих ее выработок,соединенных в узлах с воздухоотводящей и воздухоподающей выработками,соединение выработок с воздухораздающей и сборочной вентиляционной выработками в центральных узлах, при этом при наличии в вентиляционной сети 10 диагональных соединений преобразуf зуют их в параллельные подтнпы соедндинений, определяют фактические значения пределов отношений сопротивлений выработок внутренней части к 15 оконтуривающим ее выработкам,сравнивают их с граничными значениями, разными для соединений звездного типа от единицы до двух и для соединений сложного параллельного типа — 20 от двух до четырех, и при несоответствии им фактических значений изменяют геометрические и аэродинамические характеристики выработок, при этом выработки всех технологичес- 25 ких уровней проходят с указанными выше соотношениями сопротивлений, а выработки очистного блока размещают. и соединяют с воздухораздающей и сборочной вентиляционной выработ- 30 ками симметрично относительно центральыях узлов, к которым присоединяют подводящие и отводящие воздух выработки в соответствии с выбранным типом соединения, при этом системы выработок каждого технологического уровня выполняют аэродинамически обособленными и соединяют с сетью высшего уровня одной выработкой со стороны подачи свежего воздуха и одной - со стороны выдачи отработанного воздуха, присоединяют эти выработки к воздухораздающим и сборочным вентиляционным выработкам высше1о уровня с соблюдением одинаково- 45

ro типа соединения выработок и их количес тв а.

На фиг.1 представлена однолинейная схема расположения выработок и направление движения воздуха при существующем порядке отработки и проветривания системой горизонтальных слоев с закладкой; на фиг.2— полная вентиляционная сеть данного участка; на фиг. 3 — упрощенная вентиляционная сеть при условии изоляции путей утечек; на фиг. 4 — одно-, линейная схема расположения выработок после преобразования с параллельным их соединением между собой; на

Ф фиг.5 — аэродинамическая схема проветривания данной сети при параллельном соединении вйработок с учетом изоляции путем утечек воздуха; на фиг. Ь вЂ” возможная схема расположения выработок участка при параллельном соединении приведенных выше схем проветривания блоков; на фиг 7— аэродинамическая схема проветривания при параллельном соединении вентиляционных систем группы блоков (фиг.5).

В схеме (фиг.1) откаточный штрек представлен выработками 1-2, 2-3,..., 10-11 и 11-12, а сборочный — вентиляционными выработками 25-26, 26

27,....35-36. Между ними расположены восстанавливанщие очистных блоков

1-13-25, 2-14-26, 3-15-27 и т.д., между которыми в свою очередь проходят очистные камерообразные выработки

13 — 14, 15-16, 17-18,...23-24. При существующих конструктивных параметрах длина блока по простиранию составляет 30-50 м, ширина блока (вкрест простирания) — до 40 м, высота этажа — 60 м, расстояние между очистными блоками — 100 м. Сечение откаточного и вентиляционного штреков равно

6,7 м, восстающих 4,0 м и очистных камер 16 м

При среднем значении коэффициента аэродинамического сопротивления для горизонтальных выработок 0 =

0,002 кг с /м (ф = 0,1307984) и вертикальных О(= 0,005 кг.с /м (9

= 0,327) аэродинамические сопротивления выработок составят (фиг.1,3): — для выработок внутренней сети (внутренних ветвей), включающих рабочий участок воздухоподающего восстающего (1-13, 3-15, 5-17 и т.д.),очистные камеры (13-14, 15- 16, 17-18 и т.д.) и рабочий участок воздухоподающего восстающего (14-26, 16-28, 18-30 и т.p,.), в зависимости от длины блока (камеры) от 30 до 50 м

R,„= 0,0377437-0,0379062 к ц — для выработок оконтуривающих сеть (оконтуривающих ветвей) выработок откаточного и вентиляционного горизонтов, эаключенных между воздухоподающими (например, фиг .1, выработки 1-3, 3-5 и т.д.), при длине участков 130-150 м.

