 
        
        книги из ГПНТБ / Машковцев И.Л. Проветривание горных выработок
.pdfИ. Л. МАШКОВЦЕВ
>
tf I
I
ПРОВЕТРИВАНИЕ^
ГОРНЫХ
УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ имени ПАТРИСА ЛУМУМБЫ
Кафедра горного дела
И.Л.Машковцев
I
ПРОВЕТРИВАНИЕ
. ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК
Москва - 197?
Редакционным советом инженерного факультета
для студентов специальности "Разработка мѳсторождёний полезных ископаемых"
В книге даются основные сведения по вен тиляции шахт и карьеров. Значительное место отведено тепло- н аэродинамике воздушных по токов, контролю и проектированию проветривания горных выработок^ также мероприятиям по борьбе с рудничннмгі пожарами.
Книга может быть использована иниѳна- рами-проиэводственникѳми и научными работника ми.
О
В В Е Д Е Н И Е
Вопросы проветривания горных выработок приобретают Важное значение а связи с углублением горных работ,. Нали чие глубин в вахтах /до 3-4 км/ и карьерах /до 400-500 а/ характерно для развивающихся стран Африки, Индии и Латин~ •кай Америки,' В указанны^" условиях значительно увѳличи - веется абьеи горных выработок, повышается температура гор ных пород и содержание вредных рудничных газов, что ставит определенные проблемы перед рудничной вентиляцией. Эти проблемы молодые специалисты развивающихся стран решают с самых первых дней самостоятельной работы, что определяет большое значение курса проветривания горных выработок.
Выпускник УДН им.П.Лумумбы должен нести в свои страны
| опыт СССР | по | созданию безопасных и | благоприятных | ус | 
| ловий труда | в | шахтах и карьерах. В СССР | сущ ествую т^ | срав | 
нению в рядом капиталистических стран^более жесткие тре бования по допустимому содержанию метана и пыли в горных выработках, температуре шахтного воздуха и т.д.Всѳ это вместе с хорошим медицинским обслуживанием способствует эффективной добыче полезных ископаемых.
В изложении материала автор впервые не отделяет друг от друга вопросы проветривания подземных и ѳткрытых горных Ï*6O Ï. Одновременно для шахт и карьеров рассматриваются состав воздуха, тепловой режим и др. Это связано 'со спецификой подготовки в Университете горных инженеров ши рокого, -профиля,
Курс проветривания горных выработок включает большое количество "лабораторных работ с применением.современного оборудования, что благоприятствует усвоению материала.
Значительное место в решении вопросов проветривания гор ных выработок занимают советские ученые А.А.Скочннский, В.Н.Воронин, В.Б.Комаров, Г.Д.Лидин, Ф.А.Абрамов, А.И.Ксенофонтова, А.С.Бурчаков и др. Интерес представляет новый материал о динамике аэрозолей, допустимой нагрузке лав и оптимизации сечения выработок по газовому фактору .
Ряд положений по проветриванию мощных пластов угля
ооотавлен на основе наблюдений и исследований автора. Автор приносит глубокую благодарность рецензенту
заведующему кафедрой рудничной аэрологии и охраны труда, - Карагандинского политехнического института профессору д о к  тору технических наук Н.Ф.Гращенкову.
| Г Л А В А | I | |
| АТМОСФЕРА | ШАХТ И | КАРЬЕРОВ | 
| §1. Образование | рудничного воздуха | |
| 
 | 
 | < | 
В шахту и карьер с поверхности поступали атмосферный воздух следующего йЫъъ.ъъ\Мг =78,0в%, 0^20.95%,СО^О.ОЗХ^ОЗЗ
| и прочие газы /гелий, неон, криптон, водяные | пары и | д р ./ | |
| 0,01%. Это воздух, которым мы дышим на поверхности | 
 | земли. | |
| Содержание его | основных компонентов ! Ог ,А/г | 
 | / | 
| почти постоянно | находится в соотношении 1 :3 ,3 7 .0 ,0 0 | 1 .#в | |
шахте и карьере атмосферный воздух претерпевает изменения, причинами которых являются газоносность месторождения,пог лощение Ог при окислении, большая длина выработок и про изводственные процессы.
В результате этого рудничный воздух, например, на ис ходящей струе угольной шахты игле^ следующий примерный св*г
| став: /1/г | = 77,76%, | Ог = 20,4%,СОг =0,4, | газы | В В и | |
| ядовитые | газы | = 0,94 | и метан = 0,5%, Б' рудничном воздухе^ | ||
| по сравнению с | атмосферным^помимо уменьшения | 02j | происхо | ||
| дит увеличение | содержания С 02 , появляются вредные газы, | ||||
а также пыль и сажа.
Рудничный воздух -в это смесь газов и паров, движущая ся по выработкам и постоянно претерпевающая изменения по сравнению с атмосферным воздухом Б ту или иную сторону" постоянно колеблются и такие показатели рудничной атмосфе ры, кал влажность, температура, давление и удельный-вес 1 воздуха.
