Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Машковцев И.Л. Проветривание горных выработок

.pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
9.61 Mб
Скачать

И. Л. МАШКОВЦЕВ

>

tf I

I

ПРОВЕТРИВАНИЕ^

ГОРНЫХ

УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ имени ПАТРИСА ЛУМУМБЫ

Кафедра горного дела

И.Л.Машковцев

I

ПРОВЕТРИВАНИЕ

. ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Москва - 197?

Редакционным советом инженерного факультета

для студентов специальности "Разработка мѳсторождёний полезных ископаемых"

В книге даются основные сведения по вен­ тиляции шахт и карьеров. Значительное место отведено тепло- н аэродинамике воздушных по­ токов, контролю и проектированию проветривания горных выработок^ также мероприятиям по борьбе с рудничннмгі пожарами.

Книга может быть использована иниѳна- рами-проиэводственникѳми и научными работника­ ми.

О

В В Е Д Е Н И Е

Вопросы проветривания горных выработок приобретают Важное значение а связи с углублением горных работ,. Нали­ чие глубин в вахтах /до 3-4 км/ и карьерах /до 400-500 а/ характерно для развивающихся стран Африки, Индии и Латин~ •кай Америки,' В указанны^" условиях значительно увѳличи - веется абьеи горных выработок, повышается температура гор­ ных пород и содержание вредных рудничных газов, что ставит определенные проблемы перед рудничной вентиляцией. Эти проблемы молодые специалисты развивающихся стран решают с самых первых дней самостоятельной работы, что определяет большое значение курса проветривания горных выработок.

Выпускник УДН им.П.Лумумбы должен нести в свои страны

опыт СССР

по

созданию безопасных и

благоприятных

ус­

ловий труда

в

шахтах и карьерах. В СССР

сущ ествую т^

срав­

нению в рядом капиталистических стран^более жесткие тре­ бования по допустимому содержанию метана и пыли в горных выработках, температуре шахтного воздуха и т.д.Всѳ это вместе с хорошим медицинским обслуживанием способствует эффективной добыче полезных ископаемых.

В изложении материала автор впервые не отделяет друг от друга вопросы проветривания подземных и ѳткрытых горных Ï*6O Ï. Одновременно для шахт и карьеров рассматриваются состав воздуха, тепловой режим и др. Это связано 'со спецификой подготовки в Университете горных инженеров ши­ рокого, -профиля,

Курс проветривания горных выработок включает большое количество "лабораторных работ с применением.современного оборудования, что благоприятствует усвоению материала.

Значительное место в решении вопросов проветривания гор­ ных выработок занимают советские ученые А.А.Скочннский, В.Н.Воронин, В.Б.Комаров, Г.Д.Лидин, Ф.А.Абрамов, А.И.Ксенофонтова, А.С.Бурчаков и др. Интерес представляет новый материал о динамике аэрозолей, допустимой нагрузке лав и оптимизации сечения выработок по газовому фактору .

Ряд положений по проветриванию мощных пластов угля

ооотавлен на основе наблюдений и исследований автора. Автор приносит глубокую благодарность рецензенту

заведующему кафедрой рудничной аэрологии и охраны труда, - Карагандинского политехнического института профессору д о к ­ тору технических наук Н.Ф.Гращенкову.

Г Л А В А

I

АТМОСФЕРА

ШАХТ И

КАРЬЕРОВ

§1. Образование

рудничного воздуха

 

 

<

В шахту и карьер с поверхности поступали атмосферный воздух следующего йЫъъ.ъъ\Мг =78,0в%, 0^20.95%,СО^О.ОЗХ^ОЗЗ

и прочие газы /гелий, неон, криптон, водяные

пары и

д р ./

0,01%. Это воздух, которым мы дышим на поверхности

 

земли.

Содержание его

основных компонентов ! Ог ,А/г

 

/

почти постоянно

находится в соотношении 1 :3 ,3 7 .0 ,0 0

1 .#в

шахте и карьере атмосферный воздух претерпевает изменения, причинами которых являются газоносность месторождения,пог­ лощение Ог при окислении, большая длина выработок и про­ изводственные процессы.

В результате этого рудничный воздух, например, на ис­ ходящей струе угольной шахты игле^ следующий примерный св*г

став: /1/г

= 77,76%,

Ог = 20,4%,СОг =0,4,

газы

В В и

ядовитые

газы

= 0,94

и метан = 0,5%, Б' рудничном воздухе^

по сравнению с

атмосферным^помимо уменьшения

02j

происхо­

дит увеличение

содержания С 02 , появляются вредные газы,

а также пыль и сажа.

