Розрахунок вентиляцийних систем місцевого провітрювання при роботі вентиляторів на два трубопроводи
Разработаны методы расчета параметров вентиляционных систем проветривания тупиковых выработок местного проветривания.
Збережено в:
| Дата: | 2009 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2009
|
| Назва видання: | Геотехническая механика |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/32985 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Розрахунок вентиляцийних систем місцевого провітрювання при роботі вентиляторів на два трубопроводи / О.В. Столбченко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 82. — Бібліогр.: 2 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-32985 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-329852012-05-27T12:28:25Z Розрахунок вентиляцийних систем місцевого провітрювання при роботі вентиляторів на два трубопроводи Столбченко, О.В. Разработаны методы расчета параметров вентиляционных систем проветривания тупиковых выработок местного проветривания. There were developed calculation methods for ventilation vent systems parameters for deadlock exploitation. 2009 Article Розрахунок вентиляцийних систем місцевого провітрювання при роботі вентиляторів на два трубопроводи / О.В. Столбченко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 82. — Бібліогр.: 2 назв. — укр. http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/32985 622.452 uk Геотехническая механика Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
Разработаны методы расчета параметров вентиляционных систем проветривания тупиковых выработок местного проветривания. |
| format |
Article |
| author |
Столбченко, О.В. |
| spellingShingle |
Столбченко, О.В. Розрахунок вентиляцийних систем місцевого провітрювання при роботі вентиляторів на два трубопроводи Геотехническая механика |
| author_facet |
Столбченко, О.В. |
| author_sort |
Столбченко, О.В. |
| title |
Розрахунок вентиляцийних систем місцевого провітрювання при роботі вентиляторів на два трубопроводи |
| title_short |
Розрахунок вентиляцийних систем місцевого провітрювання при роботі вентиляторів на два трубопроводи |
| title_full |
Розрахунок вентиляцийних систем місцевого провітрювання при роботі вентиляторів на два трубопроводи |
| title_fullStr |
Розрахунок вентиляцийних систем місцевого провітрювання при роботі вентиляторів на два трубопроводи |
| title_full_unstemmed |
Розрахунок вентиляцийних систем місцевого провітрювання при роботі вентиляторів на два трубопроводи |
| title_sort |
розрахунок вентиляцийних систем місцевого провітрювання при роботі вентиляторів на два трубопроводи |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2009 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/32985 |
| citation_txt |
Розрахунок вентиляцийних систем місцевого провітрювання при роботі вентиляторів на два трубопроводи / О.В. Столбченко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 82. — Бібліогр.: 2 назв. — укр. |
| series |
Геотехническая механика |
| work_keys_str_mv |
AT stolbčenkoov rozrahunokventilâcijnihsistemmíscevogoprovítrûvannâprirobotíventilâtorívnadvatruboprovodi |
| first_indexed |
2025-07-03T13:27:51Z |
| last_indexed |
2025-07-03T13:27:51Z |
| _version_ |
1836632529547821056 |
| fulltext |
"Геотехническая механика"
УДК 622.452
О.В. Столбченко, асист.
(Национальный горный университет)
РОЗРАХУНОК ВЕНТИЛЯЦИЙНИХ СИСТЕМ МІСЦЕВОГО
ПРОВІТРЮВАННЯ ПРИ РОБОТІ ВЕНТИЛЯТОРІВ НА ДВА
ТРУБОПРОВОДИ
Разработаны методы расчета параметров вентиляционных систем проветривания тупи-
ковых выработок местного проветривания.
CALCULATION OF VENT SYSTEMS LOCAL VENTILATION DURING
WORK OF VENTILATORS ON TWO EXPLOITATION
There were developed calculation methods for ventilation vent systems parameters for dead-
lock exploitation.
Вугільна промисловість є однією з основних галузей народного господар-
ства, що вимагає постійної уваги і участі з боку науково-дослідних і проект-
них організацій. Збільшення глибини розробки вугільних родовищ при існу-
ючій технології видобутку корисних копалин приводить до погіршення сані-
тарно-гігієнічних умов праці гірників і підвищення небезпеки виникнення ви-
бухонебезпечної суміші з вугільного пилу і метану.
Сучасна шахта є складною мережею гірничих виробок, для провітрювання
яких застосовують декілька джерел енергії і цілий комплекс вентиляційних
споруд різного роду. Забезпечення виробок необхідною витратою повітря є
одній з головних задач, регулярно вирішуваних ІТР ділянок ВТБ вугільних
шахт і депресійними службами загонів рятувальників.
