Обґрунтування способів і засобів підвищення ефективності провітрювання марганцевих шахт

Abstract

У дисертаційній роботі виконаний аналіз вентиляційних систем і стану провітрювання марганцевих шахт. Встановлено, що основним недоліком вентиляційних систем марганцевих шахт є значні непродуктивні втрати повітря в мережі підземних гірничих виробок і через надшахтні будівлі та вентиляційні споруди на поверхневому комплексі. Встановлені закономірності зміни витрат повітря за довжиною паралельних виробок з протитечією повітряного струменя. Проведено моделювання процесу зміни енерговитрат, пов'язаних з переміщенням повітря за мережі гірничих виробок, на базі яких обґрунтовані аеродинамічні параметри вентиляційних споруд та визначена область ефективного використання елементів шахтної вентиляційної мережі. Розроблена математична модель процесу взаємодії зустрічних струменів повітряних потоків в струминних аеродинамічних системах, що дозволяє визначити їх оптимальні параметри і раціональне компонування елементів для підвищення ефективності роботи в області невисоких перепадів тиску. Запропоновані та обґрунтовані критерії для оцінки ефективності роботи зустрічно-струминної аеродинамічної системи.

В диссертационной работе осуществлено решение актуальной научной задачи повышения эффективности проветривания марганцевых шахт, заключающееся в установлении закономерностей процесса утечек воздуха через вентиляционные сооружения и изменения основных вентиляционных параметров по длине параллельных выработок с противотоком вентиляционных струй, что позволило обосновать способы и разработать средства, обеспечивающие повышение эффективности проветривания марганцевых шахт. Изучены особенности формирования рудничной атмосферы в горных выработках марганцевых шахт и дана оценка существующих способов и средств с точки зрения возможности их использования в условиях марганцевых шахт. Установлено, что основной причиной, обуславливающей ухудшение состояния рудничной атмосферы на фланговых участках шахтного поля, являются утечки воздуха, возникающие вследствие большого количества вентиляционных сооружений с высокой воздухопроницаемостью по длине параллельных выработок с противотоком вентиляционных струй. Выяснено, что основным видом воздушных потоков в герметизирующих вентиляционных сооружениях, являются потоки через относительно узкие щели различных размеров и форм, образованные в результате развития горного давления. Показано, что увеличение аэродинамического сопротивления вентиляционного сооружения требует значительных дополнительных затрат. Предложено осуществлять выбор мероприятий по увеличению аэродинамического сопротивления сооружений исходя из минимума затрат на герметизацию и потерь, обусловленных утечками воздуха через герметизирующие сооружения. Разработана и теоретически обоснована экономико-математическая модель формализованного описания процесса изменения энергозатрат связанных с перемещением воздуха по сети горных выработок, отличающаяся от известных тем, что учитывает изменение длины выемочных столбов при отработке шахтного поля на границе месторождения и позволяет определять оптимальные параметры схем проветривания с учетом этих изменений. Предложена, теоретически и экспериментально обоснована математическая модель процесса взаимодействия встречных струй воздушных потоков, позволяющая определять оптимальные параметры струйных аэродинамических систем и рациональную компоновку их элементов, обеспечивающих их работоспособность при снижении утечек воздуха через надшахтные здания в условиях марганцевых шахт. Выполненные в диссертационной работе теоретические и экспериментальные исследования могут быть использованы при опытно-конструкторской разработке струйных аэродинамических установок для борьбы с внешними утечками воздуха, а также при проектировании эффективных вентиляционных систем с минимальным количеством вентиляционных сооружений.

The analysis of vent systems and state of ventilation of manganese mines is executed in the dissertation work. It is concluded, that the basic lack of vent systems of manganese mines is considerable unproductive losses of air in the network of the underground openings and through surface buildings and vent buildings on a ground complex. The conformities law of air consumption is set, depending on the length of the parallel openings with the reverse air stream. The process modeling of energy consumptions is conducted, related with moving of air outwards of the networks of the openings on the base of which the aerodynamic parameters of vent buildings are grounded and the area of the effective use of elements of a mine vent network is conducted. The mathematical model of process of co-operation of counter-flows of air streams in the stream aerodynamic systems is developed, that allows to define their optimal parameters and rational arrangement of elements to increase the efficiency of work in the field of low pressure differential. Criteria are offered and grounded for the estimation of efficiency of work of the counter-flow aerodynamic system.