Раздел III. ВЕНТИЛЯЦИЯ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Вентиляция шахт и рудников

Основными источниками движения воздуха в шахте (руднике) являются естественная тяга и работа вентиляторов.

Естественная тяга

Естественной тягой называется движение воздуха под действием естественных причин, основными из которых являются различная плотность воздуха в двух вертикальных или наклонных выработках и скоростное давление ветра.

Разность давлений, обусловленная этими причинами, называется депрессией естественной тяги.

Рассмотрим две вертикальные выработки, заполненные воздухом с разной плотностью (ρ₁ и ρ₂), разделенные сплошной перемычкой (рис. 3.1.)

Допустим, что ρ₁>ρ₂. Аэростатическое давление на перемычку со стороны ствола 1 равно Р_о+gρ₁Н (Р_о – атмосферное давление; g – ускорение свободного падения; Н – глубина стволов), со стороны ствола 2 - Р_о+gρ₂Н. Разность давлений, равная g(ρ₁-ρ₂)Н=h_е – депрессия естественной тяги. При удалении разделяющей перемычки воздух в рассматриваемой системе придет в движение за счет этой депрессии.

Из рассмотренной схемы можно заключить, что естественная тяга имеет место в том случае, когда средние плотности воздуха двух сообщающихся вертикальных столбов будут различными. При этом воздух движется от более тяжелого столба воздуха к более легкому.

Плотность воздуха, следовательно, и величина депрессии естественной тяги зависит, главным образом, от его температуры.

Разность температур воздуха в двух стволах может иметь место в следующих случаях:

1. При расположении устьев стволов на одном уровне, но, если один ствол мокрый, а другой сухой (температура воздуха в мокром стволе меньше, а плотность его, следовательно, больше, чем в сухом).

2. При работе вентилятора зимой в воздухоподающем стволе воздух более холодный (естественная тяга будет того же направления, что и депрессия вентилятора), летом – наоборот.

3. При расположении устьев стволов на разных уровнях.

4. При вскрытии шахты штольней (естественная тяга возникает благодаря разности температур наружного и внутреннего воздуха).

Величина депрессии естественной тяги может быть определена замером (депрессиометром через перемычку, депрессиометром без перемычки, полуэмпирическим методом).

Депрессия естественной тяги может быть также рассчитана гидростатическим методом [1, 7].

Для быстрого подсчета (с достаточной для практики точностью) естественной тяги может быть использована формула В.Б. Комарова:

h_е=0,046Н , Па (3.1.)

где Н – глубина шахты, м; - средняя температура воздуха в воздухоподающем и вентиляционном стволах соответственно.

Характеристика естественной тяги (график зависимости ее депрессии от расхода воздуха) зависит от времени года (рис. 3.2.).

Ветровой напор (при вскрытии шахты штольней) может быть подсчитан по формуле:

, Па (3.2.)

где ν_в – скорость ветра, м/с; ρ – плотность воздуха, кг/м³; β – угол между осью штольни и направлением господствующих ветров, град.