книги из ГПНТБ / Воробьев Б.М. Основы технологии горного производства. Введение в специальность учеб. пособие

Обычные

копры, к а к правило,

металлические,

с л у ж а т д л я раз ­

мещения в них н а п р а в л я ю щ и х шкивов и проводников,

к р е п л е н и я

р а з г р у з о ч н ы х

к р и в ы х д л я опрокидных клетей и скипов и д л я

крепле ­

н и я посадочных устройств.

Б а ш е н н ы е

копры к р у г л о й или

прямоугольной

формы

в

попереч­

вают

подъемную

машину,

многоканатную и л и

со

шкивом

трения .

К о п е р имеет внешнюю и внутреннюю

оболочки,

которые через

к а ж ­

дые 3—10 м связываются между собой

поперечными

перегородками .

Надшахтное

здание

непосредственно

примыкает

к

шахтному

копру . Оно предназначено д л я выполнения

разнообразных

операций,

с в я з а н н ы х

с работой шахтного подъема. П р и использовании

обычных

клетей в надшахтном здании укладывают рельсовые пути д л я

откатки

г р у ж е н ы х

и

п о р о ж н и х

вагонеток.

П р и

скиповом

подъеме

и

при

подъеме

в

опрокидных

к л е т я х надшахтные здания

наиболее

просты

и компактны .

Здание

сортировки

устраивают

д л я

предварительной

отборки

породы

и

рассортировки

добытого

полезного

ископаемого

(угля)

по крупности .

Е с л и

уголь

поступает

на

обогатительную

фабрику,

то сортировка

может

отсутствовать. З д а н и я сортировки

могут вплот­

ную

п р и м ы к а т ь

к

надшахтному

зданию

и л и

располагаться

на некотором расстоянии от него.

Эстакады,

конвейерные

галереи

и

мосты

— с о о р у ж е н и я

д л я

у к л а д к и рельсовых

путей

узкой колеи

и

размещения

конвейерных

Конвейерные мосты

обычно

металлические,

галереи — из сбор­

ного

железобетона .

Бункера

приемные

и погрузочные представляют собой

металличе ­

ские

и л и железобетонные с о о р у ж е н и я , которые

с л у ж а т

д л я

кратко ­

временного

х р а н е н и я

полезного

ископаемого.

И з бункеров

произ ­

водится обычно непосредственная

з а г р у з к а

добываемого

полезного

ископаемого

в железнодорожные

вагоны .

В

последнее время

начинают

применять

безбункерную

з а г р у з к у

у г л я

в железнодорожные вагоны

конвейерами,

транспортирующими

уголь от н а д ш а х т н ы х зданий или сортировок.

Почти на к а ж д о й шахте имеется породный

отвал.

Д л я

с н и ж е н и я стоимости строительства

и

эксплуатации

поверх ­

ностного

комплекса стремятся к объединению

зданий

и

сооружений

в ограниченное число блоков с полной механизацией

и

автоматиза­

цией всех процессов.

Б л о к и р о в к а объектов поверхностного

комплекса

ш а х т ы

позво­

водород,

азот,

двуокись

углерода

и

др . ),

а

т а к ж е

газы,

о б р а з у ю щ и е с я

при взрывных работах.

Воздух, з а п о л н я ю щ и й шахтные выработки, называется

руднич­

ным

воздухом.

Д л я к о н т р о л я

состава

рудничного

воздуха

периодически

берут

пробы воздуха в шахте с последующим

его лабораторным анализом .

Особые у с л о в и я работы в ш а х т а х делают необходимым произ ­

водить

газовые а н а л и з ы

непосредственно

на месте

работ в

течение

короткого

времени. Д л я

этого имеются

газоопределители

метана,

углекислого

газа,

окиси

углерода, сероводорода,

окислов

азота

Простейшим и издавна применяемым газоопределителем

(осо­

бенно

на

метан

и

у г л е к и с л ы й газ) я в л я е т с я предохранительная

бензиновая

лампа .

Н а ш а х т а х ,

опасных

по внезапным

выбросам

у г л я

ил и

газа

и сверхкатегорных,

замер

метана д о л ж е н производиться

специаль­

ными

газоопределителями .

Допустимые концентрации различных компонентов в рудничной

атмосфере при определенных у с л о в и я х регламентированы

п р а в и л а м и

безопасности. Количество

кислорода ( 0 2 )

в рудничном

воздухе

дей­

ствующих

горных выработок должно быть не менее 20%

по объему.

