ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................................... 5
1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ ............ 11
1.1. Основные процессы и факторы, лежащие в основе тепломассопереноса в
вентиляционных стволах .................................................................................................. 11
1.1.1. Аэродинамическое сопротивление вентиляционных стволов ....................... 12
1.1.2. Теплофизические параметры воздуха, поступающего в вентиляционный
ствол ............................................................................................................................... 15
1.1.3. Теплообмен между крепью ствола, окружающим породным массивом и
проходящим по стволу воздушным потоком............................................................. 19
1.2. Теоретический анализ тепломассопереноса в вентиляционных стволах.............. 25
1.3. Исследования эффекта водяной пробки (бланкет–эффекта) в вентиляционных
стволах ................................................................................................................................ 27
1.4. Цель и задачи исследования ...................................................................................... 31
2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ НЕСТАЦИОНАРНОГО ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В
ВОЗДУШНОМ ПРОСТРАНСТВЕ ВЕНТИЛЯЦИОННОГО СТВОЛА............................ 32
2.1. Математическая постановка задачи нестационарного тепломассопереноса в
вентиляционном стволе..................................................................................................... 33
2.1.1. Моделирование турбулентных течений............................................................ 34
2.1.2. Модель SST k–ω.................................................................................................. 36
2.1.3. Моделирование турбулентного пограничного слоя ........................................ 38
2.1.4. Моделирование многофазных сред................................................................... 40
2.2. Численный расчет процессов тепломассопереноса в вентиляционном стволе.... 43
2.2.1. Построение геометрической модели вентиляционного ствола...................... 43
2.2.2. Постановка граничных и начальных условий.................................................. 44
2.2.3. Исследование сеточной сходимости и шага по времени ................................ 46
2.3. Выводы по главе ......................................................................................................... 50
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ
ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СТВОЛАХ ................................ 52
3.1. Экспериментальные исследования процессов тепломассопереноса в
вентиляционных стволах в условиях нормального режима проветривания рудника 52
3.1.1. Методика проведения экспериментальных исследований процессов
тепломассопереноса в вентиляционных стволах в нормальном режиме
проветривания рудника ................................................................................................ 52
3.1.2. Результаты экспериментальных исследований в вентиляционном стволе ВС–
7 рудника «Таймырский» в нормальном режиме проветривания............................ 54
3.2. Экспериментальные исследования процессов тепломассопереноса в
вентиляционных стволах в условиях реверсивного режима проветривания рудника63
3
3.2.1. Методика проведения экспериментальных исследований процессов
тепломассопереноса в вентиляционных стволах в реверсивном режиме
проветривания рудника ................................................................................................ 64
3.2.2. Результаты экспериментальных исследований в вентиляционном стволе ВС–
9 рудника «Скалистый» в реверсивном режиме проветривания.............................. 67
3.2.3. Метод расчета эффективных коэффициентов теплоотдачи и
температуропроводности системы «воздушный поток – влажная крепь – породный
массив»........................................................................................................................... 69
3.3. Выводы по главе ......................................................................................................... 75
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТА ВОДЯНОЙ ПРОБКИ В ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ
СТВОЛАХ РУДНИКОВ ........................................................................................................ 77
4.1. Математическая постановка задачи формирования эффекта водяной пробки в
вентиляционном стволе..................................................................................................... 77
4.1.1. Эффект водяной пробки за счет конденсации влаги в исходящей струе ...... 85
4.1.2. Эффект водяной пробки за счет водопритоков в ствол .................................. 88
4.2. Расчет динамики накопления капельной влаги в стволе ........................................ 92
4.3. Трехмерное численное моделирование процесса формирования эффекта водяной
пробки в вентиляционном стволе .................................................................................... 98
4.4. Исследование закономерностей движения капель в вентиляционном канале
главной вентиляторной установки................................................................................. 102
4.5. Выводы по главе ....................................................................................................... 104
5. РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ УПРАВЛЕНИЯ КАПЕЛЬНОЙ ВЛАГОЙ В
ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СТВОЛАХ .................................................................................... 106
5.1. Анализ влияния бланкет–эффекта на режим работы главной
вентиляторной установки ............................................................................................... 106
5.2. Разработка способов управления капельной влагой в вентиляционных стволах в
условиях конденсационного влаговыделения .............................................................. 113
5.2.1. Способ управления капельной влагой в вентиляционных стволах
проектируемых рудников........................................................................................... 113
5.2.2. Применение способа управления капельной влагой в вентиляционном стволе
в условиях конденсационного влаговыделения для проектируемого рудника .... 116
5.2.3. Способ управления капельной влагой в вентиляционных стволах
эксплуатируемых рудников ....................................................................................... 117
5.2.4. Применение способа управления капельной влагой в вентиляционном стволе
в условиях конденсационного влаговыделения для эксплуатируемого рудника. 119
5.3. Разработка способа управления капельной влагой в вентиляционных стволах в
условиях водопритоков из закрепного пространства................................................... 121
5.3.1. Способ управления капельной влагой в вентиляционных стволах
проектируемых рудников........................................................................................... 121
5.3.2. Применение способа управления капельной влагой в вентиляционном стволе
в условиях водопритоков из закрепного пространства для проектируемого рудника
....................................................................................................................................... 125
4
5.3.3. Способ управления капельной влагой в вентиляционных стволах
эксплуатируемых рудников ....................................................................................... 127
5.3.4. Применение способа управления капельной влагой в вентиляционном стволе
в условиях водопритоков из закрепного пространства для эксплуатируемого
рудника......................................................................................................................... 128
5.4. Выводы по главе ....................................................................................................... 131
ЗАКЛЮЧЕНИЕ..................................................................................................................... 133
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ........................................................... 135
