Вентиляция шахт и карьеров

13 ж от забоя и совершенно не влияет на пылёп6даэлёнйе 6 точке, отстоящей от забоя на расстоянии 25—30 ж. Дейст0ие внешней забойки в виде водяных мешков имеет местное значение* Уна при­ мерно вдвое уменьшает пылеобразование лишь в первыи момент

взрыва (в районе мешка с водой).

Для изучения характера пылеобразования при производстве взрывных работ и установления влияния факторов, снижающих запыленность атмосферы, в северных кольцевых забоях 7 и 9-го горизонтов участка РЭШ были проведены наблюдения, в резуль­

тате которых можно сделать следующие выводы.

При взрывных работах в воздух поступает высокодисперсная пыль, свыше 90% частиц которой имеет размер в поперечнике ме­ нее 3 мк. В течение первых 10—15 мин после взрывания шпуров наивысшая концентрация пыли наблюдается в 25—30 м от забоя. В количественном выражении она такая же, как ц при сухом спо­ собе бурения шпуров (400—1100 мг/м3). Следовательно, взрывные работы являются одним из основных источников образования пы­ ли. Это обстоятельство усугубляется еще и тем, что в практике Садонского рудника имеет место последовательное проветривание выработок. Значительное увеличение концентрации пыли в 25 м от забоя объясняется тем, что большая часть ее выносится из забоя взрывной волной в момент взрыва. Зона выброса пыли колеблется в пределах от 25 до 50 м.

После часовой работы двух вентиляторов без включения других средств пылеподавления концентрация пыли в призабойном прост­ ранстве остается высокой, превышая санитарную норму в 2—7 раз.

На вынос пыли большое влияние оказывает отставание конца става вентиляционных труб от забоя. Наилучшие результаты по пылеподавлению получены при удалении конца нагнетательного трубопровода от забоя на расстояние до 8—12 м при скорости дви­ жения воздушного потока 0,6 м/сек. При отставании вентиляцион­ ной трубы от забоя на 13 м и скорости воздушного потока 0,6 м/сек запыленность составляла 2,1 мг/м3, а при отставании трубы на 18 и 23 ж соответственно 5,2 и 15,5 мг/м3.

Следовательно, для создания необходимых санитарных усло­ вий труда в подземных выработках необходимо вести комплексную борьбу с пылью, которая требует совместной работы нескольких туманообразователей и деятельной вентиляционной струи в приза­ бойном пространстве (при скорости воздуха 0,6—0,8 м/сек).

Учитывая, что при работе туманообразователей пыль осаж­ дается только в зоне их действия, количество их на забой устанав­ ливается из расчета один туманообразователь на каждые последу­

ющие 20 ж штрека, считая от конца зоны смешения (8—12 ж от забоя).

Наблюдения подтвердили, что запыленность воздуха при буре­ нии кольцевыми коронками диаметром 36 мм в 2,6 раза ниже, чем при бурении однодолотчатыми коронками диаметром 44—46 мм.

Применение различных концентраций смачивателя ДБ в раство-

272

ре при бурении показало, что лучший эффект по пылеподавлению дает раствор, где концентрация смачивателя ДБ равна 0,1%. Средняя запыленность воздуха в камере при бурении шпуров коль­ цевыми коронками с промывкой 0,1%-ным раствором ДБ снизилась примерно в 3 раза по сравнению с бурением шпуров с промывкой водой без смачивателя; при бурении однодолотчатой коронкой она уменьшилась в 4 раза. Исследования на Садонском руднике убеди­ тельно показали, что применение полного комплекса указанных выше мероприятий создает реальную возможность снижения кон­ центрации пыли в атмосфере призабойного пространства до сани­ тарной нормы и, таким образом, обеспечивает нормальные сани­ тарно-гигиенические условия труда при подземной разработке.

Глава XII

РУДНИКИ УРАЛА

§ 1. Дегтярский рудник

На Дегтярском медном руднике разрабатывается залежь, име­ ющая жилообразную форму и значительную длину по простиранию. Средний угол падения рудного тела 60—65° Простирание почти меридиональное.

В центральной части месторождения мощность изменяется от 15 до 40—60 м, на флангах она равна 3—5 м. Кроме того, имеются отдельные раздувы, доходившие, например, в центре месторожде­ ния на уровне горизонта 250 м до 110 At.

