ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ S e r i a : GÓRNICTWO z . 148
________ 1989 Nr k o l. 899
R yszard PRACZEK
ANALITYCZNA metoda prognozowania wilgotności powietrza wwyrobiskach
GÓRNICZYCH PRZEWIETRZANYCH WENTYLACJĄ ODRĘBNĄ TŁOCZĄCĄ
S t r e s z c z e n i e . P rzeprow adzono a n a l i z ę metod prognozow ania w ilg o t
n o ś c i p o w ie trz a w w y ro b isk a c h g ó r n ic z y c h . Na p o d sta w ie p rz e p ro w a dzonych pomiarów w e n ty la c y jn y c h w 77 w y ro b isk a c h k o ry ta rz o w y c h p r z e w ie trz a n y c h w e n ty la c ja o d ręb n a t ł o c z ą c ą , p o ło ż o n y ch na g łę b o k o ś c i do 1240 m, wykazano n ie p r e c y z y jn o ś ć a n a liz o w a n y c h m etod. P rz y jm u ją c z a ł o ż e n i e , że r u c h w ilg o c i m iędzy górotw orem i pow ietrzem wywołany j e s t r ó ż n ic a c i ś n i e ń p a r c j a l n y c h p a ry wodnej w w a rstw ie g r a n ic z n e j lP»Pn ,P g )» a p o n a d to sum aryczny s tr u m ie ń w ilg o c i (mc ) n a w ilż a ją c y p o w ie trz e s ta n o w i p a r a wodna p ochodzącą z g ó ro tw o ru i i ) i z pow ierz c h n i w y ro b isk a (m^y, n a p is a n o ró w n an ie ru c h u w ilg o c i w w y ro h isk u . N a s tę p n ie w y k o rz y s tu ją c p o d o b ie ń stw o z ja w is k ru c h u w ilg o c i i c i e p ł a , u s ta lo n o z a le ż n o ś c i s łu ż ą c e do o b l i c z a n i a w spółczynników ru c h u w i l g o c i w g ó ro tw o rz e (/3g) i z p o w ie rz c h n i w y ro b isk a (|3p)* W ykorzystu
j ą c w y n ik i pomiarów w e n ty la c y jn y c h , u s ta lo n o na d ro d ze em p iry c z n e j w a r to ś c i l i c z b Sherwooda Sh^ i Sh^ o ra z l i c z b y bezw ym iarowej F.
A n a liz a u zy sk an y c h z a le ż n o ś c i w s k a z a ła , że i s t o t n y wpływ na ru c h w ilg o c i w górotw oi’ze m aja n ie t y lk o p a ra m e try wchodzące w s k ła d l i c z b F o, B i, W, a l e ta k ż e l i c z b a bezwymiarowa R u w z g lę d n ia ją c a c i ś n i e n i e s t a t y c z n e p a n u ją c e w g ó ro tw o rz e o ta c z a ją c y m w y ro b isk o o ra z w y trzy m a ło ść m echaniczna s k a ł .
F r z y j ę t y model ru c h u w ilg o c i w g ó ro tw o rz e i w w y ro b isk u o ra z u zyskane z a le ż n o ś c i em p iry czn e p o z w ą la ja z duża d o k ła d n o ś c ią p ro g n o zować c i ś n i e n i e p a r y wodnej w p o w ie trz u p rz e w ie tr z a ją c y m w yrobisko k o ry ta rz o w e z w e n ty la c ja o d rę b n ą t ł o c z ą c ą .
1. W prowadzenie
W arunki k lim a ty c z n e w w y ro b isk u górniczym k s z t a ł t u j ą : te m p e r a tu ra , p rę d k o ść i w ilg o tn o ś ć p o w ie t r z a . Opublikow ane metody p rognozy te m p e r a tu ry p o w ie trz a w w y ro b isk u z w e n ty la c ją opływowa [4 , 11, 14, 15, 16] o s ią g n ę ły w ysoki poziom d o k ła d n o ś c i. I s t o t n e r ó ż n ic e między wynikam i p rognozy a wy
n ik am i pomiarów te m p e r a tu ry p o w ie trz a m ie rz o n e j term om etrem suchym ( t g ) u z y s k u je s i ę w w y ro b isk a c h z a w ilg o c o n y c h .
M niej metod p ro g n o zy te m p e r a tu ry p o w ie trz a opracowano d l a w y ro b isk p rz e w ie trz a n y c h w e n ty la c ja o d rę b n a [ 4 , 6 , 7 , 11, 13, 1 6 ] . W w yżej w ym ienionych m etodach uw zględniono wpływ p r o c e s u p aro w an ia wody"na te m p e r a tu rę pow ie
t r z a b ez prognozy w ilg o tn o ś c i p o w ie t r z a . W w ię k s z o ś c i ww. metod z gó ry z a k ła d a s i ę p r z y r o s t w ilg o tn o ś c i p o w ie trz a a
304 R. F rą c z e k
R ys. 1 . Wpływ g łę b o k o ś c i p o ło ż e n ia w y ro b isk a na p r z y r o s t w ilg o tn o ś c i w zg lę d n ej p o w ie trz a p rz y s to s o w a n iu w e n t y l a c j i o d rę b n e j t ł o c z ą c e j F ig . 1 . E f f e c t o f th e d e p th o f l o c a t i o n o f th e e x c a v a tio n on th e i n c r e
ment o f r e l a t i v e h u m id ity o f a i r when u s in g s e p a r a t e p r e s s u r e fa n s
Z p ra c [ 4 , 8 , 10, 11, 14] w y n ik a, że is to tn y m elem entem k s z ta łtu ją c y m w aru n k i k lim a ty c z n e w w y ro b isk a c h g ó r n ic z y c h j e s t g łę b o k o ś ć z a le g a n ia wy
r o b i s k a . Na t e j p o d sta w ie o ra z k o r z y s t a j ą c z wyników pomiarów w e n ty la c y j
nych wykonanych w 77 w y ro b isk a c h k o ry ta rz o w y c h kam iennych, d rą ż o n y c h p rz e z P r z e d s ię b io r s tw o R obót G ó rn ic z y c h w G liw ic a c h , a u t o r p rz y g o to w a ł dane do a n a l i z y wpływu g łę b o k o ś c i z a l e g a n i a w y ro b isk a na w a rto ś ć dan y ch s to s o w a nych do p ro g n o zy w ilg o tn o ś c i i te m p e r a tu ry p o w ie tr z a .
Na r y s . 1 p rz e d s ta w io n o wpływ g łę b o k o ś c i z a le g a n ia w y ro b isk a na p r z y r o s t w ilg o tn o ś c i w zg lę d n e j 4 Cf>. I s t o t n y wpływ na w idoczne z ró ż n ic o w a n ie w a r to ś c i Alp d l a d a n e j g łę b o k o ś c i ma w ilg o tn o ś ć i i l o ś ć doprowadzonego do p rzo d k u p o w ie trz a o ra z wymiary g eo m etry czn e w y ro b is k a .
‘i n a lity c z n a metoda p ro g n o z o w a n ia .. 305
0,3 '
0,2
0,i
-O/f
■0.2.
