CC BY
44
абонента (в данном случае обслуживающая организация и потребитель) договора о техническом обслуживании ВДГО и аварийно-диспетчерском обеспечении, заключенного со специализированной организацией, является основанием для приостановления подачи газа.
Таким образом, «Правила поставки газа для обеспечения коммунально-бытовых нужд граждан» предусматривают обязанность абонента по заключению договора именно с газораспределительной организацией.
Решение вопросов, связанных с безопасной эксплуатацией внутри-домового газового оборудования, не терпит отлагательств. Конечно, для системного решения всех этих задач на региональном уровне потребуется время, но только единая правовая система обеспечения надлежащего технического обслуживания внутридомового газового оборудования и единая система контроля за таким оборудованием позволит обеспечить безопасные условия проживания населения на территории Российской Федерации.
A. Gabin, V. Loginov, A. Pushkarev
About some problems of providing gas equipment exploitation safety
Problems of appropriate technical service for domestic gas equipment are considered.
Key words: equipment, control, user of gas, abonent, duty, contract.
Получено 22.09.10
УДК 622.451:622.413.6
Е.С. Дударь, доц., (3422) 219-80-43, elendudar@yandex.ru (Россия, Пермь, Пермский государственный технический университет),
О.И. Дударь, канд. физ.-мат. наук, доц., (3422) 273-42-73, olegdudar@yandex.ru
(Россия, Пермь, Пермский военный институт внутренних войск МВД РФ),
Н.М. Качурин, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, проректор,
(4872) 33-22-70, ecology@tsu.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ)
ВЛИЯНИЕ АЭРОЛОГИЧЕСКИХ И ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА ПРОЦЕСС КОНДЕНСАЦИИ ВЛАГИ В ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ СЕТИ РУДНИКА
Рассматривается влияние климатических, геометрических, физических и технологических параметров на количество выпадающей влаги и размер зоны конденсации. Исследование позволило оценить степень влияния каждого параметра и возможность его использования для управления процессом конденсации.
Ключевые слова: конденсация влаги, вентиляционная сеть, рудник.
Введение. В теплое время года наружный воздух, поступая в рудник, охлаждается в стволе, и содержащаяся в нем влага конденсируется на
стенках выработок [1, 2]. Конденсация может иметь место в любых проветриваемых подземных сооружениях, скважинах, пустотах [3], но в наибольшей степени она характерна для неглубоких калийных рудников, в которых процесс усиливается в связи с высокой гигроскопичностью пород. Количество выпадающей при этом влаги может достигать 10000 т и более [1], что сказывается на безопасности и эффективности производства [1]. Для обоснования тех или иных технических решений, направленных на нейтрализацию отрицательных последствий, необходимо знать, какие параметры и как влияют на протекание процесса конденсации.
В данной работе теоретически с помощью разработанного комплекса программ «МтеСНта1е» исследовалось влияние на суммарную массу влаги М, выпадающей в течение теплого полугодия в рудничной сети, и на предельный размер зоны конденсации Ь следующих параметров:
О - массовый расход поступающего в рудник воздуха;
Тау- среднегодовая температура поступающего атмосферного воздуха;
д - плотность теплового потока, идущего из недр Земли;
Н - глубина разрабатываемого горизонта;
(рсг - критическая относительная влажность воздуха, при которой начинается конденсация на поверхности гигроскопичных пород;
N - параметр разветвленности сети (число параллельных выработок);
£ - площадь поперечного сечения параллельных выработок.
Метод решения. Комплекс «МтеСНта1е» позволяет определять:
- воздухораспределение в рудничной сети;
- параметры микроклимата (давление, температуру и влажность воздуха);
- количество выпавшей влаги и ее распределение по выработкам в произвольный момент времени.
Реализованная в комплексе программ математическая модель процесса тепломассообмена между рудничным воздухом и стенками выработок описана в работах [4, 5]. Она основана на решении системы дифференциальных уравнений в частных производных, включающих в себя:
- уравнения движения турбулентной жидкости (паровоздушной
смеси);
- уравнения нестационарного конвективного теплообмена между воздухом и горными породами;
- уравнения турбулентной диффузии пара к стенкам выработки с образованием на ней жидкой фазы.