Руда представлена трещиноватым серным и медным колчеда­ нами крепостью 10—12- Главной особенностью является большое содержание серы, способствующее процессам самовозгорания [47].

Висячий бок сложен кварцево-серицитовыми сланцами крепо­ стью 12—14. Лежачий бок состоит из кварцево-адьбитовых порфи­ роидов, местами превращенных в рыхлую каолинизированную мас­ су, дающую вывалы при проходке горных выработок, а при нали­ чии воды приобретающую свойства плывуна.

Месторождение вскрыто двумя вертикальными скипо-клетевыми и тремя вентиляционно-вспомогательными стволами, заложенными в породах лежачего бока. Каждый из скипо-клетевых стволов на­ ходится примерно в центре поля шахт «Капитальная-1» и «Капи-

тальная-2». Последняя дает около двух третей общей добычи по руднику.

Вертикальная высота этажа принята равной 60 м. Шахтное поле подготовлено полевыми штреками, пройденными в породах вися­ чего и лежачего боков.

Рудник проветривается по секционной схеме, приведенной на рис. 120. Свежий воздух поступает по стволам шахт «Капиталь- ная-1» и «Капитальная-2» и выдается отсасывающими вентилято-

рами по стволам шахт «Северная», «Средняя» и «Южная». При ра­ боте на верхних этажах воздух поступал и выдавался через шурфы.

Как и на всех медноколчеданных месторождениях, проветрива­ ние рудника производится всасывающим способом. Предполагает­ ся, что проветривание нагнетательным способом является пожаро­ опасным, хотя ясности в этом вопросе не имеется.

Рис. 120. Схема проветривания Дегтярского рудника

Зона обрушения хорошо проилена, поэтому аэродинамическая связь действующих горизонтов с поверхностью является слабой. Последнему способствует также регулярное профилактическое за­ иливание, а также закладка пустот гранулированным шлаком или породой.

На всех вентиляционных шахтах установлены мощные осевые вентиляторы. Реверсирование струи производится с помощью об­ водных каналов с шиберами, на что затрачивается от 2 до 5 мин. На поверхности шахты «Средняя» оборудован шлюз. Вентиляци­ онные установки в ближайшее время будут автоматизированы.

Для подогрева поступающего воздуха на шахтах «Капиталь­ ная-1» и «Капитальная-2» имеются калориферные установки.

Представляет интерес опыт использования на руднике вырабо­ ток отработанного горизонта для подогрева воздуха. На шахте «Ка­ питальная-2» в связи с выходом из строя шурфов, которые участво­ вали в системе вентиляции рудника, по скипо-кЛетевому стволу ста­ ло поступать большее количество свежего воздуха. Мощность кало­ рифера оказалась недостаточной для подогрева этого воздуха, и в

274

вается перекрытием восстающего перемычками с лядами. Гори­ зонт скреперования проветривается проточной струей свежего воз­ духа, идущего от восстающего к новой, не заполненной рудой во­ ронке, которая проходится заранее, с некоторым опережением ус­ тупов. При такой схеме проветривания скреперист находится на струе чистого воздуха. Аналогичным является проветривание при двусторонней отработке камеры.

В связи с переходом на отбойку руды глубокими и этажными скважинами -количество воздухоподающих выработок в камерах уменьшилось. После взрывания вертикального слоя руды это могло привести к возникновению камер-мешков, проветривание которых чрезвычайно затруднительно. Для устранения этих недостатков на руднике проходят дучку в висячем боку рудного массива (рис. 121).

Рис. 121. Проветривание камеры через дучку висячего бока:

1 — вентиляционная дучка висячего бока; 2 — аккумулирующий орт; 3 — первый подэтаж; 4 — граница отработки; 5 — четвертый под­ этаж; 6 — дучка

Впоследствии целик руды вокруг дучки отрабатывался путем взры­ вания веера скважин [6].

Нормальные атмосферные условия для бурильщиков создаются при бурении восстающих скважин с горизонта подсечки. Иногда проходится промежуточный воздухоподающий штрек, из которого скважины бурятся вверх и вниз.

Для ускорения проветривания взрывание уступов обычно про­ водится в нерабочие дни, что позволяет производить временное пе­ реключение одного из главных вентиляторов шахты полностью на пропуск больших количеств воздуха через камеру.

