Аэрология

J °^г А ^?
Рас. 12.5. Расчетные схемы вентиляционных сетей:
а — вариант с установкой вентиляционного окна в одной из ветвей; б — вариант с за­данным расходом воздуха в ветви в
духа во всех ветвях и новую производительность вентилятора главного проветривания.
Рассмотрим следующий пример. Пусть в одной из ветвей вен­тиляционной сети (рис. 12.5) установлено окно, при котором дебит ветви уменьшается на величину Aq_c =—5 м³/с. На есть работает вентилятор с характеристикой # = 500—5q_c. До установки венти­ляционного окна аэродинамическое сопротивление ветви Ri = = 0,1Н-с²/м⁸ _и расход воздуха Qi = 39,8 м³/с, а в усиливаемой ветви соответственно #₂^0,2Н-с²/м⁸ и Q = 28,2 м³/с. Уравнения по ячейкам имеют вид
2R_lQ₁AQ_l + AR (Q? + 2Q_XAQ₁+ AQi) —2R₂Q₂AQ₂- 0;
2/?₂Q₂AQ_a + 5(AQ₁ + AQ_a) = 0;
Подставив вместо Q_b Q_s, AQ их значения, после вычислений найдем, что AQ₂=1,53 м³/с; Д# = 0,0475 Н-с²/м⁸, Q. = 34,8 м³/с; Q₂ = 29,73 м³/с. При установке вентиляционного окна производи­тельность вентилятора уменьшится с 68 до 64,53 м³/с, а депрессия увеличится со 160 до 177,5 Па.
Задача определения требуемого расхода воздуха для проветри­вания выработок при минимальных затратах выражается в виде целевой функции
т
-min (12.29)
при следующем ограничении
2Q, = 0, (12.30)
где Ф; — функционал, представляющий собой мощность расходуе­мую на проветривание вентиляционной сети; т — число ветвей, в которых задан необходимый расход воздуха (все слагаемые, включающие q_m исключаются из функционала Ф).
Пусть задан расход воздуха Q₆, который должен проходить по ветви 6 вентиляционной сети (см. рис. 12.5). Функционал для данной схемы имеет вид
Ф - R_XQ\ + R*Ql -i- K₃Q* + R&l + RnQl + R.Ql + R7Q7 + R«Ql +
^R*Ql+RioQ^s\o + RiiQn.
183

Согласно направлению движения воздуха для данной схемы ограничения выразятся в виде:
Qi + Q₂=0; Qi-Qe-Q^O;
Q4 + Q5—Qe = 0; Qo+Qio-Qe-O; Q₈ + Qo-Q₈-0; Q7 + Q10-Q11-O.
Если из сети убрать ветвь 6, то при решении уравнений полу­чим естественное распределение воздуха по ветвям. Наличие ветви 6 вызывает неувязку депрессий в контурах / и //. Величина неувязки определится по формуле
А/г₆ = Л₆—h_cd,
где /г₆ — депрессия ветви 6 при естественном распределении воз­духа; hcd — депрессия между точками end при отсутствии ветви 6.
Если h_6Cd, то в выработке можно установить вентилятор с депрессией й_п = Д/г₆ и расходом Qb^Qs- Если h₆>h_Cd, то для обеспечения требуемого расхода воздуха в ветви 6 необходимо установить отрицательный регулятор с аэродинамическим сопро­тивлением, определяемым по формуле
AK_e = AA_e/Q6.
При решении задач регулирования распределения расхода воз­духа необходимо учитывать газодинамические процессы, происхо­дящие в шахтах. Увеличение расхода воздуха, подаваемого в вен­тиляционную сеть, вызывает увеличение концентрации газа в выработках вследствие более интенсивного выноса его из выра­ботанного пространства, что может создать опасную ситуацию. По истечении определенного времени (зависит это от конкретных ус­ловий) концентрация газа уменьшается до расчетного значения, соответствующего новому расходу воздуха. Поэтому увеличение расхода воздуха до расчетного значения необходимо осуществлять не за один прием, а ступенчато. Увеличение расхода воздуха за один прием не должно превышать 30 % от исходного уровня, а продолжительность каждой ступени должна быть не менее 20— 25 мин.
Кроме ступенчатого регулирования используют линейное (плавное) и безопасное регулирования. Суть линейного регулиро­вания состоит в линейном изменении расхода воздуха в усили­ваемой ветви, при котором концентрация газа не превышает ее допустимых значений в процессе перехода на новый режим про­ветривания. Недостаток линейного регулирования — выход на но-184
вый режим проветривания требует много времени. Суть безопас­ного регулирования заключается в том, что переход от одного уровня на другой осуществляется через промежуточный (назы­ваемый безопасным) уровень расхода воздуха. Безопасное регу­лирование учитывает ту часть воздуха, которую необходимо пода­вать. Его использование возможно в том случае, когда известно аэродинамическое сопротивление выработанного пространства.
Различают оперативное регулирование и регулирование по за­данному расходу воздуха. Оперативное регулирование применя­ется при наличии непрерывно (автоматически) поступающей ин­формации о состоянии рудничной атмосферы в интересующих точках горных выработок и быстрой реакции на нее регуляторов воздуха. Оно применяется на опасных по газу угольных шахтах. Регулирование по заданному расходу воздуха применяется при отсутствии средств непрерывного сбора информации.