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Resistencia Mine Ventilation14th_US

ecuación de Chezy-Darcy

ecuación de Chezy-Darcy fue adaptado por JJ Atkinson dar los siguientes, que se utiliza comúnmente, Atkinson Ecuación: convección natural sobre-monta la tendencia de turbulencia para mantener un estado completamente mezclado y uniforme. 2 A Per L k = p (Pa) u El factor k es una función de la densidad del aire, y se calcula como el producto del coeficiente de Chezy-Darcy de fricción y la densidad del aire, dividida por un factor de dos. Puesto que el coeficiente de Chezy-Darcy de adimensional, el factor k tiene las unidades de densidad (kg / m 3). (2) fricción es La ecuación Atkinson se puede expresar en términos de la resistencia Atkinson (R) para la vía aérea, donde: 2 2 8 (Ns A Per L k = Q p = R / M ) 3 La primera sección de esta ecuación, relativa caída de presión por fricción y la cantidad a la resistencia, es conocida como la ley del cuadrado. Esta relación importante se utiliza para establecer la resistencia de los datos de presión y cantidad medidos. La segunda sección de la ecuación se utiliza para determinar la resistencia de los factores k típicos, y conocidos o propuestos geometría de las vías respiratorias. Cabe señalar que el término caída de presión por fricción en la ley del cuadrado es directamente proporcional a la densidad del aire, como es el factor k, que es la combinación del factor de fricción, la densidad del aire y las constantes en la ecuación de Chezy-Darcy. Por lo tanto, el factor k que se aplica debe ser ajustado para la densidad del aire mina real. El factor k no es constante para una vía aérea dado, sino que varía con el número de Reynold. Sin embargo, (3) en el mío Ventilación normal a asumir que el factor k es constante, independientemente del régimen de flujo. Esto es porque para flujo totalmente turbulento (que es típicamente el caso en ventilación de la mina) el factor de fricción es una función sólo de la rugosidad relativa de la vía aérea. La rugosidad relativa de la vía aérea se define como la altura de las asperezas de las vías respiratorias (e) dividido por el diámetro medio hidráulico (d = 4A / por). La ecuación de Von Kármán da la relación para el factor k y rugosidad relativa para el flujo totalmente turbulento: Ρ 2k = f • • • 1 2 • • • + 1.14 10 • • • ed 2 4 • log • • A partir de esta ecuación, es evidente que para las vías respiratorias con el mismo rugosidad superficial (altura aspereza), pero diferentes diámetros medios hidráulicos, el factor k debe variar. Por lo tanto, como los hidráulicos aumenta el diámetro promedio de las vías respiratorias, y todas las otras condiciones siguen siendo los mismos, tanto la rugosidad relativa y el factor k disminuirá. Una consideración final es que en los métodos de extracción modernos existe la posibilidad de que el flujo sea teóricamente completamente desarrollado y turbulento sobre la base de las relaciones de Reynolds; Sin embargo, podemos inducir inestabilidades locales de fuentes de calor en el que la flotabilidad de (4) 2.1 Base para la comparación de Factor de fricción La selección de los factores de fricción apropiadas es un componente crítico de la planificación de ventilación de la mina. Los valores de resistencia para las aberturas de minas futuras se determinan mediante la aplicación de un factor de fricción adecuado contra la geometría de las vías respiratorias propuesto. Es importante entender la fuente y condiciones específicos asociados con los factores de fricción. Históricamente algunos de los factores de fricción más comúnmente aplicados fueron derivados a partir de mediciones tomadas en aberturas más pequeñas en las minas de metal, tales como los de la Oficina de Minas de Estados Unidos en los años 1920 y 1930. La aplicación de estos factores de fricción para la planificación de minas modernas con aberturas más grandes es cuestionable, y otras tres fuentes recientes han sido seleccionado como la base de comparación factor k contra los reunidos en las operaciones de Freeport. Se entiende que existen otros datos de referencia adecuados, sin embargo, las tres fuentes de referencia se consideraron adecuadas para este trabajo. Los datos de origen son de: 1. Fytas y Gagnon (2008). El artículo presenta resultados de 137 mediciones del factor de fricción llevan a cabo en diez minas de metales subterráneos en Québec. Los factores de fricción se clasifican y se analizaron estadísticamente en cuatro categorías diferentes sobre la base de las pequeñas y regulares derivas, rampas y aumentos. Además del conjunto de datos, los autores proporcionan un resumen detallado de trabajo publicado anterior frente a las mediciones del factor de fricción de minas desde 1893 a través de nuestros días. Esto no se repetirá y se aconseja a los que tienen interés para hacer referencia a este documento. 2. Prosser y Wallace (1999) proporcionan una lista de factores de fricción típicos basados ​en mediciones llevadas a cabo en una variedad de minas de metal y carbón. Las mediciones tomadas en las minas de metal se dividen en derivas laterales, rampas, Alimak plantea, aumentos aburridos, derivas transportadoras y túnel excavado vías respiratorias horizontales. El conjunto de datos se basa en un total de mediciones de factor 83 de fricción. factores medio, mínimo y máximo de fricción se proporcionan además de la desviación estándar. 3. McPherson (1993) proporciona un razonablemente detallada lista de factores de fricción de su libro de texto, que han sido compilados a partir de una combinación de pruebas reportadas, y los resultados de numerosos estudios no publicados de ventilación. factores de fricción se enumeran para ambas minas de roca dura y blanda. 3 Técnicas de medición de resistencias se evaluaron a partir de datos de flujo de aire utilizando la relación Ley Square presión y medido (Ecuación 3). Las encuestas de flujo de aire consistieron en la medición de velocidades del aire de medias y de las vías respiratorias áreas de sección transversal en lugares predeterminados. Un anemómetro paleta giratoria unida a un vástago extensible se utilizó para atravesar la 162

