ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МАКЕЕВСКИЙ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ НАУЧЧ'СИССЛЕДОВА ГбЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ по брао ч»сности работ в горной промышленности МакНИ»

МЕТОДИКА

ПО ПРОГНОЗИРОВАНИЮ ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЙ В ТУПИКОВЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ

Макеевка—Донбасс

19 7 6

МИНИСТЕРСТВО УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР

УТВЕРЖДЕНО Министерством угольной промышленности СССР 08.07-76.

МЕТОДИКА по прогнозированию температурных условий в тупиковых горных выработках

Макеевка-Доно'асс 1976 г.

- 10

на различим* глубинах определяются по графину ( рисЛЛ).

1.7. Твплофазические свойства горных пород в инженерами расчетах определяются по справочной литературе.

1.8. Время проветривания расчетного участка выработки от призабойной зоны До выхода из выработки рассчитывается по формуле

VJ(Tr^t+<ES)‘ М^л“>

где    время    проветривания    начала    призабойной    зоны.ч;,

<t_r- время проветривания начала тупиковой выработки^.

ЗМ£ЙШ_1г§

Значения коэффициентов аппроксимации теп лесе дврдншаа воздуха А,Д и Дв для соответствующих интервалов температур

«няяжя

Вас. I.I. Огвдаамке гэнпаратуры горних пород дав mss Центрального

района

^-коэффициент тепловых потерь электродвигателя.

По данным экспериментальных исследований Kg «=0,3-0,б при применении средств охлаждения воздуха и Kg «О,2-0,4 без применения кондиционирования,

2.1.3 .Охлаждающий эффект от работы пневматических двигателей учитывается путем увеличения количества воздуха за счет отработанного»

2.1.4.Тепловыделения при охлаждении шахтной воды о открытой поверхности рассчитываются по фордом

Цш    (Й.б)

где f^:| - поверхность зеркала вода в канавке, м²;

cjtfc - коэффициент теплоотдачи от шахтной воды я воздуху, кквя/м².ч.°С;

- средняя температура воды на расчетном участке,°С{ fcep- - средняя температура воздуха на расчетном участке,°С; р -коэффициент массоотдачи, ккад/м.ч.м*. рт.ст,;

Я, --нарцибльное давление насыщенных паров соответственно при температуре шахтной воды и средней температуре воэдуха в выработке, глуг-рт.от.;

С,-средняя относительная влажность воздуха в выработке, S ' долях единицы.

Поверхность зеркале воды в канавке вычисляется по формуле

ft-Kt,    (2.7    )

где Ьк.- ширина зеркала воды в канавке, mj L -длина выработки,м.

Коэффициент теплоотдачи от шахтной воды к воздуху определяется ио той же зависимости, что и для Т9Т13ПШОбо Ш? ДЯш от поверхности выработки к воздуху или номограмме ( ряс.2.1)

,    i /А*

I

Hi

ЧЯ

I

- 16 -

£. - коэффициент шероховатости выработки,' принимается для выработок о монолитной бетонной крепью £ * 1,5 i для выработок с металлической крепью £.* 2,0 я для выработок о деревянной крепью £.*£,5}

Vg -средняя скорость воздуха в выработка, 57о|~'

(^-эквивалентный диаметр выработки, м.

Эквивалентный диаметр выработки вычисляется по формуле

^dr-f

Коэффициент массоотдачи рассчитывается по формуле

%₍,_ло)

где t_ep-средняя температура воздуха в выработке_г°0;

5 -барометрическое давление воздуха ва глубине Н рас-' четной выработка, мм рт,от,$ для условий Донбасса в среднем составляет

5 *?Ч5Щ09Н

Для практических расчетов перепад мвкду средней твмпературЦ^ воды и средней температурой воздуха на расчетном участке    )

в обводненных, выработках принимается по данным шахтных замеров, а при их от утствии тепловыделение при охлаждении шахтной воды с открытой поверхности определяется ориентировочно до следующей эмпирической зависимости

Qlu

2Л.5,Количество тепла, выделяемое одновременно работающими на расчетном участке людьми ( Мр ), определяется по формула

Оу р

- 17 -

2.•/<&Тепловыделения при работе конвейерной установки определятся по формуле

Q„=Q,⁺Q.    ‘²-¹⁵>

гда Qj - тепловыделения от механической работы конвейерной установки, ккал/ч}

-    тепловыделения от транспортируемого ископаемого, ккал/ч.

