Вентиляция шахт и карьеров
..pdfДля контроля за ходом отбойки руды, ее выпуском из камеры и для обеспечения вентиляции предусматривается проходка венти ляционно-смотровых сбоек сечением 1,3x1,8 м, располагаемых через каждые 12 м по высоте блока. В качестве буровых выработок используются междублоковые орты сечением 2X3 м.
Рис. 106. Камерно-магазинная система разработки с отбойкой руды глубокими скважинами
Заряды скважин в слое взрываются мгновенно с помощью деТяп^2ППЩеГ/ ШНгРаРасход ВВ на первичную отбойку составляет
600 т/смену Т |
Производительность труда грохотчиков 500— |
||
сисйГе^ажнпгп^ |
3 блока осуществляется так же, как и при |
||
Опыт показан |
брушения’ минньши зарядами, |
разработки |
|
г ппгппйнпй |
- |
Чт° камерно-магазинная система |
|
лее высокими |
т е Х Й РУДЫ глУбокими сква>кинами отличается бо- |
||
вает лучшие |
|
НиКо-экономическими показателями |
и обеспечи- |
рабочих ПоэтомГарн°-гигиеничеСКИе Условия для работы горно-
мет одно из веду1,Ланная система является перспективной и зай-# дений MJ'UIHX мест При разработке апатитовых месторож-
онныхЦработДнаЬНеЙШего повышения эффективности эксплуатациРУДНике им. Кирова проводятся промышленные
испытания двух вариантов системы этажного магазинирования руды с отбойкой рудного массива горизонтальными и вертикаль ными скважинами.
§ 4. Проветривание рудника им. Кирова
Рудник разрабатывает два обособленных месторождения — Кукисвумчоррское и Юкспорское. Каждое месторождение имеет са мостоятельную фланговую схему проветривания и главные венти ляторные установки.
Отличительной особенностью рудника является то, что при при меняемой системе разработки этажным обрушением с отбойкой руды минными зарядами на поверхности образуются провалы в ви де воронок, заполненных крупнокусковым скальным материалом от разрушенных пород висячего бока. Небольшое вентиляционное сопротивление крупнокускового материала в зонах обрушения спо собствует возникновению широкой аэродинамической связи под земных выработок с поверхностью. В таких условиях, при всасы вающем проветривании происходит интенсивное засасывание воз духа через обрушенное пространство и замагазинированную руду, что нарушает нормальную вентиляцию рабочих мест, в зимнее вре мя затрудняет обогрев воздуха и приводит к смерзанию замагазииированной руды. Выпуск же смерзшейся руды весьма затруднен и сопровождается большими ее потерями.
Для устранения перечисленных недостатков, а также уменьше ния непроизводительных утечек воздуха и сокращения вредного влияния естественной тяги на руднике принят нагнетательный спо соб проветривания. С учетом большой сложности создания в дан ных условиях единой исходящей струи воздуха вентиляция осуще ствляется с рядом направленных исходящих струй по принципу самостоятельного участкового проветривания.
Горизонты вторичного дробления очистных блоков проветрива ются за счет суммарной депрессии участкового вентилятора и вен тилятора, установленного на исходящей струе. При этом распреде ление воздуха по выработкам производится с помощью перемычек или вентиляторов-толкачей, работающих без перемычек.
Тупиковые подготовительные и нарезные выработки проветри ваются с использованием вентиляторов местного проветривания различных типов в сочетании с вентиляционными трубами. Пред почтение отдается комбинированному нагнетательно-отсасывающе- му способу проветривания, при котором наиболее быстро происхо дит очищение атмосферы тупиковых выработок от вредных приме сей. Борьба с пылью в основном ведется с помощью водяных оро сителей и туманообразователей.
Схема проветривания Кукисвумчоррского месторождения при разработке верхней нагорной его части показана на рис. 107. По дача свежего воздуха на горизонт 419 м осуществляется осевым одноступенчатым вентилятором, расположенным в начале штольни
16* |
243 |
этого же горизонта. На горизонты 404, 392 и 322 м свежий воздух нагнетается осевым двухступенчатым вентиляторам, установлен ным в начале штольни № 1 горизонта 392 м.
Поступающий в рудник воздух распределяется между эксплуа тационными участками с помощью участковых центробежных вен тиляторов типа «Сирокко» № 8—12,5, установленных на вентиля ционном штреке и берущих воздух от общерудничной струи. Пода ча воздуха в отдельные выработки горизонта вторичного дробления регулируется перемычками или вентиляторами местного проветри вания типов ВМ-600, ВМ-200, СВМ-5 и др.