vías respiratorias para la medición de la velocidad media del aire. Traverses se repitieron hasta que se obtuvieron dos lecturas dentro de ± 5%. Las áreas de sección transversal de las vías respiratorias se midieron utilizando acero cintas y / o de distancias por láser medición con mediciones típicamente tres de ancho y tres de altura por sección transversal. Se midieron las obstrucciones de las vías respiratorias, registran y se restan del área de la sección transversal bruta. Las cantidades de aire en cada estación se calcularon como el producto de la velocidad del aire y la zona de las vías respiratorias de la sección transversal. En su caso las cantidades de flujo de aire se comprobaron en el campo de la adhesión con la primera ley de Kirchhoff, a saber, que la suma del flujo de aire que entra a un cruce era igual a la suma del flujo de aire dejando la unión (en la práctica dentro de ± 5%). 4.1 Las derivas La Figura 1 muestra el factor promedio k agrupados por tamaño de deriva para entradas laterales estándar. Los datos incluyen apoyo en tierra nominal y pérdidas dinámicas asociadas con curvas y cualquier cambio en el área de las derivas. El tamaño de la deriva indicado es el diseño no real. de apoyo en tierra Primaria en PTFI comprende de pernos splitset y malla. Apoyo permanente varía según el tipo de suelo y la deriva de tamaño específico, pero como regla general consta de barra roscada y / o cables de lechada y con frecuencia una capa de hormigón proyectado. En casos raros de suelo pobre, estacado y / o conjuntos de acero son obligatorios. La Figura 2 muestra una gran deriva de entrar en una cámara de futuro en una de las minas. En este caso, el suelo puede ser visto a ser algo bloque y se ha cubierto con hormigón proyectado significativa. Todas las mediciones de campo para el área y el perímetro de la cuenta el impacto de esta capa de hormigón proyectado 150mm ~. caídas de presión de fricción se determinaron utilizando la técnica de calibre y tubo para todas las vías aéreas laterales y rampas. El método de calibre-y-tubo (o al final de la manguera) permite la medición directa de los diferenciales de presión de fricción utilizando un manómetro digital conectado en un tramo de tubo, los extremos de los cuales están conectados a las tomas de presión total de tubos pitot-estático. Cuando parte de un estudio mayor presión, se tomaron las caídas de presión estática a través de los reguladores, puertas y mamparas siempre que sea posible. Los datos diferenciales de presión a continuación, se pueden comprobar para la adherencia con la Segunda Ley de Kirchhoff, a saber, que la suma de las caídas de presión alrededor de un bucle cerrado equivale a cero (en la práctica dentro de ± 10%). Se hizo un esfuerzo para tomar mediciones de flujo de aire y presión lo más cerca posible al mismo tiempo como sea posible, de manera que los cambios en el flujo de aire del sistema se reflejan tanto en los datos de presión y cantidad. En el caso de que se tomaron múltiples mediciones de flujo de aire a lo largo de la misma sección de la vía aérea (preferible), entonces éstas se promediaron para el análisis factor de fricción. Figura 1. Medido k Factor por Drift Tamaño (No hay transportadores o de rampa de deriva) 4 El examen de datos de la encuesta En total 101 k mediciones de factores fueron recogidos y analizados para derivas. Estos incluyeron laterales derivas, rampas y entradas con estructura de transportador. Un ejercicio se llevó a cabo para excluir aquellas medidas para las cuales los datos estuvo en duda. Esto se basó en un examen de los factores de alto y bajo K, cuando se compara con los valores medios, y también un examen de las notas de la encuesta. Como resultado se excluyeron 30 mediciones y una lista de 71 mediciones factor de fricción se llevó adelante para las derivas. 27 mediciones se analizaron para los aumentos. En este caso se excluyó una medición y 26 mediciones se llevaron adelante como el conjunto de datos limpia. Para los aumentos todas las mediciones incluyeron pérdidas dinámicas asociadas con la introducción de aire y salida de la obtengan y de las obstrucciones o cambios en el área dentro del aumento en sí. Se hace notar que todas las mediciones presentadas en el documento se informa a una densidad de aire normalizada de 1,2 kg / m 3. Cuando se utiliza para el modelado que debe corregirse basan en la densidad del aire sitio específico donde k act = k STND × • acto/ • STND. Figura 2. Large metro excavación en PTFI Los datos lamentablemente carecen de la resolución agrupar por tipo de apoyo en tierra. El factor medio de k para este conjunto de datos es 0,0099 kg / m 3. Los datos pueden ser vistos a ser relativamente dispersos sin tendencia definida frente al tamaño de la deriva (contrariamente a la expectativa basada en el examen de la Ecuación 4). Esto indica que las variaciones en la rugosidad de la pared y las pérdidas dinámicas son mayores que el impacto de aumento de la superficie. La Figura 3 muestra el factor k promedio medido para el estándar laterales derivas, rampas y transportadores. Una comparación se proporciona en contra de los criterios de diseño internas aplicadas por 163

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