Тепловыделения от механической работы конвейерной установки определятся по формулой'!

-    для ленточного конвейера

Q ?*ВбОМ4-Мг)т*1Л[ф'(<1_а*9*)со4*1;    (2.16)

-    для скребкового конвейера

0?ш $6QSO    (2.17)

где    J/г мощность двигателей конвейера, квт;

Ь* - длина конвейера, щ

Vn - окорость полотна конвейера, м/с}

£|_я - вес₍Ископаемого, приходящийся на погонный метр, кг/щ; WfyttyQf ^В0С Движущихся и вращающихся частей, приходящихся на погонный метр конвейера, кг/м;

-    угол наклона выработки, град;

л ₎ о," - вео роликов на грузовой и холоотой ветвях, приходящихся на погонный метр конвейера, кг/и;

< S

w),w~ коэффициенты сопротивления движению ленты, материала:

оО* * 0,02 - 0,03 И    0,55    -    0,75;

i^i 1_р-КПД электродвигателя и редуктора; л й - вео погонного метра ленты, цепи со скребками, кг/м; jf* - коэффициент сопротивления движению цепи; для одноцепных

конвейеров j * 0,25 - 0,35, для двухцепных конвейеров

J* а 0,2 - 0,3.

- 19 т

Тепловыделения от траасоортардгеыого ископаемого до проведения специальных исследований определяются по формуле

йп=Д^е_пС_п,    (2.18)

где it*- охлавденяе транспортируемого мате рвала »°С;

(у_Пт фактическая производительврсть конвейера, кг/ч; -теплоемкость транспортируемого материала,икад/кг.°С;

Величина охлаждения транспортируемого угля расчитывается

по формуле

А^^Ьн.П-Ьср), (2.19)

где С -ампираческий коэффициент, принимаемый равным 0,0024, м"⁰⁸;

L -длина конвейера на расчетном участке,м ; t _п -температура материала при его погрузке на конвейер, °С

fc„.n=T_n -(f-H'Ot    (2.20)

fctp - средняя температура воздуха на расчетном участке,°С.

В формуле Тп-Ьи.п принимается равным 7°С при Т_п л 35°С; 9°С при 45°С    ^Тп * 35°С; И°С при Тп ,> 4б°С.

2.2. Расчет коэффициентов теплопередачи шахтных трубопроводов.

2.2.1. Коэффициент теплопередачи трубопроводов без применения кондиционирования воздуха рассчитывается но нар>|йммам(рио.2.2, 2.3) или формуле

(2.21)

внутренний коэффициент теплоотдачи» ккал/м²,ч.°0г

толщина стенки трубопровода; принимается равной 0,001 к

для металлических и гибких трубопроводов;

I

VX)

г

1

Ряс. 2.3. Ваишраниа для определения коэффициента теплопередачи металлических трубопроводов

■J -

СОДЕРЖАНИЕ

(Яр.

ВВЕДЕНИЕ................................ .4

I.ВЫБОР ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ТШОВОГО РАСЧЕТА............ 5

2-МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ТШОВЫХ РАСЧЕТОВ ............ 13

2.1.    Расчес сапмовыделвний ос нссочнвяов

сепла............................ 13

2.2.    Расчес коэффициентов теплопередачи

шахтных трубопроводов .................. 20

2.3. Расчес коэффициентов нестационарного теплообмена наяду воздушной струей и

окрукаввдм породнил массивом ............... 21

2.4. Тепловой раече* супвковой выработки ....... 24

3. ПРИМЕР РАСЧЕТА ОЖИДАЕМЫХ ТЕМПЕРАТУР ВОЗДУХА В ТУПИКОВОЙ ВЫРАБОТКЕ И НЕ ОБХОДИМ 00 ХОДОДОДРМЗВОДИТЕЛЬНОСТЙ ВОЗДУХООХЛАДИТЕЛЯ ДЛЯ НОРМАЛИЗАЦИИ ТЕПЛОВЫХ УСЛОВИЙ В РАБОЧЕМ ЗАБОЕ ................... 38

ПРИЛОШМВ. АЛГОРИТМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТМ1ВРАТУРИЫХ УСЛОВИЙ В ТУПИКОВЫХ ГОРНЫХ Внгйьш'йдх ................... 52

ВВЕДЕНИЯ

Тэвловой режим в забоях подгот опительных выработок, распо-ложешшх ва значительных глубинах, при отсутствии кондиционирования воздуха характеризуется высокой температурой вентиляционной струи, превышающей нормативную величину.

