Критерии эффективности вентиляторных комплексов комбинированного проветривания газообильных угольных шахт

Макаров В.Н.; Белов С.В.; Фомин В.И.

УДК 622.44

В.Н. Макаров, С.В. Белов, В.И. Фомин

КРИТЕРИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЕНТИЛЯТОРНЫХ КОМПЛЕКСОВ КОМБИНИРОВАННОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ ГАЗООБИЛЬНЫХ УГОЛЬНЫХ ШАХТ

Проведен дифференцированный анализ вентиляционных режимов угольных шахт, позволивший установить закономерности режимов работы газоотсасывающих вентиляторных установок и вентиляторных установок главного проветривания в составе вентиляторного комплекса комбинированного проветривания.

Ключевые слова: вентиляторные установки, вентиляционные режимы угольных шахт, газоотводящие сети.

Семинар № 18

ЖЭешилягорные установки главного

М-З проветривания (ВУГП) и газоотсасывающие вентиляторные установки (ГВУ), входящие в состав вентиляторного комплекса комбинированного проветривания (ВККП) предназначены для обеспечения необходимых вентиляционных параметров в газообильной угольной шахте, при которых достигаются нормативные требования санитар-но-гигиени-ческих условий, предотвращения проявлений метаноопасности и газового барьера.

Многосвязная комбинированная вентиляционная система угольных шахт представляет собой аэрогазодинамически соединенные вентиляционную и газоотводящую сети, причем последняя состоит из выработанного пространства газоотводящих выработок и скважин. Специфика газоотводящей сети, ее аэрогазодинамическая связь с вентиляционной общешахтной сетью приводит к взаимозависимости режимов работы вентиляторов в составе комплекса комбинированного проветривания, при всем разнообразии горно-геологических и технологиче-392

ских условий. Дифференцированный анализ вентиляционных режимов угольных шахт позволил установить закономерности режимов работы ГВУ и ВУГП в составе ВККП. На рисунке приведены распределения общешахтных и газоотводящих вентиляционных сетей по эквивалентным отверстиям в расчете на 2006 г.

Малые эквивалентные отверстия газоотводящих сетей требуют соот ветст-венно и низкую удельную быстроходность газоотсасывающих вентиляторов, то есть большую их аэродинамическую нагруженность по сравнению с ВУГП.

Анализ функционирования аэрогазо-динамической системы, включающей ВККП и многосвязную комбинированную вентиляционную систему с использованием системного подхода позволяет определить основные критерии оценки эффективности вентиляторов в составе ВККП. Учи-тывая, что основное назначение ВККП заключается в обеспечении нормированных санитарно-гигиеничес-ких условий, устранении проявлений

а

б

Гистограмма распределения эквивалентных отверстий общешахтных (а) и газоотводящих (б) вентиляционных режимов

метаноопасности, газового барьера, за-газовывания действующих выработок при аварийной остановке ВГП, а также надежное реверсирование их для обеспечения безопасных условий спасения людей, застигнутых аварией и ликвидации возникшего жара в газообильных угольных шахтах при минимальных энергозатратах, в качестве системных критериев оценки эффективности ВККП приняты следующие показатели.

Адаптивность- способность ВККП изменять режимы работы для обеспечения требуемых, переменных параметров многосвязной комбинированной вентиляционной системы. Критерий адаптивности ВККП характеризуется тремя показателями:

Аэ - коэффициент активной адаптивности, характеризующий спо-собность с минимальными энергозатратами обеспечивать переменные вентиляционные режимы;

Аэ определяется коэффициентом

нормированного удельного энергопотребления Кэ, определяемый средневзвешенным статическим к.п.д. на номинальной аэродинамической характеристике вентиляторной установки в нормированном диапазоне изменения ее

п

подачи = 3.3 в сочетании с глуби-

Птп

ной экономичного давлению Г

1та>

1

НстЧ

dq

К =-

регулирования по

(1)

”1 Нс^

qm^n

Коэффициент множественной корре-

ляции л

Ъ,К,Г

характеризующий степень

зависимости среднего эксплуатационного статического к.п.д. установок от Кэ,

Я

Г, Я кг = 0.81. При этом -—^ = 5.98, то

п,к,г г ст

^0Я

есть в три раза превышает его нормированное значение при надежности 0.95 [2].

