Билет №1

1. Атмосферный воздух, понятие «нормальный атмосферный воздух».

2.Шахтная вентиляционная сеть

1.Атмосферный воздух – газовая оболочка, окружающая земной шар.

Сухой атмосферный воздух при нормальном давлении содержит по объему около 78,08 % азота, 20,94 % кислорода, 0,95 % тяжелые инертные газы(ксенон, криптон),

0,03 % углекислого газа, легкие инертные газы(неон, гелий) 0,01%. Плотность воздуха 1,29 кг/м3.

Водяные пары не влияют на процентное соотношение газов. Их состав 0,1 – 7,5%.

2.Совокупность связанных между собой горных выработок шахты, по которым движется воздух, называется вентиляционной сетью. Вентиляционные сети шахт изображаются в виде планов и схем. Вентиляционным планом называется вычерченный в масштабе план горных выработок, на котором стрелками указано направление движения воздуха. На шахтных вентиляционных планах указываются также скорость и количество воздуха в выработке, ее сечение, места расположения замерных станций и др. Вентиляционный план необходим для контроля проветривания шахты, а также служит источником ряда данных для расчета вентиляции (длина выработок, их сечение, места утечек и т.п.). При расчетах вентиляционный план может быть заменен вентиляционной или аэродинамической схемой, представляющей собой упрощенное внемасштабное изображение вентиляционной сети, в котором взаимное расположение элементов, соответствующих путям движения воздуха, тождественно их расположению в шахте . Обычно на схемах вентиляции изображаются только выработки, по которым движется воздух; для точных расчетов на них указываются также и пути утечек .

Билет №2

1.Понятие «индикаторные газы».

2. Виды давлений воздуха.

1.Индикаторные газы - составляющие рудничной атмосферы, которые могут быть использованы для выявления пожаров, в том числе на ранних стадиях. К индикаторным газам относят оксид углерода, водород, предельные (этан, пропан), непредельные (этилен, пропилен) углеводороды и другие.

2. Основными параметрами рудничной вентиляции являются давление и расход воздуха. Различают абсолютное давление столба и разность давлений.

   Р=Р₀+γ₀Н, где Р₀-давление атмосферы на поверхности Земли; γ_0-плотоность воздуха; Н-глубина шахты.

   На уровне моря атмосферное давление составляет 760 мм ртутного столба; на каждые 100 м глубины давление увеличивается на 10 мм рт. ст. Движение воздуха по горным выработкам происходит вследствие разности давления, создаваемого работой вентилятора и в значительной степени за счёт теплового фактора. существует 3 вида давления: статическое, скоростное, общее. Статическое давление—давление на стенки трубопровода или бока выработки, т.е. давление на стенку, расположенную параллельно потоку воздуха. Измеряется в Па или в мм водяного столба или в кг/м². Если вентилятор отсасывает воздух из шахты, то в горных выработках создаётся давление ниже атмосферного и статическим давлением называют депрессию Если вентилятор нагнетает воздух в шахту, то в шахте возникает компрессия, но в рудничной вентиляции как недостаточное, так и избыточное давления, называют депрессией.

   Скоростное давление—давление движущегося воздуха, воспринимаемое поверхностями, расположенными перпендикулярно потоку воздуха. h=ν²γ/2g

   Общее давление—представляет собой сумму статического и скоростного давления.

Билет №3

1.Категорийность шахт по газовыделению.

2.Закон сопротивления

1. Категорийность шахт по газовыделению

Категории	Q,относительная метанообильность ,М³/т
** Expression is faulty **	До 5
** Expression is faulty **	5-10
** Expression is faulty **	10-15
СВЕРХКАТЕГОРНАЯ	>15,с суфлярным выделением

Категория шахты устанавливается ежегодно в июне-июле по трем замерам газообильности в начале, середине, и конце месяца, причем каждый из замеров проводится три раза в сутки, по одному в смену. Пробы воздуха набираются на исходящих струях шахты, отдельных пластов и участков в дни нормальной работы. Категория шахты по метану устанавливается по относительной метанообильности наиболее газоносного пласта. Шахты, в которых выделялся или выделяется метан хотя бы на одном пласте, считаются опасными по газу и должны быть переведены на газовый режим. Для обеспечения безопасных условий работы в газовых шахтах содержание метана в выработках должно быть значительно меньше нижнего предела взрывчатости метановоздушной смеси (5%). Согласно ПБ, концентрация метана в рудничном воздухе не должна превышать следующих пределов:

-исходящая из участка, очистного забоя и подготовительной выработки – 1,0%;

-общая исходящая шахты, крыла – 0,75%;

-поступающая в очистные или подготовительные забои – 0,50%;

-местное скопление в очистных забоях, в подготовительных и других выработках – 2,00%.