I
Рис. 107. Принципиальная схема разработки и вентиляции нагорной части Кукисвумчоррского месторождения:
1— капитальная штольня; 2— ствол рудоспускной шахты; 3 —этажные 1Дтольни; 4 —отбитая руда
В период отработки верхней нагорной части месторождения основная масса загрязненного воздуха удалялась через зону обрушения под влиянием избыточного давления в горных выра ботках.
По мере понижения уровня горных работ исходящие струи воз духа направляются в северный вентиляционный ствол.
Свежий воздух в выработки нагорной части подаете# теми же главными вентиляторами, установленными вблизи устья этажных штолен горизонтов 419 и 392 м. В летнее время некоторое коли чество воздуха дополнительно подается центробежным вентиля тором «Сирокко» № 12,5, установленным в наклонной материаль ной штольне с отметкой устья 380 м%Всего на данное крыло руд ника поступает около 13600 м3/мин свежего воздуха, в том числе 3140 м3/мин по горизонту 419 му 8460 м3/'мин по горизонту 392 му 1200 м3[мин по наклонной материальной штольне и 800 м3/мин по капитальной штольне за счет работы участковых вентиляторов
иестественной тяги.
Врудник подается значительное количество воздуху что очень важно в условиях, когда в рудничной атмосфере содержание водо рода достигает 3,5% и метана 2,2%. Однако использование пода-
244
ваемого воздуха недостаточно эффективно из-за неустойчивости режимов вентиляции при параллельной работе вентиляторов, боль
ших утечек и несовершенных методов распределения воздуха в руд ничной сети.
Наибольшие утечки воздуха наблюдаются: 12,5% через неплот ности вентиляционных дверей и шлюзов в районах установки глав ных вентиляторов, 25—30% через капитальную штольню в летнее время и 20—25% через старые выработки и отработанные этажи.
Борьба с утечками воздуха ведется на руднике путем дополни тельного уплотнения вентиляционных дверей и перемычек, пере крытия ряда старых восстающих, устройства воздушных мостов и изоляции главных свежих струй воздуха на пути их движения к забоям от действующих и старых выработок.
До осуществления намечаемой реконструкции существующей схемы вентиляции проветривание первого глубинного горизонта 322 м предусматривается производить подачей свежего воздуха по южному вентиляционному стволу № 1 и выдачей исходящей струи по северному вентиляционному стволу № 1.
Вентиляторная установка южного вентиляционного ствола № 1 запроектирована из двух центробежных вентиляторов ВЦ-4 для работы в нагнетательном режиме проветривания при расчетном количестве воздуха 135 мг/сек и депрессии 272 мм вод. ст.
После реконструкции рудника проветривание нижних горизон тов намечается производить путем нагнетания 600 м3/'сек свежего
воздуха |
с флангов шахтного поля |
и |
выдачи исходящей |
струи |
в центре |
Кукисвумчоррского крыла |
без |
принудительного |
отсоса |
ее, для чего будут пройдены Центральный, Северный № 2 и Юж ный № 2 вентиляционные стволы.
При новой схеме проветривания будет обеспечиваться:
1) самостоятельная подача свежего воздуха на каждый экс плуатационный горизонт, горный участок и рабочий блок;
2)параллельное проветривание свежим воздухом каждого ра бочего забоя в пределах блока;
3)движение воздуха на горизонте выпуска в сторону, проти
воположную направлению доставки руды;
4)аккумулирование загрязненных ст|зуй воздуха в специаль ных вентиляционно-сборочных выработках;
5)оперативное регулирование поступления воздуха в отдель ные рабочие панели и уменьшение вредного влияния естественной тяги в определенные периоды года за счет установки вспомога
тельных вентиляторов типа ВОК-1,5 на каждом сборочном венти ляционном орте, пройденном в центре панелей; вентиляторы име ют производительность 50 м3/сек при напоре 40 мм вод. ст. и рабо тают во всасывающем режиме.
Проветривание тупиковых забоев предусматривается с исполь зованием секционных вентиляторов типа СВМ-5 Томского электро механического завода им. Вахрушева. Преимущества этих венти ляторов заключаются в возможности обеспечения экономичного
режима их работы в зоне низких напороц и проветривания тупи
ковых выработок длиной до 250 м. |
Способ проветривания — вса |
|
сывающий |
или комбинированный |
нагиетательио-всасьщающий |
с выбросом |
загрязненного воздуха |
по трубопроводу диаметром |
500 мм на сборочный вентиляционный орт.
