15

Тема 4 Автоматизация вентиляторных установок местного проветривания шахт

Рекомендуемая литература

1. Правила безпеки у вугільних шахтах. Наказ Державного комітету України з промислової безпеки, охорони праці та гірничого нагляду №62 від 23.03.2010. -150с.

2. НПАОП 10.0-5.19-04 «Инструкция по контролю состава рудничного воздуха, определению газообильности и установлению категорий шахт по метану» приказ Государственного комитета Украины по надзору за охраной труда от 26.10.2004 г. №236.

3. НПАОП 10.0-5.22-04. «Инструкция по разгазированию горных выработок, расследованию, учету и предупреждению загазирований» приказ Государственного комитета Украины по надзору за охраной труда от 26.10.2004 г. №236.

4. Стационарные установки шахт. Под общей ред. Б.Ф.Братченко. –М.: Недра, 1977. - 440с.

5. Гаврилов П.Д., Гимельшейн Л.Я., Медведев А.Е. Автоматизация производственных процессов. Учебник для вузов. М.: Недра, 1985 - 215с.

6. Автоматизация производства на угольных шахтах / Г.И. Бедняк, В.А., Ульшин, В.П. Довженко и др. - К.: Техника, 1989. - 272с.

7. Батицкий В.А., Куроедов В.И., Рыжков А.А. Автоматизация производственных процессов и АСУ ТП в горной промышленности. - М.: Недра 1991. - 303с.

1 Вентиляторные установки местного проветривания шахт как объекты автоматизации

Проведение подготовительных (тупиковых) выработок связано с проявлением практически всех природных и производственных опасных факторов. Так, при проведении подготовительных выработок происходит до 35% взрывов метана и угольной пыли, 60% газодинамических явлений, более 9% экзогенных и эндогенных пожаров [1]. Одним из направлений предотвращения указанных факторов является подача в подготовительную выработку требуемого количества воздуха в нормальном и аварийных режимах проветривания.

В соответствии с ПБ проветривание тупиковых выработок может производиться за счет общешахтной депрессии или с помощью вентиляторов местного проветривания (ВМП). В частности, в негазовых шахтах допускается проветривание за счет диффузии тупиков до 10м. Тупиковые выработки газовых шахт запрещается проветривать за счет диффузии, исключая тупики длиной до 6м, примыкающие к стволам.

Процесс проветривания на газовых шахтах осуществляется, как правило, нагнетательным способом с помощью вентиляторов местного проветривания (ВМП), устанавливаемых на сквозной выработке. Организация процесса проветривания, выбор, установка и работа вентиляторов ВМП регламентируется правилами безопасности в угольных шахтах .

Подача ВМП не должна превышать 70% расхода воздуха в выработке в месте его установки.

В тупиковых выработках возможно загазирование. К загазированиям относятся все случаи с превышением норм концентрации метана в поперечном сечении горных выработок в свету. Загазирования выработок разделяются на местные, слоевые и общие. Местное загазирование – скопление метана в отдельных местах выработок, в том числе у буровых станков, комбайнов и врубовых машин, в открытых, не заложенных породой или другими материалами куполах, с концентрацией 2% и более. Слоевое загазирование – скопление метана в виде слоя в выработках на участках длиной свыше 2 м с концентрацией 2% и более. Общее загазирование – превышение нормы средней по сечении выработки концентрации метана. Разгазирование тупиковой выработки - это процесс разбавление рудничного газа (метана, углекислого газа и т п.)в загазированных горных выработках до установленных норм, который осуществляется в строгом соблюдении требованиям ПБ. Разгазирование должно осуществляться в соответствии с инструкцией по разгазированию горных выработок и борьбе со слоевыми и местными скоплениями метана.

В качестве ВМП применяются как центробежные так и осевые вентиляторы с электрическим или пневматическим приводом (для горных выработок, где применение электроэнергии запрещено ПБ).

Вентилятор может быть регулируемым и нерегулируемым.

