книги из ГПНТБ / Рудничная вентиляция учебное пособие для студентов горных вузов и факультетов канд. техн. наук М. Н. Бодягин.1960 - 23 Мб

Величину интенсивности пылеобразования можно определить- и опытным путем [58], а именно, отгородив часть выработки, в которой происходит пылеобразующий процесс, и замерив кон-'

центрацию пыли в момент времени t\ и затем через некоторый промежуток времени в момент t2. Интенсивность пылеобразова­ ния b находится из выражения

V—изолированный объем выработки, ms.

Рекомендуемые различными исследователями скорости дви­ жения вентиляционной струи в подготовительных забоях по пы­ левому фактору находятся в пределах от 0,25 до 0,5—0,8 м/сек.

Для очистного угольного забоя удельный выход пыли g опре­ делится по данным фактических замеров [97] из условия

где «1 — средняя запыленность воздуха впереди источника пыле­ образования, жг/л<3;

пй — средняя запыленность воздуха позади источника пыле­ образования, мг\м\

Q — количество воздуха, проходящее по лаве, м?/сек~ N—интенсивность отбойки (погрузки) угля, т/сек.

Интенсивность пылеобразования будет равна количеству пыли, образующейся при выполнении того или иного процесса,

деленному на продолжительность процесса, а количество необ­ ходимого для проветривания воздуха определится как частное от деления интенсивности пылеобразования на разность между

допустимой нормой запыленности и запыленностью поступаю­

щего в лаву воздуха.

При этом следует учитывать, что скорость движения воздуха' по лаве не должна быть чрезмерной, вызывающей увеличение за­ пыленности.

По обстоятельным исследованиям С. Я. Хейфица и А. С. Бурчакова [97], минимально допустимая по пылевому фактору ско­ рость движения воздуха в лаве должна быть 1 м/сек, оптималь­

ная •— 2 м/сек, а максимально допустимая — 4 м/сек. Эти цифры следует, однако, считать лишь ориентировочными. Следует так­ же иметь в виду, что расчет проветривания по пыли можно рас­ сматривать только в сопоставлении с расчетами по другим фак­

торам (расчет по СН4, СО2 и т. д.).

Весьма важными с точки зрения борьбы с пылью являются мероприятия, связанные _с изменением и совершенствованием

ляется через специальный клапан в атмосферу. Респиратор имеет следующую техническую характеристику.

угольной пыли, .достигается проведением серии мероприятий по предотвращению образования и накапливания пыли в выра­ ботках, предотвращению воспламенения угольной пыли, локали­ зации взрыва пыли.

Как обязательные меры Правилами безопасности предусмат­ ривается уборка угольной пыли в местах ее отложения, побелка основных откаточных и вентиляционных выработок смесью це­ мента и извести, применение указанных в предыдущем пара­ графе мер орошения и других методов осаждения и улавливания

пыли при всех пылеобразующих процессах, а также мер по пред­

отвращению образования пыли.

Предотвращение воспламенения угольной пыли обеспечи­

вается строгим выполнением требований специального режима, описанного выше, применительно к метану. Дополнительными требованиями являются требования по осланцеванию и ороше­ нию выработок и связыванию осевшей пыли.

Осланцевание выработок является' одним из основных мероприятий, предписываемых Правилами безопасности, и со­ стоит в том, что во взрывоопасную пыль добавляется негорючая инертная пыль в количестве, достаточном, чтобы смесь этих пы­ лей была невзрывчатой. Минимальная норма негорючих веществ в смеси угольной и инертной пыли для негазовых шахт не ниже 60%, для газовых — не ниже 75%. Конкретная норма содержа­ ния негорючих веществ в пыли определяется опытным путем

одновременно с исследованием взрывчатых свойств пыли, с при­ менением той же аппаратуры. С этой целью производят серию испытаний взрывчатости угольной пыли при различных разме­ рах добавки к ней инертной пыли, находя в процессе испытаний

то минимальное количество инертной пыли, при добавлении ко­ торого угольная пыль становится невзрывчатой. Минимальную норму негорючих веществ подсчитывают по формуле

101

где С—минимальная норма негорючих веществ, %;

b — суммарное содержание негорючих в угле, найденное

анализом, %;

Д— добавка инертной пыли, %.

