|
требуют создания современных методов расчета тепло-влажностного режима в сети горных выработок. 5. В настоящее время достаточно полно разработана теория теплои массообмена горного массива с рудничным воздухом для одиночных выработок на основе балансовых уравнений, с целью определения осредненных по сечению выработки величин. При этом в большинстве существующих методик расчета предполагается известным закон изменения относительной влажности (влагосодержания) по длине выработки. Основным исследуемым процессом до настоящего времени являлся процесс теплои массообмена при испарении влаги из горного массива. 6. В виду сложности протекания взаимосвязанных процессов теплои массообмена при конденсации влаги предпочтение следует отдать математическому моделированию, которое в данных условиях будет эффективнее, нежели использование альтернативного и более традиционного способа исследования с помощью натурного и модельного эксперимента. 7. Исследование аэродинамики в призабойной зоне камер и по их длине в натурных условиях требует дальнейшего совершенствования и разработки более точного способа определения площади поперечного сечения горных выработок большого объема. Цель и идея работы. Постановка задач исследований Проведенный обзор работ, опубликованных в отечественной и зарубежной литературе, посвященных аэрогазодинамикс и процессам тепломассообмена в выемочных камерах рудников позволил сформулировать цель и идею работы в следующем виде. Целью работы являлось установление новых и уточнение существующих закономерностей аэрогазодинамических процессов в горных выработках и выемочных камерах при подземной добыче гипса и калийной соли, для совершенствования методики прогнозирования газовых ситуаций при нормальных и 55 |
Выводы 1. С увеличением темпов и глубины разработки месторождений полезных ископаемых растет необходимость создания новых технологических схем подготовки воздуха, включающих как комплексное кондиционирование рудничного воздуха, так и локальные средства по его обработке. 2. Важнейшей научной проблемой горной теплофизики остается изучение закономерностей массообмена пород с воздухом при конденсации влаги, особенно для рудников, разрабатывающих гигроскопичные полезные ископаемые. В случае отрицательных значений температуры конденсация ведет к кристаллизации льда, что характерно для условий шахт и рудников Севера. 3. Теоретическое обоснование надежного, безопасного и энергетически эффективного функционирования систем кондиционирования воздуха на горных предприятиях, использование природных и вторичных источников энергии требуют создания современных методов расчета тепло-влажностного режима в сети горных выработок. 4. В настоящее время достаточно полно разработана теория теплои массообмена горного массива с рудничным воздухом для одиночных выработок на основе балансовых уравнений, с целью определения осредненных по сечению выработки величин. При этом в большинстве существующих методик расчета предполагается известным закон изменения относительной влажности (влагосодержания) по длине выработки. Основным исследуемым процессом до настоящего времени являлся процесс теплои массообмена при испарении влаги из горного массива. Вместе с тем вопросам конденсации влаги посвящено значительно меньше публикаций, математические модели процесса, протекающего в условиях горных выработок, отсутствуют. 5. Проведенный краткий обзор технической литературы показал, что практически отсутствуют двухмерные математические модели, позволяющие учитывать турбулентный характер движения воздуха в выработке, изменение профиля температуры, скорости и концентрации водяного пара по её сече40 иию, а также отсутствуют теоретические работы, посвященные особенностям протекания процессов теплои массообмена в сети горных выработок. 6. Хорошо разработанная теория расчета теплообменных аппаратов позволяет распространить, при соответствующем обосновании, существующие методики на условия горных выработок. Учет изменения параметров воздуха по сечению трубы позволит теоретически исследовать процессы теплои массообмена при конденсации. 7. Создаваемая методика расчета процессов теплои массобмена в отдельной выработке должна легко адаптироваться для проведения совместного расчета распределения воздуха, температуры и концентрации пассивной примеси в сети выработок. С этой целью требуется свести решение системы дифференциальных уравнений, описывающих процессы теплои массообмена при конденсации в выработке круглого сечения, к достаточно простым аналитическим и нолуаналитическим зависимостям. 8. Исходя из сопряженного характера задачи, отыскание решения уравнения теплопроводности в однородном изотропном массиве является лишь промежуточным звеном. Необходимо найти аналитическое (полуаналитическое) решение задачи распространения тепла в горном массиве при заданном законе изменения температуры воздуха в цилиндрической выработке, так, чтобы можно было определить температуру на стенке выработки из достаточно простых зависимостей. 9. В виду сложности протекания взаимосвязанных процессов теплои массообмена при конденсации влаги предпочтение следует отдать математическому моделированию, которое в данных условиях будет эффективнее, нежели использование альтернативного и более традиционного способа исследования с помощью натурного и модельного эксперимента. 41 Цель и идея работы. Постановка задач исследований Проведенный обзор отечественных и зарубежных работ, посвященных проблеме регулирования и расчета тепло-влажностного режима горных выработок, а также методам решения прикладных задач теплои массообмена при конденсации пара в трубе, позволил сформулировать цель и идею работы в следующем виде. Целью работы является установление новых и уточнение существующих закономерностей термодинамических процессов в массивах горных пород и горных выработках калийных рудников, обусловленных тепломассопереносом в рудничной атмосфере и вызывающих конденсацию влаги, для совершенствования методики прогнозирования параметров микроклимата горных выработок и количества выпадающей влаги, что повысит эффективность контроля условий труда и геомеханических мероприятий по сохранению несущей способности соляных целиков. Идея работы заключается в том, что прогнозирование термодинамических процессов тепломассопереноса с учетом конденсации влаги в рудничном воздухе на основе адекватных математических моделей, учитывающих теплофизические свойства горного массива и рудничной атмосферы, позволяет повысить эффективность контроля условий труда в горных выработках калийных рудников и дать дополнительную информацию для обоснования геомеханических мероприятий по сохранению несущей способности соляных целиков. Цель и идея работы, а также современное состояние знаний по рассматриваемой проблеме обусловили необходимость постановки и решения следующих задач исследований. 1. Выполнить анализ существующих методов расчета тепловых про• цессов в горных выработках и обосновать целесообразность совершенствования метода расчета тепло-влажностного режима выработок. 2. Провести теоретическое и натурное исследование физических явлений, определяющих взаимодействие сосуществующих фаз при конденсации 42 |