Порядок определения и учета лобовых аэродинамических сопротивлений при проектировании вентиляции шахт

На всех шахтах обеспечение безопасности является приоритетной задачей. Наиболее важный вопрос связан с эффективным и надежным проветриванием. В настоящее время нет действующего документа по проектированию вентиляции угольных шахт. Существовавшее ранее Руководство по проектированию вентиляции шахт, утвержденное Минуглепром СССР от 15.08.1989 года в настоящее время не действует. В ранее действующих документах некоторые параметры, влияющие на проветривание, не были достаточно изучены. Так ряд вопросов касательно определения величины аэродинамического сопротивления требуют пересмотра. Существующие эмпирические коэффициенты, указанные в Руководстве и справочниках, не учитывают изменившиеся виды технологий, применяемые при проходке горных выработок, современные виды крепи и горное оборудование. Отдельно обращает на себя внимание вопрос определения и учета величины лобового аэродинамического сопротивления. Данной теме посвящена настоящая публикация. Для определения величины дополнительной депрессии, затрачиваемой на преодоление движущегося препятствия, предлагается использовать численное трехмерное моделирование. Величина лобового аэродинамического сопротивления не постоянная. Она зависит от скорости движения горных машин и воздуха, формы и площади сечения горной выработки и миделева сечения перемещающегося препятствия. Разработанные рекомендации позволяют рассчитать величину дополнительной депрессии, затрачиваемой на преодоление лобового аэродинамического сопротивления, значения этого вида сопротивления и соответствующего коэффициента. При проектировании проветривания для обеспечения безопасности рекомендуется принимать максимальное значение лобового аэродинамического сопротивления. Предложенный алгоритм учета лобового аэродинамического сопротивления при расчёте вентиляции апробирован и может быть использован на шахтах и рудниках. В примере показано, что неучитывание лобового аэродинамического сопротивления может привести к уменьшению расхода воздуха на 20 % по отношению к расчётной величине.

Ключевые слова: безопасность, шахта, проветривание, лобовое аэродинамическое сопротивление, эксперимент, численное моделирование, проектирование.