2. Под законом сопротивления в рудничной вентиляции понимается соотношение между депрессией h и средней скоростью движения воздуха и или его расходом Q. Экспериментально установлено, что такая зависимость имеет параболический характер и выража­ется в виде h=R₁uⁿ или h=R₂Qⁿ, где R₁, R₂ — коэффициенты пропорциональности; п — показатель степени, зависящий от режима движения (при турбулентном ре­жиме п = 2; при ламинарном n=1). Это выражение называется одночленным законом сопротивления. При малой скорости движения воздуха показатель n умень­шается, что объясняется увеличением толщины ламинарного по­граничного слоя потока в выработке (а также в пространстве между крепью и боковыми породами. Депрессия выработок рас­считывается при n = 2, что вносит в расчет некоторый запас. В случае просачивания воздуха через целики угля, трещины в по­родах, кирпичную и бутовую кладку, уплотненные участки обру­шенных пород n=1. При утечках воздуха через вентиляционные двери, неуплотненную бутовую кладку, тонкий слой угля в бунке­рах n≈2 (особенно в случае больших депрессий). Однако наиболее часто при фильтрации 1<n<2, что свидетельствует о значитель­ной роли ламинарного течения. В этом случае целесообразно ис­пользовать двучленный закон сопротивления, выра­жаемый в виде H=R₁΄Q+ R₂΄ где R₁΄, R₂΄ — соответственно линейное и квадратическое сопротив­ление воздухопровода. Для шахты в целом возможно n<2, что объясняется сущест­венным удельным весом ламинарного движения на шахте. Пока­затель n определяется либо по графику, либо логарифмирова­нием выражения h=R_zQⁿ, с последующей подстановкой в получен­ное выражение h₁, Q₁ и h₂, Q₂, т. е. ln = ln h₁ R₂ + n ln Q₁; ln h₂ = ln R₂ + n ln Q_2. Слагаемое lnR₂ исключается вычитанием одного выражения из другого. Нельзя сильно изменять значение Q, чтобы не изме­нить режим движения.

Билет №4

1. Закон сохранения массы.

2. Дегазация угольных пластов.

1. Закон сохранения массы. Применительно к движению воздуха этот закон можно сформулировать следующим образом: масса любого объема воздуха, состоящего из одних и тех же частиц, остается постоянной в процессе его движения, т. е. изменение массы во времени равно нулю. Основным законом движения воздуха по шахтным выработкам является уравнение неразрывности; согласно этому закону массовый расход — секундная масса воздуха, проходящего через различные сечения воздухопровода или шахтной выработки, при отсутствии утечек постоянен g₁ = С₂ = G₃ = ... = G_n = const или ρ₁S₁v₁₌ρ₂S₂v₂, где Si и S₂ — площади поперечного сечения в двух произвольно взятых точках выработки; v₁ и v₂ — скорость движения воздуха в сечениях Si и S₂; ρ₁ и ρ₂ — плотность воздуха в сечениях S₁ и S₂. Если при движении воздуха по выработкам плот­ность его не меняется (ρ₁ = ρ₂), то S₁v₁=S₂v₂ Или S₁/S₂=v₂/v₁ т. е. скорости в различных сечениях выработки изме­няются обратно пропорционально площадям попереч­ного сечения выработки. Так как , Где γ - удельный вес воздуха; g – ускорение силы тяжести, то при ρ₁≠ρ₂ (наиболее часто встречающийся в практи­ке случай) уравнение неразрывности для установивше­гося движения воздуха по шахтным выработкам будет иметь вид S₁v₁γ₁=S₂v₂γ₂ Таким образом, массовый расход воздуха в выработке посто­янный. Выразим массовый расход воздуха в выработке в виде

M=ρQ

где Q — объемный расход воздуха в выработке. Тогда для изотермического потока (т. е. при ρ = const) Q = const Из этого выражения, называемого уравнением расхода, следует, что в случае стационарного движения объемный расход воздуха в выработке постоянный.

2. Дегазация угольных пластов – это мероприятия, направленные на извлечение и улавливание метана, выделяющегося из угольного пласта, выработанного пространства и пластов-спутников, и его изолированный отвод на поверхность.

Эффективность проведения дегазации оценивается коэффициентом дегазации k_д, равным отношению величины снижения газообильности за счет дегазации к газообильности без применения дегазации:

где I – метановыделение в горную выработку без дегазации источника газовыделения, м³/мин;

I_д – метановыделение в горную выработку после применения дегазации, м³/мин.

Способы дегазации угольных пластов

• скважинами с поверхности;

• скважинами, пробуренными из подготовительных выработок под углом к напластованию на соседние угольные пласты или в выработанное пространство разрабатываемого пласта;

• скважинами, пробуренными в плоскости пласта.

Билет №5

1. Вентиляционная характеристика шахты или отдельной выработки.