0,3
W p ra c a c h C l i , 12, 1 6 ], do p rognozy te m p e ra tu ry po
w ie t r z a w w y ro b isk u z n a jd u je z a sto so w a n ie tz w . c i e p ln y w sp ó łc z y n n ik wymiany w ilg o c i
" c " . Je g o w ie lk o ś ć o k r e ś la s i e z z a le ż n o ś c i c=1-qp/<łc ,
- e n t a l p i a w ła ś - g d z i e ;
ciw a p a ry wodnej w p o w ie trz u k J /k g , e n t a l p i a w ła ś c i-
500 700 300
wa p o w ie trz a w ilg o tn e g o k J /k g . W w y ro b isk ac h g ó rn ic z y c h p r z e w ie tr z a n y c h w e n ty la c ją opływową s tw ie rd z a s i e , że o k o ło 50 -8 0 $ c i e p ł a wynoszo
nego p r z e z p o w ie trz e z wyro
b is k a sta n o w i c i e p ł o w ynoszo
ne p r z e z p a re wodną [ 3 , 4 , 11, 1 6 ] . N a to m ia s t w w yro
b is k a c h p r z e w ie tr z a n y c h wen
t y l a c j ą o d ręb n ą u d z i a ł e n t a l p i i w ła ś c iw e j p a ry wodnej w b i l a n s i e e n t a l p i i w ynoszonej p r z e z p o w ie trz e z w y ro b isk a w z r a s ta do 95$ [ 2 , 1 6 ].
Na r y s . 2 pokazano wpływ g łę b o k o ś c i p o ło ż e n ia wyro
b is k a na u d z i a ł procentow y e n t a l p i i w ynoszonej p rz e z p a re wodną, uzyskany na pod
s ta w ie pomiarów wykonanych p rz e z a u t o r a n i n i e j s z e j p r a c y . Z p rz e d sta w io n e g o r y s u n ku w y n ik a, że w w ię k s z o ś c i w y ro b isk uzyskano d o d a tn ie w a r to ś c i w spółczyn
n ik a " c " , co o z n a c z a , że p r z y r o s to w i te m p e ra tu ry p o w ie trz a to w arz y szy p r z y r o s t p a r y wodnej w p o w ie trz u . V? c z ę ś c i w y ro b isk w sp ó łc z y n n ik "o" p r z y j muje w a r to ś c i ujem ne, co o z n a c z a , że spadkow i te m p e r a tu ry p o w ie trz a tow a
rz y s z y p r z y r o s t p a r y w od n ej.
Dla w ybranej g łę b o k o ś c i H i s t o t n y wpływ na w ie lk o ś ć w s p ó łc z y n n ik a " c " ma:
- c z a s p r z e w i e tr z a n ia w y ro b isk a ( d łu ż s z y c z a s p r z e w i e t r z a n i a w y ro b isk a po
woduje w z ro s t w a r to ś c i w sp ó łc zy n n ik a " c " ) ,
- te m p e r a tu ra i w ilg o tn o ś ć p o w ie trz a wlotowego (im w yższa te m p e ra tu ra po
w ie t r z a w lotow ego, tym m n ie js z a w a rto ś ć w sp ó łc zy n n ik a "c " i podobnie w ię k s z e j w ilg o tn o ś c i p o w ie trz a wlotow ego odpow iada m n ie js z a w a rto ść w sp ó łc z y n n ik a " c " ) ,
Rys. 2 . Wpływ g łę b o k o ś c i z a le g a n ia wyro
b is k a na u d z i a ł c i e p ł a wynoszonego p r z e z p a r ę wodną w b i l a n s i e c i e p ł a w yrobiska
p r z e w ie tr z a n e g o w e n ty la c ją odrębną F ig . 2 . E f f e c t o f th e d e p th o f d e p o s i t i o n o f th e e x c a v a tio n on th e p e r c e n ta n g e o f th e h e a t r a i s e d by w a te r v ap o u r i n th e h e a t b a la n c e o f th e e x c a v a tio n v e n t i l a t e d
by s e p a r a te fa n s
306 R. P rą c z e k - u c i e c z k i p o w ie trz a p r z e z n i e s z c z e l n o ś c i w l u t n i o c i ą g u (im w ięk sze u c i e c z
k i p o w ie t r z a , tym n in ie js z e w a r to ś c i p rz y jm u je w sp ó łc z y n n ik " c ” ) . Ha r y s . 1-5 podano w y n ik i pom iarów n ie p o w ta r z a ją c y c h s i ę t z n . j e ż e l i d la d a n e j g łę b o k o ś c i H d la ró ż n y c h w y ro b isk u zyskano id e n ty c z n e w y n ik i, na ry s u n k a c h za zn a cz o n o t y l k o je d e n z n i c h . Z te g o powodu na r y s . 2 z n a j d u je s i ę 56 punktów z a m ia s t 7 7 . W yniki p rz e d s ta w io n e na r y s . 2 w sp c só b d o b itn y św ia d c z ą o is to tn y m wpływie p r o c e s u paro w an ia wody na p r z y r o s t
te m p e r a tu r y p o w ie trz a w w y ro b is k u . D la te g o n ie można d o k ła d n ie p ro g n o z o wać te m p e r a tu ry p o w ie tr z a w w y ro b isk u g órniczym bez p ro g n o zy w ilg o tn o ś c i p o w ie t r z a .
Celem n i n i e j s z e j p r a c y j e s t p o d a n ie m etody p ro g n o zy w i lg o tn o ś c i p ow ie
t r z a w w y ro b isk a c h g ó r n ic z y c h , a n a s t ę p n i e p o d a n ie k ie ru n k ó w badań w c e lu o k r e ś l e n i a p o tr z e b n y c h d an y c h do s to s o w a n ia p o d an e j m etody.
2 . Podstaw y p ro g n o zy w ilg o tn o ś c i p o w ie trz a w w y ro b isk a c h g ó r n ic z y c h
P a ra m e try f iz y c z n e p o w ie trz a k o p a ln ia n e g o o k r e ś l a j ą :
- te m p e r a tu r a p o w ie trz a m ie rz e n a term om etrem suchym ( t g ) ( tz w . te m p e ra tu r a s u c h a ) ,
- c i ś n i e n i e p o w ie trz a ( p g ) , - c i ś n i e n i e p a r y w odnej ( P p ) , - s t a ł a gazowa p o w ie trz a
W w e n t y l a c j i k o p a lń d o ść c z ę s t o p rz y o c e n ie w i l g o t n o ś c i p o w ie tr z a s t o s u j e s i ę ta k ż e t a k i e p a r a m e tr y , j a k : w ilg o tn o ś ć w ła śc iw a p o w ie trz a x , w i l g o tn o ś ć w zg lęd n a lp . M iędzy p o sz c z e g ó ln y m i p a ra m e tra m i p o w ie trz a w ilg o tn e go za ch o d z ą r e l a c j e :
x = 0 ,6 2 2 ■ ■ v , k g /k g , (1 )
g d z i e :
Pn - c i ś n i e n i e p a r c j a l n e p a r y wodnej w s t a n i e n a s y c e n ia w p o w ie tr z u , P a.
W yznaczenie je d n e g o z t r z e c h p aram etró w (p ^ , x t (f) p r z y znanym c i ś n i e n iu p o w ie trz a (p ) i te m p e r a tu r z e ( t ) pozw ala o k r e ś l i ć p o z o s t a ł e . H a j- s s c z ę ś c i e j w o b l i c z e n i a c h w e n ty la c y jn y c h o p e r u je s i ę w ilg o tn o ś c ią w ła śc iw ą p o w ie trz a x , a to z powodu w y k o rz y sty w an ia j e j p r z y s p o r z ą d z a n iu b i l a n s u c i e p ł a i masy p o w ie t r z a . P rz y wykonywaniu p ro g n o zy p o w ie trz a i p rognozy w ilg o tn o ś c i p o w ie tr z a k o r z y s t n i e j j e s t operow ać c i ś n ie n ie m p a r y w od n ej,
A n a lity c z n a metoda p ro g n o zo w an ia. 307
R ys. 3 . '.'/pływ g łę b o k o ś c i z a le g a n ia w y ro b isk a na p r z y r o s t w ilg o tn o ś c i w ła ś
c iw e j p o w ie trz a p r z e w ie tr z a n e g o w e n ty la c ja o d rę b n a t ł o c z ą c ą
F i g . 3 . E f f e c t o f th e d e p th o f d e p o s i t i o n o f th e e x c a v a tio n on th e i n c r e ment o f s p e c i f i c h u m id ity o f th e a i r v e n t i l a t e d by s e p a r a t e p r e s s u r e f a n s
gdyż t e n p a ra m e tr w n ie w ie lk im s t o p n i u z a le ż y od c i ś n i e n i a p o w ie tr z a , co ma i s t o t n e z n a c z e n ie w n a c h y lo n y c h w y ro b isk a c h g ó r n ic z y c h .
