Спосіб нормалізації теплових умов в лаві і пристрій для його здійснення

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для нормализации условий в лавах глубоких угольных шахт. Известно устройство для охлаждения воздуха в лаве, включающее трубу с выпускными отверстиями, соединенную с воздухоохладителем. Тр убу размещают со стороны выработанного пространства от забойного конвейера по всей длине лавы, а воздухоохладитель устанавливают на штреке [1]. Недостатками известных способа и устройства являются низкая надежность и недостаточная эффективность нормализации тепловых условий в лаве, обусловленные ограниченной холодильной мощностью, реализуемой при подаче охлажденного воздуха по трубопроводу, подверженностью трубопровода, располагаемого в призабойном пространстве лавы, повреждениям. Возможности повышения передаваемой холодильной мощности за счет увеличения диаметра трубопровода ограничены размерами призабойного пространства, требованиями безопасности работ при очистной выемке. Передаваемая по трубопроводу холодильная мощность недостаточна для локализации теплопритоков в лавах на больших глубинах. Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ снижения температуры воздуха в очистном забое, в котором холодный воздух подают к очистному забою по магистральной скважине, пройденной из выемочного штрека в массиве полезного ископаемого параллельно линии очистного забоя, а далее - по скважинам-ответвлениям, соединенным с магистральной скважиной и пройденным перпендикулярно линии очистного забоя [2]. Недостатком способа является то, что невозможно нормализовать тепловые условия в лавах на больших глубинах в связи с недостаточной холодильной мощностью, переносимой в призабойное пространство холодным воздухом. Кроме того, сохранность скважин, пробуренных в массиве полезного ископаемого на больших глубинах, в связи с подверженностью их быстрому разрушению исчисляется, как правило, несколькими сутками или часами, после чего подача холодного воздуха в призабойное пространство лавы невозможна. Самопроизвольное распределение холодного воздуха из магистральной скважины по скважинам-ответвлениям ведет к неравномерности потокораспределения и невозможности нормализации тепловых условий вдоль всей длины очистного забоя. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для снижения температуры воздуха в очистном забое, необходимое для осуществления описанного выше способа. Устройство содержит соединенные последовательно побудитель движения воздуха, выполненный в виде вентилятора, воздухоохладитель и воздухоотводящий патрубок. Вентилятором воздух подается в воздухоохладитель и через воздухоотводящий патрубок подводится к магистральной скважине. Воздухоотводящий патр убок снабжен выпускным клапаном, через который часть холодного воздуха выпускается в воздухоподающую выработку. Снижение температуры воздуха в призабойном пространстве достигается за счет смешения холодного воздуха, подаваемого по скважинам-ответвлениям, с вентиляционным потоком лавы [2]. Недостатком устройства является низкая эффективность нормализации тепловых условий в связи с ограниченной теплоаккумулирующей способностью холодного воздуха, что вызывает необходимость подачи в призабойное пространство лавы больших его объемов. Кроме того, с помощью этого устройства невозможно осуществить подачу холодного воздуха непосредственно в призабойное пространство лавы. Целью изобретения является повышение эффективности нормализации тепловых условий путем увеличения теплоаккумулирующей способности подаваемого в лаву воздуха. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, заключающемся в подаче холодного воздуха в призабойное пространство лавы побудителем движения воздуха от воздухоохладителя по магистральной выработке, пройденной из выемочного штрека в массиве полезного ископаемого параллельно линии очистного забоя, а далее - по выработкам - ответвлениям, соединенным с магистральной выработкой и пройденным перпендикулярно линии очистного забоя, Согласно изобретению, перед подачей в магистральную выработку воздух о хлаждают до температуры 0 -+1°С, а затем поэтапно нагревают вначале за счет утилизации теплоты вентиляционного потока, а далее за счет энергии сжатия, при этом тепловой режим в лаве регулируют п утем изменения расхода воздуха через каждую выработку - ответвление. Устройство, содержащее побудитель движения воздуха, воздухоохладитель и воздухоотводящий патрубок, согласно изобретению, снабжено теплоутилизатором, состоящим из холодной и горячей полостей с впускным и выпускным патрубками, и воздухозаборника, при этом побудитель движения воздуха выполнен в виде нагнетателя, к всасывающему патрубку которого подсоединен выпускной патрубок холодной полости теплоутилизатора, а к нагнетательному - воздухоотводящий патрубок, причем выпускной патрубок теплой полости теплоутилизатора соединен с входным патрубком воздухоо хладителя, а впускной патрубок холодной полости с выходным патрубком воздухоо хладителя, при этом устройство снабжено воздухораспределителем, состоящим из магистрального канала с каналами - ответвлениями, сообщенным с воздухоотводящим патрубком, причем стенки каналов воздухораспределителя выполнены из теплогидроизоляционного