Вентиляция шахт и карьеров

в сборные фланговые вентиляционные орты 10 и 11, пройденные на уровне горизонтов выпуска руды. Из фланговых ортов воздух удаляется на вентиляционный горизонт по вентиляционному вос­ стающему 12 лежачего бока. В аккумулирующие выработки 13 и 14, расположенные на 10 м ниже хозяйственных ортов 15 и 16 горизонтов выпуска, свежий воздух также поступает по восста­ ющим 4 и 7. Загрязненный воздух проходит по вентиляционным штрекам 17 и 18, поднимается по восстающим 19 и 20 в вентиля­ ционные орты 10 и И горизонта выпуска и уходит на вентиляцион­ ный горизонт.

Схема проветривания не изменяется при отработке панелей

влюбом направлении. Для сохранения вентиляционных ортов 10

и11 и лучшего регулирования количества воздуха, проходящего по штрекам скреперования, желательно указанные орты проходить на уровне горизонта аккумуляции и сбивать их со штреками скре­ перования вентиляционными сбойками.

Эта схема проветривания является весьма эффективной, чему

способствуют аккумулирующие выработки 13 и 14. Обычно при сбрасывании руды в люк образуется большое количество пыли, которая воздушной волной выносится из рудосвалочного восста­ ющего и загрязняет атмосферу на горизонте выпуска. При схеме с бесцеликовой выемкой руды выброса пыли не происходит, так как рудосвалочные восстающие, соединяющие штреки скреперова­ ния с аккумулирующей выработкой, не закупорены люками. Обра­ зующаяся при падении руды пыль уносится воздухом по аккуму­ лирующей выработке в вентиляционные штреки 17 и 18. К тому же аккумулирующая выработка перераспределяет воздух по штрекам скреперования и способствует увеличению его количества на гори­ зонте выпуска руды.

Замеры, произведенные в блоке 95—99 на шахте «Гигант», показали значительные преимущества описанной схемы проветри­ вания.

§3. Снижение сопротивления вентиляционной сети блока

Вшахте воздух проходит длинный путь; наиболее трудным участком являются выработки очистных блоков.

По мере отработки блока погашаются выработки выпуска, а под действием интенсивного горного давления преждевременно разру­ шаются вентиляционные выработки. В результате непрерывно из­ меняются и усложняются схемы проветривания блоков, растет сопротивление сети их выработок и изменяются пути движения воздуха. Зачастую на практике вентиляционные выработки в бло­ ках не проходят, а имеющиеся выработки (особенно на горизонтах скреперования) загромождаются крепежным лесом, лестницами, трубами и прочим оборудованием, что приводит к резкому росту сопротивления выработок в блоках.

Наиболее трудными для прохождения воздуха являются возду-

холодающие и воздухоотводящие блоковые восстающие, исполь­ зуемые, как правило, также для передвижения людей. Согласно ПБ, такие восстающие оборудуют через каждые 4 м полками с хо­ довым отверстием размером 0,6x0,7 м. Они обладают большим аэродинамическим сопротивлением, из-за чего подача по ним значительных количеств воздуха вызывает резкое возрастание депрессии блока.

Расчетами по определению сопротивления и депрессии блока ’91—95 шахты «Гигант» при условии, что в него поступает необхо­ димое количество воздуха, равное 26 м3/сек, установлено:

1) сопротивление: а) ходовых восстающих, используемых одно­ временно для подачи воздуха, равно 160 \х; б) сборного вентиля­

-очистные блоки являются наиболее узкими местами в общешахт­ ном проветривании и требуется проведение ряда мероприятий по увеличению их эквивалентного отверстия.

