книги / Рудничная аэрология.-1

§ 64. Устойчивость работы

Работа вентилятора (или нескольких вентиляторов) на сеть называется устойчивой, если при постоянных параметрах вентиля­ тора (скорость вращения, угол установки лопаток и др.) его дебит и депрессия не изменяются во времени. Если же в процессе работы происходит самопроизвольное изменение дебита и депрессии венти­ лятора, его работа называется неустойчивой. При этом нарушается

г

располагается правее точки максимума на характеристике венти­

около одного среднего режима и многозначность режимов работы вентилятора.

Пульсирующая работа наблюдается, как правило, при располо­ жении точки пересечения характеристик вентилятора и сети левее

точки максимума (рис. 98, г). Это объясняется отрывом погранич­ ного слоя от поверхности лопаток рабочего колеса вентиляторов.

Многозначность режимов работы вептилятора на данную сеть обычно отмечается при седлообразных характеристиках вентилято-

Рпс. 99. Параллельная работа двух вентиляторов:

1, 2 — характеристики вентиляторов; J + 2 — суммарная харакверистика вентиляторов; з, 4 — характеристики сети; а, б, в,

г — неустойчивые режимы при параллельной работе вентиляторов на сети 3 и 4

ров и характеристиках с разрывом (рис. 98, б, в). Вероятность

мов (точка а). При последовательной работе па эту же сеть двух таких вентиляторов режим работы каждого будет находиться в устойчивой области (точка б). Для обе­ спечения устойчивой работы вентилятора необходимо его выбирать

так, чтобы характеристики вентилятора и сети имели одну точку пересечения, расположенную правее максимума характеристики вентилятора. Для надежности принимают депрессию вентилятора при работе на данную сеть на 10—15% меньше депрессии, соответ­ ствующей точке максимума характеристики вентилятора. То же относится и к совместной работе вентиляторов.

§ 65. Совместная работа вентилятора и естественной тяги

Естественная тяга, как и вентилятор, является источником энергии для воздушного потока. Решение задачи о рациональной совместной работе вентилятора и естественной тяги в принципе аналогично решению задачи о совместной работе двух вентиляторов. Поскольку естественная тяга действует последовательно с вентиля­ тором, для получения их суммарной характеристики следует сло­ жить индивидуальные характеристики вентилятора и естественной тяги по ординатам.

Вместо построения суммарной характеристики вентилятора и естественной тяги можно таким же образом построить суммарную характеристику естественной тяги и сети. В этом случае режим совместной работы вентилятора и естественной тяги определится точкой пересечения суммарной характеристики естественной тяги и сети с характеристикой вентилятора.

Положительная естественная тяга (т. е. действующая в том же направлении, что и вентилятор) увеличивает поступление воздуха

Основные цели установки подземных вспомогательных вентиля­ торов (ПВВ):

1)увеличение подачи воздуха в шахту;

2)регулирование распределения воздуха в ветвях вентиляцион­ ной сети;

3)снижение утечек воздуха.

Вбольшинстве случаев дебиты ПВВ находятся в пределах 1500 мъ!мин, а депрессии 100 кГ/м2.

Для получения максимального эффекта от ПВВ в случае, когда основным их назначением является увеличение подачи воздуха в шахту, вспомогательные вентиляторы.необходимо располагать на участках, где происходит основная потеря энергии вентиляцион­ ного потока, т. е. на участках с максимальной депрессией. Как правило, это выработки, пропускающие основное количество

воздуха, поступающего в шахту (квершлаги, штреки и т. п.). Ниже будет показано, что установка мощных ПВВ в удаленных от основ­ ных вентиляционных магистралей выработках может привести к рециркуляции вследствие образования циркуляционных токов в ближайших к вентиляторам контурах.

Для регулирования распределения воздуха в сети вспомога­ тельные вентиляторы располагают на струях, в которых требуется увеличить расход воздуха. Более подробно этот вопрос рассматри­ вается в главе XII.

При установке ПВВ подвод энергии к вентиляционному потоку рассредоточивается по длине: энергия подводится к потоку в месте расположения главного и вспомогательных вентиляторов. При оди­ наковой величине энергии, поступающей в поток, это рассредото­ чение устраняет высокую концентрацию энергии в каком-либо одном месте потока. Следовательно, в нем отсутствуют зоны с высоким избыточным давлением или разрежением.

Врезультате разность давлений (депрессия) между выработками

иповерхностью, а также между выработками внутри шахты умень­ шается, что приводит к снижению утечек (внешних и внутренних) и, как следствие, к снижению расхода электроэнергии на вентиля­ цию согласно уравнению (Х,1).

На рис. 101 изображены эпюры давлений (ниже атмосферного) в выработках шахты, схема которой представлена на рис. 101, а, при работе одного главного вентилятора на поверхности (рис. 101, б), главного вентилятора на поверхности и одного (рис. 101, в) и двух (рис. 101, г) подземных вентиляторов (при постоянном расходе воздуха в сети). Линия I — среднее давление на поступающей струе 1—2—3—4—5, линия I I — то же, на исходящей струе 6—7—8—9—10, линия I I I — среднее давление на участке 6—7—8, имеющем аэро­ динамическую связь с поверхностью. Как видим, при установке ПВВ в точках 7 и 8 среднее разрежение на вентиляционном гори­ зонте существенно понижается. В результате уменьшается разность давлений между откаточным горизонтом 2—3—4—5 и вентиляцион­ ным 6—7—8—9 и, как следствие, уменьшаются внутренние утечки

вшахте. Из рисунка также видно, что при установке вентиляторов

вточках 7 и 8 существенно снижается разрежение на участке 6—8

и, следовательно, уменьшаются подсосы воздуха с поверхности. Это имеет большое значение в шахтах, разрабатывающих склонные к самовозгоранию полезные ископаемые, поскольку снижение уте­ чек уменьшает вероятность возникновения пожаров.

