книги из ГПНТБ / Машковцев И.Л. Проветривание горных выработок
.pdfоколо 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- |
то'Ніні'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 'к и |
!н |
- 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 |
)ç |
' |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
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