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

Значение коэффициента турбулентной диффузии при провет­ ривании круглой свободной струей берут из таблицы (приложе­ ние 13), если для камеры соблюдается условие

> 0,38,

струи и т. д.) проветривания одиночной камеры или при прове­

тривании группы камер показатель Л и техника подсчета будут несколько иными.1

II. Для систем разработки с очистным про­ странством в виде штрекообразной выработки

чее пространство не проветривается деятель­ ной сквозной струей.

При таких системах разработки отбойка производится в большинстве случаев массовыми взрывами.. Поэтому преду­

сматривают 2 периода в проветривании: первый — удаление га­ зов, выброшенных в выработки при взрыве—период усиленного проветривания; второй — удаление газов при выпуске отбитой руды — период нормального проветривания.

Для усиленного проветривания после массового взрыва при камерной системе разработки с послойной отбойкой руды гори­ зонтальными скважинами количество воздуха подсчитывается по формуле

металлических рудников после взрывных работ, ч. II. Изд. АН СССР, 1946.

359

выделения в начальный период выпуска руды; Рс — суточное количество руды, выпускаемой из дучек

данного орта, т;

VCB — свободный объем руды, который можно прини­

мать равным 0,3 м:>/мУ;

/г. = 0,9— объем газов, образующихся при взрыве 1 кг ВВ,

я?)кг-,..

t’ —- время проветривания, принимаемое равным 300

сек.;

А2 — количество ВВ, расходуемого при вторичном дроб­ лении.

360

Для подсчета количества воздуха при проветривании блоков при системе этажного самообрушения пользуются приведенной

выше формулой (307)

Q = У УвДу, м3/сек.

В этой формуле принимают:

при подсечке массива время проветривания t' = 1800 сек. (30 мин.) и включают в загазированный объем все выработки до поверхности;

при выпуске руды и дроблении негабарита t' = 300 сек., а за­ газированный объем — только орт скреперования от лебедки до сборной вентиляционной сбойки.

При массовом взрыве при системе этажного принудительного обрушения пользуются формулой

При нормальном проветривании в этом случае расчет ведется по приведенной выше формуле (307)

Q = У Увду, лх3/сек.

При ликвидации потолочины расчет проветривания ведут, пользуясь формулой (308), но принимают значения i для пу­

стот, находящихся ниже на 1—2 этажа от наносов, 0,095, а для пустот, находящихся под несколькими отработанными этажами,

0,124.

Для рудных шахт требуется производить расчет количества воздуха «по пыли». Однако общепризнанных методов такого рас­ чета нет.

В. Н. Ворониным предложено распределение шахт на кате­

361

буется воздуха от 2 до 8 м3/т, и сверхкатегорных при норме выше 8 м3/т борьба с пылью вентиляционными средствами за­ труднительна и необходимо переводить эти рудники в более низкие категории за счет внедрения комплексов противопыльных

мероприятий.

П. И. Мустель, как указывалось выше, считает, что для рас­

чета количества воздуха по пыли применимы формулы расчета

воздуха на разжижение газов ВВ с заменой в них количества

которую он рекомендует принимать для выработок грохочения и скреперования руды в очистных блоках равной 0,5 м/сек, и для

всех остальных выработок 0,25 м/сек.

Общешахтный дебит воздуха находят как сумму дебитов,

найденных для участков и забоев.

Наибольшее из вычисленных по указанным факторам коли­ чество воздуха принимается за исходное и затем увеличивается для учета1:

а) необходимости проветривания резервных забоев из рас­ чета подачи в них 50% от того количества воздуха, которое тре­ буется для проветривания действующего забоя;

б) неравномерности добычи и неравномерности газовыделе­

ния в забоях в зависимости от характера производственных про­

цессов;

в) утечек воздуха по пути его следования.

Каждая из этих поправок выражается коэффициентом 1,1—1,2 и при подсчете по забоям учитывается отдельно. По­ правка на неравномерность газовыделения вводится непосред­ ственно для забоя, добавочные количества воздуха и утечки учи­ тываются от того пункта по схеме, в котором они будут иметь место.

При подсчете Q для шахты в целом обычно берется один

•общий коэффициент, учитывающий все поправки. По действую­ щим в данное время нормативам проектирования коэффициент этот принимается для угольных шахт равным 1,45. При цент­ ральной схеме проветривания требующийся коэффициент запаса может оказаться большим, чем при диагональной схеме.

Для рудных шахт Криворожского бассейна С. И. Луговский предложил принимать коэффициент запаса воздуха:

Вопрос об установлении значения коэффициента запаса воз­ духа является довольно сложным и общей методики его уста­ новления пока нет. А. И. Ксенофонтова и К. 3. Ушаков, спе­ циально исследовавшие этот вопрос [45], рекомендуют при уста-

362

новлении коэффициента запаса воздуха для проветривания га­

к бесполезным потерям. На основе материалов по Сталино-Ма-

кеевскому району Донбасса указанные авторы рекомендуют для

шахт, сходных с обследованными, принимать коэффициенты за­

паса для подземных работ (т. е. без учета утечек у вентиля­ тора) :

Очевидно, что эти рекомендации являются пока лишь част­ ными и подлежат опытной проверке на шахтах Донецкого и

других бассейнов.