А з о т

(N 2 )

я в л я е т с я

основной составной частью

воздуха .

Этот

к р е п и . Повышение его концентрации в рудничном воздухе

вредно,

так ка к этим снижается содержание

кислорода .

У г л е к и с л ы й

г а з

( С 0 2 ) — бесцветный газ со слабокислым

вкусом

и слабым

запахом . У г л е к и с л ы й газ в шахте выделяется из

горных пород ил и образуется

при

медленном

окислении

органи ­

ческих

веществ

(угля,

лесных

материалов

и

др . ) . В

значительно

меньших количествах С 0 2

выделяется пр и дыхании людей,

горении

ламп и взрывных

работах . У г л е к и с л ы й газ слабо ядовит. Увеличение

концентрации углекислого

газа

ведет к уменьшению

с о д е р ж а н и я

кислорода в рудничном воздухе .

П р а в и л а м и

безопасности

допу­

скается содержание углекислого

газа в рудничном воздухе

действу­

ю щ и х выработок не более 0,5%,

а в выработках с общей

исходящей

струей ш а х т ы — не более 0,75%.

Основными ядовитыми примесями рудничного воздуха

я в л я ю т с я

окись

углерода,

окислы

азота, сероводород,

сернистый газ .

О к и с ь у г л е р о д а

(СО) — сильно

ядовитый газ без

цвета,

вкуса

и запаха,

с

плотностью

относительно

воздуха

0,97.

П р и

жительного вдыхания воздуха с содержанием

0,4%

СО.

Предельно

допустимая концентрация СО на ш а х т а х СССР — 0,0016%

по объему.

Основными

источниками

образования

окиси углерода

в

шахте

я в л я ю т с я

взрывные

работы и рудничные

п о ж а р ы .

С е р о в о д о р о д

(H2 S) — газ

более

ядовитый,

чем

окись

углерода,

без цвета,

с сильным резким

запахом, по которому легко

о б н а р у ж и в а е т с я его присутствие

в воздухе .

Предельно

допустимая

к о н ц е н т р а ц и я

сероводорода

в воздухе — 0,00066% по объему. Серо­

водород в шахте образуется

при р а з л о ж е н и и

органических

веществ

и минералов,

содержащих

серу, при взрывных работах, а

т а к ж е

может выделяться из горных

пород.

С е р н и с т ы й

г а з

(S0 2 )

образуется

в

ш а х т а х в

основном

п р и горении у г л я , содержащего

серу, во время

подземных

п о ж а р о в ;

иногда он выделяется из

о к р у ж а ю щ и х

пород

и у г л я

вместе

с серо­

водородом; соединяясь с водой, образует сернистую кислоту,

к о т о р а я

оказывает

вредное

в л и я н и е

на

металл

и р а з д р а ж а ю щ е

действует

на слизистую оболочку человека. Содержание в рудничном

воздухе

сернистого газа более 0,05%

опасно дл я ж и з н и .

О к и с л ы

а з о т а

(NO, N 0 2 и др.) образуются

пр и взрывных

в шахте в рудничный воздух, наиболее представительным

я в л я е т с я

рудничный газ .

Р у д н и ч н ы й г а з

(гремучий газ) — метан С Н 4 с

примесями

углекислого газа, азота, водорода, этана и других

газов .

Рудничный

газ бесцветен, безвкусен

и не имеет запаха .

Плотность

метана

рода. Т а к о й воздух

становится непригодным дл я д ы х а н и я .

Смесь воздуха

с содержанием 5 — 6 - ^ - 14 — 16% (по объему)

времени (в

сутки) выделяется

определенное

количество

газа .

Этот

п о к а з а т е л ь

называется абсолютной газообилъностъю

шахты.

Абсолютная газообильность

ш а х т ы — это

количество

газа

(ме­

Q — количество воздуха

в исходящей струе, м 3 /мин .

Опасность ш а х т ы по

газу оценивается относительной

газообилъ­

отнесенным на 1 т среднесуточной добычи у г л я :

? с н 4 = — —

, м3 /т,

где а — среднесуточная добыча у г л я

шахтой, т.

пласте обнаружено выделение метана.

Т а к и е

ш а х т ы переводят

на

газовый режим, регламентируемый п р а в и л а м и безопасности.

