книги из ГПНТБ / Машковцев И.Л. Проветривание горных выработок
.pdfгдѳ |
Q |
- |
суммарная интенсивность пылеисточников |
вор: |
||
|
|
|
при коэффициенте |
одновременности работы |
0 ,5 , |
|
|
lfg |
- |
мг/сѳк; |
|
|
|
|
скорость |
ветра на |
уровне поверхности аѳюіи. |
|||
|
В дальнейшем устанавливают при каких скоростях воэду- |
|||||
ха |
происходит более |
эффективное проветривание карьера, |
||||
|
|
• |
'4 |
" |
|
|
Рис.120. Схема к расчету, проветривания
карьера
»
При несоответствии с нормами ПБ производят расчет ко личества воздуха, необходимого для ВНП.,
|
|
Q |
іГ к { о .з 5 іе іѵ - д о ѳ ъ ) |
/2 6 5 / |
|
|
|
|
|
|
|
где |
lf« - |
объем карьера с запыленным воздухом; |
|||
|
t - |
время проветривания, t |
= 3 0 |
ниц; |
|
|
у - степень разжижения запыленного воздуха |
||||
|
|
карьера, |
|
|
|
|
|
,, |
С т ах |
|
/2 6 6 / |
|
|
Г |
Со ~ |
|
|
здесь Стах - запыленность воздуха карьера при максимальном ветре;
-- допустимая запыленность воздуха.
Дальнобойность струи вентилятора
|
|
|
o |
Z R 0 (- |
2,74 i f S |
|
|
|
|
|
|
|
tfc.p |
|
|
/267/ |
|||
і:дѳ |
R g |
- |
радиус струи |
при выходе из |
вентилятора; |
||||
|
lfg - скорость воздуха на |
выходе |
из |
вентилятора; |
|||||
|
Ѵср - |
скорость |
воздуха в |
заданном месте, например, |
|||||
|
|
|
у |
подошвы карьере, |
= 0,5 |
м/сек. |
|||
Может |
быть |
определен |
радиус |
струи |
на |
расстоянии ^ |
|||
|
|
|
R = 3 . 4 a £ |
+R0 , |
|
|
/268/ |
||
где |
а |
- |
коэффициент |
структуры свободно!! струи, |
|||||
|
|
|
|
а = 0,07 |
- 0 , 0 8 . |
|
|
|
|
Число одновременно действующих ВМГІ устанавливается, |
|||||||||
исходя |
И8 дебита вентилятора |
|
|
|
|||||
|
|
|
П |
а |
|
|
|
|
/269/ |
|
|
|
= |
|
|
|
|
||
'І'/Ъ
где
ляВТ
где
где
- производительность выбранного вентилятора г При выборе рабочего колеса пропеллерного типа.опредетягу / и3/сек / и диаметр винта.
Тяга |
винта |
оО (UJ z ) Й |
|
|
|||
|
|
|
1 ъ р |
/270/ |
|||
|
|
Q e * c r |
|
|
|||
Ст |
- |
коэффициент |
тяги; |
|
|
||
■J3 |
- |
плотность |
воздуха; |
|
|
||
|
- |
окружная |
скорость |
винта; |
|
||
5 г г - |
площадь, |
ометаемая |
винтом. |
|
|||
Диаметр винта./----- «- |
|
|
|
||||
|
|
О ) |
у Q8 |
|
|
/? 7 І/ |
|
|
|
067 |
а M g |
' |
|
||
Mg |
- |
|
|
||||
заданная |
мощность |
двигателя;* |
|
||||
а |
- |
коэффициент, |
|
|
|
||
Q - 2.0,6 j/^/n
к
При изменении температурного градиенту с целью обеспе чения воздухообмена в карьере устанавливают количество необходимого тепла
|
• o T .tr u c ^ t % |
, |
/2 7 3 / |
где |
if* -нагреваемый /или |
охлаждаеірй/ |
объем воздуха; |
$ |
- объемная теплоемкость, Ср =0,307 ккал/м3 |
|
град; |
||
|
И- глубина карьера;
Л- дефицит температуры
J t = à t c - àtcp ; |
|
/274/ |
||
здесь |
& tc - |
температурный градиент, |
обусла |
|
|
|
вливающий неустойчивое |
состояние |
|
|
|
атмосферы, |
І°С на 100 |
м; |
|
|
фактическое |
значение температур |
|
|
|
ного градиента. |
|
|
Для обеспечения восходящих воздушных потоков дефицит |
||||
температуры долпѳн |
иметь |
отрицательные значения, |
т .е . |
|
чтобы приращение температуры превышало. 1° на 100 н глубины.