Однако установка ПВВ связана и с определенными отрицатель­ ными явлениями.

Неправильный выбор ПВВ может привести к рециркуляции воз­ духа в выработках. На рис. 101, д представлена эпюра давлений для случая, когда в точке 7 установлен весьма мощный ПВВ. На участке 7—8 давление превышает атмосферное, а на участке 3 —4 — —5 —6—7 имеет место разрежение. При этом, если изолятор между вы­ работками на рассматриваемом участке воздухопроницаем, утечки

Рпс. 101. Эшоры давлений при работе подземных вспо­ могательных вентиляторов

воздуха будут происходить с исходящей струи на свежую. В резуль­ тате вместо полного удаления испорченного воздуха на поверх­ ность часть его будет циркулировать по контуру 3—4—5—б—

7—8.

Циркуляция одних и тех же объемов воздуха по замкнутому пути называется р е ц и р к у л я ц и е й . Если в рециркуляции находится лишь часть проходящего по участку воздуха, говорят, что происходит ч а с т и ч н а я р е ц и р к у л я ц и я ; при цир­ куляции всего количества воздуха в замкнутом контуре говорят о его полной р е ц и р к у л я ц и и . Если в контуре, в котором происходит рециркуляция, постоянно выделяются газы или пыль, их концентра­ ция в воздухе может достичь опасных пределов. Для устранения рециркуляции вспомогательные вентиляторы следует располагать на исходящих струях возможно дальше от забоев или в выработках, проведенных в нетронутом массиве пород.

Рис. 102. Установка под­ земного вспомогатель­ ного вентилятора:

1 — вентилятор; 2 — диф­

фузор; 3 — глухая перемыч­ ка; 4 — перемычки с две­

рями; 5 — ограждающие

устройства. Пунктирными стрелками обозначены пути

утечек в целиках

Недостатком установки вентиляторов в подземных выработках является то, что они могут быть разрушены при взрывах газа и пыли, когда их работа особенно необходима.

На газовых шахтах в случае неисправности подземного венти­ лятора возможно опасное загазироваиие выработок, в том числе и в местах установки ПВВ, что, в свою очередь, затруднит его ре­ монт и пуск.

При возникновении пожара на участке ПВВ часто оказывается недоступен.

Вследствие отсутствия специальных каналов реверсирование под­ земного вентилятора обычно производится изменением направле­ ния вращения его колеса. При этом производительность ПВВ резко падает.

Большая разность давления между всасом и диффузором ПВВ и трещиноватость пород вызывают значительные прососы воздуха через целики в месте его установки. Если при этом вентилятор расположен между целиками угля, склонного к самовозгоранию, это может вызвать появление очага пожара (рис. 102).

Вэтом случае, подобно предыдущему, объединяем участки 1—2

И3—4 вентилятора /, а вентиляторы I I и I I I переносим в точку 2; схема принимает вид рис. 104, б, при этом вентилятор / перемещается р точку 2 ". После этого характеристики вентиляторов I I и I I I приводим к точке 3 вычитанием из них характеристик их индивиду­ альных участков 2—3 и 2 '—3; получаем схему рис. 104, в. Затем находим суммарную характеристику вентиляторов I I и I I I в точке 5,

после чего приходим к последовательной работе двух вентиляторов (рис. 104, г).

Рассматриваемый случай относится к параллельно-последова­ тельной работе вентиляторов. Если же главный вентилятор I будет остановлен, то работа вентиляторов будет параллельной. Однако при этом, как было показано в главе X, резко снижается устойчи­ вость их совместной работы. Чтобы не допустить неустойчивых режи­ мов при установке двух и более ПВВ, необходимо, во-первых, не допускать остановки главного вентилятора на поверхности и, во-вто­ рых, выбирать ПВВ с ровными, монотоннопадающими характери­ стиками (осевые вентиляторы при малых углах установки лопаток ра­ бочего колеса или центробежные с сильно загнутыми назад лопатками).

Г л а в а XII

РЕГУЛИРОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА

ВВЕНТИЛЯЦИОННОЙ СЕТИ ШАХТЫ

§68. Задачи и методы регулирования

При ведении горных работ в значительной степени изменяются параметры, определяющие вентиляцию шахт: длина пути следова­ ния воздуха, аэродинамическое сопротивление выработок, их газообильность и т. д. Параметры, по которым рассчитывается вентиля­ ция выработок и шахт в целом, могут изменяться не только за дли­ тельные промежутки времени, но и в относительно небольших интер­ валах, например в пределах недель и суток. Для своевременной реакции вентиляции на эти колебания необходимо гибкое регулиро­ вание распределения воздуха в вентиляционной сети шахты.

Регулирование распределения воздуха в горных выработках является сложной задачей, так как изменение вентиляционных параметров — аэродинамического сопротивления, количества воз­ духа, депрессии — в одной из ветвей сети приводит к изменению воздухораспределения в других ветвях, а также вызывает изменение режима работы главного вентилятора.

В практике рудничной вентиляции применяют различные спо­ собы регулирования количества воздуха. Увеличение или уменьше­ ние общешахтного количества воздуха достигается изменением режима работы главного вентилятора и общего аэродинамического сопротивления шахты, надшахтного здания, вентиляторной уста­ новки. Регулирование распределения воздуха в отдельных выработках