книги / Проветривание подземных горнодобывающих предприятий

получаются новые значения расходов воздуха в сечениях I и II: Q u и Q2.2- Потоки воздуха в сечениях I и П определятся как среднеарифметическое из двух или трех измерений, а утечки воздуха

полиэтиленовой пленки и т.д.). Небольшое окно концентрирует малые потоки воздуха, просачивающиеся через исследуемую перемычку, и позволяет измерять их с достаточно большой точностью.

При измерении утечек воздуха через шлюз поступают следующим образом (рис. 7.14). Открывают дверь первой перемычки, вторая перемычка остается закрытой. Через вторую перемычку измеряется

через шлюз h, тогда утечки воздуха в нем q определятся по формуле

Причины утечек воздуха в поверхностном комплексе: неплотное прилегание ляд к рамам, на которые они опираются; искривление ляд; образование на лядах льда, препятствующего их плотному закрыванию; щели в дверях шлюзов в надшахтном здании; щели в кладке каналов вентиляторов; щели в вентиляционном клапане и т.д.

Для устранения утечек воздуха необходимо:

а) щели по периметру ляды (или шибера) закрывать небольшим гибким резиновым щитком со стороны набегания потока воздуха, чтобы щиток прижимался к раме, на которую опирается ляда;

б) снабжать смотровые колодцы и все ходы в каналы вентиляторов двойными плотными дверями;

в) тщательно подгонять вентиляционные клапаны к раме окна, через которое пропущен подъемный канат,

г) устранять образование наледей на лядах и их опорных рамах; д) отдавать предпочтение таким переключающим устройствам и

схемам опрокидывания струй, при которых ляды или двери давлением воздуха прижимаются к своим рамам;

е) периодически производить ремонт и чистку каналов главных вентиляторных установок.

Утечки воздуха через перемычки, кроссинги и шлюзы в подземных горных выработках зависят от перепада давления через них, их размеров и материалов, из которых они возведены. Каменные, шлакоблоковые, бутобетонные, шлакобетонные и кирпичные оштукатуренные перемычки наиболее герметичны. Однако при установке их в местах, подверженных значительному горному давлению, в породах вокруг перемычки с течением времени образуются трещины, через которые начинает просачиваться воздух.

В чураковых перемычках воздух просачивается через щели между чураками или через трещины,в глиняном растворе, образующиеся при его высыхании. Кроме того, при высыхании глиняного раствора перемычка дает усадку, в результате чего на контакте между породой в кровле и телом перемычки образуется щель. Больше всего утечки воздуха происходят через дощатые перемычки;- которые, несмотря на частые обмазки их глиной, не обеспечивают необходимую воздухонепроницаемость.

Исследование процесса просачивания воздуха через перемычку показало, что утечки происходят в основном по периметру перемычки в месте ее соприкосновения с боковыми породами. Для уменьшения утечек воздуха рекомендуется: а) вместо одинарных перемычек устраивать двойные с заполнением пространства между ними глиной, песком, межой породой; б) сооружать перемычки без врубов, т.к. при устройстве вруба обычно в боковых породах образуются трещины; в) вместо обмазки глиной штукатурить перемычки цементным раствором.

В последнее время для увеличения герметичности перемычек разработаны новые покрытия! Для улучшения изоляционных свойств глины к ней добавляют составы, препятствующие испарение воды: хлористый кальций, поваренную соль, хлористый магний и др. Для покрытия перемычек в сырых выработках используют пасты, состоящие из глины, цемента, песка, растертого в пыль, и битума. В любых условиях хорошо работает латекс-эмульсия с содержанием каучука от 20 до 50 %. Нанесенная на поверхность перемычки смесь твердеет в течение 2-3 дней, образуя практически воздухонепроницаемую пленку толщиной до 2,5 мм. Латекс используется не только для покрытия перемычек, но и трещиноватых пород. Расход ею на 1 м2 поверхности перемычки или породы составляет 2,5 - 3 кг.

Широкое распространение получают покрытия из вспенивающихся пластмасс. Полиуретановые пластмассы могут состоять из нескольких компонентов, при смешении которых образуется пена, твердеющая практически мгновенно. Покрытия из полиуретана имеют толщину в несколько сантиметров, прочны, герметичны, долгове,шы, хорошо прилипают к любым породам (в том числе и к соли) и материалам, из которых возводятся перемычки.

Существуют утечки воздуха через зоны обрушения на металлических рудниках. Они вызваны наличием аэродинамической связи подземных выработок с поверхностью через обрушенные породы, трещины и старые выработки. Величина утечек воздуха через зоны обрушения на некоторых рудниках весьма значительна. К примеру, на руднике “Заполярный” Норильского ГОКа при ранее применяемом всасывающем способе проветривания подсос воздуха с поверхности через зону обрушения в летний период достигал 75 % от подачи ГВУ. На шахте “Новая” (Кривбасе) через зону обрушения и старые выработки, выходящие под карьер, подсасывалось до 65 % воздуха. Такое поступление воздуха через зоны обрушения нарушает нормальное проветривание участков, а система вентиляции делается неуправляемой.