Уменьшение сопротивления вентиляционной сети блока воз­ можно за счет:

1)сокращения длины пути движения воздуха. Самый короткий путь движения воздуха при эффективном использовании струи создается при полностью выполненной схеме проветривания очист­ ного блока. Он состоит из следующих участков: полевого откаточ­ ного штрека, орта-заезда, воздухоподающего восстающего и хо­ зяйственного орта горизонта скреперования, штрека скреперова­ ния, сборочного блокового вентиляционного орта, блокового воздухоподающего восстающего и главных выработок вентиля­ ционного горизонта. Любое изменение указанного пути движения воздуха увеличивает сопротивление сети выработок и одновре­ менно нарушает эффективность использования вентиляционной струи. Следовательно, сохранение схемы проветривания до полной отработки блока представляет собой главную задачу службы руд­ ничной вентиляции;

2)использования для вентиляции специальных выработок. Необходимо отказаться от подачи чистого воздуха по ходовым восстающим. Для этого следует проходить специальные воздухо­ подающие восстающие, не имеющие внутренней армировки. Уда­

лять загрязненный воздух из блока также необходимо по спе­ циальным блоковым восстающим;

3) правильного выбора сечения выработок. Исследования пока­ зали, что применяемые в Криворожском бассейне сечения вентиля­ ционных выработок (сборных штреков и ортов 4 м2, восстающих 2—2,25 м2) вполне достаточны для подачи воздуха и удаления его из блока. Обычно сечение вентиляционных выработок прини­ мается из условия движения в них воздуха со скоростью, не пре­ вышающей пределов, установленных ПБ.

Подсчет необходимого сечения выработки ведется по формуле

Особенно большое значение для вентиляции имеет сечение восстающих. При проектировании вентиляции блока следует при­ нимать максимально возможную для данных горнотехнических условий площадь поперечного сечения вентиляционных восста­ ющих;

4) применения новых видов крепи и облицовочных материалов для блоковых восстающих. Штреки скреперования на горизонте выпуска руды образуют сложно-диагональное соединение, обла­ дающее небольшим общим сопротивлением. Поэтому нет необхо­ димости применять в них новые виды крепи, снижающие значения

стающих необходимо применять облицовочные материалы, сгла­ живающие шероховатость стенок, например листовую пластмассу. Сопротивление восстающих, облицованных пластмассой, приравни­ вается к сопротивлению вентиляционных пластмассовых труб. Значение коэффициентов а для таких восстающих равно (2—3)10“4 кг-сек2/мА, т. е. снижается в 7—10 раз по сравнению с незакрепленными выработками. Крепление вентиляционных вос­ стающих можно также производить либо монолитным бетоном, либо сборными железобетонными кольцами. При тщательном бетонировании значение коэффициента а для них будет состав­ лять (5—8) 10-4 кг • сек2/м4.

Блоковые сборочные вентиляционные орты обычно не закреп­ ляются и при наличии значительного горного давления быстро раз­ рушаются, ухудшая проветривание блока. Целесообразно венти­ ляционные орты закреплять, но такой крепью, которая не создает больших сопротивлений. Можно применять бетонирование стенок, сплошную деревянную или металлическую крепь с обшивкой или покрытие стенок пластмассой.

Торкрет-бетон в вентиляционных выработках применять неже­ лательно. Замеры, произведенные кафедрой вентиляции КГРИ на шахте «Саксагань» рудоуправления им. Дзержинского, показали, что вентиляционный квершлаг, закрепленный торкретбетоном,, имеет значительное сопротивление (cz = 18 • 10-4 кг • сек2/мА) .

§ 4. Естественное распределение воздуха в блоках по выработкам скреперования руды

Система выработок на горизонтах выпуска в очистных блоках включает в себя хозяйственные орты, пройденные, как правило, на флангах блока, и штреки скреперования. Блоковый сборно­ вентиляционный орт проходят по центру блока на уровне или ниже горизонта выпуска и сбивают со штреками скреперования непо­ средственно или с помощью небольших вентиляционных гезенков..

перования

В зависимости' от мощности рудного тела и расстояния между штреками скреперования их количество на горизонте выпуска бы­ вает различным. На шахтах «Гигант» и «Саксагань» оно рав­ но 12—14.