Погіршення умов провітрювання підготовчих виробок вугільних шахт по-
в'язане із збільшенням глибини розробки і газоносності пластів, що розроб-
ляються, збільшенням темпів проведення виробок для своєчасної підготовки
запасів, а також із збільшенням довжини виробок. У таких умовах забезпе-
чення безпеки ведення гірських робіт на підготовчих ділянках є актуальним
питанням.
Існує необхідність проведення в шахтах великої кількості виробок. На ша-
хтах проводиться щорічно тисячі км тупикових виробок. Довжина окремих
виробок досягає 3 км, а витрата повітря, що подається для провітрювання од-
ній виробки на газових шахтах 2000 м
3
/мин. Інтенсифікація проведення гірсь-
ких виробок, застосування продуктивних машин і механізмів, безперервне
збільшення глибини гірських робіт та пов'язане з цим зростання температури
повітря і порід, газоносності і газовиділень приводить до того, що провітрю-
вання тупикових виробок стає все більш складним. Іноді на шахті витрата по-
вітря для провітрювання тупикових виробок перевищує потребу повітря для
провітрювання очисних вибоїв. На деяких шахтах сумарна потужність венти-
ляторів місцевого провітрювання перевищує потужність вентиляторів голов-
ного провітрювання.
Для провітрювання вибоїв підготовчих виробок, пройдених по вугільних
Выпуск № 82
пластах або газоносних породах, потрібна значна кількість свіжого повітря.
При певних гірничогеологічних і гірничотехнічних умовах застосування кла-
сичних схем вентиляції тупикових виробок буває неможливо або недостатньо
ефективно. Таке положення призводить до того, що виникає загроза для здо-
ров'я і життя прохідників, а також збільшується ризик виникнення аварійної
ситуації на підготовчій ділянці.
Тупикові виробки та їх тупикові частини, що проводяться парними вибоя-
ми, провітрюються по трубах за рахунок роботи вентиляторів місцевого про-
вітрювання. Застосовуються як жорсткі, так і гнучкі труби. Жорсткі труби ви-
конуються з металу і синтетичного матеріалу. Вони мають велику міцність,
тривалий термін служби і застосовуються як при нагнітаючому, так і при
всмоктуючому провітрюванні. Вони відрізняються великій кількістю стиків,
що ускладнює монтаж і приводить до великих витоків повітря.
Металеві труби мають довжину ланок 2,5-4 м і діаметр 0,2-1 м та більше.
Ланки труб з'єднуються між собою фланцевим з'єднанням з прокладкой в
стику. Термін служби їх рівний 24-36 місяців.
Гнучкі труби використовуються при роботі вентиляторів в нагнітаючому
режимі.
На вугільних шахтах використовуються гнучкі труби типів МУ (з бабов-
нопаперовій тканини з двостороннім покриттям з негорючої гуми), ПВХ (з
тканини з поліхлорвініловим двостороннім покриттям).
Діаметр труб 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1 м. Довжина основної робочої ланки рівна
10 м і 20 м, відповідно для труб діаметром ≤ 0,8 м і >0,8 м.
Ланки з'єднуються сталевими кільцями і хомутами. При включенні венти-
лятора стик самоущільнюється. При малому тиску повітря стінки гнучкого
трубопроводу провисають, на них утворюються складки, що викликає збіль-
шення аеродинамічного опору трубопроводу. Термін служби трубопроводів
змінюється в межах 16-26 місяців.
При порушенні режиму роботи трубопроводів термін їх служби зменшу-
ється в 2 рази і більш.
Основним способом провітрювання тупикових виробок є нагнітаючий,
при якому зазвичай застосовуються гнучкі трубопроводи. При сумісній робо-
ті двох вентиляторів установка їх на трубопровід може бути каскадом або па-
ралельно. Для визначення параметрів спільної роботи двох вентиляторів міс-
цевого провітрювання (ВМП) використовують графічні методи. [1] Проте в
даному Керівництві не міститься методика розрахунку параметрів при опису
характеристик вентилятора у вигляді математичної залежності, не приведе-
ний аналітичний метод послідовності каскадної установки вентиляторів, а та-
кож не враховуються економічні показники роботи вентиляционного устатку-
вання. Існує також межа, при якому необхідна витрата повітря можуть забез-
печити існуючі вентилятори. Виникає необхідність створення нових, потуж-
ніших вентиляторів.
Метою даної роботи є розробка методів розрахунку параметрів вен-
тиляційних систем підготовчих виробок при використанні паралельних тру-
"Геотехническая механика"
бопроводів.