Для уменьшения утечек воздуха через зону обрушения применяются следующие мероприятия: герметизация поверхности обрушения путем засыпки провалов породой; изоляция очистного пространства установкой перемычек; уменьшение аэродинамического сопротивления выработок, по которым проходят свежая и исходящая струи; изменение режима работы ГВУ; изменение способа вентиляции рудника.

Наиболее эффективным средством улучшения вентиляции рудника с большими площадями зон обрушения является переход на всасывающенагнетательный способ проветривания. При этом способе проветривания, регулируя режимы работы всасывающего и нагнетательного вентиляторов, можно создать в районе, примыкающем к зоне обрушения, зону “нулевой” депрессии, в пределах которой не должен иметь места ни подсос, ни выход воздуха на поверхность. Однако ввиду больших размеров площади зоны

обрушения, а также вследствие воздействия тепловых депрессий достигнуть полного устранения движения воздуха через обрушение практически невозможно. Воздух при этом ложет в одной части зоны обрушения двигаться в восходящем порядке, t в другой » в нисходящем, хотя и в значительно меньших объемах, чем при работе одного вентилятора.

прорезиненную ткань отслуживших свой срок вентиляционных труб, доски, кирпич, бетон и т.д. Возвести продольную перегородку большой длины и обладающей высокой герметичностью (особенно из прорезиненной ткани) довольно сложно, следовательно, такие перегород­ ки, как правило, обладают высокой воздухопроницаемостью. Исходя из этого, согласно [6, 22] максимальная длина используемых в проветривании перегородок ограничивается до 60 м. В настоящее время в шахтах и рудниках России продольные перегородки используются крайне редко.

На рис. 8.1, б и в показаны схемы вентиляции забоев с помощью труб в сочетании с перемычкой. В схеме вентиляции на рис. 8.1, б перемычка установлена впереди тупиковой выработки по ходу струи и воздух за счет общешахтной депрессии нагнетается в трубопровод, поэтому в данном случае могут использоваться любые трубопроводы. В схеме на рис. 8.1, в должны использоваться только жесткие трубопроводы. Поскольку аэродинамическое сопротивление трубопроводов большое по сравнению с сопротивлением выработки, то подобные схемы вентиляции MOiyi использоваться только для ировефиваним выработок небольшой длины. Установка перемычки с трубопроводом равносильна установке регулирующей перемычки с вентиляционным окном, в результате чего расход воздуха в выработке падает.

Тупиковые выработки небольшой длины (до 10 м) допускается проветривать с помощью диффузии, не прибегая к устройству специальных вентиляционных сооружений.

Проветривание с использованием параллельных выработок (рис. 8.1, г) применяется чаще всего при проходке выработок большой длины и подаче в забой большого объема воздуха. В данном случае рядом с основной выработкой проходят вспомогательную (проходка парным забоем). Через определенное расстояние (10-20, иногда до 100 м и более) целик, разделяющий выработки, прорезается вентиляционными сбойками, Все сбойки кроме передовой изолируются перемычками. Воздух подается или по вспомогательной или по основной выработкам и удаляется соответственно по основной или вспомогательной.

Чаще всего выработки проходятся не от одного магистрального штрека, как показано на рис. 8.1, i;, а от разных: основную выработку начинают с транспортного, а вспомогательную с вентиляционного штреков. Тогда свежий воздух подается в забой по основной выработке с транспортного штрека и удаляется по вспомогательной выработке сразу в главный или в участковый вентиляционный штрек шахты. В этом случае выработки могут проходиться на разных уровнях и сбиваться вентиляционными скважинами или гезенками. Непосредственно парные забои (тупиковые част параллельных выработок) могуг ировефивагьем уже описанными выше способами (перегородкой, фубами, вентиляторами с трубами, диффузией, если длина тупика не более 10 м).

Основным достоинством перечисленных способов вентиляции забоев тупиковых выработок является непрерывность проветривания в течение суток, что повышает надежность и безопасность работ. К недостаткам можно отнести следующее: продольная перегородка загромождает выработку; вентиляционные трубы значительно увеличи­ вают сопротивление сквозной выработки, в результате чего расход воздуха в ней уменьшается в несколько раз, а поэтому проветривание с помощью труб возможно только при значительном перепаде давления через устанавливаемую перемычку. Исходя из этого, схемы вентиляций, показанные на рис. 8.1, а, б и в, применяются весьма редко.

Наиболее часто схема проходки парным забоем используется в том случае, когда требуется пройти выработки большой длины с подачей в забои большого объема воздуха для их проветривания. Данный способ проходки является единственным, к примеру, при проходке тоннелей большой длины. В этом случае вспомогательная выработка служит целям вентиляции не только на период проходки, но и на все время эксплуатации тоннеля. К примеру, при проходке тоннеля под Ла-Маншем между Францией и Англией использовались даже три выработки: две из них проходились в качестве транспортных тоннелей для движения поездов и третья между ними - как эксплуатационный тоннель, служащий в качестве вентиляционной выработки, а также эвакуационной в случае аварии (при загорании поезда, к примеру).

