Устройство для проветривания тупиковых выработок

Устройство для проветривания тупиковых выработок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для разведки полезных ископаемых. Цель изобретения - повышение эффективности работы за счет снижения потерь свежего воздуха. Устройство содержит воздуховоды 1-4 одного диаметра , соединенные с нагнетательными вентиляторами 5-8, установленные последовательно и с зазором друг относительно друга. Воздуховоды 1-4 выполнены с длиной , увеличивающейся от первого к последующему . При этом длину каждого последующего воздуховода определяют по математической формуле. Для осуществления проветривания тупиковой выработки выбирают тип вентилятора, соответствующий диаметру воздуховода. С характеристики вентилятора снимают пары значений дебита и депрессии при максимальной производительности вентилятора в зоне высокого КПД, при максимальной депрессии в зоне устойчивой работы вентилятора и при промежуточных режимах работы. Определяют длину первого воздуховода 1 и по мере проходки выработки наращивают его до достижения проектной длины. Далее устанавливают второй вентилятор 6, определяют длину второго воздуховода 3 относительно длины первого и далее аналогично каждого последующего. 3 ил., 1 табл. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4360442/03 (22) 13.01.88 (46) 07.06.91. Бюл, (Ф 21 (71) Красноярский институт цветных металлов им. M.È.Êàëèíèíà (72) В.Н.Сатаров (53) 622.457.2 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 188439, кл. Е 21 F 1/04, 1965.

Авторское свидетельство СССР

М 532688, кл. Е 21 F 1/04, 1973. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕТРИВАНИЯ

ТУПИКОВЫХ ВЫРАБОТОК (57) Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для разведки полезных ископаемых. Цель изобретения — повышение эффективности работы за счет снижения потерь свежего воздуха. Устройство содержит воздуховоды 1-4 одного диаметра, соединенные с нагнетательными вентиляторами 5-8, установленные последо„„ Ы„„1654589 А1 вательно и с зазором друг относительно друга, Воздуховоды 1-4 выполнены с длиной, увеличивающейся от первого к последующему. При этом длину каждого последующего воздуховода определяют по математической формуле, Для осуществления проветривания тупиковой выработки выбирают тип вентилятора, соответствующий диаметру воздуховода. С характеристики вентилятора снимают пары значений дебита и депрессии при максимальной производительности вентилятора в зоне высокого

КПД, при максимальной депрессии в зоне устойчивой работы вентилятора и при промежуточных режимах работы. Определяют длину nepaoro воздуховода 1 и по мере проходки выработки наращивают его до достижения проектной длины. Далее устанавливают второй вентилятор 6, определяют длину второго воздуховода 3 относительно длины первого и далее аналогично каждого последующего. 3 ил., 1 табл.

1654589

Изобретение относится к горной промы шлен ности, разведке месторождений полезных ископаемых, строительству подземных сооружений и может быть использовано для проветривания при проведении длинных тупиковых горных выработок.

Цель изобретения — повышение эффективности работы устройства за счет снижения потерь свежего воздуха.

На фиг. 1 изображено устройство для проветривания тупиковых выработок; на фиг. 2 — зависимость диаметра свободной струи и депрессионной воронки от конца воэдуховода до всасывающего отверстия; на фиг. 3 — график относительных потерь (кривые 1), относительных подсосов воздуха (кривые 2) и относительные подсосы присоединенных масс (кривые 3).

Устройство включает воздуховоды 1-4, соединенные с нагнетательными вентиляторами 5-8, установленные в тупиковой выработке 9 последовательно и с зазором 10 друг относительно друга, величина которых равна 0,75-1 диаметра воэдуховода. Воздуховоды выполнены с длиной, увеличивающейся от первого к последнему, при этом длина каждого последующего воздуховода определяется иэ следующего математического выражения:

hn 0п и где Ln-1 — длина предыдущего воздуховода, м;

hn — депрессия последующего вентилятора, Па;

hn-1 — ДепРессиЯ пРеДыДУЩего вентилЯтора, Па;

On-1 — производительность предыдущего вентилятора, мз/с;

О,+1 — производительность следующего вентилятора,м /c; з гп-1 — удельное аэродинамическое сопротивление предыдущего воэдуховода, Па с2/м7; гп — то же последующего воэдуховода, Па с2/м7 и концы воздуховодов соединены со всасывающими отверстиями вентиляторов с зазорами в виде воздушных промежутков в

0,75-1,0 их диаметров.

