Аэрология

20.5. Влияние скорости воздушного потока на концентрацию пыли в воздухе
Запыленность воздуха в горных выработках зависит от интенсив­ности источника пылеобразования, скорости движения воздуха, расстояния до источника пылеобразования и др. При неподвижном воздухе пылевое облако будет формироваться вблизи источника пыли, а на некотором расстоянии от него концентрация пыли в воздухе будет равна нулю. Возникшее движение воздуха будет перемещать пылевое облако в сторону контрольного сечения и за­пыленность воздуха по мере увеличения скорости движения воз­духа будет расти, так как в поток будут вовлекаться все более крупные частицы. Затем наступит такой момент, когда концент­рация пыли в этом сечении начнет уменьшаться, так как процесс разбавления пыли и ее уноса будет преобладать над интенсивно­стью поступления пыли в воздух. Запыленность воздуха будет уменьшаться до тех пор, пока скорость движения воздуха не до­стигнет критической величины, при которой начинается процесс сдувания ранее осевшей пыли и вовлечение ее в поток. Многочис­ленные исследования, выполненные на различных шахтах, пока­зали, что кривая, выражающая зависимость запыленности воздуха от скорости его движения, имеет некоторую область, где запы­ленность минимальна (рис. 20.3). Концентрация пыли в воздухе резко уменьшается при увеличении скорости движения воздуха в лавах угольных шахт в пределах 0,2—1 м/с и в подготовитель­ных выработках в пределах 0,3—0,5 м/с. На калийных шахтах оптимальная скорость движения воздуха по пылевому фактору на­ходится в пределах 0,5—1,8 и 0,5—3,6 м/с соответственно на силь-винитовых и карналлитовых участках. На железорудных шахтах 262
%м² 15 10 S О 10 Z0 30 40 50 60 70 80 90 100 ПО ПО 130 %мг/с
Рис. 20.4. Номограмма для определения расхода воздуха по пылевому фактору (Q — расход воздуха; N — интенсивность источника пылевыделения; S_B—пло­щадь поперечного сечения проветриваемой выработки; v — скорость движения воздуха):
/, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 — при значении (я_д—я_н). равном соответственно 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 мг/м³
оптимальная скорость движения воздуха в очистных забоях со­ставляет 0J—1 м/с, а в нарезных, буровых и проходческих за­боях— 0,25—0,6 м/с.
Область применения вентиляционных средств для борьбы с пы­лью при непрерывном действии источников пылевыделения огра­ничивается критической скоростью. Последняя не является вели­чиной постоянной и изменяется в зависимости от различных факторов (от свойств пыли, влажности воздуха и пыли, местополо­жения слоя пыли). Поэтому расход воздуха (м³/с) для проветри­вания выработок по пылевому фактору определяется по формуле
Q = S_sv_on. (20-33)
2G3

21. ОСНОВЫ ШАХТНОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ

где S_B — площадь поперечного сечения проветриваемой выработки м²; у₀п — оптимальная скорость движения воздуха, м/с.
Расход воздуха (м³/с) для проветривания выработок по интен­сивности источника пылевыделения определяется по формуле
Qhh = ЛШг_в/(л_д—*„). (20.34)
где N_n ■— интенсивность источника пылеобразования, мг/с; к_я~ коэффициент, учитывающий неравномерность пылеобразования; k_B — коэффициент, учитывающий влияние влажности; /г_д — допу­стимая концентрация пыли, мг/м³; п_н — начальная концентрация пыли в воздухе, поступающем для проветривания выработки, мг/м³.
При значительной интенсивности источника пылевыделения расход воздуха, определенный по формуле (20.34), может ока­заться таким, что скорость воздушного потока в выработке будет не только выше оптимальной, но и выше критической, что вызо­вет рост запыленности воздуха. Поэтому допустимая концентрация пыли может быть обеспечена при соблюдении условия Q₀n=Qiim т. е.
S_Bp_on = ^N"^k*^k* . (20.35)
п_д — п_н
Если QonНа основании формулы (20.35) построена номограмма (рис. 20.4), по которой можно определить:
расход воздуха для проветривания выработки по пылевому фактору;
площаль поперечного сечения выработки, обеспечивающую оп­тимальную скорость движения воздуха;
допустимую интенсивность источника пылевыделения, при ко­торой санитарная норма запыленности может быть обеспечена одними средствами вентиляции.
Анализ номограммы показывает, что область применения вен­тиляции в качестве единственного средства борьбы с пылью весьма ограниченна. Если учесть, что для большинства пылей кри­тическая скорость ее сдувания составляет около 1,8 м/с, то при начальной запыленности свежего воздуха ^1 мг/м³ максималь­ная интенсивность источника пылеобразования должна быть ^105 мг/с. Интенсивность же источников пылеобразования в по­давляющем большинстве случаев существенно выше этой вели­чины. Поэтому вентиляция не может использоваться в качестве единственного средства борьбы с пылью, но она должна явля­ться обязательной составной частью комплекса мероприятий по борьбе с пылью, так как проветривание обеспечивает вынос мель­чайших частиц пыли, наиболее опасных для здоровья и, как пра­вило, не улавливаемых другими средствами пылеподавления. 264