Вентиляция шахт и карьеров

2) на верхних этажах для проветривания широко использова­ лась естественная тяга — холодные массы воздуха через зону обру­ шения проникали -во .взорванный блок, откуда вместе с газообраз­ ными продуктами взрыва выходили на горизонты скреперования и откатки. Отсюда отработанный воздух выходил через ближайший ствол на поверхность.

Чтобы свести к минимуму загазовывание других участков на данном горизонте, в некоторых случаях находили целесообразным направлять исходящую струю из участка по восстающему на ниж­ ний горизонт. Использование естественной тяги продолжает иметь место и в настоящее время.

Расчет времени проветривания после массовых взрывов на шахте производят по методике С. И. Луговского [31]. Расчетная концентрация условной окиси углерода принимается равной 0,0016%, в соответствии с чем формула С. И. Луговского прини­ мает вид

где t — время проветривания, сек; Q — количество воздуха, м3/сек; /4у — условный заряд ВВ, кг;

Кз — объем загазованных выработок, ж3.

Ниже приводится сопоставление расчетного и фактического времени проветривания при массовых взрывах на шахте «Магнетитовая» (табл. 36).

возникают в период, когда необходимо создать нормальные атмо­ сферные условия во всех тупиковых выработках шахты. Быстро проветрить тупиковые выработки мешает недостаточное количе­ ство вентиляторов местного проветривания.

Вентиляция тупиковых выработок на шахте осуществляется по общеизвестным схемам: короткие выработки проветриваются нагнетанием воздуха, а длинные путем отсасывания, причем про­ дукты взрыва подгоняются к концу трубопровода с помощью вы­ пуска сжатого воздуха через шланг.

Проветривание восстающих выработок при их проходке произ­ водится через одну центральную скважину диаметром 100 мм за счет депрессии главных вентиляторов шахты. Вентиляторы на устье шахты не ставят.

Оригинальный метод был применен на шахте для проветрива­ ния 'весьма длинных горизонтальных выработок. Этот метод .за­ ключается в том, что на ставе матерчатого вентиляционного трубо­ провода перед каждым из последовательно расставленных отса­ сывающих вентиляторов устанавливают на короткий срок отре­ зок (2 м) стального трубопровода с коротким патрубком, отведен­ ным в сторону. Отброшенные силой взрыва ядовитые газы через патрубки быстро попадают в трубопровод, а то, что оставалось в призабойном пространстве, сжатым воздухом подгоняется к кон­ цу трубопровода. Без патрубков отброшенный газ двигался бы очень медленно к концу всасывающего трубопровода. Другим достоинством применяемого метода проветривания является то, что газы, которые выходят в выработку за счет утечек, вновь попа­ дают в трубопровод через ближайший патрубок, т. е. загазовывание происходит на небольшой длине выработки. Чем ближе к на­ чалу выработки, тем меньше будет концентрация газов за счет утечек, так как здесь скорости движения воздуха являются наи­ большими. Наличие патрубков, а также регулирование их коли­ чества позволяют создавать значительные скорости движения воздуха в проветриваемой горной выработке, за счет чего время проветривания сокращалось в среднем в 2 раза .против обычных комбинированных способов.

Расстояние от забоя до конца трубопровода принималось рав­ ным 20 м. Вентиляторы устанавливались друг от друга на таком расстоянии, чтобы трубопровод между ними почти целиком нахо­ дился в зоне компрессии предыдущего (по ходу струи вентиля­ тора). В условиях шахты (вентиляторы ВДМ-450; трубы диа­ метром 300 мм) это расстояние составляло в среднем 60—70 м.

Описанный способ был применен на горизонте 30 м при подго­ товке Западно-Ревдинской залежи.

Для климатических условий шахты характерны сравнительно низкие температуры воздуха, которые изменяются от +2° зимой

до 6—8° С летом.