Определенное с учетом коэффициента запаса количество воз­ духа принимается за окончательное, необходимое для проветри­ вания подземных работ, и отмечается на расчетной схеме про­ ветривания.

Обычно производительность шахты за срок ее существования принимается в проекте постоянной, постоянным же считают и расход ВВ, соответствующий данной производительности. Но газообильность шахты по горизонтам с глубиной обычно бывает

разная. В этом случае количество воздуха, необходимого для проветривания шахты, в разные периоды ее существования бу­ дет также разным.

Это положение необходимо учитывать в проекте не только при решении вопросов вентиляции, но и вопросов вскрытия. Се­

чения основных вскрывающих выработок и канала вентилятора,

которые будут существовать в течение всего срока отработки шахтного поля, обязательно должны быть проверены на ско­ рость прохождения по ним максимального за весь этот срок ко­ личества воздуха (обычно это количество воздуха, необходи­ мого для проветривания нижнего горизонта при проектной до­ быче шахты). Для этажных главных вскрывающих выработок сечения их проверяются на скорость движения максимального

количества воздуха, необходимого для проветривания данного

этажа.

§ 54. ВЫБОР СИСТЕМЫ, СПОСОБА И СХЕМЫ ПРОВЕТРИВАНИЯ ШАХТЫ

В вентиляции по отдельным вопросам пока еще не введено четкой, единой и обязательной терминологии. Например, к часто применяемым, но не всегда одинаково понимаемым тер­ минам относятся: система вентиляции, способ вентиляции и

схема вентиляции.

В данном разделе принята с некоторыми изменениями, тер­ минология, предложенная А. Ф. Каратаевым [36].,

363

Системой вентиляции шахты названа совокупность вентиляционной сети шахты и включенных в нее источников тяги, т. е. совокупность элементов, составляющих единую аэро­ динамическую систему.

Шахта может представлять собой единую систему вентиля­ ции (иметь общее проветривание) или быть разделенной на несколько секций с самостоятельной системой вентиляции в каждой из них (секционное проветривание).

Способом проветривания (вентиляции) назван способ получения разности давлений, необходимой для переме­ щения воздуха в вентиляционной сети. Различают:

рядок распределения и движения воздуха по выработкам,

обусловленный .расположением рабочих забоев и горных выра­ боток.

В зависимости от взаиморасположения выработок, по кото­ рым проходят главные входящие и исходящие струи, известны

при восходящем проветривании очистных забоев целое крыло

имеется не для всего крыла, а лишь для группы участков дан­

ного крыла; в) участковая — когда каждый участок имеет свою

выработку для исходящей струи.

При нисходящем проветривании определяющим будет нали­ чие общих выработок для входящих струй;

3)комбинированная, имеющая элементы центральной

идиагональной схем.

Схематически принятая терминология отражена на представ­ ленной схеме (рис. 215).

При проектировании вопрос о том, будет ли шахта иметь единую вентиляционную систему или комплекс систем, решают, исходя из размеров шахты, сложности организации управления ее проветриванием при единой вентиляционной системе и слож­ ности разделения ее на несколько систем.

361

Рис. 215. К лассификация вентиляционных схем

365

В подавляющем большинстве случаев для шахты принимают одну систему, прибегая к секционному проветриванию только при крупных шахтах или при объединении в одну производ­

ственную единицу двух-трех отдельных шахт. При разделении шахты на секции должна быть предусмотрена надежная изоля­ ция выработок разных секций друг от друга, чтобы исключить возможность нарушения вентиляции участков вследствие корот­ кого замыкания струй, относящихся к разным вентиляционным системам.

Выбор способа проветривания в определенной степени ограничивается Правилами безопасности, а именно:

1) для угольных шахт запрещается применение только есте­ ственного проветривания: для рудных шахт при особо благо­ приятных условиях оно допускается с разрешения ГТИ;

2) нагнетательное проветривание допускается для негазовых

шахт и первого горизонта шахт I и II категорий по газу. С осо­

бого каждый раз разрешения Госгортехнадзора нагнетательное проветривание допускается также для всех категорий шахт,

опасных по газу, на штольневых горизонтах при горном рельефе местности;

3)всасывающее проветривание является обязательным для газовых шахт, за исключением случаев, отмеченных в пункте

втором;

4)нагнетательно-всасывающее проветривание допускается для всех шахт при главном нагнетающем и вспомогательных

всасывающих вентиляторах, при условии, что в очистных забоях

создается разрежение.

Нагнетательное проветривание удобно в том отношении, что-

оно допускает возможность осуществления диагональной схемы при восходящем проветривании забоев и при наличии одной вентиляторной установки в центре поля.

