книги из ГПНТБ / Машковцев И.Л. Проветривание горных выработок
.pdfИ. 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 |
=г |
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- |