Для досягнення поставленої мети необхідно скласти моделі вентиляційних
систем місцевого провітрювання, описати характеристику вентилятора мате-
матичними залежностями, визначити коефіцієнти витоків повітря в трубопро-
водах і обґрунтувати формули за визначенням основних параметрів системи
вентиляції тупикового виробок (питоме аеродинамічний опір , довжина тру-
бопроводу, витрата повітря, що поступає в забій підготовчої виробки). При
провітрюванні тупикових виробок великої довжини і, перш за все, при обме-
женій площі поперечного перетину виробки, що не дозволяє розміщення тру-
бопроводів великого діаметру, прокладають два або три паралельні трубопро-
води. Процес укладання вентиляційних труб спрощується при використанні
гнучких трубопроводів.
При провітрюванні тупикових виробок великої довжини і, перш за все,
при обмеженій площі поперечного перетину виробки, що не дозволяє розмі-
щення трубопроводів великого діаметру, прокладають два або три паралель-
них трубопроводи. Процес укладання вентиляційних труб спрощується при
використанні гнучких трубопроводів.
При необхідності подачі в прівибойний простір великої витрати повітря
провітрювання тупикової виробки може проводитися при одночасном вико-
ристанні двох паралельних трубопроводів.
Для труб гнучкого трубопроводу типу 1А і 1Б при довжині ланки 20 м і
діаметрі трубопроводу в межах 0,2-1,0 м по матеріалах Керівництва [1] об-
ґрунтована формула питомого аеродинамічного опіру
76,4
005,0 Dr , (1)
де D – діаметр трубопроводу, м.
Коефіцієнт витоків повітря в гнучкому трубопроводі згідно табл. 5.4 [1]
Характеристика вентилятора місцевого провітрювання (ВМП) описується
виразом
ВQaaH 10 , (2)
де H – депресія ВМП; даПа, QВ – подача ВМП, м
3
/c, а0, а1 – константи
апроксимаційного рівняння.
Коефіцієнт витоків повітря в гнучкому трубопроводі для труб типу М
описується рівнянням [2]
трlK 0005,004,1 . (3)
Депресія трубопроводу визначається рівнянням
зпВтртр QQrlh , (4)
Выпуск № 82
де Qзп – витрата повітря, що поступає в привибійний простір, м
3
/с.
Депресія трубопроводу рівна напірній депресії вентилятора hтр = H.
Витрата повітря, що поступає в привибійний простір в м
3
/с.
К
Q
Q В
зп . (5)
Згідно рівнянням (1),(2),(3),(4),(5) математична модель вентиляційної сис-
теми буде у вигляді
22
102
2
зп
зптр
QKaa
n
KQrl
або
22
102
76,42
0005,004,1
0005,004,1005,0
зптр
зптртр
Qlaa
h
DQll
, (6)
де n – кількість паралельних трубопроводів.
Характеристика ВМП - ВЦ-11М при куті нахилу лопаток, апарату, що на-
правляє Q = 30º, буде у вигляді [1]
2
05,145,191 ВQH .
Використовуючи рівняння (6) можна визначити витрату повітря, що пос-
тупає в привибійний простір при відомій довжині lтр і діаметрі.
21
0
АА
а
Qзп ,
де тртр ll
n
D
А 0005,004,1
005,0
2
76,4
1 ,
2
12 0005,004,1 трlaA .
При D = 0,8 м, lтр = 1000 м при n = 1 и роботі вентилятора ВЦ-11М
При куті нахилу лопаток направляючого апарату Θ =30 – Qзп =5,38 м
3
/с.
За тих же умов і n = 2 Qзп = 6,29 м
3
/с.
Використовуючи рівняння (6), можна визначити довжину трубопроводу,
при якій вентилятор при відомій величині діаметру трубопроводу подає в
привибійний простір задану кількість повітря.
Довжина трубопроводів визначається при рішенні рівняння
032
2
1 BlBlB тртр ,
"Геотехническая механика"
где
2
1
7
2
74,426
1 105,2
105,2
зп
зп Qa
n
DQ
B ;
2
1
3
2
74,423
2 1004,1
102,5
зп
зп Qa
n
DQ
B ; 0
2
13 082,1 aQaB зп .
0
10
2
22
2
4
B
BBBB
lтр .
При Qзп = 7 м
3
/с, D = 0,8 м, n = 1 и роботе ВМП – ВМЦ-6 при Θ = 30º,
lтр = 378,73. При n = 2 lтр = 661,23 м.