Na r y s . 3 p o k a z a n o , j a k k s z t a ł t u j e s i ę p r z y r o s t w ilg o tn o ś c i w ła ś c iw e j p o w ie trz a w w y ro b isk a c h z w e n ty la c ja o d ręb n ą t ł o c z ą c ą , d rą ż o n y c h p rz e z PRG G liw ic e . J a k wynika z p rz e d s ta w io n e g o ry su n k u , w z r o s t g łę b o k o ś c i po ło ż e n i a w y ro b isk a pow oduje p r z y r o s t w ilg o tn o ś c i w ła ś c iw e j p o w ie trz a w zdłuż o s i w y ro b is k a . Duży wpływ na p r z e d s ta w io n y p r z e b ie g zm ian a x ma sp raw n o ść l u t n i o c i ą g u . Gdy sp raw n o ść l u t n i o c i ą g u m a le je , o b se rw u je s i ę z m n ie j
s z e n ie Ax lu b z m n ie js z e n ie w ilg o tn o ś c i w ła ś c iw e j p o w ie trz a p ły n ą c e g o w w y ro b isk u .
Mimo t a k z ró ż n ico w an e g o c h a r a k te r u zm ian w ilg o tn o ś c i w ła ś c iw e j pow ie
t r z a p ły n ą c e g o w w y ro b isk a c h g ó r n ic z y c h w p r a c y [14] z a le c a Bię o b lic z a ć p r z y r o s t w ilg o tn o ś c i ze w zoru:
308 H. Jirączek
g d z i e :
- w ilg o tn o ś ć p ie rw o tn a g ó ro tw o ru , k g /k g , s - d łu g o ś ć w y ro b is k a , m,
m - s tr u m ie ń masy p o w ie t r z a , k g / s ,
6 - dynam iczny w sp ó łc z y n n ik przejm o w an ia w ilg o c i, kg /m s, x ' - w ilg o tn o ś ć w łaściw a p o w ie t r z a , k g /k g ,
p
■Ojj - w sp ó łc z y n n ik d y f u z j i w i l g o c i , m / s ,
q'w - bezwymiarowy s tr u m ie ń w ilg o c i d o p ły w a ją c y z g ó ro tw o ru , V - s tr u m ie ń o b j ę t o ś c i p o w ie t r z a , m ^ /s,
Bw - obwód w y ro b isk a p o k ry ty w odą, m, T - te m p e r a tu ra p o w ie t r z a , K, A,B - w s p ó łc z y n n ik i e m p iry c z n e .
Podana z a le ż n o ś ć (3 ) j a k d o ty c h c z a s n ie z o s t a ł a e f e k ty w n ie ro z w ią z a n a . P rz y r o z w ią z a n iu ró w n an ia ró żn ic zk o w eg o b i l a n s u w ilg o c i w o ta c z a ją c y m w y ro b isk o g ó ro tw o rz e w p o s t a c i [1 1 , 1 4 ] :
- w ilg o tn o ś ć w łaściw a p o w ie trz a o te m p e r a tu rz e T, k g /k g .
Z asto so w a n ie s y m e t r i i r a d i a l n e j wokół w y ro b is k a , ja k t o ma m ie js c e w ró w n an iu (4 ) , może p ro w a d zić do b łę d u w y n ik ając eg o z w arstw ow ej budowy g ó ro tw o ru . W yrobiska n a j c z ę ś c i e j prow adzone s ą ró w n o le g le do u ła w ic e n ia pokładów w ęgla i w arstw s k a ln y c h , w ę g ie l i s k a ły p ło n n e c e c h u ją s i ę r ó ż ną w ilg o tn o ś c ią p ie r w o tn ą . Także p rz e p ły w w ilg o c i odbywa s i ę z n a c z n ie s z y b c ie j w zdłuż u ła w ic e n ia s k a ł w s to s u n k u do p rz e p ły w u w ilg o c i p o p r z e c z n ie do u ła w i c e n ia .
N a to m ia s t z a s to s o w a n ie w arunku brzegow ego (5 ) do r o z w ią z a n ia rów nan ia (4 ) j e s t s łu s z n e d la w y ro b isk poziom ych. D la w y ro b isk pionow ych i n a c h y
(4 )
z a ło ż o n o w arunek brzegow y t r z e c i e g o r o d z a ju
( 5 ) g d z i e :
X - c z a s p r z e w i e t r z a n i a w y ro b is k a , s , r - p ro m ie ń , m
9 S - g ę s t o ś ć o ta c z a ją c e g o g ó r o tw o ru , kg/m ^,
A n a lity c z n a m etoda p ro g n o z o w a n ia .. 309
lo n y c h mogę, w y s tą p ić b łę d y , k tó r y c h p rz y c z y n ą J e s t zm iana c i ś n i e n i a po
w ie tr z a a tm o s fe ry c z n e g o , od k tó r e g o z a le ż y w ilg o tn o ś ć w łaściw a p o w ie trz a x ( p a t r z ró w n a n ie 1 ) . J e ż e l i w w y ro b isk u n a s tę p u j e zm iana c i ś n i e n i a s t a t y c z nego p o w ie trz a w y n ik a ją c a ze zmiany w y so k o śc i p o ło ż e n ia w y ro b isk a o 1000m, to zm iana w ilg o tn o ś c i w ła ś c iw e j p o w ie trz a w y n ie s ie 1 ,4 g A g . Wynik te n uzys
kano d l a te m p e r a tu ry t = t = 20°C o r a z w ilg o tn o ś c i p o w ie trz a ca p o w ie r z c h n i x.j = 15 s / k g , w z ro s t g łę b o k o ś c i spow oduje sp a d ek w ilg o tn o ś c i do 1 3 ,6 g /k g . U zyskana zm iana w ilg o tn o ś c i w ła ś c iw e j p o w ie trz a j e s t porów
nyw alna ze zm ianą w ilg o tn o ś c i p o w ie trz a w y n ik a ją c ą z p ro c e s u p arow ania wody w s z y b i e .
W p ra c a c h [ 5 , 7 , 11] z a m ia s t r ó ż n ic y w ilg o tn o ś c i w ła ś c iw e j p o w ie trz a w w a rstw ie g r a n ic z n e j s t o s u j e s i ę p o t e n c j a ł y w ilg o tn o ś c i wyprowadzone w p ra c y Łykowa [ 9 ] . W p r a c a c h ty c h w y k o rz y s tu je s i ę p o d o b ie ń stw o z ja w is k wymiany c i e p ł a i m asy. I c h p ra k ty c z n a u ż y te c z n o ś ć z a le ż y od zn a jo m o ści sto so w a n y ch w spółczynników c h a r a k te r y z u ją c y c h r u c h w ilg o c i w g ó ro tw o rz e i z p o w ie rz c h n i g ó ro tw o ru .
W p r a c a c h [ 6 , 10, 1 2 , 13] p ro g n o zę w ilg o tn o ś c i p o w ie trz a w w y ro b is kac h g ó r n ic z y c h wykonuje s i ę w s t a n i e u sta lo n y m p rz y w y k o rz y s ta n iu rów na
n i a S te f a n a :
Rp - s t a ł a gazowa p a r y w o d n ej, J / k g K.
