Способ регулирования расхода воздуха в горных выработках

 

Использование: в горной промышленности при проветривании подземных выработок. Сущность изобретения: способ включает размещение вспомогательных вентиляторов на противоположных боковых стенках в одном поперечном сечении горной выработки. С целью повышения эффективности регулирования расхода воздуха количество вспомогательных вентиляторов на каждой боковой стенке определяют по формуле: n = b(d+0,35265l)^-1, где n - количество вспомогательных вентиляторов, устанавливаемых вдоль одной стенки горной выработки; b - высота горной выработки, м; d - диаметр выходного отверстия свободной струи воздуха, м; l - расстояние от вентиляторов до поперечного сечения горной выработки, в котором происходит полное заполнение выработки свободными струями воздуха, м. Вентиляторы размещают по высоте стенки равномерно, а оси вентиляторов устанавливают под углом в горизонтальной плоскости к продольной оси выработки. 2 ил.

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для регулирования расхода воздуха в горных выработках вентиляционной сети.

Известен способ регулирования расхода воздуха в горных выработках [1] с помощью одного вентилятора, работающего без перемычки и установленного на почве в середине выработки (если выработка не используется для транспортных целей) или укрепленного под кровлей.

Недостатком этого способа является то, что для регулирования расхода воздуха используется только один вентилятор, установленный на почве или укрепленный под кровлей выработки. Это приводит к тому, что свободная струя, выходящая из вентилятора, раскрывается по ширине и высоте горной выработки в разных ее поперечных сечениях, что приводит к непроизводительным потерям энергии свободной струи на трение и удар ее о почву или кровлю выработки. В случае установки вентилятора у стенки горной выработки, когда последняя используется для транспортных целей, потери энергии свободной струи увеличиваются.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является способ регулирования расхода воздуха в горных выработках [2] принятый за прототип, основанный на установке основного и дополнительного вентиляторов в одном поперечном сечении у противоположных боковых стенок на высоте, равной половине высоты горной выработки.

Недостатком данного способа регулирования является то, что количество и способ расположения вентиляторов принимается без учета геометрических размеров поперечного сечения горной выработки. Это может приводить к тому, что полное раскрытие струй воздуха, выходящих из вентиляторов, в горизонтальной и вертикальной плоскостях (по ширине и высоте горной выработки) будет происходить на разном удалении от места установки вентиляторов и часть энергии свободных струй воздуха в местах удара о поверхность боковых стенок или почвы и кровли выработки и на преодоление сопротивления трения поверхностей выработки на расстоянии между полым раскрытием свободных струй по вертикали и горизонтали будет расходоваться неэффективно или в горных выработках, имеющих большое поперечное сечение, даже при полном раскрытии свободных струй воздуха в одном поперечном сечении, которое будет находиться на большом удалении от места установки вентиляторов, энергия свободных струй будет уже незначительной, что повлечет за собой уменьшение объема эжектируемого воздуха в горной выработке.

Целью изобретения является повышение эффективности регулирования расхода воздуха в горных выработках вентиляционной сети за счет уменьшения непроизводительных потерь энергии свободных воздушных струй.

При отработке шахтных полей районы очистных работ могут удаляться от воздухоподающих и воздуховыдающих стволов на несколько километров. Большая протяженность горных выработок вентиляционной сети и увеличивающееся аэродинамическое сопротивление их приводит к большим затруднениям по обеспечению подачи в районы очистных работ требуемых объемов свежего воздуха. Кроме этого в самих районах очистных работ (выемочных участках) вследствие разных причин могут создаваться очень сложные участки вентиляционной сети, естественное распределение воздуха (по горным выработкам) в которых не отвечает требуемому. В этих случаях для обеспечения необходимым объемом воздуха всех горных выработок прибегают к регулированию его распределения. Одним из возможных и нашедших довольно широкое применение способов регулирования является регулирование с помощью вспомогательных вентиляторов, устанавливаемых в отдельных горных выработках. Но эффективность (диапазон) регулирования в значительной мере определяется количеством и способом размещения вспомогательных вентиляторов в горной выработке.

Применение предлагаемого способа позволяет расширить диапазон регулирования расхода воздуха в горных выработках.

Это достигается путем размещения определенного количества вспомогательных вентиляторов на противоположных боковых стенках равномерно по их высоте в одном поперечном сечении горной выработки, оси которых устанавливают под углом в горизонтальной плоскости к продольной оси выработки.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показана схема раскрытия свободных воздушных струй, создаваемых вентиляторами, в горизонтальной плоскости горной выработки, на фиг.2 схема раскрытия свободных воздушных струй в вертикальной плоскости горной выработки.

Способ осуществляется следующим образом.

Определяют расстояние l (фиг.1) от вентиляторов до места полного раскрытия (заполнения) свободных воздушных струй в горизонтальной плоскости в одном поперечном сечении горной выработки. Это производится с помощью графического построения в удобном для построения масштабе для горной выработки, в которой установлены вентиляторы, в которой установлены вентиляторы, методом подбора угла β поворота оси вентилятора к продольной оси выработки до тех пор, пока не произойдет полное раскрытие свободных воздушных струй в одном поперечном сечении горной выработки по ее ширине (в горизонтальной плоскости). Затем определяют расстояние l (фиг.2) от вентилятора до места полного раскрытия (заполнения) свободных воздушных струй в вертикальной плоскости (по высоте) в одном поперечном сечении горной выработки.

Как видно из фиг. 2 это расстояние будет определяться из выражения . Приравнивая эти расстояния между собой, чтобы полное заполнение выработки свободными струями воздуха происходило в одном поперечном сечении горной выработки как в горизонтальной, так и вертикальной плоскостях, и решая вышеприведенное выражение для определения l с учетом угла раскрытия свободной воздушной струи a равному 10 градусов, относительно получим: n b (d + 0,35265l)^-1, где n количество вспомогательных вентиляторов, устанавливаемых вдоль одной боковой стенки горной выработки; b высота горной выработки, м; d диаметр выходного отверстия свободной струи воздуха, м; l расстояние от вентиляторов до поперечного сечения горной выработки, в котором происходит полное заполнение выработки свободными струями воздуха, м; Вентиляторы размещают равномерно по высоте боковой стенки горной выработки.

Формула изобретения

Способ регулирования расхода воздуха в горных выработках, включающий размещение вспомогательных вентиляторов на противоположных боковых стенках в одном поперечном сечении горной выработки, отличающийся тем, что количество вспомогательных вентиляторов на каждой боковой стенке определяют по формуле
n=b(d+0,35265l)^-1,
где n количество вспомогательных вентиляторов, устанавливаемых вдоль одной боковой стенки горной выработки;
b высота горной выработки, м;
d диаметр выходного отверстия свободной струи воздуха, м;
l расстояние от вентиляторов до поперечного сечения горной выработки, в котором происходит полное заполнение выработки свободными струями воздуха, м,
при этом вентиляторы размещают по высоте стенки равномерно, а оси вентиляторов устанавливают под углом в горизонтальной плоскости к продольной оси выработки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2