Рудничный воздух -в это смесь газов и паров, движущая­ ся по выработкам и постоянно претерпевающая изменения по сравнению с атмосферным воздухом Б ту или иную сторону" постоянно колеблются и такие показатели рудничной атмосфе­ ры, кал влажность, температура, давление и удельный-вес 1 воздуха.

Рудничный воздух шахт в силу указанного изменения в содержании Ог , Мг иСй&можно представить в виде трех частей:

атмосферный воздух,

активные

газы

/газы ВВ,

ядовитые

и

взрывчатые

гавы/ я "мертвый воздух". ^Мертвый воздух"-

зтв

избыточное,но сравнению с атмосферным воздухом,содержанке

Л е

и

C ü z

или воздух,

не

содержащий кислорода. В шах­

тах известны олучаи выделения натурального мертвого возду­

ха4и отравления

им. Отношение Cûÿ/W s вимертвом воздухе"

является величиной постоянной для данных условий и поэтому

позволяет следить за газообменом в шахте.

 

 

 

Подсчитаем дифференшгрованннй состнв рудничного воз­

духа для угольной шахты на основе приведенных выше процен­

тов

содержания, газов.

 

 

 

 

 

 

 

Процент

содержания Л/л и LÖp в

рудничном

вовдухе

как

составных частей

атмосферного

воздуха;

 

 

 

 

 

 

 

A / ^ 7 ô ,û d § f - 7 6 ,0 5 % ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 ,03 % .

 

 

 

Состав

воэдуха,

исключая.'"мертвый", оледуювді; Л% =*

“ 76,05,

Ог

20,4,

СОя

= 0 .03,

активные газы и метан

= 1,44#,

итого -

97,92#. Процент^мертвого воздуха: 100 -

 

97,92 = 2,08#. Процент содержания /Ѵг

и C 0Z в рудничном воз­

духе,как

составных

частей "мертвого

воздуха"

составляет:

 

 

 

 

 

А/г * 77,76-

76.05- 7.77%,

 

 

 

■ .

 

 

СОа- 0.4 - 0,03- О.Э7%.

 

 

 

Процент

содержания Л/0 и СО*

в

"мертвом

воздухе",как сье

си дву*

газов

доставляет:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д /

- ш

 

700-85%,

 

 

 

 

 

 

 

г

2.06

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*опrf5</°'

 

 

Дифференцированный сослав

рудничного

воздуха:

 

 

Атмосферный

f a

- 7 6 . 0 5 % )

 

 

 

 

IОг - 20, 4 %, I96.40%,

 

 

 

воздух

 

 

 

Активные

 

СОя - 0,03 %)

0 . 9 4 % ,

 

 

 

газы

 

 

 

 

 

 

 

 

Метан

 

 

 

 

 

 

 

0,5 % *

 

 

Лертвый

/

"

/ 7/ %, J

у

пд у

воздух4

I с г

-

0 .37% }

г . и в ?°,

Итого;

 

 

 

 

fOO% .

 

 

 

 

 

§2. Характеристика газов,

входящих

в

состав

рудничного воздуха

 

I .

Основные

газы

 

 

Кислороіц 02 .

Гаэ^.без. цвета,

вкуса

и запаха, удельный

вес по отношению к воздуху

І , І І .

Вес

Ім3 равен 1,43 кг.

Весьма активен.

 

 

 

 

 

 

Помимо' окисления, уменьшение 02

в

рудничном воздухе

происходит в результате поступления в атмбсферуммертвого воздуха'! дополнительных количеств /УД, , , С О и д р ., пожа­

ров, взрывов

газов,

работы

двигателей

и дыхания людей.

Дыхание

и обогащение

крови 02 происходит, главным об­

разом, через

легкие

человека. Из всего

кислорода только 1/5

часть попадает в кровъ. На 4 объема С02 расходуется 5 объе­ мов) поглощенного кровью кислорода. Респираторный коэффици­ ент человека равен;'

С Û2

Выдох

Cû&Выдох.

0.8-0..9.

Og Вдох

~ DQ Sь/don

O'g поглощение

 

При содержании кислорода в воздухе менее 15$ значи­

тельно ухудшается поглощение

его кровью. В шахтах одышка

и сердцебиение

наступают уже

при 17$. Смерть от кислород­

ного голодания /аноксемия/ может произойти при содержании 02 = 9 - 12 $.

В СССР установлена норма содержания 02 в рудничном воздухе не менее 20$. Норма достаточно высока и превышает на 1 $ большинство норм, установленных на 02 в зарубежных странах. Это сделано с учетом отсутствия в шахтах полезных для человека солнечных лучей.

