Исследование аэродинамического сопротивления различных типов конструкций армировки ствола
В работе исследованы аэродинамические сопротивления различных типов армировок вертикальных стволов движению воздушной струи. Рассмотрены и определены возникающие аэродинамические сопротивления ярусов армировки движению воздушной струи методом продувки отдельных участков в программе ANSYS 17.0. Были...
Saved in:
| Published in: | Геотехнічна механіка |
|---|---|
| Date: | 2017 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2017
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/158628 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Исследование аэродинамического сопротивления различных типов конструкций армировки ствола / А.А. Рубель// Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпро: ИГТМ НАНУ, 2017. — Вип. 136. — С. 221-232. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-158628 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Рубель, А.А. 2019-09-08T07:43:16Z 2019-09-08T07:43:16Z 2017 Исследование аэродинамического сопротивления различных типов конструкций армировки ствола / А.А. Рубель// Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпро: ИГТМ НАНУ, 2017. — Вип. 136. — С. 221-232. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/158628 622.6:622.674:622.673.1 В работе исследованы аэродинамические сопротивления различных типов армировок вертикальных стволов движению воздушной струи. Рассмотрены и определены возникающие аэродинамические сопротивления ярусов армировки движению воздушной струи методом продувки отдельных участков в программе ANSYS 17.0. Были определены аэродинамические сопротивления яруса различных типов армировки ствола и выбраны наиболее рациональных схем армировки (по фактору сопротивления вентиляционной струи). В роботі досліджені аеродинамічні опору різних типів арміровок вертикальних стволів руху повітряного струменя. Розглянуто та визначено виникають аеродинамічні опору ярусів армування руху повітряного струменя методом продувки окремих ділянок в програмі ANSYS 17.0. Були визначені аеродинамічні опору ярусу різних типів армування ствола і обрані найбільш раціональних схем армування (по коефіцієнту опору вентиляційного струменя). In the work, the aerodynamic resistance of various types of reinforcement of vertical barrels to the movement of the air jet was investigated. The resulting aerodynamic resistances of the reinforcement tiers of the reinforcement to the movement of the air jet by the method of blowing through separate sections in the ANSYS 17.0 program are considered and defined. The aerodynamic resistances of the tier of various types of trunk reinforcement were determined and the most rational reinforcement schemes were selected (by the resistance factor of the air flow). ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехнічна механіка Исследование аэродинамического сопротивления различных типов конструкций армировки ствола Дослідження аеродинамічного опору різних типів конструкцій армування стовбура Research of aerodynamic resistance of different types of constructions armyrovky vertical mine shafts Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Исследование аэродинамического сопротивления различных типов конструкций армировки ствола |
| spellingShingle |
Исследование аэродинамического сопротивления различных типов конструкций армировки ствола Рубель, А.А. |
| title_short |
Исследование аэродинамического сопротивления различных типов конструкций армировки ствола |
| title_full |
Исследование аэродинамического сопротивления различных типов конструкций армировки ствола |
| title_fullStr |
Исследование аэродинамического сопротивления различных типов конструкций армировки ствола |
| title_full_unstemmed |
Исследование аэродинамического сопротивления различных типов конструкций армировки ствола |
| title_sort |
исследование аэродинамического сопротивления различных типов конструкций армировки ствола |
| author |
Рубель, А.А. |
| author_facet |
Рубель, А.А. |
| publishDate |
2017 |
| language |
Russian |
| container_title |
Геотехнічна механіка |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Дослідження аеродинамічного опору різних типів конструкцій армування стовбура Research of aerodynamic resistance of different types of constructions armyrovky vertical mine shafts |
| description |
В работе исследованы аэродинамические сопротивления различных типов армировок вертикальных стволов движению воздушной струи. Рассмотрены и определены возникающие аэродинамические сопротивления ярусов армировки движению воздушной струи методом продувки отдельных участков в программе ANSYS 17.0. Были определены аэродинамические сопротивления яруса различных типов армировки ствола и выбраны наиболее рациональных схем армировки (по фактору сопротивления вентиляционной струи).