Интересные сравнительные исследования по пылеобразованию при различных системах разработки провел канд. техн. наук. А. В. Ярцев. Подсчеты, проведенные для типичных условий, имею­ щихся на шахтах, показали, что суммарное пылеобразование при всех видах буровых работ составляет при системе открытых камер с подэтажной отбойкой 29,9%, принудительном этажном обруше­

нии 15,7%. Если объединить все производственные процессы, про­ текающие в присутствии людей, то получим соответственно 57,8; 35,5; 23,8%. Количество пыли, отнесенное к 1 т добываемой руды, составляет 80,5; 29; 22,3 г. Из этих данных следует, что система принудительного этажного обрушения в отношении уменьшения пылеобразования является наилучшей.

Известно, что запыленность воздуха зависит не только от объемов пылеобразования, но и от многих других факторов, кото­ рые проявляют себя по-разному при различных системах разра­ ботки. Например, при одних системах легче осуществить хорошуювентиляцию, при других труднее; интенсивность отработки блока при одной системе больше, при другой меньше и т. д. Тем не менее указанный выше вывод в основном верен и относительно запылен­ ности воздуха на рабочих местах шахт. Поэтому возрастание на шахте удельного веса системы этажного обрушения способствовало постепенному снижению запыленности воздуха. В некоторой мере этому же способствовал переход шахты ,на упорядоченную венти­ ляцию, при которой благодаря подпору нагнетательного вентиля­ тора и переходу на восходящее проветривание блоков было исклю­ чено поступление запыленного воздуха из зоны обрушения, а также бурового горизонта [28].

Надо полагать, что серьезное внимание, которое начали уде­ лять на шахте вентиляции и борьбе с пылью, позволит в самое ближайшее 'время достичь юанитарных нормативов по запылен­ ности по всей шахте.

§ 4. Североуральские бокситовые рудники

Бокситовыми рудниками разрабатываются следующие место­ рождения: Сосьвинское, Черемуховское, Кальинское и «Красная шапочка». Рудный горизонт бокситов и вмещающих карбонат­ ных толщ имеет меридиональное простирание с падением на восток под углом 20—35°.

Рудные тела представляют собой пластообразные залежи про­ тяженностью от 0,2—0,5 до 3—4 км. Общая протяженность всех четырех месторождений, включая отделяющие их участки из пу­ стых пород, равна примерно 25 км.

Висячий бок представлен девонскими амфиболовыми извест­ няками. Имеются также участки с неустойчивой ложной кровлей мощностью от 0,3 до 1 м, состоящей из пропластков известково­ глинистых сланцев либо сланцеватой глины. Наличие ложной кровли осложняет ведение горных работ, так как при обнажении ее часто происходят вывалы пород. Подстилающими породами являются крепкие, весьма устойчивые розоватые известняки, по­ верхность которых чрезвычайно неровная, обусловливающая рез­ кое изменение мощности рудного тела как по падению, так и по простиранию (от 0,7 до 30 м и более).

без оборудования его рельсовой колеей. Впоследствии этот штрек используется как обычная слоевая выработка.

Почти вся руда на шахтах СУБРа добывается различными ва­ риантами системы слоевого обрушения [5]. Отработка шахтного поля состоит в последовательной выемке заходок между соседними восстающими. Отбитая руда скреперуется вначале на слоевой штрек и затем по наклонному восстающему, откуда грузится в ва­ гоны. Высота слоя, как правило, принимается равной 3 ж.

На участках с горизонтальной мощностью более 12 ж приме­ няется односторонняя отработка блока на два параллельных штрека.

На участках, где невозможно пройти два параллельных слое­

няют одновременную работу на двух слоях одного и того же яблока. Отставание работ в нижнем слое от верхнего принимается не более 10 ж.

На участках малой мощности (2—2,5 ж) применяют выемку короткими лентами по восстанию.