Азот fy/x Т аз без цвета, запаха и вкуоа. Удельный вес 0,97. Безвреден. Источники азота: гниение, взрывные работы / I л нитроглицирина при взрыве выделяет 640 л газа, из них

135 л —

/ , выделение в

чистом

виде, tмертвый воздух"и

др.

 

'

Углекислый газ С02 ,

Газ без

цвета, со слабым кислым

вкусом и запахом. Источник образования: разложение орга­

нических

соединений

/л е с /,

горных

пород, окисление угля,

выделение

в готовом

виде,

внезапные

выбросы,

дыхание /50

л /ч а с /, взрывные работы /250 л

на

I

кг ВБ/,

двигатели

/60

л/чао

на I л .ц ,

/ и др.

 

 

 

 

1

При небольшом содержании в

воздухе углекислый газ

улучшает дыхание /увеличение С02 в альвеолах на 0,25? улуч­ шает дыхание вдвое).При содержании С02 от 3% и более он действует отравляюще. Учащается дыхание даже в состоянии поноч, появляется сильная одышка и слабость (6%), наступа­ ет обморочное состояние (10%) и смерть.(при 2(Ь25%). Норма содержания С02 в воздухе установлена для поверхностных по­ мещений ge более 0, 1 %.

В горных выработках норма выше-0,5%, так как в руд­ ничном воздухе преобладает содержание углекислого газа органического происхождения, оне содержащего ядовитые принеси>характерные для С02 физиологического происхождения.

 

На исходящих струях шахт, т .е .

в местах, свободных

от

людей, а

также в исключительных случаях при прохождении

и восстановлении выработок по завалу

допускается большее °

содержание

С02 , соответственно 0,75

и 1%.

 

Количество' выделяющегося С02 в

шахте в единицу време-

0ни называется абсолютной у ілекислотообилъностыо шахты

/

Q соJ. /*

это жй количество, отнесенное на I т добытого

полезного ископаемого-относительной утлекислотообильностью.

По относительной утлекислотообильности

угольные

шах­

ты делятся на 4 группы: I

- с С02 на I

т добычи

до 5

м3 ,

По- 5 - Iß м3/ т , Ш- 10-15

м3/т и ІУ -

более

15

м3/т .

 

О

2. Вредные примеси рудничного воздуха

Окись углерода СО. Газ без цвета, запаха и вкуса. Удельный вес 0 ,9 7 .Окись углерода ядовита. Она в 250-300

раз легче осваивается кровью, чем кислород,и поэтому при насыщении вызывает болезненные симптомы, характерные для кислородного голодания. Различают следующие степени отрав­ ления СО человека, находящегося в покое.'

Степень

Концентрация

в

|

Время воздей-

Характер

отравления

воздухе,% по

объему ствия, час

воздействия

 

I

 

0,016

 

 

2 - 3

Почти не

 

П

 

0,043

 

 

I

заметно

 

 

 

 

Слабое от­

 

 

 

 

 

 

 

равление

'

Ш

 

0,128

 

 

0,5 - I

Тяжелое от­

 

 

 

 

 

 

 

равление

 

ІУ

 

0,4

 

 

Кратковременнс

Смертельное

 

 

 

 

 

 

°

отравление

 

 

 

 

 

 

 

 

Окись углерода образуется в результате ряда причин:

при взрывных работах, работе двигателей внутреннего сго­

рания /от 60 до 1000 л/мин

/ ,

рудничных пожарах

и взрывах

метановоздушной среды.

 

 

 

 

 

При взрывных работах СО выделяется при неполном взры­

ве

и даже полном,

в зависимости

от состава ВБ. Дополнитель-

0 ные

количества СО

могут выделяться при взрывных

работах по

углю. Одновременно с СО при взрыве образуются другие ядови­ тые газы. Вследствие этого при практических расчетах про­

ветривания забоев

после взрывных работ

принимают,

что из

I кг ВВ образуется

40 л условной окиси

углерода,

куда,по­

мимо СО,в эквивалентном количестве входит двуокись азота. Насколько легко могут быть заражены СО горные выработ­

ки при рудничном пожаре обычно иллюстрируется небольшим расчетом образования окиси углерода при воспламенений од­

ной

рамы крепи из дерева, находящим подтверждение в прак­

тике .

рамы крепи при d^eca. = 18 см,

 

 

 

 

Объем

длине

стоек

2 м

и верхняка

2,5 м равен 0,17 м3. Средний

состав

сухого

дере­

в а:

38,5% С, 40% Н20 химически связанной,20 # //£.0 гигроско-