8.2.Способы проветривания забоев тупиковых выработок

спомощью вентиляторов и вентиляционных труб

Проветривание тупиковых выработок или тупиковых частей выработок при их проходке парными забоями довольно часто осуществляется с помощью вентиляционных труб, воздух по которым подается вентиляторами местного проветривания (ВМП) с электрическим или пневматическим приводом. Иногда воздух по вентиляционным трубам подается с помощью эжекторов, работающих на пневмоэнергии. В современных рудниках и шахтах используют как жесткие (металлические или фанерные), так и гибкие (типа М или МУ, полихлорвиниловые, текстовинитовые, нейлоновые со спиральными кольцами жесткости) вентиляционные трубы.

Существует 3 способа проветривания забоев тупиковых выработок с помощью вентиляторов или эжекторов и вентиляционных труб: нагнетательный, всасывающий и комбинированный. Наиболее часто используется нагнетательный способ, при котором вентилятор усшнавливаезсм в магисфалыюй (сквозной) выработке, от которой осуществляется проходка, со стороны подачи свежего воздуха (рис. 8.2, а). Вентилятор размещается на расстоянии не менее 10 м от проходимой

выработки и по вентиляционным трубам подает свежий воздух в забой. В призабойном пространстве вредности интенсивно перемешиваются со свежим воздухом, выходящим из трубопровода в виде свободной струи, и быстро выносятся из забоя. Расстояние d от конца трубопровода до груди забоя в газовых шахтах не должно превышать 8 м, а в негазовых -12м.

При проветривании стволов (шурфов) вентилятор устанавливается от ствола не ближе 15 - 20 м, расстояние от конца трубопровода до забоя не должно быть более 15 м, а при погрузке горной массы грейфером - 20 м. Производительность вентилятора должна составлять не более 70 % от объема воздуха, подаваемого за счет общешахтной депрессии (давления) по магистральному штреку к всасу вентилятора. Данное условие необходимо для того, чтобы мимо вентилятора и проветриваемой им выработки проходил определенный поток свежего воздуха, чем предотвращается рециркуляция (подсос вентилятором исходящего из проветриваемой выработки загрязненного воздуха и подача его обратно в трубопровод). Достоинством данного способа вентиляции является то, что вентилятор всегда находится на свежей воздушной струе, а поэтому 01раничений для применения этою способа ировогривания нег.

Недостатком данного способа проветривания является то, что выносимые из забоя вредности движутся по всей длине выработки, увеличивая тем самым время проветривания забоя.

Всасывающий способ вентиляции имеет две разновидности. В первой (рис. 8.2, б) вентилятор установлен в магистральном штреке за проходимой выработкой по ходу струи и по вентиляционным трубам отсасывает вредности из забоя. Для осуществления подобной схемы вентиляции требуется применение только жестких трубопроводов. Вторая разновидность всасывающего способа вентиляции - вентилятор установлен в забое и по трубопроводу выбрасывает исходящую струю воздуха в магистральный штрек (рис. 8.2, в). Во втором случае вентилятор нагнетает воздух в трубопровод, поэтому трубопровод может составляться как из жестких, так и из гибких труб. В обоих случаях выработка проветривается свежим воздухом, что является одним из преимуществ всасывающего способа проветривания перед нагнетательным. К недостаткам данного способа проветривания забоя можно отнести следующие: а) вентилятор постоянно находится в воздушной среде, которая формируется в забое, т.е. она может содержать горючие газы, следовательно, способ можег использоваться только для проветривания выработок, проводимых по негазовым пластам; б) радиус действия всасывающей струи незначительный, поэтому в забое (особенно широком) могут образовываться застойные плохо проветриваемые зоны, что увеличивает время вентиляции забоя; в) любому трубопроводу присущи утечки воздуха, следовательно, при данном способе вентиляции они буду! загрязнять свежую струю в выработке (рис. 8.2, в).

отсасывающего Q,*. В противном случае воздух по выработке или не будет двигаться, или пойдет в обратном направлении как при нагнетательном способе.

8.3. Расход воздуха для проветривания подготовительных выработок

Расход воздуха, который должен быть подан в забой тупиковой выработки, определяется по газовыделению, расходу ВВ, числу работающих в забое людей, минимальной скорости движения воздуха $ тепловому фактору.

8.3.1. Для угольных шахт

Общий расход воздуха для проветривания нодшговшельной выработки Qn (м3/мип) по фактору газовыделение определяется как сумма расходов воздуха для проветривания призабойной части Ош и для разбавления газа, выделяющегося из 1©генок выработки по всей ее длине,

Qc [9], т.е.

Расход воздуха (мэ/мин) в забое выработки при выемке угля проходческими комбайнами, отбойными молотками или выбуриванием