|
С течением времени происходит нагрев стенки породного массива. Если 15 мая температура стенки на входе в рудник равна 4,8 °С, то к середине июля она возрастает до 17,1 °С (рис. 2.13 б). Температура воздуха в середине июля снижается но длине пути намного медленнее, поэтому выравнивание среднемассовой температуры смеси и температуры стенки, ведущее к затуханию процесса конденсации, происходит только после 2000 метров. Интенсивность процесса конденсации влаги, прежде всего, зависит от перепада температур между стенкой выработки и протекающего в ней воздуха. Наибольший перепад температур характерен для начала теплого периода, когда прогретый атмосферный воздух соприкасается с поверхностью выработки, охлажденной за зимний период до 2 °С. Однако, как видно из результатов численного эксперимента и показывают шахтные наблюдения [200], наибольшее количество влаги выпадает в середине июля. Это объясняется тем, что для теплого воздуха характерно более высокое содержание влаги. Поэтому при прочих равных условиях уменьшение на 1 °С температуры теплого воздуха приведет к выпадению из потока большего количества влаги, чем при снижении на 1 °С температуры холодного воздуха. Изучение изменения параметров микроклимата от времени в фиксированных ветвях показало затухание амплитуды колебания перепада температур и концентраций при движении по вентиляционной сети. Применение математической модели О.И. Дударя для расчета процесса конденсации влаги в руднике БКПРУ-2 позволило подтвердить локальный характер явления конденсации, которая происходит в радиусе 2-2,5 км от околоствольного двора. Установлен эффект «растяжения» зоны конденсации, длина которой колеблется от 50-100 метров в начале мая и увеличивается до 1780 метров к середине теплого периода. В целом при незначительной средней инЛ Л тенсивности конденсации / = 1,7-10 кг/(м -с) общее количество выпавшего в теплый период года конденсата составило 6050 тонн, что подтверждается данными натурных наблюдений [201]. Такое большое скопление количества влаги в выработках объясняется значительными площадями обнажения массива, гаг87 |
температуры воздуха и температура стенки горного массива по длине вентиляционного пути на 30 сутки и 90 сутки от начала тепловой волны. При сравнении двух графиков видно, что в середине мая в воздухоподающем стволе рудника происходит резкое падение температуры поступающего воздуха. На рисунке 4.6 а хорошо видно, что температура снижается с 9 °С до 2 °С практически на первых 500 метрах. г.'С 4 513 Ю22 1531 2040 /.ч б Рис.4.6. Изменение средисмассовой температуры смеси и температуры стенки по длине пути: ■ среднемассовая смеси; Т стенки, а на 30 сутки от начала периода (15 мая); б на 90 сутки от начала периода (14 июля). С течением времени происходит нагрев стенки породного массива. Пели 15 мая температура стенки на входе в рудник равна 4,8 °С, то к середине июля она возрастает до 17,1 °С (рис. 4.6 б). Температура воздуха в середине июля снижается но длине пути намного медленнее, поэтому выравнивание среднемассовой температуры смеси и температуры стенки, ведущее к затуханию процесса конденсации, происходит только после 2000 метров. Интенсивность процесса конденсации влаги, прежде всего, зависит от перепада температур между стенкой выработки и протекающего в ней воздуха. Наибольший перепад температур характерен для начала теплого периода, когда прогретый атмосферный воздух соприкасается с поверхностью выра99 ботки, охлажденной за зимний период до 2 °С. Однако, как видно из результатов численного эксперимента и показывают шахтные наблюдения [129, 165], наибольшее количество влаги выпадает в середине июля. Это объясняется тем, что для теплого воздуха характерно более высокое содержание влаги. Поэтому при прочих равных условиях уменьшение на 1 °С температуры теплого воздуха приведет к выпадению из потока большего количества влаги, чем при снижении на 1 °С температуры холодного воздуха. Изучение изменения параметров микроклимата от времени в фиксированных ветвях показало затухание амплитуды колебания перепада температур и концентраций при движении по вентиляционной сети. Зависимость плотности потока массы от времени для 25 ветви сети представлена на рисунке 4.7. у. кг/(м'-с) 3.21с* 2.57с* 1.92с* 1.28с* 6.43с'* 0.00 2 38 74 110 146 т. день Рис. 4.7. Зависимость плотности потока массы от времени для 56 ветви (2350 м от ствола): ■ на входе; Т на выходе Видно, что конденсация в этой ветви происходит только в июле месяце и пик интенсивности конденсации приходится на середину июля. Наибольший перепад плотности потока массы в этой ветви сети составляет у = 2,58-10”6 кг/(м2-с). 100 Применение математической модели для расчета процесса конденсации влаги в руднике БКПРУ-2 позволило подтвердить локальный характер явления конденсации, которая происходит в радиусе 2-2,5 км от околоствольного двора. Установлен эффект «растяжения» зоны конденсации, длина которой колеблется от 50-100 метров в начале мая и увеличивается до 1780 метров к середине теплого периода. В целом при незначительной средней интенсивности конденсации у = 1,7-10"’ кг/(м2-с) общее количество выпавшего в теплый период года конденсата составило 6050 тонн, что подтверждается данными натурных наблюдений [86, 114]. Такое большое скопление количества влаги в выработках объясняется значительными площадями обнажения массива, гигроскопичностью горных пород и большим количеством подаваемого в рудник воздуха. 4.4 Исследование влияния входных параметров на процесс конденсации Процесс теплои массообмена при конденсации в шахтах относится к природным явлениям, он может с той или иной интенсивностью протекать в любых проветриваемых подземных сооружениях, скважинах, пустотах. Исключить выпадение капельной влаги из потока воздуха возможно только при соответствующей его обработке. Для обоснования тех или иных технических решений, направленных на нейтрализацию отрицательных последствий конденсации, необходимо знать, какие параметры и как влияют на протекание процесса, и как это влияние сказывается на выпадении влаги. Для исследования влияния различных параметров на процесс конденсации влаги рассмотрим модельную задачу, в которой рудник моделируется сетью с двумя стволами и системой параллельных выработок, схема которой приведена на рисунке 4.8. 101 |