материала, а каналы - ответвления снабжены клапанами для регулирования расхода воздуха. На чертеже схематически изображено устройство для нормализации тепловых условий в лаве в увязке его с горными выработками выемочного участка. Устройство содержит побудитель движения воздуха выполнен в виде нагнетателя 1, к всасывающему патрубку 2 которого подсоединены воздухоо хладитель 3 и теплоутилизатор 4. Холодная полость 5 теплоутилизатора 4 соединена посредством впускного патрубка 6 с выходным патрубком 7 воздухоохладителя 3, а посредством выпускного патрубка 8 - с всасывающим патрубком 2 нагнетателя 1. Горячая полость 9 теплоутилизатора 4 снабжена воздухозаборником 10 и выпускным патрубком 11, соединенным с входным патрубком 12 воздухоохладителя 3 посредством обводного канала 13. С помощью воздухоотводящего патрубка 14, снабженного воздуховып ускным клапаном 15, нагнетатель 1 соединен с воздухораспределителем, который состоит из магистрального канала 16, к которому подсоединены каналыответвления 17, 18, 19, снабженные клапанами 20, 21, 22 для регулирования расхода воздуха. Стенки 23 магистрального канала и 24,25,26 каналов-ответвлений изготовлены из теплогидроизоляционного материала. Магистральный канал 16 расположен в пластовой магистральной выработке 27, пройденной из воздухоподающей выработки 28 параллельно линии очистного забоя, а каналы-ответвления 17, 18, 19 расположены в пластовых выработках 29, 30, 31, пройденных параллельно воздухоподающей выработке 28. Способ нормализации тепловых условий в лаве осуществляется следующим образом . Рудничный воздух, поступающий по воздухоподающей выработке 28 на проветривание лавы, за счет депрессии, создаваемой нагнетателем 1 направляют в теплоутилизатор 4, где понижают его температуру за счет передачи теплоты на нагрев холодного воздуха, движущегося по смежному каналу, а затем в воздухоохладитель 3, где охлаждают до температуры 0-+1°С. При охлаждении в воздухоохладителе 3 влагосодержание воздуха понижается до 3,2-3,7 г/кг. Из воздухоохладителя 3 холодный воздух снова направляют в теплоутилизатор 4 через холодную полость 5, где предварительно подогревают за счет теплообмена с потоком воздуха, поступающего по горячей полости 9 в воздухоо хладитель 3, после чего сжимают в нагнетателе 1. Относительная влажность воздуха при этом приобретает значение 32-37%. Удельная тепловлагопоглотительная (теплоаккумулирующая) способность воздуха в процессе выполнения приемов по его обработке в указанной последовательности составляет 45,2-46,1 кДж/кг. Обработанный воздух выпускают частично в воздухоподающую выработку 28, откуда он поступает на проветривание нижней части лавы. Остальной воздух по магистральному каналу 16 и далее через каналы-ответвления 17, 18, 19 направляют рассредоточено в призабойное пространство лавы. При этом для исключения образования зон с неблагоприятными тепловыми условиями вдоль очистного забоя обеспечивают регулируемое распределение холодильной мощности, передаваемой рассредоточено в призабойное пространство через скважиныответвления, путем управления расходами обработанного воздуха по мере изменения аэродинамических режимов работы объекта. Устройство для нормализации тепловых условий в лаве работает следующим образом. Нагнетателем 1 рудничный воздух, поступающий по воздухоподающей выработке 28, всасывается через воздухозаборник 10, горячую полость 9 теплоутилизатора 4, выпускной патрубок 11, обводной канал 13, воздухоохладитель 3 и холодную полость 5. В полости 9 теплый воздух передает часть своего тепла охлажденному воздуху, поступающему по полости 5 теплоутилизатора 4 и направляется в воздухоохладитель 3, где охлаждается до температуры 0-+1°С. Из воздухоо хладителя 3 охлажденный воздух поступает в холодную полость 5, где воспринимает часть тепла от всасываемого из выработки воздуха, и поступает в нагнетатель 1. За счет энергии аэродинамического сжатия воздух подогревается до 15-19°С и через воздухоотводящий патрубок 14 направляется в магистральный канал 16, а через воздуховыпускной клапан 15 - в воздухоподающую выработку 28 и далее в начальную часть лавы. Из магистрального канала 16 воздух распределяется по каналам-ответвлениям 17, 18, 19. Регулирование холодильной мощности, переносимой через каналыответвления, осуществляется изменением расходов обработанного воздуха по мере изменения аэродинамических режимов с помощью клапанов 20, 21, 22. Обработанный воздух, вы ходящий из скважиныответвления в призабойную зону, смешивается с вентиляционным потоком лавы, понижая его температур у и относительную влажность. При дальнейшем движении по лаве температура и относительная влажность воздуха снова повышается, однако выпуск обработанного воздуха из последующего канала обеспечивает понижение температуры и относительной влажности вентиляционного потока. Таким образом обеспечивается нормализация тепловых условий вдоль всей линии очистного забоя. Нагнетатель, повышающий давление воздуха в 1,1-1,15 раз, обеспечивает повышение его температуры на 7,5-11,0°С. В теплоутилизаторе, в качестве которого используются, например, термосифоны (тепловые трубы) или компактные теплообменники с пластинчато-ребристыми поверхностями, температура холодного воздуха повышается на 4,0-11,5°С.