Инертная пыль готовится из глинистого сланца, доломита или известняка, при этом она должна удовлетворять следующим тре­

бованиям:

1)не должна содержать горючих веществ более 5%;

2)не должна содержать свободного кремнезема более 10%;

3)не должна содержать вредных и ядовитых примесей;

4)не должна быть влажной и гигроскопичной;

5)пыль должна проходить на 99% через сито № 06 и не менее

чем на 50% через сито № 0075;

6)не должна терять способность переходить во взвешенное

состояние после пребывания во влажной атмосфере. Осланцевание на пластах, опасных по пыли, производится во

всех подземных выработках, кроме очистных забоев. Необходи­ мый расход инертной пыли на осланцевание каждой выработки устанавливается практическим путем и должен быть не менее 1 кг на 1 м3 выработки. Особенное внимание должно уделяться осланцеванию участков выработок, подверженных сильному за­ пылению (участки, примыкающие к лаве, погрузочные пункты и т. д.), а также осланцеванию при производстве взрывных ра­ бот.

Производительность осланцевания при сечении штрека 4—

•5 ж2 составляет: ручная 30—60 м, машинная 300 м в смену при фактическом расходе пыли 8—15 кг на 1 м.

Осланцевание производится либо вручную, либо при помощи специальных механизмов. Сроки осланцевания устанавливаются

■опытным путем на основе отбора и анализа проб пыли.

Контроль за достаточностью осланцевания осуществляется путем периодического осмотра выработок и отбора и анализа проб пыли на ее взрывчатость и содержание в ней негорючих веществ.

Контрольное испытание проб пыли из осланцованной выра­

ботки на взрывчатость производят на приборе ПКО-1 (рис. 51). Прибор состоит из специальной трубки, выполненной из туго­ плавкого стекла и укрепленной на двух опорах, с электрической

•спиралью в качестве источника воспламенения пыли. В конце

трубки установлен податчик пыли. Прибор включается в элек­ трическую сеть через трансформатор ЛАТР-1, который служит для регулирования напряжения и температуры спирали. При ис­ пытании навеска пыли 0,6 г, приготовленная из просеянной через сито № 06 пробы шахтной пыли, помещается в податчик и при помощи последнего подается на спираль, нагретую до темпера­ туры -|-1150о. Отсутствие пламени на спирали при пятикратном

испытании пробы указывает на достаточную осланцованность

102

пыли. Габариты прибора 600 X 200 X 135 мм. Вес без трансфор­ матора и футляра 4,29 кг, вес полного комплекта прибора с фут­ ляром 25 кг.

Анализ пыли на содержание негорючих веществ производится в лабораториях.

Негорючие вещества слагаются из суммы золы и углекислоты

карбонатов, содержащихся в пробе. Кроме негорючих, в осланцованной пыли определяют содержание влаги.

Возможно также определение зольности пыли волюмометри-

ческим способом, основанным на том, что количество вытесняе-

Рис. 51. Общий вид прибора ПК.О-1

мой пылью жидкости при определенном объеме последней будет

различно при разной зольности пыли.

Если зольность неосланцованной или недостаточно осланцованной угольной пыли ниже требуемой по нормам, то необходи­ мое для доведения зольности до установленной нормы количе­ ство инертной пыли можно найти из выражения

lOOOz - ЮОй

где X — количество инертной пыли на 1 кг осланцовывае-

мой пыли, г;

z — требуемая зольность осланцовываемой пыли в процен­ тах по весу;

е— естественная зольность неосланцованной пыли на 1 кг пыли, г.

При визуальном осмотре выработок необходимость повтор­ ного осланцевания определяется по налету угольной пыли. Если инертная пыль (светлая) не видна или плохо видна под налетом угольной пыли, необходимо произвести повторное осланцевание.

Способность пыли переходить во взвешенное состояние прове­ ряется путем помещения навески пыли (20 г) в закрытом сосуде над водой. После 10 дней хранения пыль должна сохранить спо­ собность переходить во взвешенное состояние. В случае необхо­ димости в качестве меры повышения способности пыли рассеи­

103

ваться в нее добавляют [69] в небольшом количестве (0,4%} сплав парафина и канифоли (ПК) или стеарин (0,2%).