В роботі досліджені аеродинамічні опору різних типів арміровок вертикальних стволів руху повітряного струменя. Розглянуто та визначено виникають аеродинамічні опору ярусів армування руху повітряного струменя методом продувки окремих ділянок в програмі ANSYS 17.0. Були визначені аеродинамічні опору ярусу різних типів армування ствола і обрані найбільш раціональних схем армування (по коефіцієнту опору вентиляційного струменя).
In the work, the aerodynamic resistance of various types of reinforcement of vertical barrels to the movement of the air jet was investigated. The resulting aerodynamic resistances of the reinforcement tiers of the reinforcement to the movement of the air jet by the method of blowing through separate sections in the ANSYS 17.0 program are considered and defined. The aerodynamic resistances of the tier of various types of trunk reinforcement were determined and the most rational reinforcement schemes were selected (by the resistance factor of the air flow).
|
| issn |
1607-4556 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/158628 |
| citation_txt |
Исследование аэродинамического сопротивления различных типов конструкций армировки ствола / А.А. Рубель// Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпро: ИГТМ НАНУ, 2017. — Вип. 136. — С. 221-232. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT rubelʹaa issledovanieaérodinamičeskogosoprotivleniârazličnyhtipovkonstrukciiarmirovkistvola AT rubelʹaa doslídžennâaerodinamíčnogooporuríznihtipívkonstrukcíiarmuvannâstovbura AT rubelʹaa researchofaerodynamicresistanceofdifferenttypesofconstructionsarmyrovkyverticalmineshafts |
| first_indexed |
2025-11-26T21:37:29Z |
| last_indexed |
2025-11-26T21:37:29Z |
| _version_ |
1850773550494908416 |
| fulltext |
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №136
221
УДК 622.6:622.674:622.673.1
Рубель А.А., канд. техн. наук
(ДП «ОК «Укруглереструктуризация»)
ИССЛЕДОВАНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ КОНСТРУКЦИЙ АРМИРОВКИ СТВОЛА
Рубель А.О., канд. техн. наук
(ДП «ОК «Укрвуглереструктуризація»)
ДОСЛІДЖЕННЯ АЕРОДИНАМІЧНОГО ОПОРУ РІЗНИХ ТИПІВ
КОНСТРУКЦІЙ АРМУВАННЯ СТОВБУРА
Rubel A.A., Ph.D (Tech.)
SP «OK «Ukruglerustrukturizatsiya»
RESEARCH OF AERODYNAMIC RESISTANCE OF DIFFERENT TYPES
OF CONSTRUCTIONS ARMYROVKY VERTICAL MINE SHAFTS
Аннотация. В работе исследованы аэродинамические сопротивления различных типов
армировок вертикальных стволов движению воздушной струи. Рассмотрены и определены
возникающие аэродинамические сопротивления ярусов армировки движению воздушной
струи методом продувки отдельных участков в программе ANSYS 17.0.
Были определены аэродинамические сопротивления яруса различных типов армировки
ствола и выбраны наиболее рациональных схем армировки (по фактору сопротивления вен-
тиляционной струи).
Из результатов исследования выявлено, что конструкции армировок с канатно-
профильными проводниками (КПП) и консольными расстрелами позволяет достичь сопро-
тивление ствола сравнимого с гибкой канатной армировкой, однако при этом не требуется
увеличение диаметра ствола по фактору горизонтальных динамических колебаний (500мм на
сторону).