P rz y o k r e ś l a n i u w sp ó łc z y n n ik a przejm o w an ia w ilg o c i p w y k o rz y stu je s i ę ta k ż e a n a lo g ię wymiany c i e p ł a i w i l g o c i .
W c e l u w y k a z a n ia , że w p r o g n o z ie w ilg o tn o ś c i p o w ie trz a k o p a ln ia n e g o k o r z y s t n i e j j e s t operow ać r ó ż n i c ą c i ś n i e ń p a ry wodnej z a m ia s t r ó ż n ic ą w ilg o tn o ś c i w ła ś c iw e j A x lu b r ó ż n i c a w ilg o tn o ś c i w zg lę d n ej &<p, sp o rz ą d z o n o w ykres 4 , na którym p o k azan o , ja k k s z t a ł t u j e s i ę s tr u m ie ń w ilg o c i d l a przypadków p o k azan y ch na r y s . 1 i 3 . Z p rz e d sta w io n e g o ry su n k u 4 w ynika, że w z ro s t g łę b o k o ś c i p o ło ż e n ia w y ro b isk a powoduje w z ro s t s tr u m ie n ia p a r y wodnej n a w il ż a ją c e j p o w ie trz e o ra z że we w s z y s tk ic h a n a liz o w a nych w y ro b isk a c h n a s tę p u j e n a w ilż e n ie p o w ie t r z a , mimo że s tw ie rd z o n o w n i e k tó r y c h z n ic h sp a d e k w ilg o tn o ś c i ( a x , A^p). Ś w iadczy t o o ograniczonym z a s to s o w a n iu w arunku brzegow ego (5 ) o ra z metody prognozy warunków k lim a ty c z n y c h o p e r u ją c y c h r ó ż n ic ą w ilg o tn o ś c i w zg lę d n ej p o w ie tr z a A l p .
(6)
g d z i e :
^ - w sp ó łc z y n n ik p rzejm o w an ia w i l g o c i , m /s, A - p o w ie rz c h n ia paro w an ia wody, m^,
310 Fi* 1’rĘ c z e k
Nys« 4 . Wpływ g łę b o k o ś c i p ó ł c i e n i a w y ro b isk a na w a rto ś ć s tr u m ie n ia p a ry wodnej n a w i l ż a j ą c e j p o w ie trz e p r z y s to s o w a n iu w e n t y l a c j i o d rę b n e j t ł o c z ą
c e j
? i g . 4 . E f f e c t o f th e d e p th o f l o c a t i o n o f th e e x c a v a tio n on th e v a lu e o f th e s tr e a m o f w a te r v a p o u r h u m id ify in g th e a i r when u s in g s e p a r a t e p r e s
s u r e fa n s
3 . M etoda a n a l i t y c z n a o k r e ś l e n i a am' l.s o r n o ś c l p o w ie trz a w w y ro b isk u górn iczy m
Obok te m p e r a tu ry p o w ie t r z a , c i ś n i e n i e p a r y wodnej w p o w ie trz u sta n o w i j e r o podstawowy p a r a m e tr f i z y c z n y . C i ś n ie n i e p a ry wodnej w p o w ie trz u n a syconym j e s t je d y n c e f u n k c ją te m p e r a tu ry p o w ie t r z a . N a to m ia s t w p o w ie trz u nienasyconym c i ś n i e n i e p a r y wodnej z a le ż y od w ilg o tn o ś c i i je g o te m p e ra t u r y .
A n a lity c z n a m etoda p ro g n o z o w a n ia .. 311
Równanie b i l a n s u w ilg o c i d la p rz e p ły w a ją c e g o p o w ie trz a w w yro b isk u na p o s t a ć :
dm„ d a „ dm„
Ć T s “ = 3 1 ^ + ^ * ( 7 )
g d z i e :
m_ - s tr u m ie ń w ilg o c i d o p ły w a ją c e j do p o w ie trz a z dodatkow ych ź r ó d e ł P w ilg o c i z lo k a liz o w a n y c h w w y ro b isk u i p a r u j ą c e j z w ilg o tn e j po
w ie r z c h n i w y ro b is k a , k g /e m^,
- s tr u m ie ń w ilg o c i d o p ły w a ją c e j dc p o w ie trz a z g ó ro tw o ru , k g /s n ^ . P rz y jm u ją c , że s i ł ę napędową ru c h u p a ry wodnej w p o w ie trz u i w g ó ro tw o r z e sta n o w i r ó ż n ic a c i ś n i e n i a , a n a lo g ic z n i e do ró w n a n ia ( 3 ) , ró w n a n ie r u chu w ilg o c i w w y ro b isk u p rz y jm ie p o s t a ć :
d p _ M i , ? p ) + ! s $ ł ( P n _ Pi ) f ( 3)
i s v * 'g g d z ie i
Bg - obwód w y ro b is k a , m,
Pg - w sp ó łc z y n n ik przejm o w an ia w ilg o c i w g ó ro tw o rz e , m /s , p - c i ś n i e n i e p a r y wodnej w g ó r o tw o rz e , P a,
6
- w sp ó łc z y n n ik przejm o w an ia w ilg o c i z p o w ie rz c h n i w y ro b is k a , m /s, p - c i ś n i e n i e p a r y wodnej w p o w ie tr z u , P a,
p.j - c i ś n i e n i e p a r y wodnej w p o w ie trz u wlotowym, P a . W prow adzając bezwymiarowy kom pleks l i c z b
V * . <9>
po scałfcow aniu rów n an ia ( 8 ) w p r z e d z i a l e od do p 2 o ra z od 0 do s otrzym am y:
p 2 = P le " F +(1 - e"*’) j p g + -& (p n - P l ) j , P a . L »§>
(1 0)
Z ró w n a n ia (1 0 ) w y n ik a, że d l a o b l i c z e n i a c i ś n i e n i a p a r y wodnej na koń
cu w y ro b isk a k o n ie c z n a j e s t zn a jo m o ść:
- c i ś n i e n i e p a r y wodnej w p o w ie trz u wlotowym do w y ro b isk a i w g ó ro tw o rz e , - w spółczynników przejm o w an ia w ilg o c i w g ó ro tw o rz e i na g r a n ic y g ó ro tw ó r-
- p o w i e tr z e ,
312 R. F rą c z e k
- wymiarów g e o m etry cz n y ch w y ro b is k a , - s tr u m ie n ia o b j ę t o ś c i p o w ie t r z a .
I s t o t n y wpływ na popraw ność u zy sk an y ch wyników p ro g n o zy w ilg o tn o ś c i p o w ie trz a ma d o k ła d n o ść sto so w a n y ch w spółczynników p rze jm o w an ia w ilg o c i
i P oniew aż zdaniem a u t o r a sto so w a n y w sp ó łc z y n n ik p rzejm ow ania w i l g o c i j a k p r z y w ym ianie c i e p ł a b u d z i poważne z a s t r z e ż e n i a ze w zględu na o g ra n ic z o n a d o k ła d n o ść o k r e ś l e n i a p o w ie rz c h n i w ilg o tn e j w y ro b is k a , w z w ią z ku z tym w skazane j e s t w ykonanie o d p o w ied n ich pom iarów i o k r e ś l e n i e je g o f a k ty c z n e j w a r t o ś c i .
