книги / Рудничная аэрология

I

Z '- y z z / / z / / ///// ////z /////// //////// ///////z //// //{ .

( у V 7 / 7 / y / / / / / / / / / / / / / y / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /

Рис. 177. Проветривание тупиковых выработок за счет общешахтной де­ прессии с применением:

а — продольных перегородок; б — вентиляционных трубопроводов

Рис. 178. Проветривание с использованием параллельных выработок

Проветривание тупиковых забоев с помощью жестких венти­ ляционных труб может быть осуществлено в сочетании с перемыч­ кой (рис. 177, б). Так как сопротивление трубы сравнительно боль­ шое, этот способ применяется для проветривания коротких вы­ работок.

Проветривание с использованием параллельных выработок применяется чаще всего тогда, когда выработка большой длины

проводится по полезному ископаемому и для ее проветривания требуется подавать значительное количество воздуха. В этом случае рядом с основной проводят вспомогательную выработку. Через определенные промежутки (10—20 м) выработки сбиваются между собой (рис. 178).

Свежий воздух движется в сторону забоев по основной выра­ ботке, а к забоям подается одним из вышеописанных способов (продольной перегородкой, вентиляционной трубой) или вентиля­ торами местного проветривания по трубам. Проветривание тупи­ ковых забоев и сбоек между выработками за счет общешахтной депрессии может осуществляться при условии, что длина пере­ городки и вентиляционных труб не превышает 60 м. По мере проведения новых сбоек между выработками старые должны изолироваться чураковыми или каменными перемычками, покры­ ваемыми воздухонепроницаемыми составами. Допускается уста­ новка в просеках временных перемычек, которые после стабили­ зации горного давления должны заменяться постоянными.

Для соединения парных выработок вместо сбойки можно про­ ходить одну или несколько скважин большого диаметра. По мере подвигания выработок старые скважины необходимо тщательно герметизировать.

Основным достоинством всех перечисленных способов подачи воздуха в тупиковые забои за счет общешахтной депрессии яв­ ляется непрерывность действия вентиляции в течение суток и отсутствие в выработке механических побудителей тяги, что по­ вышает надежность и безопасность работ.

$ 109. ВЕНТИЛЯЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Проветривание тупиковых выработок, а также тупиковый частей выработок, проводимых парными забоями, часто осуще­ ствляется по трубам за счет работы вентилятора местного про­ ветривания с электрическим или пневматическим приводом или

(металлические, полиэтиленовые), так и гибкие трубы (типа М, полихлорвиниловые, текстовинитовые и нейлоновые со спираль­ ными кольцами жесткости и др.).

Жесткие трубы характеризуются большей прочностью, боль­ шим сроком службы, могут применяться как при нагнетательном, так и при всасывающем способе проветривания, что делает их универсальными. К недостаткам жесткости труб относятся: боль­ шая масса их, трудность транспортирования, относительно боль­ шое число стыков, что усложняет монтаж и привода к значи­ тельным утечкам воздуха.

Металлические трубы изготовляют из листового железа тол­ щиной от 0,7 до 3,0 мм. Длина отдельных звеньев труб составляет 2,5—4,0 м, диаметр — от 0,3 до 1,0 м и более. Звенья труб соеди­

няют между собой фланцевым болтовым соединением с прокладкой в стыке. В качестве прокладки применяют картон, пропитанный маслом, и листовую резину. Масса 1 м металлических труб ко­ леблется в зависимости от диаметра и толщины листового железа от 24 до 70 кг. Срок службы труб 24 месв обводненных выработках и 36 мес в сухих.

Гибкие трубы используют при нагнетательном способе венти­ ляции. Если гибкие трубы снабжены спиральными кольцами жесткости, то они могут быть использованы как при нагнетатель­ ном, так и при всасывающем способе.

Наибольшее распространение на шахтах и рудниках получили гибкие трубы типа М. Их изготовляют из хлопчатобумажной ткани с двусторонним резиновым покрытием. Диаметр трубо­ провода 300, 400, 500 и 600 мм, длина рабочего основного звена 20 м, длины вспомогательных звеньев 5 и 10 м. Соединение звеньев осуществляется пружинящими стальными кольцами, находящи­ мися в концах труб. Масса 1 м трубы типа М в зависимости от диаметра колеблется от 1,3 до 2,3 кг. Срок службы 6—8 мес в сырых и 10—12 мес в сухих выработках.