Внедрение армировок с КПП в вертикальных шахтных стволах позволит:
- снизить аэродинамическое сопротивление армировки ствола движению воздушной
струи в 8-10раз;
- снизить электропотребление вентилятора на 20% в течении всего срока службы шахты,
за счет выбора наиболее рациональных типов армировки и схем ярусов ствола в течении все-
го срока службы шахты;
- снизить габариты сечения ствола по фактору проветривания горных выработок, за счет
использования более рациональных видов армирования ствола;
- снизить эксплуатационные затраты на обслуживание армировки;
- снизить капитальные затраты при выборе оптимального диаметра ствола по фактору
пропускной воздухоподающей способности ствола;
- повысить уровень безопасной эксплуатации ствола и надежность вентиляции подзем-
ных горных выработок шахты в целом.
Ключевые слова: шахтные вертикальные стволы, аэродинамическое сопротивление,
армировки стволов, канатно-профильные проводники.
Постановка проблемы.
Стволы шахт являются одними из основных вентиляционными выработками
________________________________________________________________________________
© А.А. Рубель, 2017
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №136
222
в схеме вентиляции подземных выработок шахт и рудников, посредством кото-
рых осуществляется вентиляция шахты.
При центральной схеме вентиляции шахты воздух поступает и выходит че-
рез вертикальные стволы, при фланговой воздух поступает через клетьевой
ствол и выходит через шурфы или вентиляционные скважины, при крыльевой
схеме вентиляции используется единая выработка на все крыло, при участковой
входящая струя проходит через клетьевой ствол, а исходящая через скважины
на каждом участке. При всех схемах вентиляции шахты входящая вентиляци-
онные струя проходит через вертикальный ствол, которые служат не только ос-
новной вентиляционной выработкой, но и транспортной артерией шахты, через
которую происходит основные грузопотоки шахты, спуск-подъем людей, нега-
баритов, полезных ископаемых, материалов и прочее. Движение подъемных со-
судов в стволе осуществляется в проводниках армировки стола, поэтому наряду
с требованиями к прочности надежности, низкой динамичности, предъявляются
требования к низкому аэродинамическому сопротивления конструкций арми-
рования стволов.
Вертикальный ствол служит все время эксплуатации и долгое время в ре-
жиме реструктуризации шахты создавая аэродинамическое сопротивление как
крайняя выработка шахтным вентиляторам и повышает электропотребление на
протяжении всего срока службы шахты.
Согласно «Правилам безпеки у вугільних шахтах» [1] максимальная ско-
рость движения воздуха для скиповых стволов допускается 12м/с, для стволов
для опускания и подъема людей и грузов допускается 8м/с.
Различают три основных вида армирования вертикальных стволов: жесткие,
гибкие, канатно-профильные, жесткие с проводниками из коробчатой балки
или рельсов, которые закреплены на расстрелах через все сечение ствола и со-
здают высокое аэродинамическое сопротивление ствола, и оно повышается за
счет накопления на расстрелах горной массы.
Гибкие армировки имеют значительно меньшее аэродинамическое сопро-
тивление, чем жесткие, однако постоянное раскачивание сосудов в стволе и
большое количество отбойных канатов между различными подъемными маши-
нами, и канатные проводники, расположенные по центру ствола, создают высо-
кие сложности при эксплуатации.
Канатно-профильная армировка состоящая из канатно-профильных провод-
ников и консольно-демпфирующих расстрелов [3, 4, 5] не имеет отбойных ка-
натов, проводников в центре ствола и расстрелов через все сечение ствола, по-
этому имеет низкое аэродинамическое сопротивление ствола.
Цель исследований – задачей исследования является определение и расчет
аэродинамического сопротивления различных конструкций армировки ствола
жесткой, гибкой и канатно-профильной и схем их ярусов. Определение величин
электропотребления при использовании различных армировок ствола и выбор
наиболее рациональных конструкций армирования и их ярусов, что позволит:
- снизить аэродинамическое сопротивление ствола;
- снизить электропотребление вентилятора за счет выбора наиболее рацио-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №136
223
нальных армировок и схем ярусов ствола;
- снизить габариты сечения ствола, за счет использования более рациональ-
ных видов армирования ствола;
- снизить эксплуатационные затраты на обслуживание армировки;
- снизить капитальные затраты при выборе оптимального диаметра ствола
по фактору пропускной воздухоподающей способности ствола.