Rîê 0>0093083 — 0,0107404 к и.! 64

Отношение сопротивлений внутренних ветвей к оконтурнвающим для крайних значений длин равно

Е R «/Ra«4,055-3, 529 (I )

При обычной подготовке (фиг.1) сеть представлена весьма сложным диагонапьныи соединением (фиг.2),а при изоляции участков выработок,по которым воздух не должен идти (фиг.l, 2, участки восстающих 13-25, 2-14, !5-29, 4-)6 и т.д.), т.е. при изоляции путей утечек, - простым диагональным соединением (фиг.3), эквивалентное сопротивление которого изменяется по зависимости

R d (0,0009353 п +

+ О 006006!)кок» (2) R« = 0,0038852 к 4,! где m - -общее число ветвей в схеме проветривания (фнг.3).

Согласно предложенному способу выработки сети рассиатриваемого участка (фиг.l) проходят с параметрами, обеспечивающими отношение их аэродинаиических сопротивлений равными (в данном случае) r 3,529, т.е. при сохранении всех существующих параметров, но при увеличении длины блока до 50 м. При этом подачу воздуха производят по центру участка— в узел 37 (фиг.4), а отработанный выдают из симметрично расположенного. ему узла 38. В этом случае вентиляционная система при изоляции всех путей утечек будет представлена весьма сложным параллельным соединением (фиг.5}. Зквивапентное сопротивление этой системы (фиг.5) изменяется по зависимости

R (0,36174 + 0,3 е )РО (3) г„де К К» "э р аэродинамическое сопротивление оконтуривающих ветвей и эквивалентное системы, кр щ - общее число ветвей системы (фнг.5>.

Согласно зависимости (3) эквивалентное аэродинамическое сопротивление (фиг.5) практически становится стабильным при 38 ветвях и составляет

5547 6

В этом случае сеть будет содержать

14 очиСтных блоков, или по семь на каждом фланге. В дальнейшем с ростом числа очистных блоков в данной сети эквивалентное сопротивление ее остается неизменным.

При этом же числе ветвей эквивалентное сопротивление сети с диаго1О нальным типом соединения (фиг, l, 3) согласно (2) будет равно

R» ) О 0415475 кр т.е. почти в 11 раэ больше, чем при !

5 параллельном соединении (фиг.5).

В данной сети при принятом соотношении аэродинамических сопротивлений (1) и равенстве сопротивлений флангового и смежного с ним внутреннего блоков распределение воздуха в узлах происходит равномерно, т.е. в каждом сопряжении выработок подаваемое к нему общее количество свежего воздуха делится поровну по двум отходящим выработкам и аналогичным образом собирается на стороне с исходящей струей.

Например, при подаче в рассматриваемую систему выработок (фиг.4,5)

30 80 м3/с воздуха иа фланги .по выработкам 37-6 и 37-7 поступает по 40 м /с, Э далее на левом фланге иэ узла 6 в блок б-!8-17-9 пойдет 19,8 м /с, а

Э по штриху 6-5-4 — 20,2 м /с и далее по блокам 4-16-15-27 и 2-14-13-25 поровну по !О,! м /с.

Аналогичным образом воздух распределнетсн и на первом фланге.

Для обеспечения равномерного расп40 ределения воздуха по очистным блокам в блоках, относящихся к внутренней сети вентиляционной системы (фиг.4,5), блоки 4-16-15-27, 9-21-22-34 и т.д., устанавливают регулирующие вентиля45 ционные сооружения с аэродинамическими сопротивлениями, равными: длн первых, считая от фланга,внутренних блоков (4-16-!5-27 и 9-21-2234). R г. = 0»0214808 к(М;

50 длРвторых внутренних блоков (618-17-29 и 7-g9-20-32) В ;.»

/ 0,107404 к!ц.

При развитии сети до 14 очистных блоков необходииые аэродинамические

55 сопротивления регулирующих устройств составят, к Ц: для третьих внутренних блоков

R1mð,Э= 0,30073)2

1645547 для четвертых R> <= 0,644424 для пятых Креп = 1, 181444 для шестых Йре б = 1,9547528 для седьмых Й п, = 3,007313

Практически два последних значения уже требуют установки простых (дощатых) глухих перемычек.

