Локальное регулирование микроклимата в очистных забоях глубоких шахт

Викладені технічні рішення з нормалізації теплових умов у лавах глибоких шахт. Запропоновано систему для локального охолодження повітря в лаві на основі використання вихрового ефекту при розширенні стиснутого повітря....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2006
Hauptverfasser:	Мартынов, А.А., Яковенко, А.К.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут фізики гірничих процесів НАН України 2006
Schriftenreihe:	Физико-технические проблемы горного производства
Schlagworte:	Технико-экономические проблемы горного производства
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/107656
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Локальное регулирование микроклимата в очистных забоях глубоких шахт / А.А. Мартынов, А.К. Яковенко // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 2006. — Вип. 9. — С. 250-258. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-107656
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1076562016-10-24T03:03:09Z Локальное регулирование микроклимата в очистных забоях глубоких шахт Мартынов, А.А. Яковенко, А.К. Технико-экономические проблемы горного производства Викладені технічні рішення з нормалізації теплових умов у лавах глибоких шахт. Запропоновано систему для локального охолодження повітря в лаві на основі використання вихрового ефекту при розширенні стиснутого повітря. Engineering solutions are presented for improving thermal conditions in longwall faces of deep coal mines. A local air cooling system for longwall faces is suggested, based on vortex effect occurring with expansion of pressurized air. 2006 Article Локальное регулирование микроклимата в очистных забоях глубоких шахт / А.А. Мартынов, А.К. Яковенко // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 2006. — Вип. 9. — С. 250-258. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. XXXX-0016 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/107656 622.413.4 ru Физико-технические проблемы горного производства Інститут фізики гірничих процесів НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Технико-экономические проблемы горного производства Технико-экономические проблемы горного производства
spellingShingle	Технико-экономические проблемы горного производства Технико-экономические проблемы горного производства Мартынов, А.А. Яковенко, А.К. Локальное регулирование микроклимата в очистных забоях глубоких шахт Физико-технические проблемы горного производства
description	Викладені технічні рішення з нормалізації теплових умов у лавах глибоких шахт. Запропоновано систему для локального охолодження повітря в лаві на основі використання вихрового ефекту при розширенні стиснутого повітря.
format	Article
author	Мартынов, А.А. Яковенко, А.К.
author_facet	Мартынов, А.А. Яковенко, А.К.
author_sort	Мартынов, А.А.
title	Локальное регулирование микроклимата в очистных забоях глубоких шахт
title_short	Локальное регулирование микроклимата в очистных забоях глубоких шахт
title_full	Локальное регулирование микроклимата в очистных забоях глубоких шахт
title_fullStr	Локальное регулирование микроклимата в очистных забоях глубоких шахт
title_full_unstemmed	Локальное регулирование микроклимата в очистных забоях глубоких шахт
title_sort	локальное регулирование микроклимата в очистных забоях глубоких шахт
publisher	Інститут фізики гірничих процесів НАН України
publishDate	2006
topic_facet	Технико-экономические проблемы горного производства
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/107656
citation_txt	Локальное регулирование микроклимата в очистных забоях глубоких шахт / А.А. Мартынов, А.К. Яковенко // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 2006. — Вип. 9. — С. 250-258. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.