2. Рудничный воздух, его отличие от атмосферного.

1.Вентиляционная характеристика шахты или отдельной выработки представляет собой графическое изображение в прямоугольных координатах h-Q зависимости между депрессией h и расходом воздуха Q, проходящим через шахту или по отдельной выработке. Для построения такой характеристики пользуются формулой h=RQ². В эту формулу подставляют найденое значение R для шахты или отдельной выработки и для произвольно выбранных расходов воздуха получают определенные значения депрессий. Пример: R=0,007 kμ;

Q, м3/с	10	15	20	25
h, мм вод. ст.	0,7	1,6	2,8	4,4

Характеристика шахты – парабола, которая тем круче, чем больше сопротивление.

2. Атмосферный воздух, поступая в подземные выработки шахт и перемещаясь по ним, претерпевает изменения, состоящие, в основном, в изменении его физического состояния (давления, температуры, скорости) и химического состава, загрязнении механическими примесями (пылью, копотью и т. п.), изменении влагосодержания. Изменение давления состоит в его увеличении с ростом глубины шахт. Некоторое влияние на величину давления оказывает работа шахтного вентилятора. В глубоких шахтах атмосферное давление может составлять 850 мм. рт. ст. и более. Особенность теплового состояния воздуха в подземных выработках, по сравнению с атмосферным воздухом, состоит в уменьшении суточных и сезонных колебаний его температуры и в повышении температуры, по сравнению со среднегодовой температурой воздуха, на поверхности. С глубиной температура воздуха повышается и в глубоких шахтах при отсутствии охлаждения может составлять 30^оС и более. Скорость воздуха в подземных выработках регламентируется требованиями ПБ и изменяется в пределах 1÷16 м/сек. Загрязненность воздуха механическими примесями в подземных выработках выше, чем на поверхности, вследствие происходящих в шахте процессов дробления горных пород и полезного ископаемого, а в некоторых случаях также в результате работы двигателей внутреннего сгорания и наличия в выработках открытого огня. Влажность шахтного воздуха повышается вследствие притока в выработки подземных вод и составляет в среднем 80-90%. Изменения состава воздуха при его движении по горным выработкам состоят в уменьшении содержания кислорода, увеличении содержания углекислого газа и азота и в появлении ряда газов, не содержащихся в земной атмосфере (метан, окись углерода и др.) Воздух, поступивший с поверхности в горные выработки и претерпевший определенные изменения, называется рудничным воздухом. Наиболее существенные изменения происходят в местах ведения очистных и подготовительных работ. Поэтому, с некоторой условностью, рудничный воздух в выработках до забоев называется свежим, а воздух после проветривания забоев─ отработанным. Соответственно этому, воздушную струю, движущуюся от воздухоподающего ствола к забоям, называют поступающей или свежей, а от забоев к воздуховыдающему стволу – исходящей или отработанной.

Билет 6

1) ВЕНТИЛЯТОРНАЯ УСТАНОВКА (а. faninstallation, ventilationplant; н. Lufteranlage; ф. ventilateur, installationd'aerage; и. instalaciondeventilacion) — специальное оборудование, а на шахтах также комплекс устройств, сооружений и др. для проветривания подземных и открытых горных выработок.

Вентиляторные установки шахтные состоят из шахтного вентилятора с рабочим и резервным электродвигателями, диффузора с расположенным в конце него глушителем шума, подводящего канала с соединительным коленом, обводного канала, ляд для реверсирования воздушной струи, лебёдок для перемещения ляд, выходного канала. Кроме того, к вентиляторным установкам относятся пусковая, контрольно-измерительная, распределительная и защитная аппаратура, аппаратура дистанционного управления, вспомогательное оборудование для управления воздушными струями, здания.

На газовых шахтах в состав вентиляторных установок входит второй однотипный резервный вентилятор с двигателем. Вентиляторная установка размещается на поверхности у устья герметически закрытых ствола, шурфа, штольни, скважины и соединяется с ними подводящим каналом. Последний состоит из прямого участка и ответвлений к рабочему и резервному вентиляторам. Все сопряжения выполняются плавными, углы поворота струи минимальными, стенки гладкими. Площадь поперечного сечения канала подбирается таким образом, чтобы обеспечивать скорость движения воздуха не более 15 м/с. К каналу подключается аппаратура для замера расхода воздуха и депрессии. Обводной канал предназначен для реверсирования воздушной струи; соединяет выходную часть диффузора с подводящим каналом. Вентиляторная установка может иметь один или два обводных канала. Реверсивные устройства обеспечивают изменение направления вентиляционной струи не более чем за 10 мин. При работе центробежных и большинства осевых вентиляторов реверсирование обеспечивается изменением положения ляд, при работе вентиляторов встречного вращения — изменением направления вращения рабочего колеса. Объём воздуха, поступающего в шахту в реверсивном режиме проветривания, не менее 60% его количества при нормальном режиме. Для надёжной и бесперебойной вентиляции горных выработок нормальный, реверсивный и переходные режимы проветривания, а также контроль за работой вентиляторных установок осуществляются автоматически. Установленная мощность крупных вентиляторных установок достигает 5000 кВт.

