Тепловой режим и тепловой баланс

В первой половине девятнадцатого века было замечено, что с переходом на разработку более глубоких горизонтов возрастает температура горных пород и, как следствие, повышается температура воздуха и ухудшаются условия работ.

При температуре воздуха более 28^оС производительность труда шахтеров снижается на 30÷40%; кроме того, работа в таких неблагоприятных условиях действует изнуряюще, вызывает сонливость, ослабляет внимание.

Основным фактором, определяющим температуру воздуха в шахтах, является температура горных пород.

С 30-х годов XIX века проводились исследования по определению геотермической ступени, т.е. расстояния в метрах, при углублении на которое температура пород увеличивается на 1^оС. При этом за начало отсчета принималась зона постоянной средней годовой температуры, находящаяся на глубине 20÷40 м от поверхности.

В настоящее время геотермия основных горнопромышленных районов изучена до глубины порядка 2000 м, а местами – до 3000 м. Геотермическая ступень в Донбассе изменяется от 36 до 43 м.

Температура воздуха в шахтах в зависимости от их глубины и географического расположения изменяется в очень широких пределах и может быть как положительной, так и отрицательной; влажность же обычно держится на высоком уровне – около 70%, повышаясь до 90% и более в обводненных выработках.

Тепловой баланс – соотношение между тепловыделением из различных источников, для каждой шахты свой, но все же можно говорить о среднем балансе.

Для Донбасса теплоотдача от горных пород на глубине 900÷1100м составляет 42÷52%, от окисления угля и дерева, соответственно, 32 и 26%, от охлаждения добытого полезного ископаемого – 8÷9%, от работы механизмов – до 9%, от прочих источников – 5÷6%.

Поскольку наибольшее влияние на температуру воздуха в угольной шахте оказывает тепловыделение из горных пород и, вследствие того, что расстояние от воздухоподающего ствола до очистных забоев достигает нескольких километров, температура воздуха в последних близка к температуре пород. Суточные колебания температуры воздуха на поверхности выравниваются уже в околоствольных дворах и практически не отражаются на температуре воздуха в очистных забоях. Сезонные колебания температуры в очистных забоях составляют 1÷5^оС;

В гидрошахтах в зимнее время температура воздуха ниже летней на 4÷12^оС.

Тепловые расчеты для определения ожидаемой температуры воздуха в очистных и подготовительных забоях необходимы при проектировании глубоких шахт, а также шахт любой глубины, расположенных в области вечной мерзлоты, в целях установления необходимости искусственного охлаждения или нагрева воздуха и получения необходимых данных для расчета холодильных машин или калориферов.