series	Физико-технические проблемы горного производства
work_keys_str_mv	AT martynovaa lokalʹnoeregulirovaniemikroklimatavočistnyhzaboâhglubokihšaht AT âkovenkoak lokalʹnoeregulirovaniemikroklimatavočistnyhzaboâhglubokihšaht
first_indexed	2025-07-07T20:15:25Z
last_indexed	2025-07-07T20:15:25Z
_version_	1837020559871836160
fulltext	Технико-экономические проблемы горного производства 250 УДК 622.413.4 ЛОКАЛЬНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ МИКРОКЛИМАТА В ОЧИСТНЫХ ЗАБОЯХ ГЛУБОКИХ ШАХТ к.т.н. Мартынов А.А. (Теруправление Госпромгорнадзора по Донецкой обл.), к.т.н. Яковенко А.К. (МакНИИ) Викладені технічні рішення з нормалізації теплових умов у лавах глибоких шахт. Запропоновано систему для локального охолодження повітря в лаві на основі використання вихрового ефекту при розширенні стиснутого повітря. MICROCLIMAT LOCAL MONITORING IN DIPP COAL FACES Martynov A., Yakovenko A. Engineering solutions are presented for improving thermal conditions in longwall faces of deep coal mines. A local air cooling system for longwall faces is suggested, based on vortex effect occurring with expansion of pressurized air. Очистные выработки глубоких шахт являются основными и наи- более сложными объектами шахтной вентиляционной сети в части формирования и регулирования температурных условий. Неравно- мерное скачкообразное подвигание очистного забоя во времени ока- зывает значительное влияние на теплообменные процессы между рудничным воздухом и горным массивом. Изменение периметра рабочего пространства, по которому по- ступает воздух вдоль очистного забоя по мере передвижения вы- емочного комбайна, влечет за собой не только изменение поверхно- сти теплообмена воздуха с горным массивом, но и скорости воздуха при неизменном его расходе. Это неизбежно сопровождается изме- нением интенсивности теплопритока от горного массива. Кроме то- го, охлаждение поверхности горных пород по периметру сечения рабочего пространства очистного забоя в каждый момент времени различное. Наряду с указанным, в призабойном пространстве лавы про- исходит интенсивный приток теплоты от отбитого угля, транс- портируемого вдоль очистного забоя, вследствие теплообмена с движущимся по призабойному пространству воздухом. Транспор- Технико-экономические проблемы горного производства 251 тируемый уголь имеет температуру близкую к естественной тем- пературе вмещающих пород и его тепловыделение является суще- ственным источником прироста температуры воздуха в лаве. Ве- личина этих тепловыделений непостоянна во времени и зависит от длины очистного забоя, направления потоков транспортирую- щего угля и воздуха, поверхности теплообмена ископаемого с воздухом. Теплопритоки от работы выемочного комбайна, призабойного конвейера и гидросистемы механизированных крепей определяются мощностью электроприводов и коэффициентами их использования. При этом гидросистемы механизированных комплексов являются источниками тепловыделений как сосредоточенных у мест разме- щения насосных станций, так и рассредоточенных вдоль очистного забоя. Прирост энтальпии воздуха в лавах является преимущественно следствием его влагонасыщения. Согласно экспериментальным дан- ным доля скрытого тепла в общем теплоприращении воздуха в пе- риоды очистной выемки достигает 70-80%. Прирост влагосодержа- ния воздуха вдоль очистного забоя зависит от тепловлажностного состояния его перед лавой, вида работ, выполняемых в лаве, состоя- ния окружающего горного массива. В добычные смены в лавах про- исходит рост относительной влажности воздуха, обусловленный те- пломассообменом его с разрушаемым горным массивом и транспор- тируемым углем, а также в результате испарения воды, используе- мой для пылеподавления. В ремонтно-подготовительные смены преобладающим большин- ством наблюдений на глубоких горизонтах отмечается более низкое значение относительной влажности воздуха на выходе из лав, чем при выемке угля. Изменение температуры воздуха в лавах на глубоких горизонтах при чередовании процессов технологического цикла по выемке угля менее существенны, чем влагосодержания и относительной влажно- сти, что является следствием затрат тепловой энергии при очистной выемке от работы выемочного комбайна и скребкового конвейера на испарение воды, используемой для целей пылеподавления. Применение прогрессивных технологических схем очистной вы- емки на основе использования механизированных комплексов при- близило процесс угледобычи в лавах к поточному производству, обусловило возрастание тепловых потоков от горного массива, Технико-экономические проблемы горного производства 252 транспортируемого угля, вырабатываемого пространства и других факторов. Основное количество воздуха в лавах с механизированной крепью перемещается по первой призабойной дороге. Максимум скорости при этом смещен в сторону плоскости забоя, т.