П о

относительной газообильности

по метану все

ш а х т ы

подразделяют

на четыре категории:

•— д С І І 4

I

категория — qCHl

= до 5

м 3 /т;

I I

категория

= 5

10

м 3 /т;

I I I

категория — qGHt

=

10

-^- 15

м 3 /т;

сверхкатегор -

ные — дсн 4

5 s 15

м 3 /т,

а т а к ж е

ш а х т ы ,

разрабатывающие

пласты,

опасные по внезапным

выбросам и суфлярным

выделениям .

ных выработок ш а х т в

соответствии с

П р а в и л а м и

безопасности

следующие:

Н е д о п у с т и м о е

Б п і т и л я ц и о н н а я с т р у я

с о д е р ж а н и е метана,

% по

о б ъ е м у

И с х о д я щ ая из

участка

(лавы)

1,0

Общая исходящая из шахты, крыла

0,75

Поступающая

из других очистных или

подго­

товительных

забоев

0,5

Местное (в

отдельных

местах)

скопление

в забоях

очистных или подготови­

тельных выработок

2,0

метана 1 %

и более запрещается .

Е с л и в

выработках содержание

метана превысит

нормы,

уста­

новленные

п р а в и л а м и безопасности,

рабочие д о л ж н ы

быть

немед­

ключен . У входа

в

т а к у ю

выработку

д о л ж е н

быть

выставлен

з а п р е щ а ю щ и й

знак — обычно

две доски,

установленные

крестом.

К о н т р о л ь

за

содержанием

метана,

углекислоты и

кислорода

в рудничном воздухе осуществляется с

помощью

переносных шахт ­

ных интерферометров

индивидуального

п о л ь з о в а н и я .

Имеются

воздухе

только

метана, метина и

углекислоты, а т а к ж е

метана,

углекислоты и кислорода одновременно. К р о м е того, имеются

сигна­

л и з а т о р ы

метана

д л я непрерывного

к о н т р о л я содержания метана —

стационарные и

переносные.

ципах

термокаталитического

с ж и ж е н и я метана и

измерения

выделя ­

емого

п р и

этом тепла .

П р и концентрации

метана

2 ± 0 , 3 %

включается с

и г н а л и з а ц и я — з в у к о в а я и световая.

Ш а х т н ы й

интерферометр д л я индивидуального п о л ь з о в а н и я

одной

из последних

конструкций

предназначен д л я периодического

опре­

горные

выработки

может

происходить постоянно из трещин в обна­

ж е н н ы х

стенках

выработок

и л и

в течение некоторого

небольшого

п р о м е ж у т к а времени — суфлярное

и л и внезапное выделение метана.

П р и суфлярном выделении газ

выходит из к р у п н ы х трещин и пу­

стот в у г л е

и породе. Суфляры

бывают природного

(в зонах

геологи­

ческих нарушений) и эксплуатационного происхождения .

Наиболее

мощные с у ф л я р ы последнего рода

возникают при первом

обрушении

к р о в л и п р и очистной выемке

у г л я .

Внезапные

выделения

значительных объемов

метана

протекают

угольной

мелочи.

Подобные формы газовыделения

называются вне­

запными

выбросами

угля и газа. Внезапные выбросы

обычно с в я з а н ы

с разрушением значительных участков угольного пласта,

прилега­

ющих

к плоскостям

о б н а ж е н и я ,

под

действием

горного

д а в л е н и я .

В

рудничной атмосфере содержится

породная

и у г о л ь н а я

п ы л ь .

Р у д н и ч н а я

п ы л ь —

совокупность минеральных

частиц

(пылинок) размером

в поперечнике от

1 мм до долей микрона, взве­

выработок . Запыленность воздуха в горных

выработках оценивается

весовым

содержанием пыли в 1 м 3

воздуха .

У г о л ь н а я

п ы л ь образуется г л а в н ы м образом при бурении

ш п у р о в ,

подрубке пластов врубовой машиной или

выемке у г л я

комбайном,

погрузке и

р а з г р у з к е

у г л я ;

породная

п ы л ь — при

бурении

и взрывании .

У г о л ь н а я

пыль представляет

опасность

в

отношении

взрыва —'

п ы л ь может взрываться при концентрации

ее

в воздухе

около

40—

50 г / м 3 ,

а при наличии в рудничной атмосфере

метана — при значи­

тельно меньшей концентрации .

П р и

увеличении зольности угольной пыли ее способность

к

взры ­

ванию

снижается .