Коэффициент пассивной адаптивности, характеризующий стабильность режима аэрогазодинамической изоляции очистной выработки от выработанного пространства в условиях колебаний параметров комбинированной многосвязной вентиляционной системы, обусловленных геотехническими факторами:

т ^

•' dq

А =, (2)

| dq

где Нст - коэффициент статического давления вентилятора; q -коэффициент расхода вентилятора.

Коэффициент функциональной адаптивности характеризует степень согласованности аэродинамических характе-

ристик ВУГП и газоотсасывающих установок с параметрами общешахтной и газоотводящей сетей многосвязной комбинированной вентиляционной системы для обеспечения аэрогазодинамической изоляции очистной выработки от выработанного пространства:

А = Бше. , (3)

* V

1 эГВУ

где ГэГВУ, FэВУШ - эквивалентные отверстия газоотводящей и общешахтной вентиляционных сетей многосвязной комбинированной вентиляционной системы (см. рис.).

Для определения численных значений коэффициента Ак и подтверждения наличия корреляции вентиляционных параметров газоотводящей и общешахтной вентиляционных сетей были использованы материалы депрессионных съемок и проектных вентиляционных режимов. По результатам обработки установлено, что показатель, Ак изменяется в диапазоне 3.2 < Ак < 8.3, среднестатистическое его значение составляет 6.4. Среднее квадратичное отклонение оАк =0.5. Этому отклонению соответствует средняя квадратичная ошибка определения среднего значения Ак равная 0.09 или + 1.4%. Коэффициент корреляции параметров вентиляции общешахтной и газоотводящей вентиляционных сетей составил 0.34, что больше утроенного значения средней квадратичной ошибки коэффициента Ак. Поэтому корреляционная связь между параметрами общешахтной и газоотводящей вентиляционных сетей многосвязной комбинированной вентиляционной системы газообильных угольных шахт в рамках рассмотренной их выборки можно считать достоверно установленной [2].

Интегральным показателем, характеризующим аэрогазодинамическую изоляцию, является коэффициент распределения воздуха, определяемый отноше-

Ч

нием расхода метановоздушной смеси через газоотводящую сеть к подаче воздуха в очистную выработку через общешахтную вентиляционную сеть. Учитывая наличие корреляционной связи между эквивалентными отверстиями общешахтных и газоотводящих вентиляционных сетей, а также вышесказанное получим ограничение, накладываемое на соотношение аэродинамических параметров ГВУ и ВУГП для обеспечения пассивной функциональной адап-

тивности ВККП, состоящего из ГВУ и ВУГП:

А

- = А

(4)

А V

пВУГП 1 эГВУ

Эффективно эксплуатируемые в настоящее время в составе ВККП на угольных шахтах ГВУ: УВЦГ-7, УВЦГ-9, УВЦГ-15 совместно с ВУГП: ВЦ-15, ВЦ-25, ВЦ-31.5, спроектированы с учетом вышеуказанного ограничения, накладываемого на их аэродинамические характеристики.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Петров Н.Н. Методы оценки эффективности шахтных вентиляторных установок. -Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - Новосибирск: Наук, Сибирское отделение, 1975, с. 38-46.

2. Щиголев Б.М. Математическая

обработка наблюдений. - М.: Наука, 1969. -348 с.

2

Коротко об авторах -------------

Макаров В.Н., Белов С.В., Фомин В.И. университет», office@ursmu.ru

ГОУ ВПО «Уральский государственный горный

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Макаров В. Н., Белов С. В., Фомин В. И.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Макаров В. Н., Белов С. В., Фомин В. И.

Текст научной работы на тему «Критерии эффективности вентиляторных комплексов комбинированного проветривания газообильных угольных шахт»