Рудничную сеть моделировали системой параллельных выработок (рис. 1).
Рис.1 Вентиляционная модель
Результаты расчетов. В качестве базовых были приняты следующие значения варьируемых параметров, в большинстве своем характерные для Верхнекамских калийных месторождений: О =350 кг/с, Тау=0,7 0С,
Н =400 м, д =0,06 Вт/м2, (рсг =67 %, N =7, £ =20 м2. Далее каждый параметр варьировался при фиксированных значениях остальных параметров. В расчетах оставались неизменными следующие величины: площадь поперечного сечения стволов (36 м ), длина параллельных выработок (10 км), амплитуда годового гармонического колебания среднесуточной температуры атмосферного воздуха (17 0С), график изменения относительной влажности воздуха [6]. Для стволов предполагалось наличие бетонного покрытия (рсг =100 %). Рассматривался только теплый период года (с 15 апреля по 15 октября).
Для базового варианта на рис. 2, а и 2, б показано изменение интенсивности выпадения влаги (расхода конденсирующейся жидкости Ож) и
размера зоны конденсации / в течение теплого полугодия. Размер зоны конденсации / определялся вдоль пути, задаваемого ветвями 1-2-3-4-5. Так как бетонное покрытие ствола 1 препятствует конденсации, то в подавляющем числе случаев конденсация начиналась от узла 2 - начала горизонтальных выработок и прекращалась между узлами 3 и 4 горизонтальной ветви 3. В ограниченном числе случаев наблюдалось смещение точки начала конденсации как вверх, вдоль ствола 1, так и вправо вдоль ветвей 2-3.
Видно, что пиковые значения рассмотренных величин приходятся на середину июля. Далее для оценки процесса конденсации в целом будем использовать две величины: суммарное количество выпавшей влаги М , численно равное площади под кривой Ож (1) (рис. 2, а), и максимальный
размер зоны конденсации Ь, которому соответствует пиковое значение величины /, то есть Ь = /тах (рис. 2, б).
2 38 74 110 146 день
а
40 68 96 124 152 день
б
Рис. 2. Изменение расхода конденсирующейся влаги (а) и размера зоны конденсации (б) в теплый период года: ▲ - конец конденсации;
• - начало конденсации
Влияние исследуемых параметров на величины М и Ь показано на рис. 3. Из представленных результатов видно, что массовый расход О воздуха и его среднегодовая температура Тау влияют на процесс конденсации одинаковым образом (рис. 3, а-г), а именно: с увеличением О и Тау
величины М и Ь возрастают по закону, близкому к линейному. Такой характер зависимостей объясняется тем, что с увеличением количества поступающего в рудник воздуха и его температуры возрастает вносимая в рудник масса влаги. Это хорошо подтверждается натурными наблюдениями. Так в угольных шахтах Донбасса в наиболее жаркие дни конденсация происходит настолько интенсивно, что образуется туман [2]. Образование тумана отмечают и на канадских шахтах [7].
Одинаково влияет на М и Ь и другая пара параметров - глубина разрабатываемого горизонта Н и плотность теплового потока из недр Земли д (рис. 3, д-и). При малых значениях Н и д конденсируется очень большое количество влаги (порядка 15000 т). С увеличением этих параметров суммарная масса М стремится к нулю приблизительно по параболическому закону, так что при Н > 800 м и д > 0,1 Вт/м конденсация практически отсутствует. Интересными являются и зависимости Ь(Н) и Ь (д): при малых значениях Н и д размер зоны конденсации остается постоянным и равным примерно 5 км.
Затем, начиная с Н « 300 м и д « 0,05-0,06 Вт/м , размер зоны конденсации резко снижается практически до нулевого уровня (при Н « 800 м и д ~ 0,1 Вт/м ). Одинаковый характер влияния на конденсацию глубины
Н и плотности теплового потока д объясняется тем, что оба эти параметра определяют естественную температуру пород на данной глубине. В свою очередь превышение температуры поступающего воздуха над естественной температурой пород определяет интенсивность процесса конденсации.