В последнее время на отдельных участках с устойчивой кров­ лей выемка руды производится камерно-столбовой системой с не­ регулярными целиками. Площадь обнажения камер доходит до 1000—1200 ж2, а их объем — до 5000 ж3. Кровлю камеры крепят штанговой крепью.

Проветривание шахт ранее осуществлялось нагнетательным -способом. Свежий воздух поступал по трубно-кабельному отделе­ нию, после чего он должен был, следуя по откаточному штреку, восстающим очистных блоков и верхнему штреку, уходить на поверхность через фланговые стволы. В действительности же основная часть свежего теплого воздуха беспрепятственно ухо­ дила на поверхность через соседние углубочный и эксплуатацион­ ный стволы. Остальная незначительная часть поступала на отка­ точный штрек. Устройство шлюзов в околоствольных дворах, как показала практика, не давало достаточного эффекта.

Другим недостатком нагнетательного способа проветривания было то, что воздух, следовавший по откаточным штрекам, не до­ ходил до фланговых стволов, а почти целиком уходил в зону обру­ шения предыдущего этажа, где терялся в выработанном простран­ стве. Под действием восходящих воздушных потоков возникали независимые и неуправляемые вентиляционные системы — флан­ говые стволы обычно подавали холодный воздух, уходивший на поверхность через зону обрушения.

Учитывая недостатки нагнетательного способа проветривания, с 1955 г. начали переходить на отсасывающий способ с установкой осевых вентиляторов на фланговых стволах.

Расчетная потребность всех шахт СУБРа в свежем воздухе равна 218,75 м^/сек. Фактически поступает в шахты 346 мг/сек.

Суммарная производительность всех вентиляторов равна 375 мг)секг следовательно, подсосы и утечки накоротко составляют всего 8%. Производительность вентиляторов при реверсировании составляет 32—98% нормальной, а время реверсирования 1—8 мин.

Вентиляторами местного проветривания проветривают только подготовительные выработки. Часть вентиляторов используют в ка­ честве толкачей. Потребности в вентиляторах для проветривания очистных забоев нет, хотя забои тупиковые. Объясняется это тем, что воздух уходит в зону обрушения отрабатываемого и верхнего этажей, откуда через штреки попадает в ствол фланговой шахты.

Особо следует отметить хорошее состояние вентиляторных уста­ новок на шахтах СУБРа. Большая часть их автоматизирована. По предложению Ю. М. Никитина, на вентиляторных установках применено блокирование всех ляд с работой их от одной лебедки, которая имеет кнопочное управление. Такое устройство делает схе­ му надежной и доводит время реверсирования до 1—2 мин. Опро­ кидывание струи можно производить также дистанционно.

Опыт работ СУБРа показал, что благодаря наличию проточной струи воздуха забои проветривают очень быстро. Известно, что использование зоны обрушения для вентиляции запрещено Прави­ лами безопасности. Однако в данном случае такое нарушение вполне оправдано.

Интересные особенности имеются также в общешахтной венти­ ляции. Одна из этих особенностей обусловлена тем, что тепловы­ равнивающая рубашка вокруг подающего и выдающего стволов оказывает серьезное влияние на количество воздуха после ревер­ сирования. При нормальном режиме работы в -породах, окружа­ ющих воздухоподающий ствол, создается холодная зона с темпе­ ратурой около 2° С. Затем воздух, следуя по горным выработкам шахты, нагревается до 7—8° С. В выдающем стволе этот воздух создает разогретую зону с более высокой температурой, чем у подающего ствола. После реверсирования воздух, выдаваемый из шахты, охлаждается в холодном бывшем воздухоподающем стволе, за счет чего возникает естественная тяга, обратная движе­ нию, создаваемому вентилятором, что в значительной мере умень­ шает количество выдаваемого воздуха.