Для улучшения проветривания карьеров необходимо вы |
||
полнение |
ряда основных требований: |
|
а / |
располагать большую ось карьера параллельно пре |
|
обладающим ветрам /т .е . |
с учетом "розы ветров"/, а также |
|
с учетом того, чтобы в карьер не вносилась пы^ь отвалов, |
||
обогатительных фабрик, газы шпалопропиточных и т .д .; |
||
б / |
угол откоса бортов карьера не должен быть больше |
|
угла раскрытия струи ветра; |
||
в / |
горные работы.в уступах планировать в периоды |
|
максимальной интенсивности естественного воздухообмена, |
||
учитывать инверсионные |
режимы; |
|
г / |
дробление и перемещение пород должно быть минималь |
|
ным, для дробления негабаритов желательно применение высо кочастотного оборудования, для транспорта пород - троллей
возов |
и гидромеханизации; |
|
|
» |
д / |
при выборе искусственных средств |
учитывать гѳомет- |
31-882 |
’ |
риг |
|
рию карьера и наличие пылеисточников; скорость воздушного потока не должна существенно превышать минимально-необхо димую по выносу пыли /восходящего - 0,6 и горизонтального - 0,25 м/сек / .
Таким образом, по проветриванию карьеров имеется ряд основных положений, позволяющих значительно улучшить усло вия труда в забоях уступов. К ним относятся выбор схемы ^ проветривания / за счет естественного или искусственного воздухообмена/; расчет запыленности; количества воздуха; необходимого для ВМП; количества вентиляторов; оптимальной
дальнобойности струи ВМП; тяги винта пропеллера; количеетва |
||
тепла |
/или холода/ для обеспечения восходящих потоков |
и др. |
|
В связи о углублением карьеров совершенствование |
спо |
собов |
проветривания их в последнее время ведется более ин |
|
тенсивно.
Г Л А В А У
О
РУДНИЧНЫЕ ПОЖАРЫ. ОСОБЕННОСТИ ВЕНТИЛЯЦИОННОГО РЕЖИМА ШАХТ ПРИ АВАРИЯХ
§1. Классификация рудничных пожаров
Рудничный пожар - пожар в горных выработках или на поверхности около них. Пожар на поверхности относится к рудничному в том случае, если его продукты могут попасть в шахту вместе с вентиляционной струей.
Ущерб от рудничных пожаров может быт$ значительным. Он зависит от затрат на тушение пондра, восстановление участка и косвенных убытков /потери полезного ископаемого, простои шахты, вызванные пожаром и д р ./.
Рудничные пожары подразделяются по объектам горения, месту горения, причинам возникновения, доступности и ин тенсивности развития.
Гореть могут материалы и оборудование /крепь, ВВ и ВМ, горючее и д р ./, а также полезное ископаемое /уголь и ’неко торые руды/ в целиках и отбитом состоянии.
Пожары могут быть поверхностные и подземные /в дей ствующих выработках и выработанном пространстве/.
Рудничные пожары могут возникнуть от самовозгорания полезного ископаемого, так называемые эндогенные пожары /первичнее и вторичные/, а также - различных внешних
причин |
- |
эк зоген н ы е |
пожары / и з - з а |
эл ек т р и ч еск о г о |
т о к а , |
||||
вврыва |
г а з а |
и |
пыли, |
взрывных |
р а б о т , |
трения движущихся ч а с |
|||
т е й и |
т . д . / . |
|
|
|
|
|
|
||
Б ол ее |
доступны |
рудничны е |
пожары |
наружные и |
ск он ц ен тр и |
||||
рованны е |
/ч ащ е |
в с е г о |
э к з о г е н н ы е /, |
м ен ее -гл уби н н ы е и широ |
|||||
ко р асп р остр ан ен н ы е |
/к а к п р ав и л о, |
э н д о г е н н ы е /. |
|
||||||
Пожары |
и о гу т р а зв и в а т ь ся |
а к т и в н о , о со б е н н о |
э к зо ген н ы е, |
||||||
и п а сси в н о |
в сл е д с т в и е к а л о го |
притока |
в о з д у х а . |
|
|||||
|
|
§ 2 . |
С ам овозгор ан и е |
полезны х ископаем ы х |
|
||||
С аи овозгор ан и ѳ п р ои сходи т в |
р е з у л ь т а т е |
сам он агр ев ан и я |
||||||||||
и р азв и ти я в |
п о л езн о й |
и ск оп аем ой |
окислительны х |
р еак ц и й . |
||||||||
С ам овозгораю т |
у г о л ь , |
сер н и сты е руды и |