<Tak w ynika z l i t e r a t u r y [ 1 , 3 , 5 , 6 , 7 , 11, 12, 1 4 , 1 6 ] , w sp ó łc z y n n ik p rzejm o w an ia w ilg o c i w g ó ro tw o rz e j e s t f u n k c ją m iędzy in n y m i:
f g = d » H » ? S » ? , V » ^ S » a 3 * ® 8 » V t f ) . ( 1 1 / g d z i e :
d - ś r e d n i c a e k w iw a le n tn a p r z e k r o j u w y ro b is k a , m, H - g łę b o k o ś ć z a l e g a n i a w y ro b is k a , m,
ę s - g ę s to ś ć s k a ł z a le g a ją c y c h nad w y ro b isk ie m , kg/m ^, - z a w a rto ś ć w ilg o c i w g ó r o tw o rz e , k g /m '',
As - w sp ó łc z y n n ik p rz e w o d z e n ia c i e p ł a w g ó r o tw o rz e , w/m K, a g - w sp ó łc z y n n ik wyrównywania te m p e r a tu r y w g ó ro tw o rz e , m / s ,p
6 a - w sp ó łc z y n n ik w y trz y m a ło ś c i m e c h a n ic z n e j s k a ł na ś c i s k a n i e , N /a ^ , oC - w sp ó łc z y n n ik w n ik a n ia c i e p ł a m iędzy p o w ie r z c h n ią g ó ro tw o ru a
p rze p ły w ają cy m p c w i e t r z e a , W/m^ K.
S to s u ją c t e o r i ę p o d o b ie ń stw a można rów n an ie ( 1 1 ) n a p i s a ć w p o s t a c i [ 3 , 9 , 11]
3hg = k 1Foa B ib RcV/1 , (1 2 )
g d z i e : M
Sh(r = ■*“ — - l i c z b a sherwoooa d o ty c z ą c a r u c h u p a ry wodnej w g ó ro tw o rz e ,
s w
a s T
Fo = — - l i c z b a F o u r i e r a , r
Bi = - l i c z b a B i o t a , As
H? s g
•S = —— — l i c z b a c h a r a k t e r y z u j ą c a w ła s n o ś c i m echaniczne g ó ro tw o ru ,
8
A n a lity c z n a m etoda p ro g n o z o w a n ia .. 313
g - p r z y s p ie s z e n ie z ie m s k ie , m/s W = r — ?w - w ilg o tn o ś ć w ła śc iw a g ó ro tw o ru .
>s
H a to u i a s t w sp ó łc z y n n ik przejm o w an ia w ilg o c i z p o w ie rz c h n i g ó ro tw o ru do p o w ie t r z a , p r z y z a s to s o w a n iu t e j sam ej m etody, można o k r e ś l i ć z z a le ż n o ś - c i Q3, 9 , 113 t
bhp = k2 Itef Guhf'Pi p0-! , ( 15)
g d z i e :
Shp = ¥ - - li c z b a Sherwooda d o ty c z ą c a d y f u z j i p a r y wodnej w
" p o w ie tr z u ,
He = ~ ivdL - l i c z b a H ey n o ld se ,
w - p rę d k o ś ć p o w ie tr z a w w y ro b isk u , m /s ,
V- - w sp ó łc z y n n ik l e p k o ś c i k in e m a ty c z n e j p o w ie trz a , m2/ s ,
t - t
Gu = t + 273 ” l i c z b a Guchmana,
t w - te m p e r a tu ra p o w ie trz e m ie rzo n a term om etrem w i l gotnym , ° C(
v k
■*2 = - sp raw n o ść l u t n i o c i ą g u , P
Vk - s tr u m ie ń o b j ę t o ś c i p o w ie trz a na końcu w yrobiska ( l u t n i o c i ą g u ) , m ^ /s,
V - s tr u m ie ń o b j ę t o ś c i p o w ie trz a na p o c z ą tk u w y ro b isk a ( l u t n i o c i ą g u ) a ^ / s .
Aby w yznaczyć w y k ła d n ik i ( a , b , c , f , h , i , j , l ) o ra z w sp ó łc z y n n ik i k ^ , k2 , n a le ż y wykonać o dpow iednie po m iary (w, d , s , Bs ) , wyznaczyć ($ s , 7ls ; S . a a -H, p ^ o f , p n , PCTir , 12) , e n a s tę p n ie wykonać o b lic z e n ia oelem u z y s k a n ia w a r to ś c i Shg i Shp.
Ha r y s . 5 pokazano wpływ g łę b o k o ś c i p o ło ż e n ia w y ro b isk a na w a rto ś ć l i c z b y Shc b ę d ą c e j sumą l i c z b Sh^ i S h^. Z p rz e d s ta w io n e g o ry su n k u wy
n ik a , że w z ro s t g łę b o k o ś c i p o ło ż e n ia w y ro b isk a ( z w ła s z c z a w z r o s t te m p e ra t u r y p ie rw o tn e j g ó ro tw o ru ) powoduje z m n ie js z e n ie w a r to ś c i l i c z b y Shc . Dla w y ro b isk u d o s tę p n ia ją c y c h , d rą ż o n y c h p r z e z PRG G liw ic e w l a t a c h 1983-84
(77 p rzy p a d k ó w ), a u t o r u z y s k a ł n a s tę p u j ą c e z a l e ż n o ś c i na o k r e ś l e n i e l i c z b Sh i Sh
S P
314 R. P ra c z e k
Słi = 6 Po“ 0 »3!!“ 0 *7 ! « “ 0 *4^ “ 0 *3
Sh = 12 000 Re- 0 »e Gu“ 0 ,3 Po” ° * 2 i “ 0 »6 * P
o r a z l i c z b y bezw ym iarow ej
°* 2 B s P = 0 ,1 5 --- ,
(1 4 )
(1 5 )
(1 6 )
Shc ‘
25C
200
150.
100
50 »» XX
i i
500 7 00 000 1100 H.m
R ys. 5 . ^pływ g łę b o k o ś c i p o ło ż e n ia w y ro b isk a na w a r to ś ć l i c z b y Sh p rz y
• > s to s o w a n iu w e n t y l a c j i t ł o c z ą c e j
P i g . 5 . E f f e c t o f th e d e p th l o c a t i o n o f th e e x c a v a tio n on th e v a lu e o f th e number 5hc when u s in g p r e s s u r e f a n s
Na r y s . 6 p r z e d s ta w io n o z a le ż n o ś ć m iędzy w a rto ś c ia m i l i c z b Shn : u z y s
kaną z pomiarów Shc „ i 3hcc u zy sk a n ą z o b lic z e ń (w zory 14 i 1 5 ) . Z p r z e d sta w io n e g o ry su n k u w y n ik a, że u zyskano d o ść d o b rą k o r e l a c j ę m iędzy Shcz i S h „ .