Эквивалентное сопротивление системы при указанных выше параметрах регуляторов изменяется следующим образом: при наличии в сети только двух очистных блоков (по одному на каждом фланге), т.е. для простого параллельного соединения из двух блоков,Ry,p =

0,0148467 кр; — при четырех блоках (по два на каждом фланге), т.е. при одном блоке во внутренней сети на каждом фланге, R> > <= 0,0055017 к(Ц; при шести блоках, т.е. сети, представленной на фиг.4 и 5, Р 0,0058264 к 1; в дальнейшем при восьми блоках

Кэ 0,00708.12 к 111, при 10 блоках

R ð р = 0»0086133» hpH 12 блоках

К э р.6 = 0,0102577 кр и при 14 блоках

R q t» = 0,0119566 кп1.

Приведенные данные показывают, что начиная с сети, включающей восемь блоков, эквивалентное сопротивление растет практически по линейной зависимости:

Кэ 4--1 (0,0002708m + эт,4-1

+ 0,0016657)P О к 0» которая подобна зависимости (1) для диагонального соединения.

В соответствии с этими результатами количество рабочих блоков в сети участка принимают равным четырем, что позволяет получить эквивалентное аэродинамическое сопротивление только в l 4 раза выше, чем в сети беэ регуляторов (3), В общем случае снижение эквивалентного аэродинамического сопротивления сети с регуляторами достигBYlT при условии, если отношение сопротивления внутренней выработки к сопротивлению устанавливаемого в ней регулирующего устройства больше одной трети.

Если требуемое по технологии число рабочих блоков на участке должно быть. выше, например шесть, то эквивалентное сопротивление системы сохраняют на минимальном уровне (0,0055017 кр> путем снижения сопро5

1О

55 тивления выработок, смежных с воздухоподающими и воздуховыдающими узлами (фиг.4, 5, узлы 37 и 38). Последнее достигают изменением геометрических (сечения, длины) или аэродинамических (коэффициента (6 ) параметров.

Таким образом при существующем способе подготовки и отработки очистных блоков системой горизонтальных слоев с закладкой для очистного участка оптимальной по эквивалентным аэродинамическим параметрам при условии равномерного распределения воздуха ло очистным блокам будет сеть,включающая в себя четыре блока, при геометричвских и аэродинамических параметрах, обеспечивающих отношение сопротивлений r = 3,529.

Вентиляционную систему последующего уровня конструируют иэ созданных вьппе обособленных вентиляционных сетей (фиг.4, 5) при параллельном их соединении между собой. Например,как показано на фиг. 6, 7 (однолинейная схема здесь дана для одного фланга, а аэродинамическая — для полной симметричной сети). При этом оконтуривающие выработки (фиг.6 7, выработки 39-40, 40-37, 38-43 и т.д.) проходят и соединяют ими сети очистных блоков так, чтобы отношение их эквивалентных аэродинамических сопротивлений к аэродинамическим сопротивлениям этих выработок лежало в пределах от двух до четырех, а основные воэдухоподающую и вентиляционные выработки присоединяют к системе в центре участка (узлы 37,38,41,42 и т.д.).

В данной сети необходимое равномерное распределение воздуха получают без установки дополнительных регулирующих вентиляционных сооружений.

В соответствии с конструктивными параметрами блоков и участков (фиг.4) соединительные выработки (фиг.б,выработки 37-40, 38-43, 40-41 и т.д.) проходят принятым сечением S = 6,7 и и длиной 30 м, чему соответствует сопротивление 0,0021481 кр. Тогда эквивалентное сопротивление сети,заключенной между узлами 40 и 43 (фиг.6), составит 0,0024494 к 1. Для сохранения его значения постоянным необходимо, чтобы основные выработки сети участка (фиг.6, выработки 38-40, 43-44 и т.д.) имели аэродинамическое сопротивление, равное

1645547

0,0055017+2.0 0021481 †0024ч94 мами .