Д л я

п р е д у п р е ж д е н и я

взрыва

угольную

п ы л ь убирают

из

мест

н а к о п л е н и я ,

производят

побелку

стенок выработок и орошение

мест

Эффективными мерами я в л я ю т с я осланцевание выработок

инерт ­

ной п ы л ь ю ,

т. е. покрытие стенок выработок

специальной

инертной

п ы л ь ю , и соблюдение особых требований

к ведению

взрывных

работ.

С целью

л о к а л и з а ц и и распространения

взрыва

угольной

п ы л и

в выработках устраивают так называемые сланцевые

заслоны:

на

спе­

циальные п о л к и под кровлей выработки насыпают

сухую

и н е р т н у ю

пыль .

В случае взрыва п ы л и в каком -либо участке ш а х т ы взрывная!

волна

опрокидывает

эти п о л к и и

образуется п ы л е в а я завеса, п р е п я т ­

ствующая распространению взрыва .

Д л я уменьшения

запыления

подземных выработок угольной

кидными клетями, так к а к

в местах

з а г р у з к и

скипов

и

р а з г р у з к и

клетей

образуется

у г о л ь н а я

п ы л ь ,

которая

может

переноситься

струей

воздуха

в шахтные

выработки .

К о н т р о л ь за

запыленностью

вездуха в

выработках

ведут

с по ­

мощью

переносных

пылемеров.

У г о л ь н а я п ы л ь может вызвать легочное

заболевание

—

а н т р а к о з .

П о р о д н а я

п ы л ь , с о д е р ж а щ а я

к в а р ц ,

вызывает

п р и ее

о с а ж д е н и я

на легких

человека

т а к ж е

легочное

заболевание — силикоз .

П р и ­

меняемые

на ш а х т а х СССР

комплексы профилактических

меропри ­

п о д а ю щ е м у, по

другому стволу — вентиляционному (вытяжному) —

из ш а х т ы отводится отработанный воздух.

П р а в и л а м и

безопасности у к а з ы в а е т с я , что проветривание под­

отработанный воздух отсасывается из шахты,

а свежий воздух

вслед­

ствие

создаваемого

в шахте

р а з р е ж е н и я

поступает

в

нее

(рис.

150), и нагнетательно - всасывающую .

Н а

газовых

у г о л ь н ы х

ш а х т а х допускается

применять

только

всасывающую

систему

проветривания .

П р и

всасывающей

схеме

в результате

р а з р е ж е н и я ,

создаваемого

вентилятором,

давление

воздуха РБ

у

у с т ь я

ствола

Б

(см.

рис. 150) меньше атмосферного давления

РА

У

устья

подающего

ствола.

З а

счет

разности

д а в л е н и я

Ра

— Рб = h, называемой

деп­

рессией,

и

происходит

движение

воздуха

по подземным

выработкам .

П р и

нагнетательной

схеме

разность

д а в л е н и я , обусловливающая

движение

воздуха, называется

компрессией.

Д е п р е с с и я определяется по формуле

h =

V2,

мм

вод. ст.,

где

а — эмпирический

коэффициент,

к г - с е к 2 / м ;

L — длина

выра ­

ботки, м; S — площадь поперечного

сечения

выработки,

м 2 ;

р —

периметр выработки,

м;

ѵ — скорость

д в и ж е н и я

воздуха,

м/сек.

Количество

воздуха,

проходящего

по

выработке,

определяется

по формуле

Q — vS,

м 3 / с е к ,

тогда h — a

-^Ш^-.

деляют специальным прибором —

анемометром.

Д л я сравнения шахт по степени трудности их проветривания

Vh

Эквивалентное

отверстие

— мысленное отверстие в тонкой

стенке,

через которое п р и той ж е депрессии, что и депрессия шахты,

про­

ходит такое ж е количество

воздуха, что и через всю ш а х т у . В

зависи­

мости от величины эквивалентного отверстия А все ш а х т ы

разделяют

на трудно

проветриваемые

(А < ; 1 м 2 ) ,

средней

трудности

проветри­

в а н и я (А

— 1

-^-2 м2 ) и легко проветриваемые

(А > 2 м 2 ) .

Сопро­

тивление отдельных выработок т а к ж е может оцениваться

величиной

эквивалентного

отверстия.

Система вентиляционных выработок на шахте бывает довольно

сложной .

В е н т и л я ц и о н н а я

струя последовательно проходит

по

вы­

работкам

или разветвляется по п а р а л л е л ь н ы м

выработкам .

