Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Машковцев И.Л. Проветривание горных выработок

.pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
9.61 Mб
Скачать

около машины снижается с 60-70 до 3 -3 ,5 мг/м3.

Рис.8. Рециркуляционный пылеулавитель ВостНИИ:

I - вентилятор: 2- камера улавливания; 3- патрубок; 4- насадка; 5- регулятор подачи воды; 6- перегородка; 7- плас­

тины: 8- шламоотдѳлитель

Мероприятия по борьбе с пылью, попавшей в атмосферу выработок или осевшей на ее стенках, включают орошение в виде водяных завес ; улавливание пыли фильтрами, установлен­ ными в вентиляционных дверях ; смыв пыли с боков выработок поливочными машинами ; связывание осевшей пыли смачивнющесвязываюдими растворами /например, хлористым кальцием -

20-25%

и смачивателем ДБ - 1 -2 /

/и осланцевание вы­

работок.

 

 

 

 

 

 

Осланцевание выработок - добавка в пыль инертной при­

садки

из

расчета

 

 

 

 

 

ЮОО Z - 1DOе

грамм

на«І00

г руднич- ,

 

А =

f QQ _ £

■ >

ной пыли ,

: /1 4 /

где

Z

-.требуемая

зольность

осланцованной

пыли, в %

по весу,для негазовых шахт £=60% ,газовых -75%;

£■ - естественная зольность неосланцованной руд- ' ничноіі пыли, в граммах золы на 100 г руднич­ ном пыли.

Инертная пыль приготовляется из известняка, доломита или ракушечника с добавками против слекиваемости. Норма осланцевания предусматривает обработку инертной пылью боков выработки на длине не менее 300 м.

для локализации взрывов ныли (и газов) применяются заслоны - специальные тары с инертной пылью, водой или Д]У- і'ими флѳгматизирующими материалами ( например,/Ѵсг/УГф, опро­ кидывающиеся под действием взрывной волны с образованием

защитного облака,

рис.9. Норма инертной

пыли

в

заслоне

равна WO кг на I

ы2 сечения основныя выработок

и 200 кг

на I м2 других выработок. Норма воды на

I м2

-

120 л.

Рис.9. Сланцевый заслон:

I - крепь; 2- тара заслона; 3- удерживаю­ щие полки; 4~ инертная пылъ; 5- электро­ возный путь; 6- канавка и ходовой трап

Борьба с пылью в серных и калийных шахтах имеет.осо­ бенности, налагаемые более низкими пределами взрывчатости /5 - 15 г/м 3/ у серной пыли по сравнению с угольной й рас­ творимостью в воде калийной ооли. В калийных шахтах•перво­ степенное значение имеет соблюдение норм проветривания.

Оценка эффективности оредств борьбы с пылью в шахтах производится по сравнению с запыленностью до и после обес­ пыливания на рабочем месте

где ffн ы ffк - запыленность воздуха соответственно до и после применения средств борьбы с пылью, мг/м3,

Методикой ИГД им.А.А.Скочинского с целью повышения эф­ фективности пылеудаления наиболее опасных пневмоконгозных фракций пыли /менее 10 мк/ рекомендуется проводить допол-

нительноѳ

оравнениѳ

 

 

Пій- ff ю

/16/

Н

п к

'V

содержанию фрак­

где П ,д

и f f /ф-

запыленность воздуха по

 

 

ций 10 мк и менее соответственно до и пос­

 

 

ле применения средств борьбы с пылью,

 

/?£■« 0,0 1 - пн Р,д ;

/17/

 

n f 0 * o , o < f j « P ? 0 ;

Д 8 /

здесь Д /о

и Р,*0 -

содержание яаотиц с размерами 10 мк и ме­

 

 

нее в общем весовом количестве пыли всех

 

 

фракций соответственно

до if после приме­

 

 

нения средств борьбы с

пылью. Уотанѳвли-

'

вается на-бснове дисперсного

анализа проб пыли..

Меры борьбы с пылью в карьерах включают установку цик­ лонов на машинах,'орошение дорог', отбитой массы водой и специальными растворами, присыпку обнажений, гермитизацш? йабин ц др.

В кабине экскаваторов устанавливаются кондиционирующие воздухоочистители. Например, установка КазПТИ включает вентилятор'Типа ВД-3, два калорифера, трубу Вентури и циклон.

Очистка воздуха производится с помощью трубы Вентури /смачивание водой/ и циклона. При кондиционировании воздуш­ ный поток нагревается и смешивается с распыленной водой.

