SU1170157A1

SU1170157A1 - Способ контрол проветривани призабойного пространства тупиковой выработки

Info

Publication number: SU1170157A1
Application number: SU843746959A
Authority: SU
Inventors: Борис Исаакович Басовский; Виктор Александрович Гринев; Евгений Федорович Карпов; Феликс Семенович Клебанов; Александр Александрович Фотиев; Эдуард Михайлович Шейман
Original assignee: Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Горного Дела Им.А.А.Скочинского
Priority date: 1984-04-09
Filing date: 1984-04-09
Publication date: 1985-07-30

Abstract

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОВЕТРИВАНИЯ ПРИЗАБОЙНОГО ПРОСТРАНСТВА ТУПИКОВОЙ ВЫРАБОТКИ, включающий контроль скорости истечени воздушной струи из вентил ционного трубопровода и контроль рассто ни между вькодным отверстием нагнетательного вентил ционного трубопровода и плоскостью забо , отличающийс тем, что, с целью повьшени эффективности проветривани эа счет осуществлени дистанционного контрол проветривани , формируют переходной аэродинамический процесс путем изменени скорости вЪздушного потока в призабойном пространстве посредством выключени и включени вен . тил тора местного проветривани , измер ют скорость истечени воздушной струи из вентил ционного трубопровода после окончани в нем переходного аэродинамического процесса и отрезок времени между момент.ом начала нарастани скорости воздушной струи на выходе из вентил ционного трубопровода и моментом начала турбулизации воздушного потока с наружной стороны трубопровода и определ ют рассто ние между выходным отверстием нагнетательного вентил ционного трубопровода и плоскостью забо из математического выражени idL , ai;v-b, - кр , при 0,22 0,058-/Э f I -оД (м/с) ; ko а -г где 1 - 14k ь. (м); 1 - 14 k 40V- /l-&deg; C-&deg;

Description

/S, - стесненность воздушной

«(р

Тр Wp

струи; ,площади сечени соответственно выходного отверсти вентил ционного трубопровода и вьфаботки в свету, величина Г (дл заданных парамет1Ьов выработки и условий ее проветривани (при которой L LHP) ; дальнобойность воздушной:

1170157

струи в тупиковой выработке (при заданных параметрах выработки в услови х ее проветривани ), м ; .,058 - коэффициент, полученный эмпирически , (м/с) 0,3 - коэффициент, полученный

эмпирически, м;

