Обґрунтування раціональних параметрів вентиляційних систем тупикових виробок шахт.

Abstract

У дисертаційній роботі виконаний аналіз стану вентиляційних систем місцевого провітрювання шахт. Встановлені основні особливості формування вентиляційних потоків при веденні гірничих робіт у тупикових виробках. Виконаний аналіз існуючих способів і засобів підвищення ефективності провітрювання тупикових виробок вугільних шахт.

Розроблені математичні моделі вентиляційної системи провітрювання тупикових виробок, що базуються на аналітичній обробці графіків залежності депресії і потужності вентилятора місцевого провітрювання від величини подачі вентилятора та враховують всі складові втрат повітря за довжиною трубопроводу. Розроблено метод розрахунку параметрів системи місцевого провітрювання з урахуванням усіх складових джерела тяги і повітроводу при різних варіантах провітрювання та метод розрахунку параметрів системи місцевого провітрювання за газовим фактором з урахуванням нестаціонарності газодинамічних явищ.

Обґрунтовані економіко- математичні моделі зміни витрат зв'язаних з переміщенням повітря по вентиляційній системі місцевого провітрювання та з їх використанням обґрунтовано методику вибору раціональних параметрів систем місцевого провітрювання.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.26.01 Охрана–“ труда” – Государственный ВУЗ «Национальный горный университет», Днепропетровск, 2012.

В диссертационной работе осуществлено решение актуальной научно– практической задачи повышения эффективности вентиляционных систем местного проветривания шахт, которая заключается в определении основных характеристик системы вентиляции тупиковых выработок на основе разработанной универсальной математической модели рассматриваемой системы в развернутом виде, позволяющей учитывать все составляющие источника тяги и воздуховода при различных вариантах проветривания.

В результате выполненных исследований установлены закономерности изменения основных аэродинамических параметров вентиляционной системы местного проветривания в зависимости от длины и диаметра трубопровода при разных режимах работы вентиляторов. Показано как изменяется диаметр трубопровода в зависимости от мощности и величины подачи ВМП. Получены аналитические зависимости между основными параметрами, входящими в вентиляционные модели, с использованием параметрических данных напорной характеристики вентиляторов, позволяющих упрощать вентиляционные расчеты без ущерба для точности результатов. Разработана методика расчета параметров вентиляционных систем местного проветривания с использованием характеристики вентилятора и графика мощности вентилятора в зависимости от величины подачи воздуха.

Разработан метод расчета параметров системы местного проветривания по газовому фактору с учетом стационарного и нестационарного газодинамических явлений, которые характеризуются периодическими колебаниями дебита за счет рассредоточенного во времени проявления технологических и геомеханических воздействий на породоугольный массив и включения в процесс газовыделения источников, сопутствующих этим воздействиям.

Разработана и теоретически обоснована экономико-математическая модель процесса изменения затрат связанных с перемещением воздуха по трубопроводу, отличающаяся от известных тем, что учитывает изменение длины трубопровода при проведении тупиковой выработки и позволяет определять рациональные параметры вентиляционной системы местного проветривания с учетом этих изменений. Обоснованы параметры вентиляционной системы местного проветривания при решении уравнения, связывающего одновременно мощность, депрессию и подачу вентилятора, при фиксированной величине угла установки лопаток вентилятора. На основании разработанной математической модели обоснована методика определения рациональной величины аэродинамического сопротивления трубопровода, а также рациональных скорости движения воздуха в нем и его диаметра при наличии на участке местного сопротивления.

Выполненные в диссертационной работе исследования могут быть использованы при проектировании вентиляционных систем местного проветривания а также для повышении эффективности действующих вентиляционных установок для проветривания тупиковых выработок шахт.

The state of ventilation systems for local airing in mines has been analyzed in the thesis. The main mining and technological conditions and besides, the character of ventilating currents which enter and leave the mine during operations in blind pits have been detected and studied. The available ways and means to increase the efficiency of ventilating in blind pits have been considered.

On the basis of the results obtained, there mathematical models of a ventilation system in blind pits have been developed and substantiated by analytical treatment of the graphs which illustrate the dependence of the current decline and power of the fan for local ventilating on the value of the fan feeding. The method that would be of value in measuring the parameterslocal forventilatingthe system which takes into

account all constituents of traction force source and characteristics of blast engines relevant to various typesventilatingof has been introduced.

Furthermore, the method to calculate the parameters of the system for local ventilation taking into account a gas factor and not permanent gas dynamics phenomena which show periodical yield fluctuations caused by irregular technological and geotechnical impact on rock massifs and attended by gas emission has been worked out.