е. в сторону расположения основных источников тепловыделения, что способст- вует интенсивному его теплонасыщению. Интенсификация очистной выемки сопровождается уменьшени- ем продолжительности теплообмена горного массива с рудничным воздухом в призабойных рабочих зонах, возрастанием тепловых по- токов от горного массива, транспортируемого угля, выемочного и транспортного оборудования. Результаты выполненных исследований свидетельствуют о су- щественном влиянии на формирование теплового режима высоко- производительных лав глубоких шахт тепловыделений из вырабо- танного пространства. Удельный вес тепловыделений окружающего горного массива и выработанного пространства в тепловом балансе высокопроизводительных лав глубоких шахт достигает 70-80%, причем с увеличением глубины его значение непрерывно возрастает. Повышение нагрузки на очистные забои сопровождается увели- чением мощности и коэффициента использования выемочного и транспортного оборудования. Вместе с тем удельный вес тепловы- делений выемочного и транспортного оборудования в структуре те- плового баланса лав с увеличением глубины отработки неуклонно снижается. Если на глубине 600 м его значение превышает 65%, то на глубине 1200 м оно составляет до 20%. Влияние указанных выше факторов обусловливает формирова- ние неблагоприятных тепловых условий в очистных выработках при отработке глубоких горизонтов. На освоенных шахтами Украинской части Донбасса глубинах прирост температуры воздуха от влияния перечисленных выше фак- торов в ряде случаев по длине лав составляет 10-15°С. Нормализа- ция температурного режима в таких лавах в соответствии с требова- ниями ПБ зачастую возможна только при подаче в нее воздуха с температурой ниже 10°С. Высокая температура горного массива в сочетании с большими объемами добычи, применением высокопроизводительного выемоч- ного и транспортного оборудования обусловливают высокую холо- допотребность лав. Технико-экономические проблемы горного производства 253 Потребность в холоде для нормализации тепловых условий в ла- вах на глубинах 1000-1300 м при высокомеханизированной очист- ной выемке и традиционных способах охлаждения рудничного воз- духа на шахтах Украинской части Донбасса находится в пределах 0,7-1,3 МВт и более. В связи с этим возникает необходимость ис- пользования эффективных средств и технологических решений по охлаждению воздуха. Реализация больших холодильных мощностей в пределах вы- емочных участков при одновременном поддержании санитарных норм по температурным перепадам в выработках [1] возможна на практике, как правило, за счет осуществления рассредоточенного или локального охлаждения воздуха. Наиболее широкое применение при рассредоточенном охлажде- нии воздуха на выемочном участке находят штрековые и лавные воздухоохладители, работающие в системах холодильных машин с промежуточным хладоносителем (рис.1, 2). Штрековые воздухоохладители размещаются в участковых воз- духоподающих выработках, в пунктах, где температура воздуха дос- тигает предельно допустимой величины, и подсоединяются к систе- мам хладоносителей централизованных холодильных машин. Рис. 1. Рассредоточенное охлаждение воздуха на выемочном участке с ис- пользованием штрековых (1) и лавных (2) воздухоохладителей и подачей хладоносителя к ним от централизованной холодильной машины Технико-экономические проблемы горного производства 254 Рис. 2. Рассредоточенное охлаждение воздуха на выемочном участке с ис- пользованием штрековых и лавных воздухоохладителей и доохлаждающей холодильной машины: 1 – штрековые воздухоохладители, 2 – трубопрово- ды с хладоносителем, 3 – доохлаждающая холодильная машина, 4 – насос хладоносителя, 5 – лавные воздухоохладители Малогабаритные лавные воздухоохладители размещаются непо- средственно в лавах и подсоединяются к системам промежуточного хладоносителя подземных