A n a lity c z n a m etoda p r o g n o z o w a n ia .. 315
R ys. 6 . Z a le ż n o ś ć m iędzy w a r to ś c ią l i c z b y Shcz uzy sk an ą z pom iarów a w ar
t o ś c i ą l i c z b y Shco u zy sk an ą z o b lic z e n i
F i g . 6 . D ependence betw een th e v a lu e o f th e number Shc „ o b ta in e d from th e m easurem ents and th e v a lu e o f th e number Shoo o b ta in e d from th e c a l c u l a
t i o n s
Z u zy sk an y c h z a le ż n o ś c i em p iry czn y c h (14 i 15) w ynika:
- w z r o s t c z a s u p r z e w i e t r z a n i a w y ro b isk a powoduje z m n ie js z e n ie l i c z b Shg i Shp, in n y m i słow y w y ro b isk o z o s t a j e w ysuszone,
- w z r o s t g łę b o k o ś c i p o ło ż e n ia w y ro b isk a powoduje z m n ie js z e n ie l i c z b y Sh^
(w ynika t o ta k ż e z r y s . 5 ) ,
- w z r o s t p r ę d k o ś c i p o w ie trz a ( w z ro s t l i c z b Re i B i) powoduje z m n ie js z e n ie l i c z b y 3 h p , a w ięc z a c h o d z i odw rotna z a le ż n o ś ć n i ż p rz y w ymianie c i e p ł a . P rz y cz y n a te g o s ta n u tk w i w tym , że w z r o s t p r ę d k o ś c i p o w ie trz a w l u t n i o c i ą g u zw iązan y J e s t z dodatkowym wkładem c i e p ł a (zużyciem e n e r g i i ) p rz e z w e n t y l a t o r . T /z ra s ta te m p e r a tu r a p o w ie trz a p ły n ą c e g o w l u t n i o c i ą g u , a w raz z n i ą r ó ż n ic a c i ś n i e ń cz ąstk o w y ch p a r y wodnej w p o w ie trz u nasyconym i w w a rstw ie g r a n i c z n e j ;
- w z r o s t w i lg o tn o ś c i g ó ro tw o ru ta k ż e powoduje sp a d ek l i c z b y Shc, z powodu w z ro s tu c i ś n i e n i a cząstk o w eg o p a r y wodnej w g ó ro tw o rz e ( w z r a s ta r ó ż n ic a
316 R. F rą c z e k
c i ś n i e ń p a r y ) , a ta k ż e z powodu o d w ro tn ie p r o p o rc jo n a ln e g o w z ro s tu tem p e r a t u r y s k a ł w s to s u n k u do w i l g o t n o ś c i ,
- w z r o s t sp ra w n o śc i l u t n i o c i ą g u pow oduje z m n ie js z e n ie l i c z b y Shp z te g o powodu, że m n ie js z e u c i e c z k i p o w ie trz a pow odują m n ie js z e o b n iż e n ie w ilg o tn o ś c i p o w ie trz a p ły n ą c e g o w w y ro b isk u , w z r a s ta w ięc r ó ż n ic a c i ś n ie ń p a ry w o d n ej,
- w z r o s t l i c z b y Gu ( m n ie js z a w ilg o tn o ś ć p o w ie tr z a ) pow oduje z m n ie js z e n ie l i c z b y Shp .
W p o ró w n a n ia ch (1 4 , 15, 16) b e z p o ś re d n io n ie i n g e r u j e d łu g o ś ć w y ro b isk a , a l e wiadomo, że im d łu ż s z y l u t n i o c i ą g , tym w kład p r a c y w e n ty l a to r a j e s t w ię k s z y , a tym samym w z r a s ta te m p e r a tu r a p o w ie trz a w lotow ego. W zw iązku z tym w z ro ś n ie l i c z b a Gu pow odując w k o n se k w e n c ji z m n ie js z e n ie l i c z b y Shp . P rz y d łuższym w y ro b isk u w z r a s ta c z a s p r z e w i e t r z a n i a w y ro b isk a ( w z ra s ta l i c z b a P o ), a tym samym m a le je l i c z b a S h^.
U zyskane z a l e ż n o ś c i e m p iry czn e ( 1 4 , 15) p o z w a la ją o b lic z y ć w sp ó łc z y n n ik przejm o w an ia w ilg o c i w g ó ro tw o rz e i z p o w ie rz c h n i w y ro b isk a j3 p , a tym samym p o z w a la ją u zy sk ać dane w chodzące do ró w n a n ia ( 1 0 ) .
N ale ży z a z n a c z y ć , że z a l e ż n o ś c i ( 1 4 , 15, 16) u zyskano na p o d sta w ie 77 pom iarów w ykonanych w w y ro b isk a c h k o ry ta rz o w y c h , d rą ż o n y c h p rz e w a ż n ie w k a m ien iu p r z y z a s to s o w a n iu m a te ria łó w wybuchowych. Może s i ę o k a z a ć , że p rz y s to s o w a n iu u r a b ia n ia kom bajnam i na s k u te k in te n sy w n e g o z r a s z a n i a wo
da u r a b ia n e j c a l i z n y uzy sk an e w s p ó łc z y n n ik i oędą s i ę r ó ż n i ł y .
4 . P rz y k ła d
O b lic z y ć p r z y r o s t w i l g o t n o ś c i p o w ie tr z a w w y ro b isk u p rz e w ie trz a n y m wen
t y l a c j ą o d rę b n ą t ł o c z ą c ą ( r y s . 7 m iędzy punktam i 2 i 3 ) m ając d a n e : - p a ra m e try p o w ie trz a w lo to -
=18°C,
= 20°C, w1
R ys. 7 . S z k ic w y ro b isk a p r z e w ie tr z a n e g o w e n ty l a c ją o d ręb n ą t ł o c z ą c ą F ig . 7 . D r a f t o f th e e x c a v a tio n v e n t i l a
te d by s e p a r a t e p r e s s u r e f a n s
wego: t a1
p = 1075 h P a , Vp1 ="4 m3/ s , - wymiary g eo m etry cz n e wyro
b i s k a : s = 1000 m, B„ =
= 12 m, a = 1 1 , 5 m ,2 s
H = 1000 m,
- ś r e d n ic a l u t n i o c i ą g u d p = 0 ,8 m, spraw ność n = ó , 5 ,
- o k re s p r z e w i e tr z a n ia wyro
b is k a od momentu ro z p o c z ę - c i a d r ą ż e n ia
s i ę c y ,
12 mie-
A n a lity c z n a m etoda p ro g n o zo w an ia. 317
- w ła s n o ś c i g e o te rm ic z n e s k a ł : a g = 1 ,2 10-6 m2/ s , A g = 2 ,9 i’/m K,
= 43°C , W = 1 ,3 # , 6"s = 730 105 N/m2 .
R o zw iązan ie
K o r z y s ta ją c z w ykresu h - x o d cz y tu je m y d la p aram etrów p o w ie trz a w lotow e
g o:
- w ilg o tn o ś ć w ła śc iw ą p o w ie trz a x.^ = 1 1 ,4 g /k g , - w ilg o tn o ś ć w zględną p o w ie trz a (fy = 8 3 # ,
- c i ś n i e n i e cz ąstk ó w e p a r y wodnej w p o w ie trz u p^ = 180C P a, - c i ś n i e n i e cz ąstk o w e p a r y wodnej w p o w ie trz u w s t a n i e n a s y c e n ia
pn = 2200 P a ,
- c i ś n i e n i e cz ąstk o w e p a r y wodnej w g ó ro tw o rz e o te m p e ra tu rz e t = 43°C, p = 8440 P a .
5
Na p o d sta w ie p r a c [ 2 , 4 , 16] p rz y g o tu je m y dane do o b l i c z e n i a l i c z b bezwymiarowych w y s tę p u ją c y c h w z a le ż n o ś c ia c h (1 4 , 1 5 ) . Celem o b lic z e n ia l i c z b y Po o b lic z a m y ś r e d n i c z a s p r z e w i e t r z a n i a w y ro b isk a z z a l e ż n o ś c i :
r . + 2 V r i r
r ś r = --- “ 9 *5 10 8 »
P rz y o b l i c z a n i u l i c z b y B i celem w y zn aczen ia w sp ó łc zy n n ik a w n ik an ia c i e p ł a m iędzy p o w ie r z c h n ią g ó ro tw o ru a p rzep ły w ający m pow ietrzem k o rzy sta m y z z a l e ż n o ś c i :
w0 ’ 9 / 2
0C= 8 ,6 = 2 ,5 W/m K,
P rz y o b l i c z a n i u l i c z b y Re p rę d k o ść p o w ie trz a w w y ro b isk u o b lic za m y z z a l e ż n o ś c i :
+ Yv
w = ■ = 0 ,3 7 m/s
N a s tę p n ie s t o s u j ą c z a l e ż n o ś c i ( 1 4 , 15, 9) o b lic z a m y :
Shg = 6 ( 1 . 2 -1 ( r V i P ^ - 0 . 3 ( 1 0 00^ 4 m j P ) - 0 , 7 ( 2 ^ - Ł ) ..0 ,4 (0 0 1 3 )- 0 , 3 a25 7
g 1 ,9 TSO-IO1’ 2 >y
Shp = 1 2 0 0 0 ( P ^ ^ g . 8 ) ~ ° » 8 ( 3 , 2 ) " 0> 2 ( 0 , 5 ) ~°>6 = 2 0 , 5 ,
P = 0 ,1 5 f P*2' = o ,2 2 .