Высокая температура воздуха в сочетании с повышенной относительной влажность» я характерной для подготовительных забоев невысокой скорость» движения вентиляционной отруи отрицательно сказывается ва самочувствии горнорабочих, & следовательно, и на производительности их труда.

Зля создания нормальных тепловых условий в забоях подготовит ель них выработок необходимо в каждой вонкратвои случае разрабатывать специальные мероприятия, базирующиеся на научно обоснованных методах прогнозирования (тепловых расчетах).

В настоящей методике, вылепленной на оовованвн результатов исследований, приводятся зависимости для прогнозирования температурных условий в тупиковых горных выработках как без кондиционирования, так и при кондвцианировании воздуха.

Методика составлена кик. Кракоровнм А.С., к.т.н. Величко А.Е. КЬчаргой П.Г.

В пооцеоее согласования методики учтены замечания проектных, иаучво-яоояеховательокмх и других организаций.

I» ВЫБОР ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА

Тепловому расчету наядой тупиковой выработки долине предшествовать определение ее геометрической и технической характеристик; ( длины и угла наклони выработки, площади и периметра сечения, вида крепи и др,), отдельных тепловдаиюстпых параметров воздуха ( расхода, его начальной температуры и относительной влажности), наличия местных источников теши (тана, количества и режима работы машин и механизмов, траясоорТа, шахт* вой воды и др.J, fШемпШ ТЯШ^йШ^Й    ЯЗЩЦм&Ш*

щих выработку, в их тёшюфязических показателей, а такта времени проветривания расчетных участков*

1.1.    Сечения и технические характеристики выработки принимаются по данным технологических проектов иди шахтных

замеров.

Периметр среднего сечения выработки определяется из выражения:

- для трапецевидного крегаёнш

U~M£fS,    (ХЛ>

-для арочного крепления

Ц-Д8/5,    (1.2)

где S - сечение выработки в свету,

Поверхность призабойной зоны определяется по формуле

$₄Ч35б+иб₃,    ( 1.3)

где - длина призабойной зоны, и; принимается в соответствии с требованиями §1У7 Правил безопаонооти в угольных и сланцевых шахтах.

1.2.    Количество воздуха в начале ( устье выработки) и негде трубопровода вычисляется по результатам шахтных замеров, а при их отсутствии определяется в соответствии с " Инструкцией по расчету количества воздуха, необходимого для проветривания действующих угольных шахт" ( М., "Недра", 1979) я " Руководством по проектированию вентиляции угольных шахт" ( М., * Недра", 1975 ),

- б -

После выбора вентиляторов местного проветривания ( ШИ) с учетом характеристика внешней сети ( трубопровода, воздухоахяаднтвг т и t.u.) производится корректировка количества воздуха в устье выработки, а количество воздуха в конце трубопровода подсчитывается по формуле

Gь-Grfrir,

где « количество воздуха ь уотье выработки ,м³/ч;

- количество утечек воздуха из трубопровода, м³/ч.

1,3, Утечки воздуха из трубопровода рассчитываются по формуле

б'тт    р)    )>    (    1*5)

Уде - коэффициент утечек воздуха трубопровода.

Значения коэффициентов утечек воздуха для гибких вентиляционных Трубопроводов диаметром 400-1000 ш приведена® табл, 1,1,,

1,2,, 1,3.

Новффицианты утечек вое духа для металлических трубопроводов определяются по формуле

<1.в)

уде К* “ удельный стыковой вовффициент воздухопроницаемости

условного трубопровода диаметром 1 м; для фланцевых соединений о резиновый?, прокладками принимается равный 0,006 при удовлетворительном качестве сборки и 0,001 - при хорошем;

dr* диаметр трубопровода, м;

L # длина трубопровода, и;

Ь *» длина звена,и ;

К₀ “ азродинамическое сопротивление трубопровода без учета утечек,    у

I - i&faaeL,    ил    I

4^s

Значение кйэффициента утечек воздуха для гибких трубопроводов диаметром 400-600 мм

при длине звеньев 20 м

Таблица 1.1.