В качестве примера можно привести случай на шахте № 2 2-го Северного рудника, имевший место летом 1958 г. Здесь вентилятор при нагнетании развивал производительность 25 мг/сек. После реверсии выдается 16 мг/сек, а затем в течение трех суток произ­ водительность вентилятора уменьшилась до 2 мг\сек. Шахта оста­ лась практически без воздуха, и вентилятор пришлось перевести на прежний (нормальный) режим работы.

Другая особенность в общей вентиляции возникла после пере­ вода части шахт на отсасывающее проветривание. Оказалось, что в двух соседних параллельных стволах воздушные потоки не явля­ ются устойчивыми. Вызвано это тем, что по различным причинам производственного характера трудно соблюдать строгое равновесие

лены в основном метаморфизированными сланцами средней устой­ чивости.

До 1950 г. применялась ортовая система (горизонтальные слои с закладкой), которой отрабатывались жилы. В настоящее время удельный вес этой системы резко уменьшился. Ведущими на руд­ нике являются системы разработки открытыми камерами и систе­ мы с магазинированием. Ввиду неустойчивости руд площадь обна­ жения принимается не более 300—500 м9.

При разработке пологоподающих даек высота этажа прини­ мается 28—50 ж, ширина камер 10—12 ж. Подготовка осуществ­ ляется рудным штреком и ортом, пройденным посередине каждой камеры. Если мощность рудного тела превышает 20 ж, в нем про­ ходят два наклонных подэтажных штрека и из них закрытые заходки на расстоянии 6 ж друг от друга. При проходке наклонных выработок руда транспортируется вниз водой.

Березовский рудник состоит из нескольких шахт, самой круп­ ной из которых является «Южная», расположенная в центре месторождения. Шахтой разрабатывается группа сближенных даек.

Поле шахты вскрыто двумя стволами в центре месторождения: ствол «Южный» является эксплуатационным (скипо-клетевым), а ствол «Вспомогательный» служит для спуска и подъема людей и материалов, а также выдачи на поверхность богатых сортов руды. В работе находятся один этаж (112—162 ж). В отдельных местах производится выемка руды, оставшейся в этаже 84—112 ж. По каждой из даек проводится свой рудный штрек, поэтому сеть последних получается довольно сложной. Стволы шахт «Южный» и «Вспомогательный» на каждом горизонте соединены квершла­ гами.

Шахта проветривается по фланговой схеме. Свежий воздух поступает по стволам «Южный» и «Вспомогательный» и выдается на поверхность отсасывающими осевыми вентиляторами через че­ тыре ствола на южном и два ствола на северном крыле. На поверх­ ности воздухоподающих стволов имеются калориферные установки.

Расчетное количество воздуха для шахты равно 72 м3/сек. Фак­ тически из шахты отсасывается 78 м3/сек. Производительность вентиляторов, замеренная в каналах, составляет 86 м3/сек. Следо­ вательно, подсосы накоротко в самих вентиляторных установках составляют 8 м3/сек, или 9% общей производительности венти­ ляторов. При реверсировании в шахту поступает 66,5% общего количества воздуха при нормальном режиме. Время реверсии равно 6—7 мин. Депрессия вентиляторов составляет примерно 35—40 мм вод. ст.

Основное количество свежего воздуха опускается на горизонт 162 ж, а остальная часть за счет прососов через закрытые двери в околоствольном дворе уходит на штрек вентиляционного гори­ зонта 112 ж.

откаточных горизонтах. На главной вентиляционной струе успеш­ но используется электрофильтр конструкции ИГД им. А. А. Скочинского.

Средняя запыленность воздуха на проходческих и очистных ра­ ботах составляет соответственно 2,4 и 5,7 мг/м3.

Особенностью климата горных выработок шахты является низ­ кая температура и высокая влажность воздуха. Температура воздуха изменяется в пределах 5—10° С, а влажность 80—100% ^ Большая обводненность и сырость поверхности горных вырабо­

ток способствует быстрому поглощению ядовитых газов ВВ.