Часто на исходящей струе камеры устанавливают «вентилятортолкач», который заметно (в 2—3 раза) увеличивает количество проходящего воздуха и турбулентность воздушного потока, что способствует быстрому вымыванию газов из застойных зон камеры. Практика показывает, что при тех сравнительно небольших заря­ дах, которые применяются на руднике для отбойки слоя руды (200—400 кг), вентиляторы-толкачи не разрушаются воздушной волной. Особенно заметна роль толкача в начале отработки каме-

276

ры, т. е. при небольшом ее объеме. Однако влияние его остается существенным вплоть до конца очистных работ.

Проветривание после массовых взрывов * На руднике разрабо­ таны эффективные методы проветривания при массовых взрывах. Здесь проветривание после взрыва делится на три периода.

В первый период производится проветривание основных гори­ зонтов путем пропускания через них накоротко всей вентиляционной струи. Для этого все вентиляционные двери, имеющиеся во всей шахте, закрепляются в открытом положении. На вентиляционных установках открывают двери и шиберы. На шурфах открывают их устья, а клети капитальных шахт поднимают на верхние площадки. Скипы располагают так, что один занимает самое нижнее, а другой самое верхнее положение. Для снижения ударной силы воздушной волны участок взрыва изолируется от остальных выработок решет­ чатыми шпальными перемычками. Эти перемычки устанавливаются на участках с конусным сечением, благодаря чему от действия воз­ душной волны они самозаклиниваются. Для уменьшения воздуш­ ного удара выпускные воронки камер заполняются рудой.

Вентиляторы включаются в работу через несколько минут после взрыва. Пуск производится после приведения шиберов в нормаль­ ное положение.

В этот период благодаря «раскрытию» всей шахты из основных горизонтов удаляется большая часть газов ВВ с высокой концент­ рацией, что предупреждает их проникновение в труднопроветриваемые тупиковые участки.

Во второй период проводится обособленное проветривание участка, где произведен массовый взрыв. Для этого один из вен­ тиляторов глазного проветривания временно, но целиком переклю­ чается на пропуск воздуха через этот участок. Чтобы обеспечить пропуск через блок возможно большего количества воздуха, вен­ тиляционные двери на верхних горизонтах закрываются. Этим са­ мым воздушный поток полностью направляется на откаточный горизонт, где произведен взрыв. В свою очередь, на этом горизон­ те с помощью дверей и ляд прекращается доступ воздуха в блоки, расположенные до и после участка взрывания.

Для уменьшения объема выработок, загазованных после взры­ вания, струя исходящего воздуха с помощью дверей и ляд направ­ ляется в вентиляционную шахту только по последовательно рас­ положенным выработкам.

Другая особенность этого периода состоит в том, что свежий воздух подается не только на откаточный горизонт участка взры­ вания, но и на вентиляционный штрек, вследствие чего взрывные газы, выходящие на исходящую струю участка с довольно боль­ шой концентрацией, на штреке разжижаются до ничтожно малых концентраций.

* Р а зд ел написан совместно с горн. инж . П. С. Сидоровым.

Подвод свежего воздуха в исходящую струю участка создает нормальные атмосферные условия на вентиляционном горизонте, что позволяет возобновить здесь необходимые работы.

Третий период вентиляции заключается в удалении остатков тазов массового взрыва, проникающих в отдельные участки шах­ ты, а также в обычном предварительном проветривании всех без исключения участков шахты с целью начать в них нормальную работу в первую смену новой недели. Для этого путем раскрытия и закрытия соответствующих дверей шахта переводится на обыч­ ный режим вентиляции.

Борьба со взрывами сульфидной пыли. При отработке медно­ колчеданных месторождений весьма опасными являются взрывы сульфидной пыли. Они могут происходить при отработке руды в тупиковых выработках, камерах и массовом расстреливании це­ ликов в незаложенные камеры.

Сила взрыва в камерах может быть очень большой. Например, при отработке камеры № б взрыв пыли привел к опрокидыванию воздушного потока на основном горизонте. Значительный район вокруг камеры на расстоянии свыше 200 ж, а также сама камера заполнились сернистым газом.