Вентиляторные установки карьерные предназначены для подачи в застойные зоны карьеров свежего воздуха, выноса загрязнённого воздуха за пределы карьерного пространства, а также для активного подавления вредных примесей воздушно-водяными струями.

В условиях действующего карьера наиболее целесообразно использование струйных самоходных и передвижных вентиляторных установок — на железнодорожных, автомобильных, гусеничных шасси. Различают струйные вентиляторные установки, создающие изотермические, неизотермические и конвективные струи.

Вентиляторные установки с изотермическими и неизотермическими струями оборудуются оросительными системами. Вода или активные растворы вводятся непосредственно в вентиляционный поток. Преимущество по удельным энергетическим затратам имеют вентиляторные установки с изотермическими струями с возможно большим диаметром начального сечения (ротора). К таким установкам относятся агрегаты с центробежными и осевыми вентиляторами, а также с использованием авиационных винтов и турбовинтовых двигателей, оборудованных устройствами для выведения выхлопных газов турбины из воздушной струи, создаваемой винтами. В CCCP применяются: установка со специальным струйным вентилятором типа ПВУ-6, самоходные оросительно-вентиляторные установки УМП-1 с авиационными винтами на базе автомобиля, вентилятор-ороситель HK-12KB и вентиляторные агрегаты УМП-14 и УМП-21 на базе несущих винтов вертолётов.

Вентиляторные установки с неизотермическими струями монтируются с турбовинтовыми и турбореактивными двигателями без газовыводящих устройств. Установки с турбореактивным двигателем смонтированы на базе автомобиля. Вентиляторные установки, создающие конвективные струи (тепловые вентиляторные установки), используют жидкое или газообразное топливо; работают с горелками, размещёнными на поворотной пустотелой ферме, и с горелками, расположенными внутри цилиндрического корпуса. Вентиляторные установки первого типа монтируют на салазках или пневматических колёсах; конвективная струя создаётся горелками со спиральными испарителями. В установке второго типа конвективная струя формируется горелками, размещёнными в цилиндрическом корпусе. Характеристики известных вентиляторных установок имеют широкий диапазон значений: начальный расход воздуха от 125 до 3770 м³/с; мощность от 220 до 80 000 кВт; дальнобойность струи до 1300 м; расход воздуха в конце активного участка струи до 80 000 м²/с; часовой расход топлива до 7900 кг; электрическая мощность до 1000-1200 кВт.

Эффективное проветривание рабочих зон крупных карьеров возможно при использовании систем вентиляции, состоящих из нескольких мощных вентиляторов, расположенных в карьерном пространстве с учётом конфигурации карьера и рельефа окружающей местности.

2) Трудность проветривания шахты

По данным подачи вентилятора (м /мин) и давления h (дПа) рассчитывается аэродинамическое сопротивление R, дПа·с /м (киломюргов, к ), на которое работает данная вентиляционная установка:

R = 3600h / .

Значение аэродинамического сопротивления записывается в графе 4.

Если режим работы вентилятора удовлетворителен, то в графе 5 главный инженер шахты ставит свою визу. Если главный инженер считает необходимым принять меры по изменению режима работы вентилятора или аэродинамического сопротивления шахты, то в этой графе он дает указания главному механику шахты, начальнику участка ВТБ или начальнику соответствующего участка.

В конце раздела 1 записывается значение показателя n , характеризующего трудность проветривания шахты. Величина n определяется один раз в год и рассчитывается по формуле

,

где n - удельная мощность, затрачиваемая на подачу 1 м /с полезно используемого воздуха, кВт·с/м ;

- фактическое значение подачи вентиляторов, м /мин;

- фактическое значение давления вентиляторов, дПа;

- расход воздуха для проветривания выемочных участков, м /мин;

- расход воздуха для обособленного проветривания тупиковых выработок, проводимых за пределами выемочных участков, м /мин;

- расход воздуха для обособленного проветривания погашаемых выработок, м /мин;

- расход воздуха для обособленного проветривания поддерживаемых выработок, м /мин;

- расход воздуха для обособленного проветривания камер, м /мин.

В случае последовательного проветривания в каждой группе выработок, проветриваемой одной струей, расход воздуха учитывается один раз (по выработке с наибольшим значением расхода).

Шахты относятся к легко проветриваемым при значении n менее 2,5; к средней трудности проветривания - при n от 2,5 до 5 и к трудно проветриваемым - при n более 5.