Г Л А В А П

тепловой РЕЖИМ ШАХТ И КАРЬЕРОВ

„ §1. Геотермическая ступень. Тепловые

условия шахт и карьеров

О

Температура рудничного воздуха превышает допустимые нормы на шестах глубиной более 600-800 метров. В этих шах­ тах резко ухудшаются условия труда. Так,при температуре воздуха в очистных забоях 28-30°С производительность труда снижается на 20-40$.

Кроме температуры основными климатическими факторами рудничного воздуха, определяющими условия для нормального теплообмена человека, являются также влажность и скорость воздуха.. С повышением температуры вреднее становится дей­ ствие влажности»рудничного воздуха, у человека может про-'

исходить

резкая отдача тепла, главным обрАзом, испарением.

В смену

рабочим может быть потеряно“ более 5-8 кг воды и

20-50 г

соли.

Наиболее тяжелым последствием ухудшения климатических

условий является тепловой удар /гипертермия/. У нетрениро­ ванного человека мшргермия может произойти уже при темпе­ ратуре 27°;

Вкарьере возможен солнечный удар - нагревание голов­ ного мозга до температуры 40-42°С.

Взимнее время рудничный воздух может переохладиться, что отрицательно сказывается на тепловых уоловиях шахт и особенно карьеров.

С глубиной температура горных пород повышается равно­ мерно; цр каждые 100 м на величину 3 ,3 °. Определение тем­

пературы порол на заданной глубине производится по следую­ щей зависимости

 

 

- t

F т-

I L z J A - ,

. /1 9 /

 

 

 

 

 

 

 

• е-ir)

 

 

где

-

среднегодовая

 

температура

воздуха на поверх­

h

-

ности

данного

 

района,град;

глубина

залегания пород,

м ;

Нс

-

глубина

зоны

с

постоянной

температурой,

 

 

Нс =

 

15 -

50

м ;

 

 

'em ~

геотермическая ступень для данного района

 

 

или глубина

в

 

метрах,

соответствующая при­

 

 

росту температуры на І°С.

 

Геотермическая ступень изменяется в широких пределах:

.для битуминозных пород -

10-15 м/град,

угленосных - 30-40

м/град и рудоносных

45-130

м/град.

В табл .4 представлены

данные по температуре пород и геотермической ступени для отдельных месторождений.

 

 

Табли Л! 4--'

Район

Глубина

З'емперату-

Геотерми­

 

разработки, ра пород,

ческая сту­

 

м

град,

пень, м/град

Дбйбрсс

600

20-24

29-38

Кузбасс

 

 

30

Карагандинский бассейн

450

. і з

35

Кривой Рог

700

17

60-70

Карабашский рудник

660

9,5

55-60 ’ .

/медно-колчеданное/ ■

(Задонский рудник

1000

28,5

64

/полиметаллическое/

Конар /золото,Индия/

3250

66,6

64

Ьадбе.ри /медь,Канада/

,1800

32-35

63

Ранд~ /золото,ВАР/ .

3000

46,5

108

Тарква

 

 

 

/золото, Гана/

945

35,6

95,5

Т«н *ог»н. oaламе.шахт ела га итсч главным образом,/до

1% !

иг» тепла,

полученного воздухом в результате передачи темпе­

ратуры от

массиве пород / конвектный процесс/, окислитель-

іч'х процессов, сжатия воздуха в стволах /адиабатический

 

процесс/

и,в м»ныьпі: степени, /по 2 5 // из тепла местных

ис-

тоіні'ог /шчттнаи года, транспортирование отбитого полезно­ го.' ископаемого, оуро-взрывные работы, механизмы, люди и др-ч

Роомы твидовых условий шахт устанавливаются по скоро­

сти возлѵуо и максимальной

температуре . таб л .5 /.

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

5

 

Наименование

Максималь­

Минимально донуотимая

 

выработки

но

допусти -

скорость

.движения возда­

 

мая

скорое ть

ха,

м/сек. при температу­

 

движения

ре

JC

 

 

 

 

воздуха,

 

 

 

 

 

 

м/сек

до

Іо 15-20 20-22

22-24 24-

 

 

 

Подготовительная

 

4

0,15

0,3

I

1,5

9

Очистная

 

4

0,25

0,6

I

[.5

2

Прочие

’ 6-15

-

 

-

-

-

-

При температуре воздуха свыше 26°С в горных выработках должны приниматься меры’для ее снижения.

На зарубежных шахтах предельно допустимая температура рудничного воздуха выше: в Бельгии и Франции 34°С, Руре - 28°С и т .д .

В существующих карьерах температура воздуха на рабочих местах мало отличается от температуры воздуха на поверхности. Ее измензние подчинено сухоадиабатическому температурному

градиенту, составляющему І°С на

100

м глубины.