Борьба со взрывами сульфидной пыли ведется путем предва­ рительного смыва пыли, осевшей на поверхность горных вырабо­ ток, и создания водяного тумана в атмосфере подготовительных и нарезных выработок, а также собственно камеры, что исключа­ ет возможность взрыва новых объемов пыли, образующихся во время взрывания шпуров и скважин. Туманообразование одно­ временно способствует поглощению части ядовитых газов ВВ, что ускоряет проветривание участка.

Взрывы пыли в настоящее время, как правило, происходят ослабленно. Тем не менее и в подобных случаях камера заполня­ ется сернистым газом. Тяжелый вес последнего намного увеличи­ вает время проветривания. Для интенсификации проветривания сернистый газ поглощают путем разбрызгивания воды через фор­ сунки, пропускают через камеру возможно большее количество воздуха и повышают турбулентность воздушного потока путем выпуска в него струи сжатого воздуха.

Следует отметить, что простое увеличение количества воздуха, подаваемого в камеру, не всегда дает желаемый результат — по­ ток воздуха прорывается через массу газа, образуя в нем трубо­ образный канал, и вынос газа происходит медленно. По-видимому, для успешного выноса тяжелых газов важное значение имеет не столько количество воздуха, сколько степень его турбулентности.

Особенностью газового режима медноколчеданных шахт после массовых взрывов является образование более легких газообраз­ ных продуктов взрыва и сернистого газа. Различие удельных ве­ сов этих газов оказывает заметное влияние на увеличение време­ ни проветривания выработок, что следует учитывать при расчетах проветривания шахт после массовых взрывов. Пересчет газов

278

нике. Выше была описана схема проветривания с проточной струей воздуха на подэтаже, которая является наиболее распространен­ ной в практике рудника. Однако проветривание блоков (целиков) приходится производить также по тупиковым схемам.

Простейшим является случай проветривания забоя при про­ ходке подэтажного квершлага-орта. Свежий воздух забирается из нижней части восстающего, а отработанный уходит в верхнюю часть того же восстающего.

Иногда весь воздух (или большая его часть) уходит в зону об­ рушения, что улучшает условия труда в забоях, уменьшает время на проветривание и учитывается в графиках проветривания. Од­ нако средства проветривания устанавливаются и рассчитываются на полный возврат отработанного воздуха по тупиковой схеме.

Развитие окислительных процессов в выработанном и обру­ шенном пространстве приводит к разогреву отрабатываемых руд­ ных массивов. Тепловыделения с поверхности горных выработок могут быть весьма интенсивными. В таких условиях одной из важ­ ных задач местного проветривания становится вынос избыточного тепла, с тем чтобы в периоды между очередными профилактиче­ скими заиливаниями создать нормальные условия для горнорабо­ чих.

Окислительные процессы приводят также к интенсивному рас­ ходу кислорода воздуха. По ряду причин (отсасывающий способ общешахтного проветривания и др.) обедненный кислородом воз­ дух поступает из обрушения в горные выработки. Уменьшение содержания кислорода в рудничной атмосфере наблюдается в по­ давляющем большинстве случаев в очистных забоях. При дли­ тельном отсутствии вентиляции такой воздух может заполнить все выработки рабочего слоя и попасть по дучке на подэтажные вы­ работки.

Практика Дегтярского рудника показывает, что в давно не проветриваемых выработках содержание кислорода может сни­ зиться до 2—3%. Иногда даже после перерыва в проветривании рабочего слоя в течение междусменного перерыва содержание кислорода падает до смертельно опасных концентраций. Поэтому на шахтах Дегтярского рудника запрещается без предваритель­ ного проветривания подниматься на рабочие слои.

Местное проветривание должно также обеспечивать быстрое вымывание ядовитых газов ВВ, а также сернистого газа, если имеют место взрывы сульфидной пыли. Применение оросителей сводит взрывы пыли к редким случаям, поэтому расчет вентиля­ ции по выносу сернистого газа не производят.

Проветривание тупиковых выработок по температурному фак­ тору сводится к максимально возможному использованию охлаж­ дающей способности воздуха, поступающего на участок за счет тяги главных вентиляторов. Местные вентиляторы устанавливают­ ся так, чтобы исключить рециркуляцию использованного воздуха. Проветривание производят только путем нагнетания воздуха по

280