Использование предлагаемого способа обеспечивает повышение устой— чивости проветривания за счет иерар— хического принципа построения сети с разделением общей системы на аэродинамически обособленные подсистемы технологических уровней с симметричным расположением ветвей в них, связанным с общей сетью только по их входу и выходу. Снижение числа регулирующих вентиляционных сооружений и обеспечение практическоro постоянства эквивалентного сопротивле35

40 ния подсистем и сети в целом на длительный промежуток времени повышает надежность их функиионирования.

И все это вместе взятое снижает потери воздуха в сети, упрощает управле- 4 ние, обеспечивает заданное распределение воздуха в сети и тем самым повьппает эффективность проветривания,рабочих мест. А снижение и стабилизация величины эквивалентного сопротивления обеспечивает постоянство параметров главных вентиляторных установок и снижение общих энергетических затрат на них.

Формула и э о б р е т е н и я

Способ создания вентиляционных сетей, включающий последовательное

0,0036742 к р

Дтя достижения этого значения при необходимой длине 410 м данную выработку проходят сечением S =10,3 и при креплении ее торкретбетоном (04

0,001, Q= 0,0654), т.е. двухпуте- 1О вую, чем обеспечивают необходимую интенсивность откатки руды. При этих параметрах эквивалентное сопротивление сети между узлами 39 и 44 (фиг.6, 7) составит также 0,0024494 к 1. 15

В дальнейшем общую систему конструируют, например, из двух систем, которые подобны рассмотренным «а фиг.6 и 7. Если выработки, которые проходят для связи этих систем между 20 собой и с общей сетью, обеспечивают аэро динамическ е сопротивление, равное 0,0036742 хр, то и эквивалентное сопротивление сохраняют постоянным при равномерном естественном расп-25 ределснии воздуха между этими сист и параллельное соединение выработок внутренней ч асти вентиляционной се†ти и оконтуриваюших ее выработок, соединенных в узлах с воздухоотводящей и воэдухоподаюшей выработками, соединение их с воздухо раздаю|пей и сборочной вентиляционной выработками в центральных узлах, и т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения эффективности угравления процессами вентиляции и их стабилизации за счет одновременного учета топологических и аэродинамических параметров вентиляционных сетей при увеличении числа технологических уровней очистных блоков и путем обес печения топологической и аэродинамической симметрии, при наличии в вентиляционной сети диагональных соединений преобразуют их в параллельные подтипы соединений, определяют фактические значения пределов ОТНо

lllpHHA сопротивлений выработок внутренней части к оконтуриваюшим ее выработкам, сравнивают их с граничными значениями, равными для соединений звездного типа от единицы до двух, а для соединений сложного параллельного типа — от двух до четырех, и IlpH несоответствии им Фактических значении изменяют геометрические и аэродинамические характеристики выработок, при этом выработки всех технологических уровней проходят с указанными выше соотношениями сопротивлений, а выработки очистного блока размещают и соединяют с воздухолодающей и сборочной вентиляционной выработками симметрично относительно центральных узлов, к которым присоединяют воздухоподнодящие и воэ— духоотводящие выработки в соответствии с выбранным подтипом соединения, причем системы выработок каждого технологического уровня выполняют аэродинамически обособленными и соединяют с вентиляционной сетью высшего уровня одной выработкой со стороны подачи свежего воздуха и одной со стороны выдачи отработанного воздуха и присоединяют эти выработки х воздухораздающим и сборочным вентиляционным выработкам высшего уровня с соблюдением одинаково го типа соединения выработок и их количества. 645547

25 26 17 l8 2У 3031 37 О И О М! 2 Я 4 5 б 7 8

dug. 1 ф М 1f 12

28 УУ Я gf

М Ц д Й

®ж. 5

1645547

Фиг. 7

Составитель Л.Серова

Техред К.Дидик Корректор С.Шекмар

Редактор А.Каковская

Заказ 1334 Тиран 288 Подписное

BHHHHH Государственного комитета по изобретениям и открфггиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, %-35, Раувская наб., д. 4/5

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