Проветривание горизонтов 740, 670, 530 и 410 м на фкспорском
месторождении осуществляется |
параллельными струями воздуха |
с выдачей исходящих струй по |
этажным штольням. Подача све |
жего воздуха производится главным осевым двухступенчатым вен тилятором и центробежными вентиляторами, установленными на рабочих горизонтах.
Все главные вентиляторные установки рУАнНка им. Кирова оборудованы калориферами типа С-8 для подогрева подаваемого воздуха в зимнее время.
Глава IX
РУДНИКИ КОМБИНАТА КМАруДа
§ 1. Общие сведения
Комбинат КМАруда объединяет рудники им. Губкина и ЮжноКоробковский, ведущие выемку железистых кварцитов подземным способом, и Лебединский карьер.
Мощное месторождение железистых кварцитов залегает под толщей осадочных пород мощностью ПО—130 м. Между осадоч ными породами и кварцитами расположены линзообразные зале жи богатых железных руд средней мощностью 19 м, являющиеся корой выветривания кварцитов.
Залежь железистых кварцитов простирается на несколько ки лометров, достигая ширины в 1 км, местами перемежаясь с участ ками безрудных сланцев. Вертикальная мощность залежи состав ляет 400—500 м, падение залежи северо-восточное под углом 80— 85° Основными рудными минералами являются магнетит и частич
но гематит. Коэффициент крепости железистых кварцитов состав ляет 16—18.
Как и большинство месторождений Курской магнитной ано малии, Коробковский участок характерен наличием мощной тол щи водоносных пород. Наибольшую опасность при подземной раз работке месторождения представляют участки с обводненной тре щиноватостью тектонического характера. Однако 140—150-метро вый целик кварцитов, оставленный над выработками, обеспечил достаточно надежную защиту от воды и плывунных песков при разработке месторождения.
§ 2. Вскрытие месторождения
Шахтное поле рудника им. Губкина вскрыто тремя вертикаль ными стволами (рис. 108). Рудоподъемный ствол № 2 пройден до горизонта —185 м. Поперечное сечение ствола круглое с диа-
246
метром в свету 5,6 м до горизонта 145 м и далее 3 м. Крепление бе тонное, а на участке плывунов — из металлических тюбингов. Ствол оборудован двумя скипами грузоподъемностью по 3 т каждый.
Ствол № 1 пройден до горизонта —125 м, имеет круглое сечение диаметром 4 м до горизонта 145 м и далее 3,8 м; закреплен бето ном и металлическими тюбингами. Ствол оборудован двумя двухэтажными клетями на 12 человек каждая и служит для спус ка и подъема людей, материалов и оборудования.
Рис. 108. Схема вскрытия и вентиляции рудников им. Губкина и Южно-Коробковского
Ствол пройден северо-западнее рудного тела на расстоянии 1100 м вне зоны обрушения и служит только для вентиляции вос точного крыла. Нижняя отметка ствола — горизонт —125 м. Сече ние ствола круглое с диаметром 5,6 м в свету металлической тю бинговой крепи. Ствол оборудован инспекторским подъемом (клетью с противовесом) и лестничным отделением.
Поле Южно-Коробковского рудника вскрыто стволами № 3 и 4. Рудоподъемный ствол № 3, пройденный до горизонта 143 м, име ет круглое сечение, закреплен бетоном и металлическими тюбин гами с диаметром в свету 5,6 м\ оборудован двумя скипами грузо подъемностью 10 г и клетью с противовесом.
Ствол № 4, пройденный* до горизонта —125 м, имеет диаметр 5,6 м в свету и закреплен бетонной крепью. Оборудован двумя клетями на 18 человек каждая и служит для спуска и подъема людей и материалов.
Отработка залежи осуществляется одним этажом высотой
54 м, который ограничен сверху вентиляционно-буровым, а снизу откаточным горизонтами. Трассировка выработок на обоих гори зонтах аналогична, за исключением участков рудных дворов.
§ 3. Система разработки
Для выемки кварцитов на обоих рудниках применяется камер но-столбовая система разработки, обеспечивающая сохранение предохранительного целика под обводненными и плывунными по родами (рис. 109). В очистных камерах ведется этажная выемка
А-А 20
Л А Й *,
Рис. 109. Схема разработки очистных блоков рудников КМА
полезного ископаемого зарядами вертикальных глубоких скважин, выбуренных с верхней подсечки. Камеры располагаются длинны ми осями вкрест простирания кварцитов и разделяются между со бой междукамерными и панельными целиками, поддерживающи
ми весь налегающий массив.