Известны вентиляторы местного проветривания типа ВМ, ВМЦ, ВМЭ, ВМЭУ, ВМЭВО, ВМП и другие. Например,

• ВМ-3М и ВМ-4М – осевые, одноступенчатые с меридиональным ускорением потока, нерегулируемые с электрическим приводом (могут применятся также в системах общепромышленной вентиляции). Тип электродвигателя ВРМ-80L2 (для ВМ-3М ) и ВРМ-100L2 (для ВМ-4М ) мощностью соответственно 2.2 и 4 кВт;

• ВМ-5М и ВМ-6М - осевые, одноступенчатые с меридиональным ускорением потока, регулируемые, с электрическим приводом. Тип электродвигателя ВРМ-132М2(для ВМ-5М ) или ВАОМ-62-2 (для ВМ-6М ) мощностью соответственно 13 и 24 кВт;

• ВМ-8М и ВМ-12М - осевые, одноступенчатые с меридиональным ускорением потока, регулируемые, с электрическим приводом. Тип электродвигателя ВРМ-200L2 (для ВМ-8М ) или ВРМ-280L4 (для ВМ-12М ) мощностью соответственно 50 и 110 кВт.

• ВМЭУ-5 и ВМЭУ-6 предназначены для проветривания тупиковых горных выработок шахт, возможно их использование при проходке тоннелей и штолен. Рассчитаны на работу, как с жесткими, так и гибкими трубопроводами диаметром 500, 600, 800 ( ВМЭУ-5 ) и 600, 800 ( ВМЭУ-6 ) мм. Тип электродвигателя 2ВРМ132М2 мощностью соответственно 15 и 25 кВт.

В настоящее время ОАО «Артемовский машиностроительный завод «ВЕНТПРОМ» разработаны современные вентиляторы взрывобезопасные местного проветривания ВМЭВО (6 типоразмеров) с повышенной устойчивостью рабочего колеса и лопаток к механическим разрушениям являются аналогами вентиляторов типа ВМЭ. Вентиляторы сертифицированы для использования в угольной промышленности и успешно эксплуатируются на АП "Шахта им. А.Ф. Засядько" (г.Донецк) и других шахтах Донбасса. Мощность приводного электрического электродвигателя от 18.5 до 110 кВт в зависимости от типоразмера.

Вентиляторы ВКМ-200А, ВМП-3М, ВМП-5М, ВМП-6М одноступенчатые, снабжены пневматическим турбинным приводом и используются на шахтах крутого падения.

Вентилятор местного проветривания располагается в выработке, проветриваемой за счет общешахтной депрессии, на расстоянии не менее 10м от исходящей струи, а воздух подается к забою тупиковой выработки по специально проложенному в верхней части выработки гибкому трубопроводу 2 диаметром 400, 500, 600 или 800 мм. (см. рисунок 1, поз.1). На рисунке 1 также обозначено: АПТВ – аппаратура автоматического контроля проветривания тупиковых забоев; КП «ВЕТЕР» - контролируемый пункт аппаратуры телемеханики «ВЕТЕР.1М»; ПВИ – пусковая аппаратура вентилятора – магнитный пускатель; АВ – автоматический выключатель системы электроснабжения тупиковой выработки.

Рисунок 1 – Технологическая схема установки ВМП и размещения аппаратуры автоматизации

Основные требования правил безопасности в угольных шахтах (ПБ) к вентиляторам ВМП, как объектам автоматизации, следующие [1]:

• ВМП должны работать непрерывно;

• в случае остановки ВМП или нарушении вентиляции в тупиковой выработке, напряжение с электрооборудования должно быть снято;

• на газовых шахтах, тупиковые выработки должны быть оборудованы резервным вентилятором с резервным электропитанием, который должен включаться в работу при остановке работающего вентилятора;

• на шахтах III категории и выше тупиковые выработки длиной 50м и более, в которых выделяется метан, должны оборудоваться устройствами для разгазирования.

Сложность автоматического управления процессом проветривания подготовительной выработки газовой шахты обусловлена следую­щими основными причинами:

• ВМП рассредоточены по шахте и удалены па значительное рас­стояние от пульта горного диспетчера;

• аппаратура автоматизации должна обладать высокой надежно­стью, так как отказ в системе местного проветривания мо­жет быть причиной взрыва или пожара;

• необходим непрерывный контроль состава рудничной ат­мосферы и количества воздуха, поступающего в подготовитель­ный забой;

• аппаратура автоматизации, наряду с выполнением функций уп­равления режимом проветривания, должна обладать возможно­стью вести автоматическое разгазирование забоя.