Данное устройство обеспечивает одиночную работу на воздуховод каждого вентилятора системы и равенство расхода воздуха в конце предыдущего воэдуховода г1роиэводительности последующего вентилятора.

Длина любого воздуховода при одиночной работе вентилятора определяется по уравнению

Ln = hn/гп г/и Ой, (2) где h u Qn — пара значений депрессии и производительности вентилятора на напорной характеристике:

r и — доставочный коэффициент воздуховода;

rn — удельное аэродинамическое сопро° тивление воздуховода.

Заменив дп = Ok.n/Un с учетом, что при равенстве расхода воздуха в конце предыдущего воэдуховода производительности

15 ПОСЛЕдуЮщЕГО ВЕНтИЛятОра Gk.n - On+1 ПОлучают

1 и hn/гп Оп Оп+1. (3)

Длина предыдущего воэдуховода системы согласно (3) равна

1-и-1 = hn-1/Гп-1 On-1 On. (4)

Поделив (3) и (4) и сократив подобные, получают соотношение (1), по которому должна увеличиваться длина воздуховодов от первого к последующему.

При применении предлагаемого устройства желательно, чтобы все вентиляторы системы были одного типа, а воздуховоды по диаметру соответствовали диаметру рабочего колеса вентилятора.

При равенстве расхода воздуха в конце воздуховода, производительности вентилятора и диаметров выходного и входного отверстий расстояния I от конца воздуховода до всасывающего отверстия вентилятора совмещаются в сечении А В диаметра свободной струи и депрессионной воронки и их внешние границы.

Совмещение указанных границ исключает потери воздуха и его подсосы из выработки при переходе через воздушный промежуток.

Из подобных треугольников ОА 01, OAO, AA A1, AFK где ro — радиус отверстия воздуховода;

1Π— расстояние полюса круглой струи О от конца воэдуховода;

h1 — расстояние от границы свободной струи в сечении А В до линии стенки воэ1 духовода по нормали; х1 — расстояние от сечения А В до конца воэдуховода.

Расстояние полюса круглой струи от конца воздуховода равно:

lo гo

0.29 (6) 1654589 где а — коэффициент структуры струи, равный 0,06-0,08.

Иэ соотношений (5) получают

ht =34 а xiuh =34 ах (7)

Согласно фиг. 1 5

3 3

hI = - h и х1= — х.

4 4

Записав из (5) ., Ь, Е... х Ь (8) и приравняв крайние отношения с учетом выражения (8), получают

h =04 го. (10)

Тогда искомое расстояние от конца воэ- 15 духовода до всасывающего отверстия вентилятора составляет

1 = 0.4 r< (1/tg а+ tg а). (11)

Заменив в (11) tg a = 3,4 а, при а =

= 0,06-0,08, получают 20

I = 0,75 — 1,0 Dî, (12) где D — диаметр воздуховода.

При расстоянии от конца воэдуховода до всаса вентилятора больше I радиус г, свободной струи будет больше радиуса r> 25 депрессионной воронки, что приведет к потерям присоединенных масс свободной струи.

Относительные потери присоединенных масс свободной струи определяются 30 уравнением к Г(т л "о) (пх г )j V„(13) ("х — о) Чх 35 где ЬΠ— потери присоединенных масс свободной струи;

0 — дебит присоединенных масс воздуха на расстоянии от отверстия трубы;

Чх — средняя скорость воздуха в попе- 40 речном сечении присоединенных масс на расстоянии х от отверстия.

Решая уравнение (13) при заданном условии, из которого следует, что ro + х tg a >

> го+ h, получают 45

ЬЯ b(2r hj — =I (14)

Q х1 а (х1 оа+2 „)

Заменив tg аи х их значениями (tg а=

= 3,4 и х = 1 — h tg а), выразив I в долях 50 диаметра воздуховода, при h = 0,2 О,, получают ь9 0,24

Q (3,4ak-2,51а )(3,4ak-2, 14 +1)

Если расстояние от конца воздуховода до всаса вентилятора меньше I. радиус г свободной струи будет меньше радиуса гх депрессионной воронки, что приведет к подсосам воздуха из-эа границы свободной струи, т.е. иэ выработки, При уменьшении I до размера щели подсосы достигнут максимума, а вентилятор перейдет в совместный режим работы с предыдущим вентилятором.