318 R. F rą c z e k
C i ś n ie n i e p a r y wodnej na końcu w y ro b isk a zg o d n ie z z a l e ż n o ś c i ą (1 0 ) wy
n i e s i e :
p 2 = 1800 e - 0 *22 + ( l - e _ 0 »2 2 )C8440 + | ^ ( 2 2 0 0 - 1 8 0 0 ) J = 3190 P a .
Z w ykresu h - x o d cz y tu je m y d l a c i ś n i e n i a p a r y w odnej p - = 3190 Pa i te m p e r a tu ry o d p o w ia d a ją c e j temu c i ś n i e n i u t s = t „ = 29 C w ilg o tn o ś ćw w ła śc iw ą p o w ie trz a x = 2 0 ,5 g /k g . M ając wykonaną p ro g n o zę te m p e r a tu ry p o w ie t r z a , można d la o trzym anego c i ś n i e n i a o d c z y ta ć w ilg o tn o ś ć w zględną p o w ie trz a ( te m p e r a tu r ę w i l g o t n ą ) .
U zyskany p r z y r o s t w ilg o tn o ś c i w ła ś c iw e j p o w ie trz a a x = 9 ,1 g /k g w wy
r o b is k u d łu g o ś c i 1000 m, drążonym w s k a ła c h o te m p e ra tu rz e • 4 3 ° C , zn a k o m ic ie k o r e l u j e z wynikami pom iarów uzyskanym i w w y ro b isk a c h d rą ż o n y c h na p o zio m ie 950 m w KV!K S o ś n ic a i na p o zio m ie 1000 m w KWK Z a b r z e - B ie ls z o - w ic e .
5 . Z ak ończenie
P rognoza w ilg o tn o ś c i p o w ie trz a w w y ro b isk a c h g ó r n ic z y c h p r z e w i e t r z a nych w e n ty la c ją o d ręb n ą t ł o c z ą c ą j e s t z a g ad n ien ie m złożonym i trudnym . Mimo to a u t o r w y k o rz y s tu ją c zd o b y te d o św ia d c z e n ia te o r e ty c z n e i p r a k t y c z n e , a n a lo g ic z n i e do sto so w a n y ch metod p ro g n o zy te m p e r a tu r y p o w ie trz a uzy s k a ł rów nanie s łu ż ą c e do o b l i c z e n i a c i ś n i e n i a cząstk o w eg o p a ry wodnej w p o w ie tr z u na końcu w y ro b is k a . N a s tę p n ie w y k o rz y s tu ją c w y n ik i pomiarów wen
t y l a c y j n y c h w ykonanych w d rą ż o n y c h w y ro b isk a c h kam iennych i kam ienno-w ę- glow ych o r a z dane d o ty c z ą c e wymiarów g eo m etry cz n y ch w y ro b isk i w ła s n o ś c i f iz y k o - te r m ic z n y c h s k a ł z a le g a ją c y c h w okół wyrobis*ka [ 1 ] , u z y s k a ł em pi
r y c z n e w a r to ś c i w spółczynników przejm o w an ia w ilg o c i w g ó ro tw o rz e i na g r a n ic y g ó ro tw ó r - p o w ie t r z e . P rzeprow adzona a n a l i z a k s z ta ł to w a n ia s i ę ty c h w spółczynników ja k o f u n k c j i l i c z b Re, Gu, B i, R, Po, W, rj w y k a z a ła , że n ie zaw sze a n a lo g ia wymiany c i e p ł a i w ilg o c i j e s t p o tw ie rd z a n a w .z ło ż o n y c h wa
ru n k a c h g ó r n ic z y c h . W yniki badań p o t w i e r d z i ł y i s t o t n y wpływ l i c z b y c h a r a k t e r y z u j ą c e j w ła s n o ś c i m echaniczne s k a ł na r u c h w ilg o c i w n i c h . L ic z b a b e z wymiarowa R z a sto so w a n a p r z e z a u t o r a po r a z p ie rw s z y w p r a c y f 3 ] t u t a j z n a l a z ł a p o tw ie r d z e n ia w sp o só b d o b itn y .
P r z y j ę t y model r u c h u w ilg o c i w w y ro b isk u p o w in ie n s p e ł n i ć o c z e k iw a n ie in ż y n ie r ó w w e n t y l a c j i w z a k r e s i e p ro g n o zy i r e g u l a c j i warunków k lim a ty c z nych w w y ro b isk a c h p r z e w ie tr z a n y c h w e n ty la c ją o d ręb n ą t ł o c z ą c ą . O czyw iście p e ł n ą p ro g n o z ę te m p e r a tu ry p o w ie trz a u zy sk a s i ę k o r z y s t a j ą c z p r a e [ 4 , 5,
11, 1 6 ].
A n a lity c z n a m etoda p ro g n o z o w a n ia .. 319 LITERATURA
[ 1 ] Chmura K .: W ła sn o śc i f iz y k o te r m ic z n e s k a ł n ie k tó r y c h p o ls k i c h z a g ł ę b i g ó r n ic z y c h . Wyd. " Ś l ą s k " , K atow ice 1970.
[ 2 ] F rą c z e k R .: T/pływ p r a c y u rz ą d z e ń e n e rg o m ee h an ic zn y c h na w arunki k l i m atyczne w p rz o d k a c h w y ro b isk k o ry ta rz o w y c h p r z e w ie tr z a n y c h p rz y s t o sow aniu w e n t y l a c j i o d r ę b n e j. P rz e g lą d G ó rn ic z y . Nr 4 , 1984.
[ 3 ] F rą c z e k R .: P ro c e s n a w ilż a n ia p o w ie tr z a w w y ro b isk a c h g ó rn ic z y c h w ś w i e t l e rozw ażań te o r e ty c z n y c h i o b s e rw a c ji w k o p a ln ia c h . ZN P o l i t e c h n i k i Ś l ą s k i e j , G liw ic e 1979.
[ 4 ] P ry c z A .: K lim a ty z a c ja k o p a lń . Wyd. " Ś lą s k " , K atow ice 1981.
[ 5 ] H olek S . : Metoda p rognozow ania te m p e r a tu r y i w i lg o tn o ś c i p o w ie trz a w w y ro b isk a c h g ó r n ic z y c h z u w zg lęd n ien iem p r z e s t r z e n n e j i czasow ej z m ie n n o śc i czynników . K onf. MBGFC, K atow ice 1980.
[ 6 ] Kempf E . : E in n eu e s V e r fa h r e n z u r B erechnung d e r W e tte rte m p e r a tu r i n s o n d e r b e w e tte r t e n G rubenbauen. B e rg ak ad em ie. H. 2 . P e b ru e r 1969.
[ 7 ] K n e c h te ń H J.: M etoda p rognozow ania te m p e ra tu ry i w ilg o tn o ś c i p o w ie trz a w w y ro b isk a c h r o z g a łę z io n y c h z lu tn i o c ią g a m i n ie ro z g a łę z io n y m i. P r z e g lą d G ó rn icz y Nr 2 , 1984.
[ 8 ] K riw oruczko A .M .: R oi gornowo m assiw a w iz m ie n ie n i w ła ż n o s ti wozducha z w y ra b o tk a ch g łu b o k ic h s z a c h t . I z d a t . Don UGI, D onieck 1963.
[ 9 ] Łyków A. W. : T ie p ło i m assoobm ien w p r o c e s a c h s u s z k i . G o s e n e n e rg o iz - d a t , Moskwa, L e n in g ra d 1956;.