При повторном осланцевании выработки необходимо произ­ водить уборку ранее накопившейся в ней пыли.

Расход инертной пыли на осланцевание составляет в общем от 1 до 3 кг пыли на 1 т суточной добычи шахты.

Действие осланцевания для шахты продолжается 3—5 меся­ цев, для отдельных участков — несколько недель и дней. Места

особо обильного пылеобразования (погрузочные пункты) тре­

буют ежесуточного добавочного осланцевания.

Как мера борьбы с угольной пылью на шахтах Западной Гер­ мании применяется нанесение при помощи торкрет-машины на слой угольной пыли водного раствора соли. Расход соли состав­ ляет при нанесении на стенку 8 г/м2, при нанесении на почву 40 г/лг2. Соленая корка, систематически (1—2 раза в неделю) орошаемая водой (0,1 л/м2), обладает способностью прочно свя-

зывать в течение длительного времени осаждающуюся в выра­ ботки угольную пыль. Способ этот не нашел широкого примене­

ния, так как он недостаточно эффективен в выработках с ин­ тенсивным пылеобразованием и в выработках с высокой влажностью.

Во влажных и мокрых выработках Правилами безопасности

рекомендуется вместо осланцевания связывание угольной пыли добавками или пастой.

Эти способы целесообразно применять также в тех местах,,

где происходит очень быстрое накопление угольной пыли и ослан­

цевание приходится проводить ежедневно или ежесменно. Способ связывания пыли хлоркальциевой пастой основан на

использовании гигроскопических свойств хлористого кальция, к которому добавляется неионогенный смачиватель (например, ДБ). Опыт применения пасты [20], состоящей из 30—40% хло­ ристого кальция, 2,5—5% гидрата окиси магния, 62,5—50% воды, 1% неионогенного смачивающего вещества, 4% хлористогомагния, дал хорошие результаты. При расходе пасты 5 кг на

1 м2 стенки выработки обеспечивается связывание пыли: при слабом пылеотложении в течение 5—6 месяцев, при интен­ сивном — 5—6 недель.

Хорошие результаты по связыванию пыли дает орошение вы­ работок с добавкой в воду хлористого кальция, хлористого нат­

рия и неионогенных смачивателей, которые предупреждают вы­ сыхание орошенных поверхностей, улавливая влагу из воздуха,

и создают возможность налипания на стенки выработки оседаю­ щей пыли.

Примерный состав рекомендуемой МакНИИ [18] смачиваю­ щей жидкости следующий: 20—35%- раствора хлористого каль­ ция с добавкой 1—4% смачивателя ДБ в зависимости от относи­ тельной влажности воздуха.

104

Связывание угольной пыли на почве выработок производится путем увлажнения пыли водой, содержащей 0,2% смачива­ теля ДБ, и последующей посыпкой увлажненной почвы мелко­ зернистой поваренной солью из расчета, что количество соли

должно быть равно (по весу) примерно /*з количества воды, ис­ пользованной на увлажнение.

Орошение выполняется при помощи специальных аппаратов переносного типа (например, ОП-2).

По данным МакНИИ, на шахтах с относительной влажностью 85% и выше эффективность смачивания выше, а стоимость — ниже, чем эффективность и стоимость осланцевания.

гло-------------Н

Рис. 52. Сланцевый заслон

Основные меры по локализации взрыва угольной пыли и пре­ дотвращению тяжелых последствий его те же, что и для локали­ зации взрывов метана. Дополнительной мерой является устрой­

ство сланцевых заслонов.

Сланцевый заслон (рис. 52) устраивается в виде полок ши­ риной 250—500 мм, устанавливаемых поперек выработки на опо­

рах, позволяющих их легкое опрокидывание. Полки загружаются инертной пылью. Количество инертной пыли для сланцевого за­ слона принимается (по ПБ) из расчета на каждый 1 л2 попереч­ ного сечения выработки; для основных выработок 400 кг, для

промежуточных — 200 кг. Количество полок в заслоне опреде­ ляется в зависимости от емкости отдельной полки и общего коли­ чества пыли в заслоне. Общая длина сланцевого заслона должна быть не менее 20 л.