Количество

воздуха,

необходимое

д л я

проветривания,

опре­

деляется расчетом по количеству в ы д е л я ю щ и х с я в шахте

газов,

числу одновременно н а х о д я щ и х с я в подземных

выработках

людей,

нимают

максимальное .

Д л я

у г о л ь н ы х

шахт

расчет

потребного

количества

воздуха

ве­

дется

по

добыче

у г л я

с

последующей

проверкой

по

прочим

факторам:

Q = qT,

м 3 / м и н ,

где q — расчетная

норма

воздуха

на

1 т

суточной

добычи у г л я ,

м 3 /мин;

Т

— суточная добыча

у г л я

шахтой,

т.

Расчетные нормы

воздуха

по

С 0 2 и С Н 4 ,

регламентируемые

пра ­

вилами безопасности, приведены в табл. 3.

Вентиляционные

устройства.

По

назначению вентиляционные

устройства

делят

на

устройства

д л я и з о л я ц и и

выработок

от

доступа

воздуха — перемычки, вентиляционные двери, л я д ы и

т. п. и

уст­

ройства д л я пропуска

воздуха — воздушные

мосты

(кроссинги),

вентиляционные трубы, вентиляционные к а н а л ы

вентиляторов .

Вентиляционные

устройства

для

изоляции

выработок

от

доступа

воздуха.

Основное

требование,

предъявляемое ко

всем

к о н с т р у к ц и я м

вентиляционных

устройств

этой г р у п п ы , — м и н и м а л ь н а я

их

воз­

духопроницаемость .

Вентиляционные

перемычки

(парусиновые,

деревянные,

кирпич ­

ток, выработанных пространств, а т а к ж е

д л я разделения входящей

и исходящей струй. Вентиляционные

перемычки устанавливают

К а т е г о р и я ш а х т ы

С у т о ч н о е в ы д е ­

л е н и е С Н 4 и л и

К о л и ч е с т в о в о з д у х а н а і т

по С Н 4 и л и г р у п п а

С 0 2 н а 1 т с р е ­

с у т о ч н о й д о б ы ч и , м ' / м и н

по С 0 2

д н е с у т о ч н о й

д о б ы ч и , м 3

I

До 5

1,0

I I

От

5 до

10

1,25

I I I

От

10 до

15

1,50

I V

группа по

15

Количество

воздуха

должно

С 0 2

или

сверхка-

быть

таким,

чтобы

содержа­

тегорные

по С Щ

ние

С 0 2

и

С Н 4

в общешахт­

ной исходящей струе не пре­

вышало

0,75%,

но

не

менее

1,5 м 3 / м и н

на

1

т

среднесу­

д л я о т к р ы в а н и я

при пропуске

составов вагонеток. Обычно

вентиля ­

ционные

двери

устанавливают

парно дл я обеспечения

ш л ю з о в а н и я

воздуха

(в тот момент, когда одна

дверь открыта, д р у г а я

закрыта) .

Н а л и ч и е двух дверей позволяет

пропускать составы,

не

н а р у ш а я

вентиляции на данном участке .

Различают так называемые

регулирующие двери, в которые вде­

Л я д а м и

обычно

перекрывают

устья н а к л о н н ы х и вертикальных

горных выработок (шурфов и стволов).

Кроссинги

(воздушные мосты)

устанавливают

в места

пересече­

н и я выработок с входящей и исходящей струей воздуха дл я их

раз ­

деления .

Наиболее

простыми

я в л я ю т с я

трубчатые

кроссинги

(рис. 151, а). В кроссинге обычно устраивают

вентиляционные двери

д л я пропуска

людей, а иногда и вагонеток.

Кроссинги

типа

перекидного

моста

(рис. 151, б) имеют

наимень ­

шее, по сравнению с другими типами, аэродинамическое

сопроти­

вление.

Ш а х т н а я

в е н т и л я т о р н а я установка с л у ж и т

дл я

непрерывной

подачи в ш а х т у свежего

воздуха

и состоит из рабочего и резервного

вентиляторов,

вентиляционных

к а н а л о в ,

устройств дл я

изменения

н а п р а в л е н и я

д в и ж е н и я

воздуха,

электродвигателей,

у п р а в л я ю щ е й

и регистрирующей а п п а р а т у р ы и здания .

Обычно

шахтные

вентиляторы

имеют

производительность

3—

5 тыс. м 3 / м и н .

Н а

больших ш а х т а х

устанавливают

вентиляторы

производительностью

20—25 тыс. м 3 воздуха

в минуту .