[10] Mucke G .: Die W S r m e l e itf a h ik e it von K a rb o n g e s te in e n und i h r E i n f l u s s a u f d a s G ru b en k lim a. B e rb a u -A rc h iv . 25. H 1/2. 1964.
[11] S z c z e rb a ń A.N. i i n n i : Rukowodstwo po r ie g u l ir o w a n ju tiepłow ow o r i e - żima s z a c h t I z d a t . " N ie d ra " , Moskwa 1977.
[12] Voss J . : B e i t r e g z u r V o ra u sb ere ch n u n g d e r Erwärmung und d e r W asser
dam pfaufnahme d e r W e tte r i n S te in k o h le n b e rg w e rk e n . G lü c k a u f-P o rs z c h . H. 4 . 1965.
[13] Voss J . : E in n eu s V e r fa h r e n z u r K lim a v o rau sb e re ch n u n g i n S te in k o h l e n berg w erk en G lü c k a u f -P o rs z c h . H. 6 . 1969.
[14] W acławik J . : P rognoza warunków k lim a ty c z n y c h z uw zględ n ien iem wpływu w ilg o c i, ZN AGH n r 3 3 , Kraków 1971.
[15] W ie lic z k o A.N. i i n n i : M ie to d ik a p ro g n o z ir o w a n ija tie m p ie r a tu r n y c h u s ło w ii w g łu b o k ic h u g o łn y c h s z a c h ta c h . T i e p ł o f i z y c z i e s k i j e p r o c e s s y w podziem nych s o o r u ż i e n i j a c h . I z d a t . "N aukowaja-Dumka". K ijew 1980.
[16] W oropajew A .P .: T ie p ło w o je k o n d ic io n ir o w a n ije ru d n ic z n o g o wozducha w g łu b o k ic h s z a c h ta c h . I z d a t . " N ie d ra " , Moskwa 1979.
R e c e n z e n t: Doc. d r h a b . A n d rz ej O la jo s s y
W płynęło do R e d a k c ji w p a ź d z i e r n ik u 1984 r .
320 R. P ra c z e k AHAJIHTHHECKHił METOfl nP0rH 03H P0B A H tIH BJIAKHOCTH 303HYXA 3 rOPHUX 3UPAE0TKAX C BIUEJIEHHOft HArHETAMUEll BEHTHJIH HKEił
P e 3 b m e
3 paCoTe ahh a H a ia s MeToAOB nporH03npoBaHHH BJiaxHocth B03Ayxa b ropHhix B tipaSoiK ax. Ha ocHOBaHHH npoBeAeHHirx beHTHJiHijHohkłcc H3MepeHHg b 7v K oppn- flopHbDC B u p a6 o ir.ax c Bt^exeHHofi HarHeiamiuea BeHTHXiiHjiea, HaxOAHmeftca «a rjiyÓHHe « o 1240 m, y jta a a n a HeooEHOCTb aHajinsHpyeMmx MeioAOB. n p e A n o x a ra s,
eto £BnaceHKQ BJia*HOCTH ue*Ay ropoo6pa3CBaHHeM u B03AyxoM H B jraeic/r 3$<i>eKToM pa3HHi5J napipiajibHhix AaBxeHHg boah b rpaHHEHOM cjioe ( p f p p ) a KpoMe s r o r o cyMiiapuHg iiotok BJiaxEocTH (mc ) ecTb boahhho3 nap o5pa3yioąHgcH H3 ropo o fip a3 0BaHHH h H3 noBepxHocTH BupaSoTKH (m ) HanacaHH! ypaBHeHM
o p
A B H X e H H H B J la X H O C T H B B b i p a f i o T K e .
ł i c n o x b 3 y a c x o a k o c t b s B J i e H H g A B H x e H H H B x a x H o c i H k T e n j i a , n p e A J i o x e H t i s a s n - c h m o c t h f l x a p a c E e T O B K 0 3 < J )$ H H H e H T 0 B A B H x e H H H B J i a x c H o c i H b r o p o o f i p a 3 0 B a H H H
u c noBepxHocTH BbipaOoTKH ( ^ . H c n o x a y a pe3yxB TaiH BeHTHXHaaoHHtix H3MepeHn8,
3 M n H p H < ie c K H y c i a H O B J i e H a B e j i H E H H a e h c e x n i e p B y f l a S h . i S h h 8 e 3 p a 3 M e p H o r o
g P
EHCJia f
.
AHajiH3 noxyEeHHhix 3aBH0HM0CTeg n o K a 3 a n ,E T o c y n e c T B e im o e BXHHHiie Ha a b h -
x eH n e BJiascHOCTH b r o p o o 6 p a 3 0 B a H K H HMewi He to j i l k o n a p a M e f p u B x o A a m a e b c o - c i a B E H c e x v / , h o h 6 e 3 p a 3 M e p H o e e h o j i o r y E H T H B a m n e e c T a T H E e c K o e A a s j i e H z e , n p u c y n e e r o p o o C p a 3 0 BaH HK > b O K p e c T H O c i H B H p a C o T K H .
n p H H H T a a M O A e jI b A B H X e H H H B J ia X H O C T H B r o p O O f i p a S O B a H H H H B B H p a C o T K e a
T a x x e n o j i y n e H H e S M n H p H H e c K i i e 3 a B H C H M 0 C T H , A ax> T b o 3 m o x h o c t b c Sojibcieg t o e h o - c T b i o n p o r H 0 3 H p o B a t b A a B x e H a e B O A H H H c r o n a p a b B 0 3 A y x e B e K T H X H p y e M o g K o p p n - A o p H o g B H p a S o i K H c B H A e x e H H o g H a r H e T a i o m e g B e H T H A H n s a e g .
AH .uNALYTICAL METHOD OP PROGNOSTICATING AIR HUMIDITY IN MINING EXCAVATIONS VENTILATED BY SEPARATE PRESSURE PANS
S u m m a r y
An a n a l y s i s o f th e method o f p r o g n o s t i c a t i n g a i r h u m id ity i n m ining e x c a v a tio n s h a s b e e n c a r r i e d o u t . On th e b a s i s o f th e c o n d u c te d v e n t i l a t i o n m easurem ents i n 77 dog h e a d in g s v e n t i l a t e d by s e p a r a t e p r e s s u r e f a n s , lo c a t e d a t th e d e p th up to 1240 m, i t h a s b e e n shown t h a t th e m ethods a n a ly z e d a r e n o t p r e c i s e . A ssum ing t h a t h u m id ity m o tio n b etw e en th e ro c k mass and a i r i s th e r e s u l t o f th e d i f f e r e n c e o f p a r t i a l p r e s s u r e s o f w a te r v a p o u r i n th e b o u n d ary l a y e r ( p , pn , pg ) , and m o re o v e r, th e t o t a l s tre a m o f h u m id ity (mc ) h u m id y fy in g th e a i r c o n s i s t s o f w a te r v a p o u r from th e r o c k mass ( n g ) and th e s u r f a c e o f th e e x c a v a tio n (m p), a n e q u a tio n o f
A n a lity c z n a m etoda p ro g n o zo w an ia. 321
h u m id ity m o tio n i n th e e x c a v a tio n h a s been w r i t t e n . N ex t, making use o f th e s i m i l a r i t y o f th e phenomena o f h u m id ity m o tio n and h e a t m o tio n , th e d ep e n d en c es have been d e te rm in e d to c a l c u l a t e th e c o e f f i c i e n t s o f h u m id ity m o tio n i n th e r o c k mass ( ^ g ) and from th e s u r f a c e o f th e e x c a v a tio n (¡3 ) . M aking use o f th e v e n t i l a t i o n m easurem ents th e v a lu e s o f Sherwood numbers Shg and Sh^, and o f n o n d im e n sio n a l number F have b ee n d e te rm in e d i n an e m p i r i c a l way F .