Примечание. 1 к = 0,981 дПа·с /м .

Билет 7

1) Ядовитые газообразные примеси рудничного воздуха

Окись углерода (СО) — газ без цвета и запаха, удельный вес 0,97. Взрывается при концентрации 12,8—75%, температура воспламенения взрывчатой смеси с воздухом 630—810° С.

Окись углерода образуется при взрывных работах по породам и негорючим полезным ископаемым вследствие разложения взрывча­тых веществ, а при взрывании по углю и сланцу, кроме того, выде­ляется из участвующих во взрыве угольной и сланцевой пыли и ме­лочи. Поэтому в настоящее время рекомендуется при расчете прове­тривания считать, что при взрывании по породе образуется 40 л условной окиси углерода на 1 кг взрывчатых веществ, а при взрыва­нии по углю и сланцам — 100 л. При этом под условной окисью углерода понимается собственно СО, образовавшаяся при взрыве ВВ. и двуокись азота, пересчитанная на СО, считая 1 л NO₂ равным 6,5 л СО.

В больших количествах образуется окись углерода при работе дизельных двигателей и двигателей внутреннего сгорания в случае применения для откатки при проведении тоннелей большого сечения _,на открытых разработках и в калийных рудниках автотранспорта.

Громадные количества окиси углерода образуются при подземных пожарах и взрывах угольной пыли, а также при взрывах гремучего газа, если в этих взрывах принимает некоторое участие и угольная пыль. Особую опасность в этом отношении представляют пожары от самовозгорания углей, так как они часто не сразу обнаружи­ваются и в выработки начинает поступать окись углерода, которая может вызвать отравление людей.

В буроугольных шахтах комбината Александрияуголь происхо­дит непрерывный процесс образования окиси углерода за счет низко­температурного окисления угля. При остановках вентиляторов глав­ного проветривания в очистных забоях этих шахт через 30 - 40 мин, а л подготовительных через 1—1,5 ч содержание окиси углерода обычно превышает санитарную норму, а через 3 - 4 ч достигает уже 0,01%. Газовая съемка показала, что выделение СО в очистных забоях на шахте № 2—3 этого комбината составляет в среднем 0.008 м³ /т. а на шахте № 3-бис 0,0055м³/т. В подготовительных выработках газовыделение составляет на шахте № 2—3 в среднем 0,002 м³'мин на километр выработки, а на шахте № 3-бис 0.0014 м³/мин.

Отравляющее действие окиси углерода объясняется тем, что она значительно легче кислорода соединяется с гемоглобином крови (в 250—300 раз) и вместо оксигемоглобина (гемоглобин + кисло­род) по телу человека начинает циркулировать карбоксигомоглобин (гемоглобин + окись углерода), не поддерживающий жизненных функций организма, что приводит к кислородному голоданию. Сте­пень отравления зависит от количества гемоглобина, связанного с окисью углерода. Если это количество превышает 60%, то человек теряет сознание и может наступить быстрая смерть. В легких слу­чаях при отравлении возникают головная боль, головокружение, боль в висках, тошнота, мышечная слабость. Малые концентрации окиси углерода не вызывают отравления, однако они также оказы­вают вредное воздействие на человеческий организм.

Предельно допустимая концентрация окиси углерода в подзем­ных выработках составляет 0.03 мг/ л, или 0,0017% по объему,

однако, в соответствии с Правилами безопасности, допуск рабочих в забои после взрывных работ разрешается при содержании ядовитых газов в пересчете на условную окись углерода, не превышающем 0,008%.

Тяжелое отравление окисью углерода может возникнуть после пребывания человека в течение 0,5—1 ч в атмосфере, содержащей 0,128% СО, а при концентрации 0.4% СО даже кратковременное вдыхание такого воздуха является смертельно опасным.Сероводород (H₂S) — газ, обладающий резким запахом тухлых яиц.удельный вес 1.19. При концентрациях 4,3 - 45,5% взрывается. Образуется в шахтах при гниении органических веществ, разложении водой серного колчедана и гипса, горении угольных пластов, при взрывных работах (неполные взрывы) и при горении огнепроводного шнура. Сероводород выделяется из пород и полез­ного ископаемого совместно с другими газами (из угля, каменной соли, из нефтяных, озокеритовых и серных месторождений), а также из минеральных источников, пересекаемых выработками.

Иногда в трещинах и пустотах скапливается большое количество сероводорода, вследствие чего имели место случаи бурных выделении этого газа при обуривании забоев и при взрывных работах.