Относительные подсосы воздуха иэ-за границы свободной струи выразятся уравнением

hQ„ Ii P(t x — v ) — (r „р ЦЧ„ (16) где Л Q — подсосы воздуха из выработки, равные разности общих подсосов воздуха и подсосов присоединенных масс свободной струи;

0 — общие подсосы воздуха.

Решая аналогично уравнение (16) при условии, что r + х tg a < rp + h, получают И. (Заа1-2,З1,Р) (S,4à -2 З1ц +<) — =1 и O,2а (17)

По выражениям (15) и (17) рассчитаны при различных значениях k (k =1/С4) и нанесены на график фиг. 2 относительно потери (кривые 1) и относительные подсосы воздуха (кривые 2), а также относительные подсосы присоединенных масс (кривые 3).

Из фиг. 2 видно, что при выполнении зазора е виде воздушного промежутка в

0,75 — 1,0 D исключаются потери свежего воздуха и рециркуляция загрязненного через зазор.

Повышение безопасности и охраны труда достигается надежностью работы устройства и повышением качества атмосферы. Применение устройства исключает воэможность сплющивания гибких воздуховодов на всасывающей стороне вентиляторов, переход их работы в режим короткого замыкания при остановке предыдущего вентилятора или рассоединении воздуховода. Качество атмосферы в забое улучшается за счет исключения рециркуляции и потерь свежего воздуха на пути к забою.

Для осуществления проветривания тупиковой выработки с помощью описываемого устройства обычным приемом выби- рают тип вентилятора, соответствующий диаметр воздуховода. С характеристики вентилятора снимают пары значений дебита и депрессии при максимальной производительности вентилятора в зоне высокого

КПД, при максимальной депрессии е зоне устойчивой работы вентилятора и при промежуточных режимах работы, По h. 0 и r определяют длину первого воздуховода 1 и по мере проходки выработки наращивают

1654589 его до достижения проектной длины. Далее устанавливают на расстоянии 0,75-1,0 Do от конца первого воздуховода второй вентилятор 6, определяют длину второго воздуховода 3 относительно длины первого и далее аналогично каждого последующего.

Пример. Проветривание тупиковой выработки нагнетанием свежего воздуха к забою с помощью предлагаемого устройства, Для проветривания выработки используют вентилятор СВМ-6м, воздуховод типа

М диаметром 600 мм. При этом удельное аэродинамическое сопротивление труб

0,415 Па с /м, а необходимый расход свежего воздуха в забое 2,6 м /с.

Результаты сведены в таблице.

По сравнению с известным предлагаемое устройство позволяет получить беэрециркуляционное проветривание с высокой эффективностью использования вентиляторов.

Формула изобретения

Устройство для проветривания тупиковых выработок, включающее воздуховоды одного диаметра, соединенные с нагнетательными вентилятора, установленные последовательно и с зазором друг относительнодруга, от л и ч а ющееся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства за счет снижения потерь свежего воздуха, воздуховоды выполнены с

5 длиной, увеличивающейся от первого к последующему, при этом длина каждого последующего воздуховода определяется из следующего математического выражения: и И п-п-< "n-

10 „"„, ц „при иФ, 1)-1 в„" ь где Ln-1 — длина предыдущего воздуховода, м;

hn — депрессия последующего вентиля15 тора, l1a;

hn-1 — депрессия предыдущего вентилятора, Па;

Qn-1 — производительность и редыдущего вентилятора, м /t;;

20 0 + — производительность следующего вентилятора, м /c;

rn-> — удельное аэродинамическое сопротивление предыдущего воэдуховода, Па с /м;

25 r — то же последующего воздуховода, Па.с /м, причем величина зазоров равна 0,75-1 диаметра воздуховода.

1654589

OS

0,6 ав

Составитель Л.Серова

Редактор Н,Рогулич Техред М.Моргентал Корректор И.Мускэ

Заказ 1941 Тираж 287 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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