Такой вариант выгоден при разработке верхней части место­

рождения, когда нет смысла иметь общий для всей шахты вентиляционный горизонт и для каждого добычного участка или

группы их можно иметь один участковый или групповой венти­ ляционный шурф.

При отработке второго и последующих горизонтов от этой

схемы проветривания легко перейти к диагональной крыльевой

или к центральной схеме проветривания.

От нагнетательного способа проветривания при расположе­ нии вентилятора на воздухоподающем стволе в центре шахт­ ного поля в случае надобности (например, при появлении газа или при недостаточности напора нагнетающего вентилятора по1 всем или некоторым направлениям вентиляционной струи и не­ возможности снижения депрессии) легко перейти к нагнетатель-

но-всасывающему проветриванию.

Нагнетательное проветривание удобно также при наличии-

сообщения действующих выработок с поверхностью через выра­

366

ботанные пространства, так как исключает подсос воздуха из последних, что весьма существенно, если в выработанных про­

странствах имеет место образование каких-либо вредных газов,

например углекислоты. Кроме того, очевидно, что перепад дав­ лений между вентиляционным штреком и поверхностью при восходящем проветривании и нагнетающем вентиляторе меньше,

чем при том же условии, но при всасывающем вентиляторе, сле­ довательно, меньше будут и утечки на поверхность или подсосы

с поверхности через выработанное пространство.

Основной недостаток нагнетательного проветривания, из-за которого запрещено его применение в газовых шахтах, состоит

в том, что в период аварийной остановки вентилятора, когда давление в действующих выработках снижается до атмосфер­ ного, воздух из выработанных пространств, где при нагнетании он находится под давлением выше атмосферного, будет частично' выходить в действующие выработки. Это может привести к бы­ строму загазированию действующих выработок до опасных пре­ делов. Неудобно нагнетательное проветривание также и из-за

необходимости герметизации подающего воздух ствола (обычно'

клетевого).

Всасывающее проветривание создает меньшую по сравнению с нагнетательным проветриванием опасность загазирования вы­

работок при аварийной остановке вентилятора. В этом случае в момент повышения в выработках давления до атмосферного воздух из действующих выработок поступает в выработанное

пространство, за счет чего временно задерживается газовыделе-

ние из последнего. При этом следует, однако, учитывать, что при пуске вентилятора после его остановки до момента создания разрежения в выработанном пространстве воздух из него будет более интенсивно поступать в действующие выра­ ботки, вследствие чего возможно повышение газосодержания в их атмосфере.

При центральной схеме проветривания всасывающий венти­ лятор может быть один (не считая резервного) при установке этого вентилятора на грузовом стволе. Но в случае применения фланговой схемы проветривания при необходимости восходя­ щего проветривания забоев приходится ставить вентиляторы на каждом из фланговых стволов, что усложняет управление про­ ветриванием. Однако это усложнение в некоторой степени ком­

пенсируется большими возможностями регулирования распре­ деления воздуха за счет изменений режимов работы фланговых

вентиляторов.

От всасывающего проветривания можно перейти к комбини­ рованному за счет установки нагнетающего вентилятора на

клетевом стволе или в другой пригодной для этих целей выра­ ботке.

Нагнетателъно-всасывающее проветривание невыгодно из-за большого числа вентиляторных установок и сложности управле­

367

ния проветриванием, но оно: 1) позволяет распределить общую депрессию шахты на два последовательно работающих венти­ лятора, расположенных на разных стволах, что облегчает борьбу с утечками воздуха у вентиляторной установки; 2) дает боль­

шие возможности в получении высоких напоров в вентиляцион­

ной сети; 3) облегчает борьбу с утечками через выработанное

пространство, так как при правильном управлении проветрива­

нием в районе очистных работ, на границе действий нагнетаю­ щего и всасывающего вентиляторов давление воздуха будет

близко к атмосферному. Следовательно, минимальным будет пе-

Рис. 216. Центральная схема проветривания

репад давления, вызывающий утечки по направлению: горные выработки — выработанное пространство — земная поверхность.

Последнее особенно важно при разработке самовозгорающихся углей.

Выбор схемы проветривания производится на основе оценки

конкретных особенностей схем в сочетании с определенным спо­ собом проветривания и значимости этих особенностей для ус­ ловий проектируемой шахты.

Характерным для центральной схемы проветрива­ ния (рис. 216) является параллельное, но противоположно на­ правленное движение входящей (до забоя) и исходящей (от забоя) вентиляционных струй по откаточному и вентиляцион­ ному горизонту; поэтому данную схему называют также и вэзвратноточной.

Для осуществления проветривания по центральной схеме

нужно наличие только двух стволов, в качестве которых исполь­ зуются обычно основной и вспомогательный стволы ш£хты. Вентиляционная установка при этом только одна и расположена обычно в пределах шахтной площадки, в комплексе с другим обо­ рудованием шахтной поверхности.

368