Сероводород хорошо растворяется в воде. Так, при нормальных условиях в одном объеме воды растворяется 3,24 объема сероводорода. Поэтому необходимо соблюдать осторожность при передвижении по обводненным выработкам, в воздухе которых ощущается залах сероводорода, так как при возмущении воды газ может выделиться из нее. Эта особенность сероводорода известна давно. Еще И. IIIлаттер в своем курсе горного искусства (1760 г.) писал: «Сей род худого воздуха наипаче ложится на воде, в ямах находящейся наподобие синей перепонки. Когда оная вода каким-нибудь случаем перему­тится, то вредительные пары подымаются и причиняют опасные следствия».

При больших концентрациях сероводорода в атмосфере выработок он обладает сильным отравляющим действием, так как нарушает внутритканевое дыхание (ткани перестают усваивать кислород). При легком отравлении возникает раздражение слизистых оболочек глаз и верхних дыхательных путей, начинаются головная боль, одышка, сердцебиение. В тяжелых случаях при содержании в воз­духе более 0,066% H₂S человек теряет сознание, в дальнейшем воз­можен отек легких.

Предельно допустимая концентрация сероводорода в воздухе подземных выработок — 0,00066 %. Присутствие небольших коли­честв этого газа в воздухе легко обнаруживается по запаху, а при большой концентрации сероводород производит на органы обоняния анестезирующее действие и по запаху не обнаруживается.

Сернистый газ (SO₂) — тяжелый газ с удельным весом 2,2, обладающий резким запахом и действующий раздражающе на слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. Выделяется иногда из пород и полезного ископаемого вместе с другими газами. Известны случаи выделения SO2 совместно с метаном из углей. В рудниках сернистый газ образуется при ведении взрывных работ по серным и колчеданным рудам в результате сгорания и взрывов серосодержа­щей пыли, осевшей на стенках шпуров и поверхности выработок вблизи забоя. Борьба с образованием сернистого газа в этих случаях ведется путем тщательной очистки шпуров от буровой мелочи и обильного орошения водой забоя и примыкающей к нему части выработки.

Длительное вдыхание воздуха, содержащего небольшие коли­чества сернистого газа, приводит к заболеванию хроническим гастри­том, бронхитом, ларингитом и эмфиземой легких. При высоких со­держаниях возникают тяжелый бронхит и спазмы голосовой щели. Предельно допустимая концентрация этого газа равна 0.01 мг/'л, или 0,00035% по объему. При вдыхании в течение часа воздуха, со­держащего 0,02% сернистого газа, может возникнуть опасное отра­вление. Присутствие в воздухе сернистого газа даже в незначитель­ных концентрациях обнаруживается по резкому запаху и разъеда­ющему действию, вызывающему слезотечение.

О к и с л ы азота образуются при взрывчатом разложении нитроглицериновых и аммиачно-селитренных взрывчатых веществ. Наибольшей устойчивостью обладает двуокись азота NO₂ — газ бурого цвета с удельным весом 1,6. Этот газ легко обнаруживается по цвету и резкому запаху задолго до возникновения опасной кон­центрации.

Окислы азота хорошо растворяются в воде, вследствие чего при взрывных работах в сырых забоях концентрация их с течением вре­мени даже при неудовлетворительном проветривании снижается. Газ действует раздражающе на слизистые оболочки дыхательных путей, однако его действие проявляется не сразу, а только через 6 ч и более.

При легкой степени отравления появляется кашель, общее недо­могание, иногда рвота. Тяжелая степень отравления приводит к отеку легких. Предельно допустимая концентрация равна 0,004 мг/л, или 0,0002% по объему, смертельная опасность возникает при кон­центрации около 0,02%.

Формальдегид НСНО — бесцветный газ с удельным весом 1,035, обладающий резким удушливым запахом. Действует на слизистые оболочки и центральную нервную систему и вызывает конъюнктивиты, насморк, бронхиты. Содержится в выхлопных газах бензиновых двигателей и двигателей внутреннего сгорания совме­стно с окисью углерода и окислами азота. При работе двигателей под нагрузкой содержание альдегидов в выхлопных газах бензино­вых двигателей по некоторым данным может достигать 0,137%, а двигателей внутреннего сгорания — 0,031 %. Предельно допусти­мая концентрация равна 0,005 мг!л, или 0,00037% по объему.

Пары акролеина. Акролеин — бесцветная легколету­чая жидкость с резким запахом пригорелых жиров, образующаяся при разложении дизельного топлива под воздействием высоких тем­ператур. Тяжелые пары акролеина с удельным весом около 1,9 встречаются в тех горных выработках, где работают автосамосвалы (дизелевозы). Пары акролеина ядовиты и вызывают раздражение слизистых оболо­чек, головокружение, тошноту. Предельно допустимая концентрация их в воздухе равна 0,002 мг/л, или 0,00008% по объему. Кратковре­менное пребывание в атмосфере, содержащей 0,014% акролеина, смертельно.

Эманации радиоактивных веществ.Газообраз­ные эманации радиоактивных веществ представлены радоном, тороном и актиноном, которые образуются в процессе альфа-распада радия, тория и актиния.