40 - коэффициент пропорциональности , полученный эмпирически , М /С°,

Изобретение относитс к горному делу, преимущественно к угольной про мышленности, и может быть использова дл повьошени безопасности работ при проходке тупиковыхвыработок,опасных по газу. Повышение безопасности рабо ты достигаетс в результате получени возможности автоматизации и централизации процесса контрол за надежным проветриванием тупиковых вьфаботок , Цель изобретени - повьш1ение эффе тивности проветривани за счет осуществлени дистанционного контрол проветривани . На фиг. 1 изображена.схема, по сн юща реализацию предлагаемого способа контрол проветривани призабой ного производства тупиковой выработки , а также схема течени установившейс воздушной струи, бьющей в тупик (показана стрелками); на фиг,2 графики зависимости изменени во вре мени t скорости V воздушного потока на выходе из вентил ционного трубопровода (а) и в призабойном простран стве (б) при выключении и включении ВМП; на фиг. 3 - графики зависимости длительности переходного аэродинамического процесса от рассто ки L.J. между вентил ционным трубопроводом и плоскостью забо , построенные на основании расчета по формул ( 1) (неперывна лини ) и по данным шахтных наблюдений (реперные точки) при величинах установившейс скорости воздушного потока на выходе из вентил ционного трубопровода, равных 1-14 м/с; 2-11 м/с; 3-8 м/с, безразмерном коэффициенте трени Я 0,025, П р и м е р. В натурных услови х сери экспериментов по дистанционному контролю проветривани призабой- ного пространства тупиковой выработки проводилась, на шахте Васильевска объединени Тулауголь, на 35-ом северо-западном главном вентил ционном штреке. Проветривание выработки длиной 150 м и сечением S- 10 м осуществл лось нагнетательным способом через вентил ционный трубопровод диаметром 0,6 м, сечением 0,28 м, Установивша с скорость истечени воздушной струи из вентил ционного трубопровода составила V. 8; 11; 14 м/с. Выработка была закреплена арками из спецпрофил СВП-17 и имела безразмерный коэффициент трени Я 0,025, В рассматриваемой выработке стесненность воздушной струи составл ла величину k S/Sg,p 0,4)28, Дл осуществлени дистанционного контрол проветривани , на последней секции вентил ционного трубопровода на рассто нии 0,5 м от выходного сечени бьши установлены два датчика скорости воздушного потока аппаратуры комплекса Воздух, Один датчик устанавливалс внутри трубопровода , второй - снаружи. Выходной сигнал датчика, расположенного внутри трубопровода, передавалс на установленный в диспетчерской измерительный блок аппаратуры комплекса Воздух. .ыходные сигналы обоих датчиков передавались на самопишущий потен1 (иометр. В процессе каждого эксперимента дистанционного контрол проветривани призабойного пространства тупиковой выработки осуществл лись следующие п ть операций. Отключение вентил тора местного проветривани (ВМП) на врем , в теч ние которого прекращаетс движение воздуха в призабойном пространстве Включение ВМП. Измерение отрезка времени от начала поступлени воздуха из ВМП в призабойное пространство до момента окончани переходного аэродинамического процесса изменени скорости воздушного потока в призабойном лространстве (до момента наступлени квазистационарно режима проветривани призабойного пространства). Измерение скорости истечени воздушной струи из венти л ционного трубопровода при квазистационарном режиме проветривани . Расчет рассто ни от вентил ционного трубопровода до плоскости забо по формуле LT- - b. при о : с ко 0, , -оЛ где а у-j (м/с) ; 0,3k-o.5 4f- 40 .k(1-12k), с L- - рассто ние между вентил ционным трубопроводом и плоскостью забо , м; - безразмерный коэффициент трени , завис щий от степени и типа шероховатости вьфаботки; с - отрезок времени между моме том начала нарастани скорости воздушной струи на выходе из вентил ционного трубопровода и моментом на чала турбулизациивоздушног потока- с наружной стороны трубопровода, с; V - скорость истечени воздушной струи из вентил ционно го трубопровода после окон чани в нем переходного аэродинамического процесса м/с; /Sj- стесненность воздушной струи; S jS. - площади сечени соответст венно выходного отверсти вентил ционного трубопровода и выработки в свету, . L.- дальнобойность воздушной I струн в тупиковой выработке (при заданных параметрах выработки и -услови х ее проветривани ), MJ величина о (дл заданных параметров выработки и условий ее проветривани (при которой L L 3,с; 0,058 - коэффициент, полученный эмпирически, (м/с) , 0,3 - коэффициент, полученньй эмпирически, м; 40 - коэффициент, полученньш эмпирически, (). При 7 tj-p имеем L ЬррИ расчет L не производитс . Значени (p и L могут быть рассчитаны дл каждой конкретной выработки соответственно по формуле (4) и (3). Формула ( 1) дл расчета L-j по величинам с. и V дл заданных значений k и /3 получена эмпирически на основании обработки результатов нагурных экспериментов и лабораторных исследований на физической модели тупиковой выр.аботки, проветриваемой ВМП. Экспериментальные исследовани производились при изменени х L-r в пределах 3-24 м при изменени х V 4 - 14 м/с, стесненность воздушной струи измен лась от 0,02 до 0,06, что соответствует изменени м сечени вьфаботки от 5 до 16 м и диаметра трубопровода от 0,6 до 1,2м. Результаты дистанционного контрол состо ни проветривани призабойного пространства тупиковой выработки на шахте Васильевска сравнивались с результатами непосредственных замеров величин L и V в выработке с помощью рулетки и ручного чашечного анемометра МС-13. В таблице приведено сравнение результатов дистанционного контрол рассто ни между вентил ционным трубопроводом и плоскостью забо и скорости истечени воздушной струи из трубопровода результатами непосредственных замеров I.,.и УСравнение результатов дистанцион ного контрол проветривани призабонного пространства тупиковой выработки и результатов непосредствен ных замеров показало, что при контроле проветривани призабойного про странства предлагаемым способом погрешности измерени не превышают 10 Дл раскрыти физической сущност предлагаемого способа дистанционног контрол L и V, рассмотрим харак .тер распространени воздушной струи в призабойном пространстве после выключени и включени ВМП. Дл это воспользуемс графическими зависимост ми изменени во времени скорос тей воздушных потоков на выходе из вентил ционного трубопро ода и в пр забойном пространстве (фиг, 2), пос роенными на основании записи выходных сигналов датчиков 4 и 7 скорости воздуха (фиг. 1) на диаграмму самопишущего потенциометра. При работающем ВМП процесс устан вившегос квазистационарного движеНИН воздушного потока на выходе из трубопровода и в призабойном пространстве изображен на фиг. 2 соответ ственно отрезками АБ и А В . Из гра фиков, изображенных на фиг. 2 следу ет, что в указанных област х при работающем ВМП воздушные потоки сил но турбулизованы. При этом средн величина скорости истечени воздушной струи из вентил ционного трубопровода составл ет 14 м/с, а средн скорость воздушного потока в призабойном пространстве - 0,4 м/с. Исходным требованием дл формировани переходного аэродинамического процесса вл етс отсутствие турбулентного движени воздуха в призабойном пространстве, поэтому конт роль проветривани начинали с дистанционного выключени ВМП 1, обеспечивающего подачу воздуха к забою 2 тупиковой выработки 3 (фиг. 1). Процесс уменьшени скорости воздушн го потока на выходе из вентил ционного трубспрспода и в призабойном пространстве сопровождалс затуханием турбулентных пульсаций воздуха (фиг. 2, отрезки БС и Б С ) после прекращени движени воздуха в приза бойном пространстве (фиг. 2, отрезок с д ) включали ВМП дл формировани переходного аэродинамического процесса, MoMeifT начала переходного аэродинамического процесса (фиг.2, точка Д) фиксировалс с помощью датчика.4, как момент начала .выхода воздушной струи из последней секции 5 вентил ционного трубопровода 6 (фиг, 1). Воздушна стру распростран лась в призабойном пространстве с посто нным углом раскрыти Л и строго определенным полем скоростей , (фиг. 1). Под ее воздействием приходил в движение воздух в призабойном пространстве. Поскольку площадь сечени выработки не менее, чем на пор док больше площади сечени вентил ционного трубопровода, то возникшее в призабойном пространстве движение воздуха не имело строго выраженного направлени и было безвихревым, что подтвердилось показани ми датчика 7 (фиг. 2, отрезок Д Е ). Б мемент достижени воздушной струей забо пространство между ним и выходным сечением трубопровода преобразовалось в канал, имеющий разворот на 180° у поверхности забо . По первой части 8 канала осуществл лась подача воздуха к забою, по второй части 9 канала происходил отвод воздуха, омывающего забой, к вентил ционному трубопроводу и далее к выходу из тупикового канала. I При движении воздуха по каналу, имеющему разворот на 180 , в области развор.ота имеют место интенсивное вихреобразование. Часть образующихс вихрей 10 подхватывалась и уносилась воздушным потокам к последней секции 5 вен тил ционного трубопровода. Момент прихода к ней вихрей и формировани квазистационарного процесса проветривани отмечалс тепловым датчиком 7 (фиг. 2, точка Е). Этот момент времени характеризовал завершение переходного аэродинамического процесса, протекающего после включени вентил тора местного проветривани и имеющего место в пространстве между выходным отверстием вентил ционного трубопровода и забоем. Дальнейшее движение воздуха в призабойном про- . странстве было установившимс (фиг.2, отрезки ЕМ и Е М ) и качественно совпадало с характером движени воз711