Выработки блока на горизонтах скреперования образуют слож­ но-диагональные соединения, свойства которых до настоящего вре­ мени еще недостаточно исследованы. Естественное распределение воздуха по штрекам скреперования в таких соединениях крайне неравномерно. Замеры в натуре и исследования на аэродинами­ ческих моделях показали, что наибольшее количество воздуха (60—70%) проходит по трем штрекам скреперования, расположен­ ным у блокового воздухоотводящего восстающего. На все осталь­ ные штреки скреперования, входящие в соединение, несмотря на их

по мере удаления от блокового вентиляционного воздухоотводя­ щего восстающего (рис. 15, б).

В соединениях, имеющих пять и более штреков с односторонним скреперованием, распределение воздуха происходит согласно ко­

Рис. 16. Распределение воздуха по штрекам скре­ перования в зависимости от их количества:

воздуха больше, чем в выработке 4. Таким образом, более или менее эффективное проветривание имеет место в трех первых и в последней выработке. Для соединений, имеющих шесть и более штреков скреперования, характерным является то, что 80% общего количества воздуха на горизонте проходит по трем первым штре­ кам 1—3 и по последнему 12. Остальные выработки независимо от их количества получают воздуха всего лишь 20%, т. е. практи­ чески не проветриваются. На рис. 16,6 кривая 1 отражает харак-

26

тер распределения воздуха в соединении из 12 выработок скрепе­ рования. Как и в описанных ранее соединениях, первые три штрека 1—3 пропускают около 70% всего поступающего в блок количества воздуха.

В соединениях, имеющих пять и более штреков с двусторонним •скреперованием, характер распределения воздуха по выработкам в общем аналогичен таковому в соединениях с односторонним скре­ перованием. Основная масса воздуха (80%) проходит по трем выработкам, ближайшим к воздухоотводящему вентиляционному восстающему (кривые 2 на рис. 16, а и 16,6). В остальных выра­ ботках, включая и последнюю, движения воздуха не наблюдается.

Из рассмотренного можно сделать следующие выводы.

1.Естественное распределение воздуха по выработкам скрепе­ рования на горизонтах выпуска не является эффективным.

2.С точки зрения равномерности распределения воздуха по выработкам выпуска целесообразны соединения из четырех выра­

боток.

В практике выемочные панели действующих рудников хотя и включают в себя три-четыре штрека скреперования, однако про­ ветривание их далеко не всегда отвечает техническим требованиям. Для эффективного проветривания всех панелей, одновременно на­ ходящихся в очистной выемке на горизонте скреперования, необ­ ходимо изолировать их друг от друга перемычками, а свежий воздух подавать по специальным панельным вентиляционным вос­

горизонта, а подачу свежего воздуха осуществлять по панельным воздухоподающим восстающим.

Неравномерность распределения воздуха по выработкам скре­ перования в очистных блоках не может быть объяснена наличием большого сопротивления самих выработок. На рудниках штреки скреперования имеют длину 25 ж, сечение 3—4 ж2 и проходятся

причиной неравномерности распределения воздуха являются мест­ ные сопротивления от поворотов, возникающие при отделении части воздуха в штреки от основной струи.

Распределение воздуха по штрекам скреперования выемочной панели не зависит от направления движения к панели свежего воздуха. С точки зрения распределения воздуха по выработкам выемочной панели место расположения воздухоподающих вос­ стающих в блоке не играет существенной роли. Однако по усло­ виям более быстрой организации вентиляции блока следует отдать предпочтение расположению вентиляционного восстающего у ле­ жачего бока.

Исследования показали, что депрессия блока остается постоян­ ной, если свежий воздух поступает к выемочной панели со стороны лежачего или висячего боков. Если такое же количество воздуха

движется к выемочной панели одновременно с лежачего и висячего боков, то депрессия блока уменьшается на 20—30%. В связи с этим создается возможность оперативно управлять депрессией очистных блоков.