Расстояние между откаточными штреками (ширина панелей) в районе отрабатываемого участка 70 м. В восточном крыле зале-
248
жи ширина панелей увеличена до 80 ж. Ширина очистных камер 25—30 ж.
^Длина камер зависит от ширины панели и проектируется рав ной 45 или 55 ж. Ширина междукамерных и панельных целиков соответственно 20 и 25 ж.
Массовая отбойка руды в камере производится применением короткозамедленного взрывания скважин, пробуренных с верхней подсечки на всю высоту этажа. Отбойка заходок-уступов осущест
вляется |
последовательно. Скважины каждого уступа взрываются |
в один |
прием после выпуска из камеры ранее отбитой руды. |
Запас горной массы, извлекаемой одной камерой из блока, со ставляет 240—280 тыс. г, или примерно около 40%. Средняя про изводительность одной камеры 15—25 тыс. т, максимальная 30— 50 тыс. тв месяц. Срок отработки камеры не менее 2 лет.
§ 4. Проветривание рудников
Проветривание обоих рудников осуществляется всасывающим способом по обособленным центральным схемам.
На руднике им. Губкина свежий воздух поступает по стволу № 1 и по пути ответвляется на горизонты 35, 71 и 125 ж. В настоя щее время работы на горизонте 35 ж не ведутся, а поступающий по нему свежий воздух идет для проветривания камеры главного водоотлива.
Незначительное количество свежего воздуха, поступающее че рез неплотности в перемычках на горизонте 71 ж, используется для проветривания склада взрывчатых материалов.
На откаточном горизонте 125 ж свежий воздух, поступающий от ствола шахты № 1 по главному квершлагу, используется для проветривания околоствольных выработок ствола № 2, а также очистных и проходческих работ, ведущихся на восточном крыле. Струя загрязненного воздуха с откаточного горизонта поднимает
ся по камерам и восстающим на вентиляционно-буровой горизонт 71 ж и используется для проветривания всех буровых и проходче ских работ, ведущихся на этом горизонте. Под действием подзем ного вентилятора, установленного на горизонте 71 ж, и главной поверхностной вентиляторной установки ствола № 2 загрязненная струя воздуха по стволу № 2 выбрасывается в атмосферу.
На Южно-Коробковском руднике свежий воздух поступает по стволу № 4 на откаточный горизонт 125 ж. При следовании по главному квершлагу струя разветвляется: часть ее идет по штре кам для проветривания очистных и проходческих работ, ведущих ся в пределах панелей № 1,2, 3, 4, а остальная часть воздуха по главному откаточному штреку № 2 следует для проветривания околоствольных выработок ствола № 3 и камеры подземной дро билки (объем камеры 9000 ж3). Загрязненный воздух из вырабо ток горизонта 125 ж поднимается по восстающим и камерам на горизонт 71 ж и повторно используется для проветривания рабо
чих мест на этом горизонте. Окончательно отработанная струя воздуха собирается на вентиляционном штреке № 2 и под дейст вием главной поверхностной вентиляторной установки ствола № 3 выбрасывается в атмосферу.
Очистные блоки на обоих рудниках проветриваются с помощью блоковых вентиляторов, установленных на штреках вентиляцион но-бурового горизонта у устья вентиляционных восстающих. Вен тиляционный восстающий проходится с откаточного штрека гори зонта 125 м и обслуживает один блок.
Проведенная воздушно-депрессионная съемка в рудниках по казала, что при проветривании горных работ имеются существен ные недостатки. Для проветривания подземных выработок руд ников поступало совершенно недостаточное количество свежего воздуха.
Главные вентиляторные установки рудников полезно использо вались не на полную свою мощность из-за больших подсосов воз духа накоротко. Суммарные подсосы на руднике им. Губкина,со ставляли 66,3 мг/сек, или 81,2% фактической производительности главного вентилятора. При этом подсосы из выработок Южно-Ко-
робковского |
рудника составляли |
10,4 м31сек\ через |
надшахтное |
|||
здание ствола № |
2 — 26 |
м3/сек; |
через |
шиберы |
реверсивного |
|
устройства— 12,5 |
м3/сек\ |
через |
вентиляторную |
установку — |
||
17.4 м3/сек. |
|
|
|
|
|
|
Подсосы на Южно-Коробковском руднике достигали 53,1 м*/сек, |
||||||
или 66,5% |
производительности главного |
вентилятора. Из них |
||||
21,9 мг/сек подсасывалось через надшахтное здание ствола № 3;
10.4 м3/'сек через реверсивное устройство; 20,8 м3/сек через венти ляторную установку.