духа в призабойном пространстве до включени ВМП (фиг. 2, отрезки АБ и А Б ). Средн скорость истечени воздушной струи вентил ционного трубопровода доставл ла 14 м/с, средн скорость движени воздуха в призабойном пространстве составл ла 0,4 м/с. Длительность переходного аэродинамического процесса рассчитывалась на основании записи изменени во времени выходных сигналов датчиков 4 и 7 скорости воздуха на диаграме самопишущего потенциометра. Величина .€ определ лась как промежуток времени между моментом начала выхода воздушной струи из вентил ционного трубопровода (фиг. 2, точка Д) и моментом формировани в призабойном пространстве установившегос квазистционарного воздушного потока (фиг. 2 точка Е ).

.После завершени переходного процесса , нарастани скорости воздушного потока на выходе из вентил ционного трубопровода (фиг. 2, точка Е) определили с помощью датчика 4 скорость истечени воздушной струи из трубо-. провода (V 14 м/с) по показани м измерительного -блока аппаратуры

комплекса Воздух.

I

Дл .расчета рассто ни между трубопроводом и плоскост зю забо пользовались формулой (1), котора дл рассматриваемой выработки, имеющей

/ 0,025 и k 0,028.преобретала вид

Л 0/7

Ц 0,043

V - 3,47

На основании дистанционно изме ренных значений и .V по формуле (2) рассчитывалась величина L. Например , .дистанционно измереннымзначени м V 14 м/с и 5,7- с соответствовало рассто ние L 7,3 м (таблица). Формула (2) также позвол ет построить графическую зависимость L(C) дл различных конкретных значений V const (фиг. 3). Использу графики можно определ ть L-J- по значению .С без математических выкладок.

Дистанционно полученные значени V и L-p были сравнены с минимально допустимым значением скорости истечени воздуха из вентил ционного трубопровода и максимально допустимым значением рассто ни между вен78

тйл ционным трубопроводом и плоскостью забо .

Таким образом был осуществлен дистанционный контрольпроветривани призабойного пространства посредством дистанционного измерени значений V и I:J.