три выработки, расположенные у блокового вентиляционного воз­

независимо от других панелей. Для регулирования количества воздуха каждая выработка выемочной панели должна иметь регу­ лирующее устройство, позволяющее увеличить или прекратить по­ дачу воздуха в выработку и тем самым рационально использовать свежий воздух. Отсутствие регулирующих устройств в блоках при­ водит к повышению расхода воздуха за счет неработающих выра­ боток, к непроизводительным утечкам его и к снижению эффек­ тивности проветривания.

Исследования показали, что потребность блоков в свежем воздухе можно сократить в 2—3 раза, если применить в выработ­ ках скреперования регулирующие устройства. Для регулирования количества воздуха в блоках применяют следующие мероприятия:

1) эффективное расположение вентиляционных выработок. Схема проветривания блока с расположением сборного вентиля­ ционного орта на уровне горизонта скреперования неэффективна для регулирования количества воздуха по выработкам. При такой схеме необходимы вентиляционные окна в каждом штреке скрепе­ рования или в вентиляционном орте между каждыми двумя сосед­ ними штреками. Первое не­

онные орты находятся ниже горизонта выпуска руды и соединяются с каждым штреком скрепе­

рования небольшой вертикальной вентиляционной сбойкой. Регу­ лирование воздуха по штрекам по такой схеме осуществляется постановкой окон в нисходящих вентиляционных сбойках;

2) размещение регулирующих устройств в каждой выработке ■скреперования. Простейшие регулирующие устройства представ­ ляют собой вентиляционные окна (рис. 17), состоящие из рамы Д на которую накладывают или набивают доски 2. Количество воздуха, проходящее по выработке, регулируется путем изменения площади сечения вентиляционного окна с помощью досок. Благо­ даря простоте устройства и самой регулировки подобные окна нашли широкое применение на рудниках Криворожского бас­ сейна;

3) постановка вентиляционных перемычек для прекращения движения воздуха. Конструкции перемычек весьма разнообразны. Наибольшее распространение в последнее время получили шлако­ блочные перемычки. Они достаточно прочны, быстро устанавли­ ваются и при тщательном исполнении не дают утечек воздуха. Для перемещения на горизонте скреперования зоны эффективного про­ ветривания выработок в хозяйственных ортах следует ставить вре­ менные перемычки, оборудованные дверями для прохода людей. Такие перемычки быстро возводятся и разбираются и не дают

ухудшает проветривание рабочих мест и требует применения спе­

циальных устройств для подачи в блоки потребных количеств воздуха.

§7. Регулирование количества воздуха в очистных блоках

спомощью вспомогательных вентиляторов

Наиболее широкое распространение получило регулирование количества воздуха с помощью вспомогательных блоковых венти­ ляторов — «толкачей». Вспомогательные вентиляторы устанавли­ ваются в вентиляционных выработках блока на исходящей струе и служат для протягивания через блок необходимого количества воздуха. Они не увеличивают общешахтного сопротивления и обще­ шахтной депрессии. Их роль сводится к перераспределению коли­ чества воздуха на горизонтах.

Расстояние

Рис. 19. Распределения давления воздуха по вентиляционному горизонту 100 м шахты «Саксагань»

Как правило, вспомогательные блоковые вентиляторы устанав­ ливают в первую очередь в блоках, расположенных в центральной части шахтного поля. На рис. 19, а показан план вентиляционного горизонта 100 м шахты «Саксагань» рудоуправления им. Дзержин­ ского с указанием количества и мест установки блоковых венти­ ляторов. При совместной работе блоковые вентиляторы, нагнетая воздух в вентиляционный штрек, способствуют снижению его де­ прессии и уменьшению подсосов воздуха через обрушение. Влия­ ние вспомогательных вентиляторов на величину депрессии в усло­ виях шахты «Саксагань» показано на рис. 19,6. Как видно из ри­ сунка, в районе расположения группы одновременно работающих вспомогательных вентиляторов наблюдается заметное снижение депрессии в вентиляционном штреке.

На практике производительность вентиляторов местного про­ ветривания определяют исходя из потребности блока в воздухе.