сланцы |
/у г л и ст ы е и |
||||||||
г л и н и с т ы е /. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ив м ногих теор и й |
сам ов озгор ан и я |
наибольший |
и н т ер ес |
|||||||||
п р ед ст а в л я ет |
теор и я В .С .В ѳ сѳ л о в ск о го |
, |
получившая |
р а зв и ти е |
||||||||
в ИГД и м .А .А .С к о ч и н ск ^ го . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
По теор и и В .С .В ѳ с ѳ л о в с к о г о са м о в о зго р а н и е |
ѳоть |
р е зу л ь |
||||||||||
т а т четы рех окислительны х п р о ц е с с о в : |
н и зк о т ем п ер а т у р н о г о , |
|||||||||||
с р е д н ѳ т ѳ ш іѳ р а т у р н о г о , |
в о зго р а н и я |
и |
г о р е н и я . |
|
|
|
|
|||||
П рои сходи т |
е с т е с т в е н н о е повышение t |
п о л еэн б г о |
и ск о |
|||||||||
п а ем о г о , |
п ер еходя щ ее |
в са м о в о зго р а н и е |
при |
к р и ти ческ ой тем |
||||||||
п е р а т у р е , |
равн ой |
70 - |
8 0 ° , р и о .1 2 1 . |
|
|
t |
|
|
|
|
||
При |
н и зк отем п ер атур н ом окислени и |
/ I / , |
< \ 5 0 ° , |
об р а |
||||||||
зу е м о е т еп л о |
бы стро р а с с е и в а е т с я . |
При |
ср ед н ет ем п ер а т у р н о м |
|||||||||
ок и сл ен и и |
/П / |
в |
р е з у л ь т а т е разры ва |
о к и сл и т ел ь н о го сл оя . |
||||||||
п р о и сх о д и т дальн ейш ее |
са м о н а г р °в а н и е, |
поглощ ение |
О2 у в е |
|||||||||
л и ч и в ает |
п ер еп а д |
давлен и я и приток |
в о э д у х а . |
|
|
|
|
|||||
При |
в о зго р а н и и /Ш / увеличиваю тся |
поглощ ение |
0 2 |
и кон |
||||||||
ц ен трац и я |
л ету ч и х вещ еств / СО и |
/ / 2 |
/ , п р о и сх о д и т |
бы строе |
||||||||
са м о н а г р е в а н и е . |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
||
Лрж |
го р ен и и |
/ І У / |
конц ентрац ия |
л ет у ч и х |
на |
п о в ер х н о сти |
||||||
д о с т и г а е т |
п р е д е л а , п о я в л я ется плам я . О кисление |
и д ет |
тольк о |
|||||||||
аа с ч е т |
COt |
я |
НйО . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полезные ископаемые имеют разную склонность к само-
H a tp e S a . уе.лА
Рис.121. График, характеризующий развитие окислительных процессов в угле при самовозгорании:
І-ІУ - стадии окисления______
возгорание, которая аавиоит от мощности пластов и аалежеі, трещиноватости, степени метаморфизма, глубины разработки я др. Склонность и самовозгорание характеризуется количест вом кислорода, встушпааго в реакции, иви содержание« ф»-
эцгімта в тгве.
Уравнение теплового баланоа В.С.Веселовского характе ризует нагревание полезного ископаемого, вынос тепла воз духом и отдачу тепла через теплопроводность. На основе, это го уравнения может быть установлена длительность созревания эндогенного пожара
. ~ |
дни С |
_________ |
/275/ |
6о~ |
г Г - -аvér ' |
/ w |
'Обозначения к формуле /2 7 5 / поясним на примере опре
деления для пожара в выработанном пространстве при разработке пласта Верхняя Марианна Карагандинского бассей
на: |
в |
|
|
|
|
|
jf - |
объемный |
вес |
разрыхленного угля, Y |
=0|93T/Maj |
» |
С - |
теплоемкость |
угля, Г = 0,32кал/ч .град |
0° j |
|
|
ь Т - |
разность |
температур, t T -Тнр - ТНоч і |
||
|
здесь ТНр |
- |
критическая температура, 7 ^*70° j . |
||
Ѳ - |
1~ноч- |
начальная температура |
угля,Бѵаѵ- 1 ^ \ |
|||||
удельная теплота |
сорбции |
кислорода углем, |
||||||
|
Ѳ =3 кал |
на I |
мл сорбированного |
О & ; |
||||
t i n - |
количество |
0 ^ , |
поглощаемое |
I |
г угля в I час |
|||
|
при данной температуре |
/ |
t |
/, |
|
|
||
|
U n = Un-/ ( E . b T + t ) і |
|
|
|
||||
здесь Lin-/ |
- известная |
сорбция |
0д_ |
углем |
||||
|
|
при |
более |
низкой |
t |
, |
при 27° І1ц.\ |
|
|
|
=0,0275 мл/час, |
при |
55° - 0,0776 |
||||
|
|
мл/час |
; |
|
|
|
|
|
Е- коэффициент, характеризующий уве личение скорости окисления