Рівняння (6) дозволяє визначити необхідну величину діаметрів трубопро-
воду при відомих величинах інших параметрів.
Діаметри трубопроводів визначаються при рішенні рівняння
21,0
2
2
1
Fn
F
D ,
де
2
1 0005,004,1005,0 зптртр QllF ;
22
102 0005,004,1 зптр QlaaF .
При lтр = 600 м, Qзп = 5 м
3
/с і роботе вентилятора ВМЦ-6 при Θ = 30º і
n = 1 =0,78 м, n = 2 =0,58 м.
Характеристика деяких ВМП описується рівнянням
2
210 QbQbbH ,
де b0, b1, b2 – коефіціенти апроксимаційного рівняння.
Характеристика вентилятора ВМ-6 при куті установки лопаток 0º опису-
ється
2
1495141 QQH .
Математична модель вентиляційної системи місцевого провітрювання при
такому вентиляторі
.0005,004,1
)0005,004,1(0005,004,1
005,0
22
21076,42
2
зптр
зптртр
зптр
Ql
bQlbbl
Dn
Ql
(7)
Витрата повітря, що поступає в привибійний простір, визначається при
рішенні рівняння.
Выпуск № 82
032
2
1 BQBQB зпзп ,
де
2
276,421 0005,004,1
0005,004,1005,0
тр
тртр
lb
Dn
ll
B ;
трlbB 005,004,112 ; 03 bB .
1
01
2
22
2
4
B
BBBB
Qзп .
При роботі вентилятора ВМ-6 на один трубопровід (n = 1), lтр = 500 м,
D = 0,8 м – Qзп = 4,68 м
3
/с. При двох паралельних трубопроводах (n = 2) –
Qзп = 5,74 м
3
/с.
Рівняння (7) дозволяє визначити відстань на яке ВМП можна подати зада-
ну витрату повітря.
Ця відстань визначається при рішенні рівняння
1
01
2
22
2
4
A
AAAA
lтр ,
де
;105,2
2
4 2
2
7
1
01
2
22
1 зпQb
A
AAAA
A
зпзп
зп QbQb
Dn
Q
A 1
2
2
3
76,42
23
2 0005,01004,1
102,5
;
2
2103 08,204,1 зпзп QbQbbA .
При роботі вентилятора ВМ-6 на один трубопровід витрата повітря
Qзп = 6 м
3
/с поступає на кінець трубопровода при довжині lтр = 217,89 м, при
двох трубопроводах lтр = 416,35 м.
Рівняння (7) можна також використовувати для визначення діаметрів тру-
бопроводів для подачі необхідної витрати повітря на кінці трубопроводів при
відомій довжині.
Діаметри трубопроводів визначаються при рішенні рівняння
.
21,0
2
2
1
nG
G
D
де трзптр lQlG 0005,004,1005,0
2
1 ,
22
2102 0005,004,10005,004,1 зптрзптр QlbQlbbG .
При роботі вентилятора ВМ-6 витрата повітря Qзп = 5 м
3
/с и lтр = 500 м на
один трубопровід діаметр D = 0,85, при роботі на два трубопроводи одного
"Геотехническая механика"
діаметру величина кожного діаметру 0,64 м.
У статті пропонуються методи розрахунку вентиляційних систем місцево-
го провітрювання двох паралельних гнучких трубопроводах, аналітичне об-
ґрунтування параметрів системи при описі характеристики вентиляторів по-
ліномами двох видів.
Обґрунтовані коефіцієнти двох формул, що описують характеристики
двох вентиляторів.
Приводиться аналітичне дослідження провітрювання тупикових виробок
вентиляторів місцевого провітрювання при використанні одного і двох пара-
лельних гнучких трубопроводів. Для визначення депресії трубопровода вста-
новлюється залежність питомого аеродинамічного опору трубопроводу за
табличними даними [1].
Використовується простіша, але цілком допустима залежність коефіцієнта
витоків повітря для гнучкого трубопроводу від довжини трубопроводу за да-
ним Керівництва. [2]
Для визначення основних параметрів провітрювання тупикових виробок
розглядаються ВМП з двухчленим і трьохчленим описом характеристики.
Отримані аналітичні описи підтверджуються рішенням чисельних прикладів.
Матеріали статті можуть використовуватися при вентиляційних розрахун-
ках в проектних організаціях і на шахтах, що діють.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. Государственный нормативный акт об
охране труда. – К.: Основа, 1994. – 311 с.
2. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт.–М.: Недра, 1975.
Рекомендовано до публікації д.т.н. В.І. Голіньком 21.08.09
|