Материалы и результаты исследования.
На аэродинамическое сопротивления вертикального ствола в условиях рабо-
ты подъемной установки влияет большое количество факторов, таких как:
- обледенение в зимнее время;
- нарушенная геометрия вертикального ствола;
- аэродинамическое сопротивление креплений армировки вертикального
ствола;
- искривление расстрелов и ярусов;
- обводненность ствола;
- просыпание породы у угля в ствол;
- присосы воздуха;
- изменение влажности и атмосферного давления по глубине ствола;
- влияние свежей струи на горизонтах и прочие факторы;
Учет влияния всех выше перечисленных факторов является трудоемкой за-
дачей, поэтому исследовались схемы армирования, без учета выше перечислен-
ных факторов. Для этого в программе ANSYS 17.0 для расчета закладывались
модели с различными конструктивными схемами армирования, но с одинако-
выми параметрами исходных условий для продувки. За основу был выбран
ствол глубиной 1200м и диаметром 7м, со скоростью движения воздушной
струи 14м/с. Данными исследованиями определялся выбор наиболее оптималь-
ной схемы армирования по фактору аэродинамического сопротивления ствола.
Выполним исследование аэродинамического сопротивления на шаге арми-
ровки равном 4.1м, применяя жесткую и гибкую канатно-профильную арми-
ровки (КПА).
На рис. 1 изображена схема яруса жесткой армировки ствола оборудованной
двумя угольными скиповыми установками со скипами типа 1CН35-2 и короб-
чатыми расстрелами. На рис. 2 изображена модель продувки яруса жесткой ар-
мировки ствола компоновки, представленной на рис. 1.
На рис. 3 изображена схема яруса армировки ствола с канатно-
профильными проводниками (КПП), и на рис. 4 модель продувки схемы арми-
рования с КПП при тех же параметрах. Аналогично выполняются исследования
для гибкой армировки, результаты исследований сведены в табл. 1.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №136
224
Рисунок 1 - Схема яруса жесткой армировки ствола
Рисунок 2 - Модель продувки яруса жесткой армировки ствола
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №136
225
Рисунок 3 - Схема яруса армировки ствола с канатно-профильными проводниками (КПП)
Рисунок 4 - Модель продувки яруса армировки ствола с КПП
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №136
226
Таблица 1 – Результаты исследований
№
п/
п Наименование
Ед.изм
.
Жесткая ар-
мировка
Гибкая ар-
мировка 16
канатов
ф52 КПА
1 Глубина ствола м 1 200,00 1 200,00 1 200,00
2 Диаметр ствола мм 7000 7000 7000
3
Скорость движения воздушной
струи м/с 14 14 14
4 Схема армировки Рис.1 Рис.3
Расстрелы
1 Тип расстрела
коробчатая
балка КДР
2 ГОСТ 8509-06 3068-88 26020-83
3 Сечение расстрела мм 200x200x14 160x80x5x7,4
4 Длина расстрелов в ярусе м.п. 24 3,2
5 Шаг армирования м 4,10 60,00
6 Количество ярусов шт. 292,68 27
Проводники
1 Сечение проводника мм 200x200x14 200x180x6
2 Длина проводника м.п. 1 200,00 1 200,00 1 200,00
3
Количество проводников и отбой-
ных канатов шт 8,00 22,00 8,00
Аэродинамическое сопротивле-
ние
1
Падение давления на шаге арми-
ровки 4,1м Па 6,97871 0,61 0,666367
Итого сопротивления армировки
ствола: Па 2 042,54 178,53 195,032
Проведем исследования аэродинамического сопротивления движения сосу-
дов в различных типах армировки ствола для клетьевого подъема, схемы яруса
армировки представлены на рис. 5, 7, 8 и смешанного клетьевого и скипового
подъема рис. 6, 7. В данном исследовании будем выполнять продувку в про-
грамме ANSYS 17.0 участка длиной 60м при всех прочих одинаковых парамет-
рах.
