ЭЖЕКТИРОВАНИЕ ВОЗВРАТНОГО ПОТОКА ВОЗДУХА ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ ДАЛЬНОБОЙНОСТИ НАПРАВЛЕННОЙ В ТУПИК ВОЗДУШНОЙ СТРУИ

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью развития ресурсосберегающих технологий нагнетательного проветривания тупиковых горных выработок, связанных с обеспечением сохранности воздухопроводов во время проведения взрывных работ. Решение проблемы заключается в разработке технических решений, позволяющих убрать конец воздухопровода из зоны поражающего действия разлетающихся осколков горной породы, отодвинув его от груди забоя на безопасное расстояние без нарушения требований правил безопасности.Цель: разработка ресурсосберегающего способа проветривания тупиковых выработок нагнетанием, связанного с использованием кинетической энергии воздушной струи для подсоса возвратного потока воздуха в камеру смешения с ожидаемым эффектом увеличения расстояния проветривания.Объекты: тупиковые выработки.Методы: аналитическое и численное моделирование процессов эжекции воздуха и распространения стеснённой настилающейся воздушной струи, направленной в тупик; сравнительный анализ экспериментальных и модельных данных.Результаты. Проведён анализ экспериментальных данных по проветриванию тупиковых выработок нагнетательным способом с отставанием конца трубопровода от груди забоя. Отмечено, что полученные различными исследователями экспериментальные зависимости для определения дальнобойности вентиляционной струи не позволяют сделать однозначный вывод о допустимом расстоянии отставания ввиду слишком большого разброса значений коэффициента пропорциональности между ним и поперечным размером выработки. Установлено, что причиной разброса является пренебрежение зависимостью дальнобойности струи от её начальной скорости и расхода, которая тем менее ярко выражена, чем менее стеснённой является струя. Рассмотрена возможность увеличения стеснения и расхода струи путём эжекционного подсоса возвратного потока воздуха в установленную перед концом трубопровода камеру смешения. Представлена аналитическая модель работы эжекторной установки с проницаемой перемычкой, по результатам которой сделана оценка увеличения расхода струи за счёт рециркуляции. Несмотря на небольшое значение коэффициента эжекции численное моделирование процесса показало неожиданно большое увеличение дальности проветривания при возрастании начальной скорости струи в реальном диапазоне, и требуемый результат отставания трубопровода в 50 м был достигнут. Показано, что предложенный ресурсосберегающий способ нагнетательного проветривания тупиковых выработок требует проведения предварительной процедуры подбора и оптимизации геометрических размеров трубопровода, камеры смешения и расхода воздуха, т. к. при численном моделировании наблюдается как недостаточная глубина проветривания, так и потеря устойчивости с развалом единого циркуляционного вихря при чрезмерно интенсивном движении воздуха.