шахтных доохлаждающих холодных ма- шин, обеспечивающих подачу хладоносителя в воздухоохладители с температурой 3-5ºС. Хладоноситель подается к воздухоохладителям в лаве по гибкому трубопроводу диаметром 50-80 мм. Расстояние между воздухоохладителями зависит от тепловой характеристики лавы и составляет в среднем 9-12 м. С помощью специальных крон- штейнов воздухоохладители крепятся к скребковому конвейеру в лаве или подвешиваются к верхняку механизированной крепи и пе- редвигаются вместе с ними по мере подвигания очистного забоя [2]. Рассредоточенное охлаждение воздуха в лавах позволяет сни- жать температуру воздуха на 4-5ºС. Однако, указанному способу охлаждения присущи следующие недостатки, ограничивающие его широкое применение. Воздухоохладители в призабойном простран- Технико-экономические проблемы горного производства 255 стве лавы часто повреждаются, теплообменные поверхности их бы- стро загрязняются. Воздухоохладители загромождают рабочее про- странство лавы, создают дополнительный шум в результате работы вентиляторов. Уровень шума при работе воздухоохладителей с пневмоприводом превышает допустимые нормы, что отрицательно влияет на безопасность труда горняков, особенно при расположении вдоль очистного забоя большого количества воздухоохладителей. В процессе эксплуатации воздухоохладителей возникают трудности с распределением хладоносителя и подводом энергии. Для уменьше- ния габаритов и достижения высокой холодопроиз -водительности хладоноситель должен поступить к воздухоохладителям с достаточ- но низкой температурой. Создание локальных зон с заданными параметрами микроклима- та на рабочих местах в ряде случаев может быть более экономичным за счет использования вихревого эффекта для получения холода и энергии скоростного напора, создаваемого сжатым воздухом, для эжектирования воздуха, поступающего по лаве. В результате реали- зации такого технического решения обеспечивается повышение на- дежности нормализации микроклимата в призабойных пространст- вах лав, отрабатывающих пласты на больших глубинах. Локальное регулирование микроклимата в лаве обеспечивается на основе использования системы охлаждения воздуха, содержащей размещенные вдоль очистного забоя охладители воздуха и гибкий рукав для подачи сжатого воздуха от шахтной поверхности. При этом, охладители воздуха, подсоединенные параллельно к гибкому рукаву для подвода сжатого воздуха, выполняются в виде воздуш- ных эжекторов, каждый из которых оборудован вихревой трубой. Сопло эжектора подсоединяется к патрубку вихревой трубы, пред- назначенному для выпуска холодного воздуха и закреплено посред- ством крестовины в горловине цилиндрического патрубка, подсое- диненного, например, к верхняку механизированной крепи. Цилинд- рический патрубок размещается сонаправленно с потоком свежего воздуха в призабойном пространстве лавы. При этом длина каждого патрубка составляет 0,6-0,8 ширины верхнего прикрытия механизи- рованной крепи. Кроме того, цилиндрические патрубки оборудова- ны шарнирными механизмами поворота их относительно продоль- ной оси на угол не более 15 градусов. Выполнение охлаждающего устройства в виде воздушного эжек- тора, оборудованного вихревой трубой, обеспечивает надежную ра- Технико-экономические проблемы горного производства 256 боту элементов системы локального охлаждения, в связи с тем, что они не содержат вращающихся частей, просты в обслуживании и безопасны в эксплуатации. Этот же признак обеспечивает мини- мальные размеры охладителей и системы в целом, в связи с чем за- громождение призабойного пространства лавы минимальное. Раз- мещение корпуса эжектора сонаправленно с потоком свежего возду- ха в лаве исключает создание аэродинамической завесы потоку руд- ничного воздуха, поступающего по лаве. Шарнирный механизм для поворота цилиндрического патрубка относительно его продольной оси на угол до 15 градусов обеспечивает возможность создания комфортных зон в призабойном пространстве в период выполнения различных работ, в том числе ремонтных в пределах поперечного сечения лавы, а также при передвижке механизированной крепи по- сле прохода выемочного комбайна. Принятый угол возможного по- ворота патрубка исключает создание существенного аэродинамиче- ского сопротивления потоку поступающего по лаве воздуха. Приня- тая длина патрубка обеспечивает удобство и надежность