Определим для различных типов армировки коэффициент сопротивления по
формуле [6]
где – падение давления, рассчитывается в ANSYS 17.0, Па; – плотность
воздушной струи; V – скорость движения воздушной струи м/с;
Схема жесткой армировки клетьевого подъема изображена на рис. 5, а ре-
зультаты ее расчета в ANSYS 17.0 представлены на рис. 6, аналогично выпол-
няются расчеты для различных схем армирования и типов армировки на рис. 7,
8, 9, 10 результаты расчетов сведены в табл. 2.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №136
227
Рисунок 5 - Схема жесткой армировки клетьевого подъема
Рисунок 6 - Продувка жесткой армировки клетьевого подъема
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №136
228
Рисунок 7 - Схема яруса с канатно-профильной армировкой
Рисунок 8 - Схема яруса с КП армировкой для двух клетьевого подъема
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №136
229
Рисунок 9 - Схема жесткой армировки скипового отделения и клети с противовесом
Рисунок 10 - Схема КП армировки скипового отделения и клети с противовесом
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №136
230
Таблица 2 – Результаты расчетов
№
п/
п Наименование
Ед.из
м.
Жесткая
армировка КПА
КПА Жест-
кая ар-
миров-
ка
КПА
1 Глубина ствола м 1 200,00 1 200,00 1 200,00 1 200,00 1 200,00
2 Диаметр ствола мм 7000 7000 7000 7000 7000
3
Скорость движения воз-
душной струи м/с
14 14 14 14 14
4 Схема армировки Рис.5 Рис.7 Рис.8 Рис.9 Рис.10
Расстрелы
1 Тип расстрела
коробчатая
балка
КДР КДР
короб-
чатая
балка
2 ГОСТ 8509-06 26020-83 26020-83 8509-06
3 Сечение расстрела мм
200x200x14
160x80x5
x7,4
160x80x5
x7,4
200x200
x14
4 Длина расстрелов в ярусе м.п. 24 3,2 4,0 26,4 3,3
5 Шаг армирования м 4,10 60,00 60,00 4,10 60,00
6 Количество ярусов шт. 292,68 27 27 292,68 27
Проводники
1 Сечение проводника мм
200x200x14
200x180
x6
200x180
x6
200x200
x14
200x180
x6
2 Длина проводника м.п. 1 200,00 1 200,00 1 200,00 1 200,00 1 200,00
3 Количество проводников шт
4,00 4,00 4,00 6,00 8,00
Аэродинамическое со-
противление
1
Значение коэффициента
сопротивления на участке
армировки (60м) -
1,16276 0,0775344 0.0958523 1,54315 0,105802
2
Количество участков для
всего ствола (1200м) шт
20 20 20 20 20
Итого коэффициент сопро-
тивления армировки ствола
:
23,2552 1,550688 1,917046 30,863 2,11604
Выводы. Как видно из результатов исследований, сведѐнных в табл. 1 и 2,
средние значения между КПА и гибкой армировкой отличаются незначительно,
а в сравнении с жесткой армировкой- значительно. Применение гибкой арми-
ровки ограничено в связи с необходимостью соблюдением минимальных зазо-
ром 350мм на сторону для скиповых подъемов и 510мм для клетьевых подъѐм-
ных установок [2] ввиду чего сечение ствола больше, чем для КПА. Исходя из
выше изложенного наиболее оптимальным вариантом армирования ствола яв-
ляется применение канатно-профильных армировок, внедрение которых позво-
лит:
- снизить аэродинамическое сопротивление ствола в 8-14раз;
- снизить электропотребление вентилятора на 20% за счет выбора наиболее
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №136
231
рациональных армировок и схем ярусов ствола;
- снизить габариты сечения ствола, за счет использования более рациональ-
ных видов армирования ствола;
- снизить эксплуатационные затраты на обслуживание армировки.