Рудничный воздух шахт в силу указанного изменения в содержании Ог , Мг иСй&можно представить в виде трех частей:
| атмосферный воздух, | активные | газы | /газы ВВ, | ядовитые | и | |||||||
| взрывчатые | гавы/ я "мертвый воздух". ^Мертвый воздух"- | зтв | ||||||||||
| избыточное,но сравнению с атмосферным воздухом,содержанке | ||||||||||||
| Л е | и | C ü z | или воздух, | не | содержащий кислорода. В шах | |||||||
| тах известны олучаи выделения натурального мертвого возду | ||||||||||||
| ха4и отравления | им. Отношение Cûÿ/W s вимертвом воздухе" | |||||||||||
| является величиной постоянной для данных условий и поэтому | ||||||||||||
| позволяет следить за газообменом в шахте. | 
 | 
 | ||||||||||
| 
 | Подсчитаем дифференшгрованннй состнв рудничного воз | |||||||||||
| духа для угольной шахты на основе приведенных выше процен | ||||||||||||
| тов | содержания, газов. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||
| 
 | Процент | содержания Л/л и LÖp в | рудничном | вовдухе | как | |||||||
| составных частей | атмосферного | воздуха; | 
 | 
 | ||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | A / ^ 7 ô ,û d § f - 7 6 ,0 5 % , | 
 | 
 | |||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 0 ,03 % . | 
 | 
 | |
| 
 | Состав | воэдуха, | исключая.'"мертвый", оледуювді; Л% =* | |||||||||
| “ 76,05, | Ог | =г | 20,4, | СОя | = 0 .03, | активные газы и метан | ||||||
| = 1,44#, | итого - | 97,92#. Процент^мертвого воздуха: 100 - | 
 | |||||||||
| 97,92 = 2,08#. Процент содержания /Ѵг | и C 0Z в рудничном воз | |||||||||||
| духе,как | составных | частей "мертвого | воздуха" | составляет: | ||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | А/г * 77,76- | 76.05- 7.77%, | 
 | 
 | ||||
| 
 | ■ . | 
 | 
 | СОа- 0.4 - 0,03- О.Э7%. | 
 | 
 | ||||||
| 
 | Процент | содержания Л/0 и СО* | в | "мертвом | воздухе",как сье | |||||||
| си дву* | газов | доставляет: | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | д / | - ш | 
 | 700-85%, | 
 | 
 | ||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | г | 2.06 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ■*опrf5</°' | 
 | 
 | |||
| Дифференцированный сослав | рудничного | воздуха: | 
 | 
 | ||||||||
| Атмосферный | f a | - 7 6 . 0 5 % ) | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||
| IОг - 20, 4 %, I96.40%, | 
 | 
 | ||||||||||
| 
 | воздух | 
 | 
 | 
 | ||||||||
| Активные | 
 | СОя - 0,03 %) | 0 . 9 4 % , | 
 | 
 | |||||||
| 
 | газы | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||
| Метан | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 0,5 % * | 
 | 
 | ||
 
| Лертвый | / | " | / 7/ %, J | у | пд у | |
| воздух4 | I с г | - | 0 .37% } | г . и в ?°, | ||
| Итого; | 
 | 
 | 
 | 
 | fOO% . | |
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| §2. Характеристика газов, | входящих | |||||
| в | состав | рудничного воздуха | ||||
| 
 | I . | Основные | газы | 
 | 
 | |
| Кислороіц 02 . | Гаэ^.без. цвета, | вкуса | и запаха, удельный | |||
| вес по отношению к воздуху | І , І І . | Вес | Ім3 равен 1,43 кг. | |||
| Весьма активен. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| Помимо' окисления, уменьшение 02 | в | рудничном воздухе | ||||
происходит в результате поступления в атмбсферуммертвого воздуха'! дополнительных количеств /УД, , , С О и д р ., пожа
| ров, взрывов | газов, | работы | двигателей | и дыхания людей. | 
| Дыхание | и обогащение | крови 02 происходит, главным об | ||
| разом, через | легкие | человека. Из всего | кислорода только 1/5 | |
часть попадает в кровъ. На 4 объема С02 расходуется 5 объе мов) поглощенного кровью кислорода. Респираторный коэффици ент человека равен;'
| С Û2 | Выдох | Cû&Выдох. | 0.8-0..9. | |
| Og Вдох | ~ DQ Sь/don | O'g поглощение | ||
| 
 | ||||
| При содержании кислорода в воздухе менее 15$ значи | ||||
| тельно ухудшается поглощение | его кровью. В шахтах одышка | |||
| и сердцебиение | наступают уже | при 17$. Смерть от кислород | ||
ного голодания /аноксемия/ может произойти при содержании 02 = 9 - 12 $.
В СССР установлена норма содержания 02 в рудничном воздухе не менее 20$. Норма достаточно высока и превышает на 1 $ большинство норм, установленных на 02 в зарубежных странах. Это сделано с учетом отсутствия в шахтах полезных для человека солнечных лучей.