Влияние карье­

ра'; на температурный градиент

может

сказаться

в штилевые

дни.

 

 

 

Температура, как и влажность, в карьере имеет суточные колебания, больше в летнее и осеннее время и меньше зимнее.

«

Нарушения тепловогорежима и условий работы создают '.Появляющиеся в карьере туманы. Благоприятными условиями для 'Туманов в карьерах являются повышенная влажность /выделение влаги из пород/ и местные охлаждения Воздуха. Стимулом для Появления радиационных туманов служат частицы пыли в возду­

хе,

являющиеся при определенных метеорологических условиях

Центрами конденсации паров.

 

 

Туманы могут приводить к увеличению легочных заболева­

ний

и з-за высокой влажности и того,

что мельчайшие капель­

ки

коагулируют вредные примеси.

 

 

§2. Расчеты теплового

режима

 

Тепловой режим характеризуется,

главным образом, тем­

пературой воздуха в очистном забое, которая слагается из температуры воздуха на поверхности и прироста ее при движе­ нии по горным выработкам.

В стволе при движении .воздуха вниз его

температура

по­

вышается приблизительно на І°С

на каждые 100 м глубины.

 

Если воздух двигается вверх по

стволу, т .е .

расширяется,то

температура его на каждые 100

м снижается

на 0 ,8 -0 ,9 °

С.

Подсчет указанной температуры может быть произведен по Формуле адиабаты /не учитывающей, однако, изменение вла-» госодержания воздуха в стволе/

7*

т

ТЯ - Т ' ( #

) Ѵ .

Ш

 

н к

 

 

рде и

- абсолютная температура воздуха в стволе,

н

 

 

соответственно конечная и начальная,град;

Ос

-

начальное

и конечное

давление воздуха,кг/см^

 

X

-

показатель

адиабаты

или отношение теплоем-

скости воздуха при постоянном давлении к

втеплоемкости при постоянном объеме,# =1,41.

Повышений температуры воздуха в результате теплоотда-* чи породного массива происходит неравномерно с течением времени, больше в первый период после проходки выработки. В последующем по мере образования вокруг выработки зоны с охлажденной породой, теплоотдача и теплопроводность которой

46

являются небольшими, рост температуры проходящего воздуха незначителен.,

Нагревание воздуха зависит о^ скорости его движения, состояния стен выработок и температурного напора /разности между температурой породы в массиве и воздуха/.

 

Температура рудничного воздуха в результате нагрева

при конвектном процессе

 

tn ~

L-,

 

 

ч

 

 

 

 

 

Said. ~

7 W

/21/

 

 

 

 

 

 

где

t p

-

температура

пород в

массиве, град ;

 

t ,

-

температура

поступающего

в выработку воздуха,

 

 

 

град ;

 

 

 

-коэффициент теплоотдачи от породы к воздуху, ккал/м2 час , для' практических расчетов

у0,0 ÿ 0 . 8 р 0,1

 

 

ai* гг

 

 

4 о,г

î

О

здесь £

-

 

 

 

 

 

 

 

коэффициент шероховатости стенок выработки,

 

 

зависящий от крепи, йага ее установки и вели­

 

 

чины выступов шероховатости,

для выработок с

 

 

круглой

крепью

£

s i ,8 5 - 3 ,1 ,

квадратной -

 

 

2 - 3 ,3 5 и

б е з

крепи

-

1 - 1 ,7 5 ;

 

Г

-

удельиай

вес

воздуха,

кг/см 3 ;

V

-

скорость

движения воздуха,

м /с е к }

$

-

периметр и сечение

выработки,

м и м 2 ;

■зС.

-

длина выработки,

м ;

 

 

 

5

-

весовой

расход воздуха, кг/ч ас ;

Ср -

теплоемкость воздуха,

ккал/кг

° 0 .

Пример:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дано:

t „ * liO°Ç,

t r

 

 

P ' М

м . A * 8 ,1

 

 

ккал/м* V n e ,

G а 8 5 0 0 к г / kde,

 

 

Ср 3 0,2Ь к к а л/к » °С ,

- 150м ,

Находим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t S o s à ^ O -

 

1,0І Л

-:

г ь , г*.

 

 

 

 

 

 

г.