Разработка и внедрение канатно-профильных армировок в вертикальных
шахтных стволах позволит добиться значительного снижения аэродинамиче-
ского сопротивление ствола и затрат на обслуживание, эксплуатацию и потреб-
ление электроэнергии в течение всего срока службы шахты.
–––––––––––––––––––––––––––––––
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. НПАОП 10.0-1.01-10 Правила безпеки у вугільних шахтах. - [Дійсн. від 22.03.2010]. – Офіці-
йне видання. – Київ: Основа, 2010. – 430 с. (Нормативний документ Мінвуглепрому України. Ста-
ндарт).
2. Нормы безопасности на проектирование и эксплуатацию канатных проводников многоканат-
ных подъемных установок и Нормы безопасности на проектирование и эксплуатацию канатных про-
водников одноканатных подъемных установок. - Утверждены Минуглепромом СССР 15.01.82 и Гос-
гортехнадзором СССР 22.02.82. – Макеевка - Донбасс: МакНИИ, 1982.
3. Волошин, А.И. Армування вертикальних шахтних стволів і методи його вдосконалення /
А.И. Волошин, А.А. Рубель., А.В. Рубель // Геотехнічна механіка: міжвідомчий збірник наукових
праць / ІГТМ ім. М.С. Полякова НАН України. – Дніпропетровськ, 2016. - Вип. 126. – С. 137-145.
4. МПК (2016.01), Е21D 7/00. Пат. № 117031. Консольно-демпфіруючий розстріл / Рубель А.О. –
№ а2016 03998; заявл. 12.04.2016, опубл. 25.10.2017, бюл. №20.
5. МПК Е21D 7/00. Пат. № 115478. Канатно-профільний провідник армування шахтного стовбу-
ра / А.О. Рубель (Україна) – № а 2015 12037 заявлено 04.12.2015, опубл. 10.11.2017 бюл. №21.
6. Идельчик, И.Е. Cправочник по гидравлическим сопротивлениям. – Москва: Машиностроение,
1992 – 672 с.
REFERENCES
1. Ministry of Coal Industry of Ukraine (2010), NPAOP 10.0-1.01-10 Pravyla bezpeky u vugilnykh
shakhtakh [NLASL 10.0-1.01-10 Rules of safety in coal mines], Osnova, Kiev, Ukraine.
2. Ministry of Coal Industry of Ukraine (1982), ―Safety standards for the design and operation of cable
conductors of multi-rope hoisting installations‖ and ―Safety standards for the design and operation of cable
conductors of single-rope hoisting installations‖, MakNII, Makeevka – Donbass, Ukraine.
3. Voloshin, A.I., Rubel, A.A. and Rubel, A.V. (2016), ―Armouvannya vertical shafts of the trunks and
methods of the yard‖, Geo-Technical Mechanics, no. 126, pp. 137-145.
4. Rubel, A.O. (2016), Kontrolno-dempfiruyuchiy rozstril [Console-damping shot], State Register of
Patents of Ukraine, Kiev, UA, Pat. № 117031.
5. Rubel, A.O. (2015), Kanatno-profilnyi providnyk armuvannya shakhtnogo stovbura [Rope-profile
conductor of mine shaft reinforcement], State Register of Patents of Ukraine, Kiev, UA, Pat. № 115478.
6. Idelchik, I.E. (1992), Spravochnik po gidravlicheskim soprotivleniyam [Handbook of Hydraulic
Resistances], Mashinostroenie, Moscow, Russia.
–––––––––––––––––––––––––––––––
Об авторе
Рубель Андрей Александрович, кандидат технических наук, главный энергетик ДП «ОК «Укруг-
лереструктуризация», Киев, Украина, AORubel @gmail.com.