Длина трубопровода,м 50 J 100 150 200 250 ] 300 j 400 500 |б00 700 800 1000 1200 1500 2000 КбВффициент утечек воздуха 1,04 1 1.07 1,11 1,14 1,16 J 1Д9 jl.25 1,30 [1,35 1,39 t,43 1,54 ш В, 09 2,63 -4,

Таблица 1.Й

Значения коэффициента утечек воздуха для гибких трубопроводов диаметром 400-600 мм при увеличении числа стыков от применение 5 и 10-метровых звеньев и фасоны: .с частей

Общее количество стнков в трубопроводе до 4 5 6—8 ! Э-1Г 12-14 15-17 . 18-20 ' 21-21 26-35 38-45 46-55 йоэффицие'нт утечек 1 воздуха 1,04 1,05 1,07 J 1,11 1,15 1,19 1,23 !,зо '1,83 1,43 1,54

Таблица 1*3

Значения коэффициента утечек воздуха для гибких трубопроводов диаметром 700-ICJO m при

длине звеньев Юм

Длина трубопровода, м 100 200 300 400 500 6D0 j 700 1 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 ..f, Коэффициент утечек воздуха 1,07 1,13 1,22 1,32 1,41 1,54 1 1.72 1,06 2,27 2,63 3,23 4,00 4,75 6,25

Таблица 1,4

Значения коэффициента аэродинамического сопротивления металлических трубопроводов

Диаметр трубопровода.м 0,4 0,5 0,6 j 0,7 О СО 0,9 1,0 3,6 3,5 ... J 3,0 L_ i з,о ! 2,9 2,8 2,5

- 8 -

где oiosp- ковффициввг авродвнамичвояого сопротивления трубопровода, кто²/*⁴,' принимается по тайл, 1.4.

1.4. Температура воздуха, поступавшего к воаоу вентилятора мест • ного проветривания, при отсутствии шахтных замеров, определяется

по оуцеотяушвм методам тепловых расчетов для выработок со сквозной вентиляционной струей.

Допустимая температура воздуха на выходе из призабойной воны при обратных тепловых расчетах ( определения необходимой холоде-

производительноета воздухоохладителя) принимается в соответствии с § 148 Правил безопасности в угольных я сланцевых вахтах,

1.5.    Относительная влажность воздуха принимается по вахтнда замерам, апфв ах отсутствии моей* быть принята ориентировочно согласно табл. 1.5,

Таблица 1.8

Значения относительной алаиности воздуха в характерных пунктах тупиковых вирабоfar

Характеристика заработок 1$* Щ S j^ssss установки воздухоо^ ШШШЯи.г па выходе из [ выработка Г. , Сухие Ева кондиционирования 85 _ 71 * 73 Влекян» 90 77 - г 79 При кондиционирования в случае расположиния воздухоохладителя в начале выработке Сухие 85 73 - 75 Влажные 90 76 - 03

При кондиционировании в случае расположении воздухоохладителя в внработне

Сухие    '85    73    75    73

Влажные    ^{90    76    03    79}

- 9 -

ГД* Д nfli

У.

После воздухоохладителя огаосигельная влажное» принимается ранной 96-100 %, в посла вентилятора определяется но формуле

-    коэффициенты апароксимации теплосодержания влажного воздуха, определяемые по таблице 1.6;

-    температура воздуха соответственно на входе в вентилятор и после него»°С;

-    относительная влажность воздуха, поступающего в вентилятор, в долях единицы.

Относительная влажность воздуха на выходе из трубопровода принимается:

-без иондициопирования воздуха У_х = (0,90-0,95)1^    ;

- ори кондиционировании воздуха 9^= ( 0,94-0,98)    ,

где    относительная    влажность    воздуха на выходе из призабойной

воин при кондиционирования воздуха, в долях единицы.

1.6, Температура неохлажденных горных пород, окружающих выработку, определяется по формуле

Т. = t. ,    (1.9)

Гег

Hi

ho

-температура горных пород на глубине залегания зоны достоянной температуры,которая принимается равной среднегодовой температуре атмосферного воздуха для данной местности; для уояовий Донбасса составляет в среднем 7,9°С;

-глубина расчетного пункта от поверхности» м;

-глубина залегания зоны постоянной температуры, м$ для условий Донбасса в среднем ho « 25 м ;

Гег •!*о*ермотеокая ступень, которая принимается по даянш угмразведки или результатам специальных исследований, u/°Gi Средние значения геотермической ступени по отдехъвш районам Донбасса приведены в таблица 1*7.Для шахт Центрального района ожидаемые температуры пород