Аэрология

23.5. Вентиляция выработок большой длины
Тупиковые выработки большой длины проветриваются с использо­ванием;
одного вентилятора, работающего на общий трубопровод (для этого используется трубопровод диаметром > 1 м либо вентиля­тор подключается с помощью тройника к двум параллельным трубопроводам с целью подачи в забой необходимого количества воздуха);
каскадной установки вентиляторов (по мере проведения вы­работки в начале трубопровода устанавливается несколько вен­тиляторов один за другим (рис. 23.6, а));
рассредоточенной установки вентиляторов (см. рис. 23.6, в)\
установки вентиляторов в шлюзовых камерах (см. рис. 23.6,5).
Проветривание с помощью одного вентилятора применяется при проведении выработок большого сечения, когда возможно разместить в выработке трубопровод большого диаметра. В этом случае, как правило, используются металлические трубы. Расчет проветривания с помощью одного вентилятора аналогичен расчету проветривания тупиковых выработок.
Каскадная установка вентиляторов чаще применяется на га­зовых угольных и рудных шахтах. Все вентиляторы и пусковая аппаратура устанавливаются в выработке со свежей струей, что обеспечивает простоту подвода энергии и большую безопасность. При этом из-за большого давления в трубопроводе достигается хорошее самоуплотнение стыков труб, в результате чего уменьша­ются утечки воздуха и аэродинамическое сопротивление за счет
296

^=щ
Рис. 23.6. Схемы проветривания выработок большой длины: б, г, е — эпюры распределения давления в трубопроводе
лучшего распрямления стенок труб. Расчет каскадной установки вентиляторов производится в следующем порядке.

1. 
   Определяется аэродинамическое сопротивление трубопро­вода по заданным типу труб, их диаметру, длине звеньев, каче­ству сборки и полной расчетной длине трубопровода.
   
2. 
   Рассчитываются коэффициенты потерь и доставки воздуха и определяется подача (м³/мин) вентиляторной установки на полную длину трубопровода по формуле
   

Q. = Qa/t|, (23-8)
где Q₃ — расход воздуха для проветривания забоя, м³/с.
В связи с необходимостью создания большого напора коэф­фициент удельной стыковой воздухопроницаемости в жестких трубопроводах должен быть по возможности минимальным, что достигается применением соответствующих способов соединения звеньев. Например, фланцевое соединение с резиновыми кольце­образными прокладками при хорошем качестве сборки может обеспечить &_в^0,0005. С целью уменьшения утечек воздуха и аэродинамического сопротивления трубопровода рекомендуется вводить в него полиэтиленовые рукава большой длины, которые перекрывают несколько стыков и сглаживают внутреннюю поверх­ность.
3. Определяется депрессия (Па) для полной расчетной длины
трубопровода по формуле
h = R_rQl (23,9)
где R_T— аэродинамическое сопротивление трубопровода, Н-с?/м⁸.
297

4. По индивидуальным характеристикам вентиляторов выбира­
ется вентилятор, который при высоких значениях коэффициента
полезного действия обеспечивает подачу расчетного количества
воздуха с учетом его утечек. На индивидуальной характеристике
выбранного вентилятора из точки, соответствующей его подаче
восстанавливается перпендикуляр до пересечения с кривой. Точка
пересечения соответствует депрессии данного вентилятора. По­
требное число вентиляторов для проветривания всей выработки
определяется по формуле
n_B = hfh_BU
где Лв1—депрессия выбранного вентилятора, Па.
5. Уточняется потребное число вентиляторов в каскадной уста­
новке последовательным сложением характеристик вентиляторов
(рис. 23.7). Сложение производится до тех пор, пока суммарная
депрессия вентиляторов не превысит расчетную величину h.
В начальный период проходки выработки устанавливается пер­вый вентилятор, который по мере наращивания трубопровода ра­ботает до тех пор, пока количество воздуха, поступающее в за­бой, не окажется равным расчетному. После этого подключается второй вентилятор и т. д. Длина трубопровода, при которой к сети подключается очередной вентилятор, определяется графо­аналитическим способом, разработанным В. С. Вепровым. Суть способа состоит в следующем. В осях координат h и Q строятся суммарные характеристики вентиляторов при их последовательной работе на сеть и характеристики трубопровода при трех-четырех значениях произвольной и полной его длины. Количество воздуха, поступающее на начало каждого трубопровода при индивидуаль­ной и совместной работе вентиляторов на сеть, определяется абс­циссой точки пересечения характеристики трубопровода с соот­ветствующими характеристиками вентиляторов. Количество воз­духа (м³/мин), поступающее к концу г-го трубопровода, определя­ется по формуле
Q_K£ = Qh/ti, (23.10)
где Qn — количество воздуха, поступающее к началу трубопровода, м³/с.
Затем по расчетным данным строятся графики зависимостей Q_K = f(L_T) (L_T— длина трубопровода) для вентиляторов (одного, двух и т. д.), по которым находится предельная длина трубопро­водов для данного числа работающих вентиляторов (рис. 23.8). Точки пересечения прямой Q₃ с кривыми Q_K/ соответствуют зна­чениям длины трубопровода, при которых необходимо устанав­ливать последующие вентиляторы. Из рис. 23.8 следует, что с уве­личением числа вентиляторов, работающих в каскаде, приращение длины трубопровода уменьшается при снижении эффективности работы вентиляторов. Во избежание потерь напора, вызванного закоучиванием потока воздуха в вентиляторе, каждый последую­щий вентилятор должен присоединяться к разделяющей венти-