эксплуата- ции системы при перемещении механизированной крепи. Расстоя- ние между охладителями по длине лавы принимается в зависимости от необходимости создания локальных зон постоянного или времен- ного охлаждения воздуха. Принципиальная схема локального регулирования микроклимата в очистном забое приведена на рис. 3,а, принципиальная схема ох- ладителя представлена на рис. 3,б [3]. Система локального регулирования микроклимата в очистном забое содержит гибкий рукав 1 для подачи в лаву сжатого воздуха от шахтной пневмосети, охладители I, II, III, IV, выполненные в виде воздушных эжекторов и подсоединенные к гибкому рукаву 1 рези- нотканевыми шлангами 2. Последние оборудованы клапанами 3 для включения и выключения охладителей. Для выпуска теплового воз- духа за пределы рабочей зоны при работе вихревой трубы охладите- ли оборудованы шлангами 4. Охладители крепятся к стойкам 14 или верхнякам механизированной крепи. Каждый охладитель воздуха содержит цилиндрический патрубок 5, оборудованный пространственным шарнирным механизмом 6 для крепления охладителя к элементам механизированной крепи и пово- рота патрубка на угол до 15 градусов относительно направления по- тока воздуха в призабойном пространстве лавы. К цилиндрическому патрубку подсоединены вихревая труба 7, оборудованная патрубком Технико-экономические проблемы горного производства 257 а 8 для входа сжатого воздуха, патрубками 9 и 10 для выпуска холод- ного и теплого воздуха соответственно, а также регулирующим кла- паном 11 для изменения расхода и температуры холодного и теплого потоков воздуха. Сопло эжектора 12 подсоединено к патрубку 9 вихревой трубы 7 и закреплено с помощью крестовины 13 в горло- вине цилиндрического патрубка 5. Система работает следующим образом. В вихревую трубу 7 ох- ладителя при положении клапана 3 "открыто" из гибкого рукава 1 по резинотканевому шлангу 2 поступает сжатый воздух. В результате вихревого эффекта и расширения воздуха в вихревой трубе проис- ходит снижение его температуры в среднем на 5ºС на каждую избы- точную атмосферу и повышение скорости. Холодный воздух с низ- кой температурой и большой скоростью через патрубок 9 вихревой трубы 7 поступает к соплу эжектора 12. За счет энергии холодного воздуха, выходящего из сопла эжектора 12, происходит эжектирова- ние (подсасывание) рудничного воздуха, поступающего по лаве. Количество эжектируемого воздуха устанавливается исходя из требований санитарных правил [1] по температурным перепадам б Рис. 3. Система локального регу- лирования микроклимата в очи- стном забое: а – принципиальная схема охладителя воздуха, б – принципиальная схема локально- го охлаждения воздуха на рабо- чих местах Технико-экономические проблемы горного производства 258 потоков выходящего из эжектора холодного воздуха и поступающе- го по призабойному пространству. При реализации разработанных системы и устройства [3] охлаж- дение воздуха предусматривается осуществлять локально по длине очистного забоя в зонах, где работают люди. При очистной выемке создание комфортных температурных условий, например, для ма- шиниста выемочного комбайна в лаве достигается работой охлади- теля II (рис. 3,б). Создание комфортной зоны для горняков по передвижке механи- зированной крепи обеспечивается работой охладителя I. По мере перемещения комбайна по лаве создание комфортных условий для машиниста выемочного комбайна будет обеспечиваться работой охла- дителя III, а для горняков по передвижке крепи - охладителем II и т.д. Внедрение системы локального регулирования микроклимата на основе охладителей, оборудованных вихревыми трубами, позволит обеспечивать с достаточной надежностью конкретные тепловые ус- ловия и соответственно повысить уровень безопасности работ непо- средственно на рабочих местах в лавах глубоких шахт. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Державні санітарні правила та норми. Підприємства вугільної промисловості. ДСП 3.3.1.095-2002. 2. Щербань А.Н., Кремнев О.А., Журавленко В.Я. Руководство по регулированию теплового режима шахт. Москва, Недра, 1977 г. 3. Деклараційний патент № 7451, Україна, Е 21F9/00. Система для локального охолодження повітря в лаві/ А.К. Яковенко, А.А. Мар- тинов – Опубл. 15.06.2005 р. Бюл. № 6.

Локальное регулирование микроклимата в очистных забоях глубоких шахт

Institution

Ähnliche Einträge