Азот fy/x Т аз без цвета, запаха и вкуоа. Удельный вес 0,97. Безвреден. Источники азота: гниение, взрывные работы / I л нитроглицирина при взрыве выделяет 640 л газа, из них
| 135 л — | / , выделение в | чистом | виде, tмертвый воздух"и | 
| др. | 
 | • | ' | 
| Углекислый газ С02 , | Газ без | цвета, со слабым кислым | |
вкусом и запахом. Источник образования: разложение орга
| нических | соединений | /л е с /, | горных | пород, окисление угля, | ||||
| выделение | в готовом | виде, | внезапные | выбросы, | дыхание /50 | |||
| л /ч а с /, взрывные работы /250 л | на | I | кг ВБ/, | двигатели | ||||
| /60 | л/чао | на I л .ц , | / и др. | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 1 | При небольшом содержании в | воздухе углекислый газ | ||||||
улучшает дыхание /увеличение С02 в альвеолах на 0,25? улуч шает дыхание вдвое).При содержании С02 от 3% и более он действует отравляюще. Учащается дыхание даже в состоянии поноч, появляется сильная одышка и слабость (6%), наступа ет обморочное состояние (10%) и смерть.(при 2(Ь25%). Норма содержания С02 в воздухе установлена для поверхностных по мещений ge более 0, 1 %.
В горных выработках норма выше-0,5%, так как в руд ничном воздухе преобладает содержание углекислого газа органического происхождения, оне содержащего ядовитые принеси>характерные для С02 физиологического происхождения.
| 
 | На исходящих струях шахт, т .е . | в местах, свободных | |
| от | людей, а | также в исключительных случаях при прохождении | |
| и восстановлении выработок по завалу | допускается большее ° | ||
| содержание | С02 , соответственно 0,75 | и 1%. | |
| 
 | Количество' выделяющегося С02 в | шахте в единицу време- | |
| 0ни называется абсолютной у ілекислотообилъностыо шахты | |||
| / | Q соJ. /* | это жй количество, отнесенное на I т добытого | |
полезного ископаемого-относительной утлекислотообильностью.
| По относительной утлекислотообильности | угольные | шах | |||
| ты делятся на 4 группы: I | - с С02 на I | т добычи | до 5 | м3 , | |
| По- 5 - Iß м3/ т , Ш- 10-15 | м3/т и ІУ - | более | 15 | м3/т . | 
 | 
О
2. Вредные примеси рудничного воздуха
Окись углерода СО. Газ без цвета, запаха и вкуса. Удельный вес 0 ,9 7 .Окись углерода ядовита. Она в 250-300
раз легче осваивается кровью, чем кислород,и поэтому при насыщении вызывает болезненные симптомы, характерные для кислородного голодания. Различают следующие степени отрав ления СО человека, находящегося в покое.'
| Степень | Концентрация | в | | | Время воздей- | Характер | ||
| отравления | воздухе,% по | объему ствия, час | воздействия | ||||
| 
 | I | 
 | 0,016 | 
 | 
 | 2 - 3 | Почти не | 
| 
 | П | 
 | 0,043 | 
 | 
 | I | заметно | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | Слабое от | |||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | равление | 
| ' | Ш | 
 | 0,128 | 
 | 
 | 0,5 - I | Тяжелое от | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | равление | 
| 
 | ІУ | 
 | 0,4 | 
 | 
 | Кратковременнс | Смертельное | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ° | отравление | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | Окись углерода образуется в результате ряда причин: | ||||||
| при взрывных работах, работе двигателей внутреннего сго | |||||||
| рания /от 60 до 1000 л/мин | / , | рудничных пожарах | и взрывах | ||||
| метановоздушной среды. | 
 | 
 | 
 | 
 | |||
| 
 | При взрывных работах СО выделяется при неполном взры | ||||||
| ве | и даже полном, | в зависимости | от состава ВБ. Дополнитель- | ||||
| 0 ные | количества СО | могут выделяться при взрывных | работах по | ||||
углю. Одновременно с СО при взрыве образуются другие ядови тые газы. Вследствие этого при практических расчетах про
| ветривания забоев | после взрывных работ | принимают, | что из | 
| I кг ВВ образуется | 40 л условной окиси | углерода, | куда,по | 
мимо СО,в эквивалентном количестве входит двуокись азота. Насколько легко могут быть заражены СО горные выработ
ки при рудничном пожаре обычно иллюстрируется небольшим расчетом образования окиси углерода при воспламенений од
| ной | рамы крепи из дерева, находящим подтверждение в прак | ||||
| тике . | рамы крепи при d^eca. = 18 см, | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | Объем | длине | стоек | 2 м | |
| и верхняка | 2,5 м равен 0,17 м3. Средний | состав | сухого | дере | |
| в а: | 38,5% С, 40% Н20 химически связанной,20 # //£.0 гигроско- | ||||
