Способ определения коэффициента теплоотдачи в горных выработках Советский патент 1983 года по МПК G01N25/18 

Изобретение относится к исследованию теплофизических параметров и может быть использовано в горном деле для определения 4)эффициентов теплоотдачи в горных выработках, расположенных в сложных горно-геологических условиях.

Известен способ определения коэффициента теплоотдачи в горных выработках , основанный на измерении температуры- воздуха, а также горного массива в специально проб ренных для этого шпурах с помощью терморезисторов, установленных на жесткой штанге , и последующем нахождении величины градиента температур()-абТ) в исследуемсм сечении горной выработ-. .

Недостатками данного способа являются большие затраты, связанные с необходимостью организации бурёния в породах шпуров, сложность точного измерения в шпурах температуры пород, возможность нахождения коэффициента теплоотдачи лишь в одном сечении выработки (локальный коэффициент теплоотдачи).

Наиболее близким к изобретению является способ1 23определения коэффициента теплоотдачи в горных выработках путем измер.ения температур воздуха, в выработке и поверхности горного массива. При этом находятся среднечастовые тепловцделения на исследуемом участке горной выработки при помощи замеров температуры и влажности воздуха, а также температуры поверхности горного массива по

10 длине исследуемого участка, причем коэффициент теплоотдачи устанавливается по соотношению

У5(.)

oLl.bU(tc-t)

15

где V - скорость движения воздуха; ,5, U- соответственно длина, сечение и периметр исследуемой горной выработки;

20 d - приращения температуры воздуха и влагрсодержания на исследуемом участке горной выработки;

1 и i - средние величины температу25ры пород и воздуха на исследуемсм участке. Недостатками этого способа являются трудоемкость вычисления средних температур поверхности горного масси30ва и воздуха, связанная с необходимостью выполнения многочисленных замеров как по сечению исследуемой выработки, так и по ее длине, а также то, что при времени эксплуатации исследуемого участка большем, чем 2-5 суток температура поверхности .горного массива мало отличается от температуры воздуха. Поэтому даже при незначительных, погрешностях измерения температур поверхности массива и воздуха ошибка в определении их разности может быть весьма большой, что также существенно снижает точност определения коэффициента теплоотдачи. Цель изобретения - сртжение. трудо емкости и повышение точности определения коз1ффициента теплоотдачи. Поставленная цель достигается тем что при определении коэффициента теп лоотдачи в горньк выработках путем измерения температур воздуха в выработке и поверхности горного массива отключают выработку от вентиляционной сети на время выравнивания темпе ратур воздуха и пород по радиусу выработки, после чего в вьгработку по дают воздух с температурой, составляющей перепад в IS-ZO C относительн температуры поверхности пород, и через период, устанавливаемый временем прохождения единицы объема воздуха от начала до конца выработки, фиксируют расстояние по длине выработки, на котором разность между (начальной температурой Подаваемого воздуха и начальной температурой поверхности пород становится равной l-Zc, причем величину коэффициента -веплоотдачи вычисляют по соотргошению d-v. f, где cL коэффицЬент теплоотдачи L - расстояние, на котором разность между температурой подаваемого воздуха и начальной температу рой поверхности пород ра на b ц С - коэффициенты, определяе- мые теплофизическими свойствами воздуха и пород, расходами воздуха и геометрическими параметрами выработки/ тип - коэффициенты, вычисляемы в зависимости от начального и конечного перепадов температур между подаваемым воздухом и породами . При этом значение коэффициента теплоотдачи устанавливают при различных расходах воздуха. Исполь зование предлагаемого спосо ба позволяет существенно повысить точность определения коэффициента теплоотдачи для горных выработок, расположенных в сложных горно-геологических условиях и снизить трудоемкость направленных на это работ. На чертеже приведена возможная схема определения коэффициента теплоотдачи, -реализующая данный способ. Схема включает исследуемую выработку 1, перемычки 2, холодильную машину 3, нишу 4, вентиляционное окно 5, дифференциальные термопары 6, измерительный прибор 7, горный массив 8, выработки вентиляционной сети 9. . Определение коэффициента теплоотдачи по предлагаемому способу производится следующим образом. Исследуемую выработку 1 с помощью перемычек 2 отключают от вентиляционной сети 9. Время выравнивания температуры воздуха и пород по радиусу выработки в каждом сечении устанавливается по показателям измерительного прибора 7, связанного с дифференциальными термопарами б, один спай которых прикреплен к поверхности горного массива 8, окружающего выработку 1, а другой находится в воздухе. После выравнивания температур воздуха и пород вентиляционные перемычки 2 открывают и в выработку 1 подаиот воздух из выработок вентиляционной сети 9, который охлаждают в холодильной машине 3, установленной в шине 4, до тe шepaтypы, которая составляет перепад в 15-20С относительно температуры поверхности пород. Количество подаваемого в вырзботку 1 воздуха регулируется с помощью вентиляционного.окна 5. Через период, определяемый временем прохождения единицы объема воздуха от начала до конца выработки , t ЬБ5 :z:-- i где U в - .соответственно длина выработки; 5 - площадь конечного сечения; Q - количество подаваемого воздуха, с помощью дифференциальных термопар 6, расположенных по длине выработки 1 и связанных с измерительным прибором 7, фиксируют расстояние .Uj на которем разность между хв1.шературой подаваемого воздуха и начальной температурой поверхности пород становится равной . Величина коэффициента теплоотдачи (:) вычисляется при этсяи по формуле С d-W f 4 VJ ь Т u U где -O QCpPB . m.0.4l3en e2 l,,n-0,,5en°92f,. Xvi теплопроводность пород; U - периметр исследуемой выработки,