SI70

О.е.4

Таким образом, на длине выработки 150 м воздух нагре-

Л1

е т с я

и з - з а

конвекции

на

1 4 ,7 " .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Повышеніи-- температуры

р удн и ч н ого

в о з д у х а в ' р е з у л ь т а т е

т еп л о о б м ен а

г

’«яхтной

во н ой ,

пн ходя д^ 'існ в

к а н а в к е,

о п р е ­

д е л я е т с я

но

вора • епніі;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

л "£■ o.ià

оС &

/ fit

 

( t.&ad /< )

 

 

 

 

/ 2 2 /

 

 

'l e F ö

сР

~ a

'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

eCg ~ коэффициент

теплоотдачу

or

воды

к воздуху,

 

 

F к

-

ккал/м" °С

час,

 

о/ g

-",3+ 4,55

;

 

 

 

 

 

 

поверхность

зеркала

воды в

канавке,

м'' ;

 

 

 

tg 0ê~

температура

воды

 

в

канавке,

гр-ад ;

 

 

 

 

 

 

По ан---тогичной зависимости находится повышение темпе­

ратуры рудничного воздуха в результате теплообмена между

воздухом

и транспортируемым

 

отбитым полезным ископаемым

 

 

 

 

-

 

п.и.

F

п.и ( іп .и

~ t , )

 

 

 

/ 23/

 

 

а tßoid

 

3SOO. Cp

d - r

 

 

 

 

'

 

где

сСп.и-

коэффициент

теплоотдачи от

полезного

ископае-

 

 

 

мого к воздуху,

 

 

 

 

р

 

 

 

 

 

 

 

 

Р п .и -

 

ккалД г град,час ;

 

 

 

 

 

 

величина

 

поверхности соприкосновения

отбитого

 

 

 

полезного

ископаемого

с рудничном воздухом,м? ;

 

t п.и - температура отбитого полезного ископаемого,град.

 

Влияние на повышение температуры воздуха других мест­

ных источников незначительно: лампы накаливания 0,С2°С

на

I км горизонтальной выработки, трансформаторы и силовые ка­

бели

- 0,0 5 °,

электромоторы

 

электровозов-0,10 ,

тепловыделе­

ние людей -

0,4 ° и прочие

непостоянные

источники

- 0 ,3 °.

 

В карьерах возможно прогнозирование туманов. Темпера­

туры появления туманов и образования росы отличаются друг

от друга

не

более,чем

на

І°С,

поэтому необходимое

 

понижение

температуры

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

л~Гн ~

 

То ~ Тр + /

j

 

 

 

 

 

/2 4 /

где

T g

-

начальная

температура,

принимается

в

момент^

 

Тп

 

близкий к заходу солнца ;

 

 

 

 

 

 

 

 

-

температура

точки

росы.

 

 

и

__

_

 

'

 

 

 

 

уравнения

/2 4 / больше

на

 

фак­

 

Если левая часть

I

С

тического снижения (аТ ) температуры, то п о

я ‘в

л

 

е

-

 

48

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ние

тумана ночью не

ожидается ; если л Т

> То ~ Тр * І ,

то

до восхода солнца

туман обрадуется.

 

\

 

 

 

 

§3. Регулирование теплового режима шахт

 

и карьеров. Кондиционирование

рудничного

 

 

воздуха

 

Под кондиционированием понимается процесс создания ■нормальной тепловой эффективности рудничной атмосферы за счет регулирования температуры, влажности и окорости дви­ жения воздуха.

Предупредить повышение'или обеспечить снижение темпе­ ратуры рудничного воздуха шахт можно различными способами, Все способы разбиваются на две основные группы: без приме­ нения и с использованием холодильных машин.

В первую группу входят большое количество способов* предусматривающих изменение систем разработки и проветрива­ ния горных выработок, теплоизоляцию боков выработок, исполь­ зование воды, льда, сжатого воздуха и др.

Задача снижения температуры рудничного воздуха должна решаться в первую очередь с помощью этих способов, являю­ щихся в большинстве менее трудоемкими и экономически выгод­ ными по сравнению с применением холодильных машин. С помощью первой группы способов может быть достигнуто снижение тепла до 8-10 раз и более.

Изменение систем разработки предусматривает,главным образом,укорочение путей движения воздуха к забоям, в ре­ зультате чего его температура будет меньше.

В проветривании выработок с целью борьбы с высокими температурами может предусматриваться увеличение количест­ ва воздуха, применение нисходящего проветривания, охлажде­

ние подаваемого

воздуха в

зоне с

'Ьпор -

cons"6

и др.

При нисхо.г^щем проветривании

воздух

в забои

посту­

пает с верхнего

горизонта^,

поэтому

имеет меньшую температу­

ру. Указанное охлаждение может производиться с помощью про­ пуска. воздуха через систему шурфов /в жаркие дни температу­ ра может быть снижена до ІОѴ.

7-882