при повышении t , £ =0,048г/град
С;
бу - концентрация 0& в исходящей из выработанного
|
|
пространства |
струе |
воздуха, |
Сх =18,5$; |
|||
Р |
- |
плотность воздуха |
при |
t |
=20°С, /> ' |
= І,І9 9 г/л ; |
||
Ср |
- |
теплоемкость |
воздуха |
при |
t |
=70°С, Ср |
=0,24 |
|
кал/мл град С ;
Б- скорость фильтрации воздуха в выработанном про странстве, м/мин,
|
|
|
и У fСгГ |
■ |
|
|
/2 7 6 / ’ |
||
|
здесь |
Б - т |
Со |
пройденный |
элементом потока, |
||||
|
у |
- |
путь, |
||||||
|
|
О |
|
расстояние между |
соседними сбойка- |
||||
|
|
|
ми, |
(J |
=20 |
м ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Св |
- |
концентрация |
Oz |
|
в поступающей |
||
j f - |
|
|
|
струе воздуха, С0 =20,5 $ ; |
|||||
коэффициент |
теплопроводности |
угля, у? =0,1 |
|||||||
|
0 ккал/м .час. град 0° ; |
|
|
|
|
||||
<7г 7” - |
оператор Лапласа, |
сумма вторых |
производных |
||||||
|
температуры |
по трем |
координатам. |
||||||
Тогда |
~ |
|
iS ,35____________ |
|
|
||||
|
|
|
2-2.2.0v a c a ê . |
||||||
|
6 |
0,091 -О.ОІ89 - 0,064 |
|
||||||
Таким образом, для указанного пласта длительность созревания пожара около трех месяцев. Установленная величина является также, сроком,в течение которого должны быть проведены противопожг-вныс" профилактические мероприя тия в выработанном пространстве.
§3. Профилактика рудничных пожаров
К профилактике относится комплекс мероприятий, про водимых с целью предупреждения и локализации рудничных пожаров.
, Предупреждение рудничных пожаров производится с по мощью горнотехнических средств,к коіорым относятся правиль ное веление и интенсификация выемки полезного ископаемого, разработка пластов с закладкой, обработка целиков и заили вание выработанного пространства.
Интенсификация разработки позволяет вынимать полезное ископаемое и изолировать выработанное пространство до окон чания процесса окисления и повышения температуры до крити ческой.
Разработка с закладкой, особенно на мощных пластах,обе спечивает более полную выемку угля, уменьшает растрескива ние целиков и приводит к значительному сокращению числа эндогенных пожаров.
При обработке целиков предусматривается повышение их прочности, огнестойкости и изоляция от,, воздуха. Это дости гается нагнетанием в целик цементных растворов и ингибито ров /Сс(Сё, ./^оСёці^t гуммированием поверхности смолистыми веществами. Например, покрытие латексом-наиритом уменьшает просачивание воздуха че^рез поверхность угля на 75-90^.
Заиливание выработанного пространства производится с целью изоляции находящегося там угля и уменьшения циркуля
ции воздуха. |
Пульпа подается |
в густоты и щели на границе |
|
выработанного |
пространства, |
рис.122. |
0 |
Приготовление пульпы производится на поверхности. |
|||
В состав ее твердой части входят: глинистые |
фракции S |
||
количестве 55%, песчаные - 20% и пылевые - 25%. Консистен ция пульпы, т .е . отношение твердой части к воде / 7~■Ж / летом составляет 1:4 - 1:6 и энной I - 10. Количество пуль пы на участок в среднем равно 100 - 200 мэглины в сутки в твердом состоянии.
Рис.122. Профилактическое заиливание выра ботанного пространства:
I - очистной забой; 2 - выработанное простран ство; 2-еаиловка, подаваемая на часть про странства* прилегающего к целикам; 4- целик
угля; '5 - штрек: 6- печи с перемычками; 7 - просек; 8 - труба для подачи пульпы;’ 9 - тру ба для выхода отстоя воды; 10врубовая
часть перемычки; I I - печь
В шахту пульпа подается под давлением по подземному пульповоду. Подачу ведут непрерывно в течение 1 - 2 смен, а затем одну смену делают перерыв. В эт^ смену глина отстаиваіѳтся и появляется пространство, необходимое для по дачи новой порции пульпы.
Отстой воды выходит по специальной трубе / 9 / . Прі цѳобходимости для обезвоживания могут быть пробурены сква
і