Сходным образом влияет на процесс конденсации и критическая относительная влажность воздуха (рсг (рис. 3, к, л), то есть при малых значениях выпадает большое количество влаги (до 12000 т при (рсг =50 %), а размер зоны конденсации остается примерно постоянным и равным 5 км. Затем с увеличением (рсг и масса М, и размер зоны конденсации Ь начинают стремиться к нулю, но не достигают его, так как (рсг не может превышать 100 %. Отметим, что при (рсг >85 % наблюдается явление вторичной конденсации, то есть после того, как процесс конденсации в выработках прекратился, он вновь возобновляется в стволе 5, выдающем воздух из рудника. Явление объясняется тем, что с уменьшением глубины понижается естественная температура горных пород. Тем самым в стволе вновь создаются благоприятные условия для конденсации, которая будет иметь место, если по каким-то причинам не произошло значительное выпадение влаги на начальном участке 2-3 рудника. Расчеты показывают, что это явление имеет место и при малых расходах подаваемого в рудник воздуха (при О < 70 кг/с). Натурные наблюдения подтверждают этот эффект, возникающий при проветривании небольших шахт Севера. Выпадение влаги в стволе, выдающем воздух, отмечалось и на польских шахтах [8].
Выводы. Рассмотрено влияние различных параметров на процесс конденсации влаги в рудничной вентиляционной сети. Результаты исследования показали, что наиболее существенное влияние на процесс конденсации оказывают следующие величины: расход О и среднегодовая температура Тау воздуха на входе в сеть; глубина разрабатываемого горизонта
Н и плотность теплового потока д, идущего из недр Земли; критическая относительная влажность воздуха (рсг, характеризующая гигроскопичность пород. За исключением Н и д все остальные параметры могут быть использованы для управления процессом конденсации.
Рис.3. Зависимость количества выпадающей влаги и размера зоны конденсации от параметров: а, б — расхода воздуха; в, г — среднегодовой температуры; д, е — глубины разработки; ж, и — теплового потока; к, л — гигроскопичности пород;
м, н — площади сечения выработок; п, р — разветвленности сети,
----- — значения для рудничной сети;-------значения в стволе, выдающем воздух
Степень разветвленности сети N практически не влияет на количество выпадающей влаги, но может быть использована для управления размером зоны конденсации.
Список литературы
1. Медведев И.И. Проветривание калийных рудников. М.: Недра, 1970. 204с.
2. Щербань А.Н., Кремнев О.А. Научные основы расчета и регулирования теплового режима глубоких шахт. Т.1. Киев: Изд-во АН УССР, 1959. 430с.
3. Мохирев Н.Н., Постникова М.Ю. Отработанное пространство и его влияние на режимы работы вентиляторов главного проветривания // Записки горного института. 2009. Т.181. С.46 - 48.
4. Дударь О.И., Дударь Е.С., Мохирев Н.Н. Математическая модель процесса конденсации влаги при движении воздуха в вентиляционной сети калийного рудника. // Информация, инновации, инвестиции. 2003: материалы 4-й Всероссийской (с международным участием) научной конференции. Пермь, 2003. С.163.
5. Дударь Е.С. Особенности формирования и расчет термовлажностного режима выработок калийных рудников // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2009. №4. С.10 -14.
6. СНиП 23-01-99. Строительная климатология.
7. Hall A.E., Gangel M.K., Stewart S.B.V. Atmospheric fog in Canadian mines // CIM Bull. 1989. 82, № 921. P.52 - 55.
8. Knothe S., Nowak B., Szlazak M. Wplyw wilgotnosci na przeptyw powietrza w glebokicii szybach wentylacyjnych // Arch. Gorn. 1986. 31. № 2. P. 289-303.
E. Dudar, O. Dudar, N. Kachurin
Influencing aerological and geotechnological parameters upon steam condensation process in ventilation network of the mine
Influencing aerological, geometrical, physical and technological parameters upon steam condensate mass and the condensation area dimension is considered. The investigation makes it possible to estimate the order of influence for the each parameter and the possibility to employ it for control the condensation process.
Key words: steam condensation, ventilation network, mine.
Получено 22.09.10