Эманации накапливаются в порах и трещинах горных пород и вместе с другими газами мигрируют в сторону горных выработок. Период полураспада у радона равен 3,825 суток, у торона 54,5 сек, у актинона 3,92 сек.

Торон и актинон вследствие малого периода полураспада переме­щаются по трещинам на короткие расстояния и редко встречаются в горных выработках в опасных концентрациях.

Основную опасность представляет радон, который несмотря на малую проникающую спо­собность выделяемых им альфа-лучей приводит к заболеванию орга­низма лучевой болезнью, так как проникает в легкие вместе с вды­хаемым воздухом и растворяется в крови.

Компрессорные газы. Так называются вредные газо­образные примеси (в основном окись углерода и метан), которые иногда обнаруживаются в сжатом воздухе, приводящем в действие пневматические шахтные механизмы. Компрессорные газы возни­кают при возгонке смазочного масла под действием нагретых деталей компрессора. Чтобы избежать образования этих газов, смазку ком­прессоров необходимо производить только специально предназначен­ным для этого маслом.

Газы, образующиеся при взрывных рабо­тах. При разложении взрывчатых веществ образуется смесь газов, состоящая из углекислого газа, окиси углерода, азота и его окис­лов — NO, NO₂ и иногда N₂O₅, а также сернистого газа S0₂, кото­рый образуется главным образом при взрывании по колчеданным рудам. В небольшом количестве может образовываться сероводород, главным образом при горении огнепроводного шнура.

Характеристика перечисленных газов приведена выше. Для полу­чения представления об общей токсичности смеси этих газов их пере­считывают на условную окись углерода, принимая 1 л N0₂ эквива­лентным 6,5 л СО. Общее количество и состав образующихся при взрывании ВВ ядовитых газов непостоянны и зависят от вида ВВ. влажности, полноты детонации, минерального состава среды, в кото­рой производится взрыв, и ряда других факторов.

В настоящее время, как указывалось выше, принято считать, что при взрывных работах по рудам и породам при взрыве 1 кг ВВ обра­зуется 40 л условной окиси углерода, а при взрывании по углю 100 л.

Близкое к этому количество газов выделяется и при ведении взрывных работ по горючим сланцам.

2) схемы ВЕНТИЛЯЦИЯ ШАХТЫ (а. mineventilation; н. Grubenbewetterung; ф. ventilationdemine, aйragedemine; и. ventilaciondelamina) — система мероприятий, направленная на поддержание во всех действующих горных выработках шахты атмосферы с параметрами, необходимыми для ведения горных работ.

Вентиляция шахты была известна в 1 в. до н.э. (например, рудники в Рио-Тинто, Южная Испания). Позднее (1 в. н. э.) сведения о вентиляции шахты изложены в "Естественной истории" Плиния Старшего; первое систематизированное изложение способов вентиляции шахты (16 в.) сделано Г. Агриколой. Первоначально вентиляция шахты осуществлялась за счёт естественной тяги, впоследствии также за счёт подогрева исходящей струи. Развитие горных работ и особенно появление в шахтах метана (первые сведения в 16 в.) потребовали интенсификации вентиляции шахты, что стало возможным с изобретением в 1832 в России шахтного вентилятора.

Различают вентиляцию общешахтную, при которой воздух, подаваемый с поверхности, омывает основные выработки шахты, и местную вентиляцию. Средства инженерного обеспечения вентиляции шахты: вентиляторные установки, вентиляционные сооружения шахт, вентиляционные регуляторы, вентиляционные трубопроводы (обычно при местной вентиляции), горные выработки, проходимые специально для вентиляции (вентиляционные выработки), средства снижения аэродинамического сопротивления выработок и утечек воздуха. Основные схемы вентиляции шахты: центральная и фланговая; их сочетание — комбинированная схема.

При центральной схеме вентиляции шахты (рис., а) воздух поступает в шахту и выходит из неё через стволы в центре шахтного поля. Схема применяется при ограниченных размерах шахтного поля по простиранию и относительно небольшой мощности шахты, ведении работ на глубоких горизонтах; обеспечивает быстрый ввод в действие главного вентилятора и создание сквозной струи при строительстве шахты; характеризуется большой протяжённостью пути движения воздуха, наличием параллельных струй чистого и загрязнённого воздуха, их неоднократными пересечениями и, как следствие, большими утечками идепрессией шахты.

