4. Разработка эффективных средств и схем трубопроводной вентиляции карьерОв

4.1. Вентиляционные системы с гибкими плавучими трубопроводами и схемы их применения в карьерах

Техническим воплощением разработанных принципов постро­ения эффективных средств и схем проветривания карьеров явля­ется новый способ искусственной вентиляции на основе приме­нения мобильных систем с гибкими плавучими трубопроводами [117-134].

Трубопровод в указанных вентиляционных системах состоит из отдельных звеньев с внутренним фиксированным (например, с помощью спирального каркаса) цилиндрическим отверстием. Звенья выполнены в виде надувных баллонов, заполненных аэростатным газом с обеспечением плавучести собранного трубопровода в ок­ружающей атмосфере, и герметично соединены между собой с возможностью изгиба трубопровода в местах сочленений звеньев (рис. 4.1). Одной из наиболее простых схем сочленения является фланцевое соединение через промежуточную гофрированную сек­цию. При этом фланцы могут быть надувными (рис. 4.1, а) или вы­полняться из резины (рис. 4.1, б), приклеенной или приваренной к торцевым частям баллона. Элементы многочисленных болтовых соединений изготовляют из легкого материала, например из прочной пластмассы.

Для поддержания заданного избыточного давления в надувных баллонах в пределах 150-600 Па и компенсирования диффузион­ных потерь через их стенки требуется постоянное или периодичес­кое подключение баллонов к источнику сжатого аэростатного газа. Постоянное подключение может быть обеспечено работой следу­ющей системы (рис. 4.2): баллоны со сжатым аэростатным газом 3 — редуктор 4 — гибкие трубчатые рукава 5 — обратные клапаны 6. Данная система автоматически компенсирует падение давления в аэростатных баллонах. Величину диффузионных потерь через стенки надувных звеньев 1 контролируют по расходу газа из баллонов 3 манометром или расходомером.

Рис. 4.1. Вентиляционный плавучий трубопровод с надувными (а) и резиновыми (б) фланцами:

1— надувное звено трубопровода; 2 — внешняя стенка аэростатно­го баллона; 3 — внутренняя стенка аэростатного баллона; 4 — аэро­статный газ; 5 — проходное отверстие; б — фланец надувного зве­на; 7 — фланец промежуточной гофрированной секции; 8 — болто­вое соединение; 9 — аппендикс баллона

В случаях значительного увели­чения утечек осуществляется поиск причин и ремонт. По­стоянное подключение к ис­точнику сжатого аэростатно­го газа несколько утяжеляет конструкцию трубопровода, однако существенно упро­щает его обслуживание и по­вышает надежность.

Рис. 4.2. Схема постоянного подключения надувных баллонов трубопровода к источнику сжато­го аэростатного газа:

1— надувное звено трубопровода; 2 — аппендикс; 3 — баллон со сжа­тым аэростатным газом; 4 — ре­дуктор; 5 — гибкий трубчатый ру­кав; 6 —обратный клапан; 7—пре­дохранительный клапан

Для использования гиб­кого плавучего трубопровода в целях вентиляции карьера один из его концов сочленя­ют через переходной эле­мент (протяженность этого элемента, представляющего собой жесткий трубопровод, может быть значительной) со стационарной вентиляторной установкой (рис. 4.3), а другой конец крепят к поворотному кольцу жесткого патрубка, размещаемого на самоходной гусеничной или пневмоколесной тележке (рис. 4.4). Вентиляторную установку располагают в удалении от рабочих зон карьера — на верхних горизонтах или на поверхности. При наличии вскрыва­ющих карьер подземных горных выработок возможна реализация схем проветривания, пре­дусматривающих сочле­нение плавучих трубопро­водов с подземными ком­муникациями.

При нормальном мон­таже и правильной эксплу­атации предлагаемое уст­ройство долгое время со­храняет работоспособ­ность и высокую надеж­ность (до 5 лет при темпе­ратурах воздуха от -60 до +60° С). Жесткость и ус­тойчивость конструкции достигаются за счет по­стоянно поддерживаемо­го избыточного давления в надувных баллонах, упру­гости узлов сочленения звеньев и избытка аэро­статической подъемной силы относительно веса трубопровода. Легкая плавучая конструкция трубопровода не создает препятствий ведению от­крытых горных работ, бе­зопасна для работающих в карьере людей и в случае необходимости быстро выводится на поверх­ность.

Рис. 4.3. Карьерные вентиляцион­ные системы с гибкими трубопро­водами легче воздуха:

1 — гибкий плавучий трубопровод; 2 — переходной элемент; 3 — стаци­онарная вентиляторная установка; 4 — система пылегазоочистки; 5 —же­сткий патрубок; 6 — крепежное пово­ротное кольцо; 7 — самоходное уст­ройство

Рассмотренная вентиля­ционная система за счет сво­ей высокой мобильности по­зволяет эффективно управ­лять состоянием атмосферно­го воздуха в рабочих зонах ка­рьера. Наиболее целесооб­разно использовать от 2 до 4 вентиляторных установок, раз­мещенных с разных сторон вы­работанного пространства ка­рьера (рис. 4.5).