Проветривание рудников по центральной схеме по выработкам большой протяженности ввиду значительного аэродинамического их сопротивления и наличия больших подсосов воздуха недоста точно эффективно. На рудниках фактически нет вентиляционного горизонта, так как на вентиляционно-буровом горизонте 71 м ве дутся бурение скважин для отбойки руды в камерах и проходче ские работы по подготовке блоков к обрушению (около 35—40% всего объема горных работ). Рабочие места на этом горизонте проветриваются отработанной струей воздуха, поступающей с от каточного горизонта.
Распределение поступающего в подземные выработки воздуха было неупорядоченным из-за неправильного подбора и установки •блоковых и забойных вентиляторов.
Вспомогательный подземный вентилятор рудника им. Губкина, установленный на горизонте 71 м, работал последовательно с главным поверхностным вентилятором на общей воздушной струе, имея намного меньшую по сравнению с ним производительность (14,4 против 78 м3/сек), и фактически являлся вентиляционным окном. Общая производительность блоковых вентиляторов, уста новленных и работавших на вентиляционно-буровом горизонте
250
Южно-Коробковского рудника, составляла 42 мъ/сек. Количество воздуха, поступающее по вентиляционному штреку горизонта 71 м к стволу № 3, составляло 13 м6/сек, т. е. 29 мъ/сек загрязнен ного воздуха рециркулировало под действием блоковых вентиля торов по выработкам вентиляционно-бурового горизонта и частич
но по отработанным |
и неизолированным |
камерам поступало на |
||
откаточный горизонт, |
а также |
уходило |
в выработки |
рудника |
-им. Губкина. |
рудниках |
схемы проветривания |
очистных |
|
Существующие на |
||||
блоков в большинстве своем недостаточно целесообразны. Венти ляционные восстающие проходятся в каждом блоке, но на гори зонте 125 м они сбиваются с откаточными штреками, а не с орта ми скреперования, что приводит к последовательному проветри ванию последних и к загрязнению струи свежего воздуха на •откаточном горизонте. Проветривание буровых ортов производит ся отработанной струей, поступающей через камеру. Блоковые вентиляторы зачастую устанавливаются на подошве вентиляцион ных штреков возле восстающих без устройства перемычки в по следних, что приводит к работе их накоротко. Большое поперечное сечение ортов скреперования (6,4 ж2) и недостаточное количество воздуха, поступающее для их проветривания, приводит к тому, что скорость воздушного потока в очистных выработках колеблет ся в пределах 0,1—0,2 м/сек. Пыль, образующаяся при скреперной
доставке и при вторичном дроблении |
руды, |
плохо |
удаляется |
из |
|
атмосферы рабочих мест. |
|
выработок рудников |
|||
Улучшение |
проветривания подземных |
||||
им. Губкина |
и Южно-Коробковского |
может быть |
проведено |
по |
|
двум вариантам. Первый из них предусматривает проветривание обоих рудников по обособленным центральным схемам, а вто рой— по общей фланговой схеме до входа в строй вентиляцион ного ствола № 5. С включением в вентиляцию ствола № 5 рудники им. Губкина и Южно-Коробковский будут проветриваться по обо собленным фланговым схемам.
При первом варианте проветривание подземных выработок рудника им. Губкина будет осуществляться с использованием стволов № 1 и 2 (до входа в строй ствола № 5, а Южно-Коробков ского рудника — стволов № 3 и 4.). При этом необходимо произ вести большое количество работ по возведению вентиляционных сооружений в выработках обоих рудников на рабочем и вентиля ционно-буровом горизонтах с целью упорядочения направления движения воздуха и ликвидации подсосов и утечек.
Вентиляторную установку ствола № 3 Южно-Коробковского рудника необходимо заменить с учетом того, что в подземные вы работки необходимо подавать 128 м3/сек свежего воздуха. Сечение главного вентиляционного штрека № 2 на горизонте 71 м необхо димо увеличить против существующего (6,5 ж2), в противном слу чае скорость воздушной струи по штреку составит 15—17 м/сек, что вызовет резкое увеличение депрессии.