Разновидность центральной схемы — схема с центрально-отнесённым расположением вентиляционного ствола. При фланговой схеме вентиляции шахты воздух поступает в шахту через ствол в центре шахтного поля, выходит через стволы (шурфы), расположенные на флангах. Схема применяется на неглубоких шахтах, когда невозможно или нецелесообразно поддерживать единый вентиляционный горизонт; практически исключает встречное движение поступающей и исходящей струй; длина пути движения воздуха, утечки и депрессия шахты меньше, чем при центральной схеме. Однако по схеме требуется не менее трёх вентиляционных стволов и обычно не менее двух вентиляторных установок; в период подготовки шахтного поля вентиляция шахты затруднена. Разновидности фланговой схемы: крыльевая — единая выработка для исходящей струи на всё крыло (рис., б), групповая — выработки для исходящей струи проходятся на каждую группу участков крыла (рис., в), участковая — выработки для исходящей струи проходятся на каждом участке (рис., г).

При небольших и средних размерах шахтных полей, небольшой мощности и газообильности шахты применяют единые схемы вентиляции шахты. На крупных шахтах с высокой газообильностью, при объединении нескольких шахт и разработке одной шахтой нескольких удалённых друг от друга залежей используют секционные схемы вентиляции шахты, при которых шахтное поле делится на обособленно вентилируемые секции. Способы вентиляции шахты: всасывающий, нагнетательный, комбинированный (нагнетательно-всасывающий).

При всасывающем способе вентиляции шахты вентилятор отсасывает воздух из шахты, создавая в ней разрежение, в результате чистый воздух через воздухоподающие выработки засасывается в шахту. При этом возможно засасывание воздуха с поверхности через зоны обрушения (при наличии трещин, достигающих поверхности). Способ применяется на газообильных угольных шахтах, на рудных шахтах (до глубины 1500 м).

При нагнетательном способе вентиляции шахты вентилятор нагнетает воздух с поверхности в шахту; применяется на неглубоких шахтах, при небольшом газовыделении и аэродинамическом сопротивлении вентиляционной сети, аэродинамической связи выработок с поверхностью через зоны обрушения, фланговой схеме вентиляции шахты.

При комбинированном способе вентиляции шахты один вентилятор работает на нагнетание, другой — на всасывание; применяется при большом аэродинамическом сопротивлении вентиляционной сети шахты, разработке полезных ископаемых, склонных к самовозгоранию (при аэродинамической связи выработок с поверхностью через зоны обрушения), при фланговой схеме вентиляции. Для расчёта расхода воздуха для вентиляции шахты (количество воздуха, подаваемое в единицу времени, м³/с или м³/мин) используют позабойный, общешахтный и статический методы.

При позабойном методе расход воздуха определяется как сумма расходов на отдельных участках (забоях, камерах и т.п.); позволяет наиболее полно учесть особенности вентиляции шахты.

При общешахтном методе расход воздуха рассчитывается для шахты в целом по обобщённым показателям (суточная добыча шахты, расход взрывчатых веществ и др.) и общешахтным коэффициентам запаса. Метод отличается простотой, однако недостаточно учитывает специфику вентиляции шахты.

Статический метод (основной метод расчёта расхода воздуха) основан на предположении равномерного распределения вредных примесей по всему объёму потока; не учитывает динамику переноса вредных примесей. Расход воздуха для вентиляции отдельных участков рассчитывается по газовыделению, наибольшему числу людей, занятых в смену, расходу взрывчатых веществ, пыли, теплу, выхлопным газам двигателей внутреннего сгорания; для дальнейших расчётов принимается наибольшее из подсчитанных значений.

Одна из проблем вентиляции шахты — утечки воздуха, которые происходят через вентиляционные сооружения в шахте и на поверхности, обрушенные породы, нарушенные целики. Они уменьшают поступление воздуха к участкам потребления, могут вызвать нарушение вентиляции шахты. Для компенсации утечек увеличивают подачу воздуха в шахту. Борьба с ними ведётся герметизацией вентиляционных сооружений, изоляцией выработанных пространств, использованием полевых выработок, рациональных схем вентиляции, снижением общешахтной депрессии. Важная задача вентиляции шахты — обеспечение безопасности людей при авариях (пожарах, взрывах газа и пыли, внезапных выбросах угля и газа) и их ликвидации. Требования к вентиляции шахты при авариях: предупреждение распространения ядовитых газов по шахте; быстрое и надёжное реверсирование вентиляционных струй; предупреждение образования опасных концентраций взрывчатых газов и др. Режимы вентиляции шахты при авариях: нормальная вентиляция; уменьшение или увеличение расхода воздуха; прекращение вентиляции; реверсирование.

Вентиляция шахты обеспечивается вентиляционной службой шахты, в задачи которой входит контроль правильности распределения воздуха по выработкам и соблюдения норм подачи воздуха на участки потребления, контроль качественного состава воздуха, проведение воздушных и депрессионных съёмок, ремонт вентиляционных выработок и сооружений. Для повышения эффективности и надёжности вентиляции шахты осуществляют автоматизацию управления на основе дистанционного контроля параметров вентиляции шахты, применяют ЭВМ.

Билет 8