Экспериментальные исследовани показали, что дистанционный контроль проветривани призабойного пространства тупиковой выработки возможен, если дальнобойность воздушной струи (L ), истекающей из вентил ционного трубопровода, больше рассто ни между вентил ционным трубопроводом и плоскостью забо , так как при L пр L T- воздушна стру разворачиваетс в выработке, не достига плоскости забо , величина о перестает измен тьс - с изменением L, и расчет по С становитс невозможным. Согласно данным экспериментальных исследований величина Lрр зависит от стесненности воздушной струи и ожет быть рассчитана .по формуле

-0,5

(3).

2 k

Значение длительности переходного аэродинамического процесса с цр соответствующей условию равенства L величине можно рассчитать по следующей формуле, полученной на основании формул (1) и (3)

40V-./ - k-(1-12k). (4)

Величина Г р определ ет диапазон значений с) ,при которых рассто ниемежду вентил ционным трубопроводом и плоскостью забо может быть рассчитано по формуле (1). При дистандионно полученных значени х С t

Р величина Ly находитс в пределах Lpp 4 L SCO, воздушна стру разворачиваетс в тупиковый выработке, не достига плоскости забо , и в призабойном пространстве имеет место застойна зона.

Однако выполнение услови L L. при осуществлении дистанционного контрол L не накладывает ограничений на применимость предлагаемого способа дистанционного контрол проветривани призабойного пространства , так как контроль L и V имеет смысл только в том случае, если плоскость забо омываетс воздуш911 ной струей и вьздел ющиес в призабойном пространстве газы вымываютс из всего его объема. При L L р у плоскости забо возникает застойна зона, проветривание всего объема призабойного пространства не осуществл етс , и контроль L.J. и V тер ет смысл. Таким образом, предлагаемьм способ контрол проветривани призабойноге пространства тупиковый выработ57 , осуществл емый посредством формики ровани переходного аэродинамического процесса путем вьжлючени и включени ВМП, измерени V, а также i и определени L методами и средствами оргтехники и вьиислительной техники по зависимости ; V ;k; ), не требует присутстви человека в тупиковой выработке и позвол ет дистанционно определить на сколько надежно ее проветривание. ipui.j

10 го 30 40 50 6-0 70 t,c

о 10 20 т,п (риг.З 9

м

дзиг. 2 10

Claims

. СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОВЕТРИВАНИЯ ПРИЗАБОЙНОГО ПРОСТРАНСТВА ТУПИКОВОЙ ВЫРАБОТКИ, включающий контроль скорости истечения воздушной струи из вентиляционного трубопровода и контроль расстояния между выходным отверстием нагнетательного вентиляционного трубопровода и плоскостью забоя, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности проветривания за счет осуществления дистанционного контроля проветривания, формируют переходной аэродинамический процесс путем изменения скорости в'оздушного потока в призабойном пространстве посредством выключения и включения вентилятора местного проветривания, измеряют скорость истечения воздушной струи из вентиляционного трубопровода после окончания в нем переходного аэродинамического процесса и отрезок времени между момент.ом начала нарастания скорости воздушной струи на выходе из вентиляционного трубопровода и моментом начала турбулизации воздушного потока с наружной стороны трубопровода и определяют расстояние между выходным отверстием нагнетательного вентиляционного трубопровода и плоскостью забоя из математического выражения при где

0,058 · β*²²

1 - 14k

0,3 г⁰·⁵⁵

Ί - 14 к (м/с) ΐ_κρ= 40 β⁰'²² К ^0,5( 1-12 к) (с) ;

и_т - расстояние между вентиляционным трубопроводом и плоскостью забоя, м;

β - безразмерный коэффициент трения, зависящий от сте пени и типа шероховатости выработки;

⁰ - отрезок времени между моментом начала нарастания скорости воздушной струи на выходе из вентиляционного трубопровода и моментом начала турбулизации воздушного потока с наружной стороны трубопровода, ά;

V - скорость истечения воздушной струи из вентиляционного трубопровода после окончания в нем переходного аэродинамического процесса, м/с;

117015?

^K-^S»r^/S».,p^Stp^{H S} стесненность воздушной струи;

площади сечения соответственно выходного отверстия вентиляционного трубопрово да и выработки в свету, м²; величина 2 (для заданных параметров выработки и условий ее проветривания (при которой L_T = L _Пр); дальнобойность воздушной/ струи в тупиковой выработке (при заданных параметрах выработки в условиях ее проветривания), м ;

0,058 - коэффициент, полученный эмпирически, (м/с)'⁰'⁴;

0,3 - коэффициент, полученный эмпирически, м;

40 - коэффициент пропорциональности, полученный эмпирически, м’>^Ф/с°1⁴. '