Назначение заслона — создать непроходимую для взрыва угольной пыли зону. В момент взрыва угольной пыли идущей от

взрыва волной опрокидываются полки с инертной пылью. По­ следняя переходит во взвешенное состояние и создает зону, через

которую не может пройти пламя взрыва. Дальнейшее развитие взрыва таким образом прекращается-.

Учитывая, что полки не должны опрокидываться от действия взрывной волны при отладке забоя и что скорость движения

взрывной волны возрастает при ее продвижении, сланцевый за­

105

Глава III

КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ В ШАХТАХ

Климатические условия в горных выработках определяются температурой, влажностью и скоростью перемещения находяще­ гося в них рудничного воздуха.

Воздух подается в шахту либо с той температурой и влажно­ стью, какую он имеет на дневной поверхности, либо названные параметры изменяются предварительным его охлаждением или нагреванием. При прохождении воздуха по горным выработкам происходит дальнейшее изменение этих параметров.

Климатические условия, в которых трудящийся выполняет свою работу, определенным образом влияют на его здоровье и производительность труда. Поэтому необходимо изучение клима­ тических условий в шахтных выработках. Необходимо также умение производить предрасчет величин факторов, определяю­

щих климатические условия в шахте, а также в случае надобно­ сти их направленное изменение.

§ 13. ТЕМПЕРАТУРА РУДНИЧНОГО ВОЗДУХА

Температура и теплосодержание1 воздуха в горных выработ­

ках меняются в зависимости от следующих факторов:

1)температуры и влажности подаваемого в шахту воздуха;

2)теплообмена между вентиляционной струей и горными по­ родами;

3)сжатия или расширения воздуха вследствие изменения ба­ рометрического давления при перемещении воздуха по выработ­

кам вниз или вверх; 4) различных процессов с поглощением или выделением теп­

ла, имеющих место в шахте; 5) теплообмена между вентиляционной струей и добытым

полезным ископаемым до его выдачи на дневную поверхность;

1 Теплосодержанием называется общее количество тепла во влажном воздухе, отнесенное к весу сухой его части (ккал/кг).

107

6)тепловыделения при работе машин и механизмов;

7)присутствия людей и других источников тепловыделения;

8)интенсивности проветривания.

Роль перечисленных факторов различна.

Если воздух подается в шахту без подогрева или охлажде­ ния, то колебания его температуры на дневной поверхности в оп­ ределенной степени влияют на температуру воздуха в горных выработках. В удаленных от подающего ствола пунктах эти изме­

нения сказываются слабее, чем в подающем стволе, особенно для

При подогреве воздуха калориферами температура подавае­ мого в шахту воздуха поддерживается почти постоянной, соот?

ветственно чему температура в очистных забоях также сохра­

няется более постоянной.

Уменьшение амплитуды колебаний температуры воздуха при движении его от подающего ствола к очистному забою обуслов­ лено рядом факторов, из которых основным является теплообмен между воздухом и горными породами.

Температура горных пород до глубины 25—30 м от земной поверхности изменяется в течение всего года в зависимости от температуры атмосферного воздуха.

На глубине 25—30 м находится зона постоянной темпера­ туры, в которой температура пород на 1,5—2° выше среднегодо­ вой температуры данной местности, находящейся для южных ши­ рот Советского Союза в пределах от -j-7 до —9°, а для север­ ных — от 4-5 до +4° и ниже.

Температура горных пород ниже зоны постоянных темпера­ тур возрастает с глубиной. Показателями, отражающими интен­

сивность этого нарастания, являются:

геотермическая ступень, т. е. расстояние в метрах при углублении, на которое температура горных пород возрас­ тает на 1°;

Для установления конкретных значений геотермической сту­ пени производят замер температуры горных пород на разных глубинах в скважинах, пробуренных с поверхности, или в неглу­ боких (2—5 м) шпурах, пробуриваемых из находящихся в про­ ходке подготовительных выработок нескольких горизонтов шахты.

Измерение температуры пород можно производить различны­ ми приборами: обычными жидкостными (ртутными) термометра­ ми, дистанционными термометрами, электрическими термометра­

108