About the author
Rubel Andrey Aleksandrovich, Candidate of Technical Sciences (Ph.D.), Chief Power Engineering
Specialist of DP «OK «Ukruglerestrukturizatsiya», Kiev, Ukraine, AORubel @gmail.com.
–––––––––––––––––––––––––––––––
Анотація. В роботі досліджені аеродинамічні опору різних типів арміровок вертикаль-
них стволів руху повітряного струменя. Розглянуто та визначено виникають аеродинамічні
опору ярусів армування руху повітряного струменя методом продувки окремих ділянок в
програмі ANSYS 17.0.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №136
232
Були визначені аеродинамічні опору ярусу різних типів армування ствола і обрані най-
більш раціональних схем армування (по коефіцієнту опору вентиляційного струменя).
З результатів дослідження виявлено, що конструкції арміровок з канатно-профільними
провідниками (КПП) і консольними розстрілами дозволяє досягти опір стовбура порівнянно-
го з гнучкою канатної арміровкою, однак при цьому не потрібно збільшення діаметра стов-
бура по фактору горизонтальних динамічних коливань (500мм на сторону).
Впровадження арміровок з КПП в вертикальних шахтних стовбурах дозволить:
- знизити аеродинамічний опір армування ствола руху повітряного струменя в 8-10раз;
- знизити електроспоживання вентилятора на 20% протягом всього терміну служби шах-
ти, за рахунок вибору найбільш раціональних типів армування і схем ярусів стовбура на про-
тязі всього терміну служби шахти;
- знизити габарити перетину стовбура по фактору провітрювання гірничих виробок, за
рахунок використання більш раціональних видів армування стовбура;
- знизити експлуатаційні витрати на обслуговування армування;
- знизити капітальні витрати при виборі оптимального діаметра стовбура по фактору
пропускної воздухоподающей здатності стовбура;
- підвищити рівень безпечної експлуатації стовбура і надійність вентиляції підземних
гірничих виробок шахти в цілому
Ключові слова: шахтні вертикальні стовбури, аеродинамічний опір, армування стовбу-
рів, канатно-профільні провідники.
Annotation. In the work, the aerodynamic resistance of various types of reinforcement of verti-
cal barrels to the movement of the air jet was investigated. The resulting aerodynamic resistances of
the reinforcement tiers of the reinforcement to the movement of the air jet by the method of blowing
through separate sections in the ANSYS 17.0 program are considered and defined.
The aerodynamic resistances of the tier of various types of trunk reinforcement were deter-
mined and the most rational reinforcement schemes were selected (by the resistance factor of the air
flow).
From the results of the study, it was found that reinforcement structures with cable-type con-
ductors (CTC) and cantilever shootings allow to achieve barrel resistance comparable to flexible
cable reinforcement, however, no increase in trunk diameter is required due to horizontal dynamic
oscillations (500 mm per side).
The introduction of reinforcement with gearboxes in vertical shafts will allow:
- to reduce the aerodynamic resistance of the barrel reinforcement to the movement of the air jet
by 8-10 times;
- to reduce the fan power consumption by 20% during the entire life of the mine, due to the
choice of the most rational types of reinforcement and trunk tiers for the entire life of the mine;
- reduce the dimensions of the cross section of the trunk by the factor of ventilation of mine
workings, through the use of more rational types of trunk reinforcement;
- reduce the operating costs of maintenance of reinforcement;
- to reduce capital costs when choosing the optimal diameter of the trunk according to the air
throughput factor of the trunk;
- to increase the level of safe operation of the trunk and the reliability of ventilation of under-
ground mine workings of the mine as a whole.
Keywords: vertical shaft shafts, aerodynamic drag, barrel reinforcement, rope-profile conduc-
tors.
Статья поступила в редакцию 18.11.2017
Рекомендовано к публикации д-ром технических наук Круковским А.П.
|