2.4 Коммуникационная функция

В вертикальных стволах размещают лестничные отделения, трубопроводы сжатого воздуха, водоотлива, пожарно-бурового назначения, дегазационные, заиловочные и др. Предусматривают также прокладку кабелей различного назначения: силовые, осветительные, связи, сигнализации, телеуправления и др.

Лестничное отделение состоит из вспомогательных расстрелов, полков, лестниц и ограждений [3, с. 23–24; 20, с. 4–6; 21, с. 91].

Основные требования при проектировании лестничных отделений следующие:

– угол наклона лестниц должен быть не более 80°;

– над каждым полком лестница должна выступать на 1000 мм;

– расстояние между полками – не более 8 м;

– размеры лазов в полках по длине лестницы – не менее 700 мм, а по ширине – не менее 600 мм;

– лазы в стволах между соседними полками должны быть смещены на ширину лаза;

– ширина лестниц должна быть не менее 400 мм, а расстояние между ступенями не более 400 мм;

– расстояние между крепью и лестницей у её основания должно быть не менее 600 мм;

– лестничное отделение по всей длине ствола изолируется от других отделений перегородкой (металлической сеткой).

В соответствии с требованием СНиП II-94–80 [5, п. 38] прокладка трубопроводов предусматривается открытой, с учётом свободного и удобного доступа к ним для осмотра, ремонта, монтажа и демонтажа.

Масса вертикальных трубопроводов передается опорным стульям, которые монтируют на усиленных расстрелах через 100–200 м по глубине ствола. Для избежания продольного изгиба трубопроводы с помощью хомутов крепят к расстрелам армировки [1, с. 25].

В сечении ствола между соседними ставами трубопроводов следует предусматривать зазор не менее диаметра фланца трубопровода.

Электрокабели размещают в сечении вертикального ствола в местах, удобных для обслуживания и наиболее защищённых от механических повреждений. Обычно их размещают в сегменте ствола, включающем лестничное отделение.

Крепление электрокабелей в стволах с бетонной крепью осуществляется с помощью металлических кронштейнов, концы которых заделывают в бетон на 200–250 мм. Подвеска электрокабелей производится при помощи клиновых зажимов или с помощью скоб [1, с. 26; 2, c. 36l].

Электрокабели должны располагаться друг от друга на расстоянии не менее 50 мм, а от труб – не менее 100 мм. Размещение кабелей связи и сигнализации следует предусматривать в свободных от силовых кабелей частях сечения ствола.

2.5 Вентиляционная функция

Вертикальные стволы для выдачи полезного ископаемого, породы, а также для спуска и подъёма людей используют также для целей вентиляции шахты.

Количество воздуха, направляемого через стволы рудников чёрной металлургии, приведено в задании на проектирование.

Общее количество воздуха, направляемого через ствол в угольную шахту, м³/с, определяют согласно [23, п. 6.22]:

Q_ш.общ. = 1,2 Q_ш К_г , (34)

где Q_ш – количество воздуха, м³/с, принимается максимальным из значений, рассчитанных по выделению метана Q_ш.м и по наибольшему числу людей, одновременно находящихся в шахте Q_ш.л ; К_г – коэффициент, учитывающий горно-технологические условия шахты:

К_г = 1,75 + К_у , (35)

здесь К_у – коэффициент, учитывающий утечки и распределение воздуха в зависимости от числа одновременно разрабатываемых горизонтов; при одном, двух и трёх горизонтах принимается соответственно равным 0; 0,1; и 0,15.

Значения Q_ш.м и Q_ш.л определяют по формулам:

Q_ш.м = q_ш А_г 3,8510^-6/С ; (36)

Q_ш.л = 6n_ч /60 , (37)

где n_ч – наибольшее число людей, находящихся в шахте; q_ш – относительная газообильность шахты, определяется по значению категории шахты по газу согласно [4, п. 237], м³/т; С – допустимая концентрация газа в исходящей струе из шахты, С = 0,75 % [4, п. 238].

Воздух при движении по стволу должен иметь скорость, не превышающую допустимую правилами безопасности [4, п. 205]. Нормы предельно допустимых скоростей движения воздуха V_в , м/с, по стволу определяются в зависимости от назначения ствола:

– стволы с подъёмными установками, предназначенными толь-ко для подъёма людей в аварийных случаях – 15;

– стволы для спуска и подъёма только грузов – 12;

– стволы для спуска и подъёма людей и грузов – 8.

При определении скорости движения воздушной струи площадь ствола принимают в свету за вычетом площадей, занимаемых лестничным отделением, армировкой и трубопроводами.

Площадь сечения ствола в свету проверяют по условиям проветривания по формуле

, (38)

где h_с – депрессия вертикального ствола, Па;

h_с = 3,54  Н_ш Q² _ш.общ / S ^2,5_св , (39)

здесь  – коэффициент аэродинамического сопротивления, Нс²/м⁴, принимается в зависимости от вида крепи типа и схемы армировки согласно [23, с. 89–98] или рассчитывается по формуле проф. П. И. Мустеля:

, (40)

в которой К_р – коэффициент, учитывающий форму расстрелов (для расстрелов прямоугольной формы К_р = 0,33; для двутавровых расстрелов К_p = 0,4); ΣS_м – сумма проекций всех элементов армировки на горизонтальную плоскость, м²; h – шаг армировки, м; D – диаметр ствола в свету, м; S_л – площадь лестничного отделения, м²; P – периметр ствола, м.

В случае V_p  V_в поперечное сечение ствола должно быть увеличено до размеров, при которых V_р < V_в. Однако не следует ориентироваться на максимально допустимую скорость движения воздушной струи, так как возможное увеличение газоносности угля, пород или повышение добычи связаны с увеличением количества воздуха, необходимого для вентиляции шахты. Учитывая это, скорость движения воздуха в вертикальных стволах рекомендуется принимать не больше 70–80 % от максимальной, т. е.:

V_р = (0,7 – 0,8) V_в . (41)

В угольной и горнорудной промышленности поперечные сечения стволов шахт типизированы и приняты диаметром от 4 до 9 м с интервалом через 0,5 м.