Текстовинитовые трубы изготовляют из ткани типа брезента, покрытой с двух сторон полихлорвиниловой пластмассой. Звенья соединяются при помощи металлических соединительных обечаек и зажимных хомутов. Диаметр труб 500, 600, 700, 800 мм, масса 1 м от 3 до 4,67 кг. Срок службы 12—15 мес в сырых и 24—30 мес в сухих выработках.

Пластикатовые трубы изготовляют из пластмассы без тканевой основы. Они практически не изнашиваются, являются стойкими против кислот, щелочей и масел. Сохраняют эластичность при температуре от —20 до +50° С. Пластикатовые трубы соединяются соединительными муфтами, представляющими собой отрезок ме­ таллической трубы шириной 100 мм, и металлическими кольцами, приваренными к концам звеньев пластикатовых труб.

Полиэтиленовые тонкостенные эластичные трубы большой длины используются для уменьшения аэродинамического сопро­ тивления и воздухопроницаемости вентиляционных труб. Для этой цели в действующий трубопровод помещается полиэтилено­ вый рукав диаметром, несколько меньшим, чем диаметр трубо­ провода. Под действием статического напора вентилятора местного проветривания рукав натягивается и выравнивается со стенками трубопровода, делая его поверхность значительно глаже, при этом сглаживаются и выступы на стыках звеньев трубопровода. Аэро­ динамическое сопротивление трубопроводов уменьшается в 2— 3 раза, а утечки воздуха практически исключаются.

В зарубежной практике вентиляционные трубы из синтети­ ческих материалов получили широкое распространение. Их вы­ полняют как на тканевой основе, так и без нее. Трубы снабжают жесткими кольцами из пластмассы или спиральными металличе­ скими кольцами, заключенными в тканевую оплетку, укрепленную

на внешней поверхности трубы. Диаметр труб от 200 до 1000 мм, длина звеньев от 10 до 30 м, реже до 60 м.

d — диаметр трубопровода, м.

Коэффициент аэродинамического сопротивления трубопровода зависит от шероховатости и диаметра труб, а в гибких трубо­ проводах, кроме того, от степени натяжения стенок, которая увеличивается с увеличением давления в трубопроводе. В метал­ лических трубопроводах этот коэффициент изменяется от 0,00037 до 0,00025; матерчатых типа М — от 0,00048 до 0,00046; текстовинитовых — от 0,00022 до 0,00013. При выполнении вентиля­ ционных расчетов обычно пользуются значениями аэродинами­ ческих сопротивлений стометровых (Д100) участков трубопроводов {табл. 21).

Т а б л и ц а 21

Приведенные в таблице значения соответствуют хорошо смон­ тированным трубопроводам. При ухудшении качества монтажа сопротивление возрастает. В случае недостаточного статического напора гибкие трубопроводы провисают,1-что также приводит к увеличению аэродинамического сопротивления. При слабом натяжении труб величину сопротивления при расчетах следует увеличивать на 25%.

Утечки воздуха в трубопроводах оцениваются двумя показа­ телями: коэффициентом потерь, равным отношению количества

На шахтах и рудниках широко применяются осевые вентиля­ торы СВМ-4М, СВМ-5М, СВМ-6М, «Проходка-500-2М», ВМ-200

идр. Промышленностью выпускаются новые, более совершенные одноступенчатые вентиляторы ВМ-ЗМ, ВМ-4М, ВМ-5М, ВМ-6М, ВМ-8М и ВМ-12М (цифра означает размер в дециметрах входного

ивыходного патрубков). Качественное отличие новых моделей вентиляторов заключается в'том, что производительность их может регулироваться. Регулирование производительности вентилятора

осуществляется с помощью направляющего аппарата с резино-

выми профилированными лопатками, которые поворачиваются специальным механизмом на угол от +45 д0 —50°.

Взрывобезопасное исполнение двигателей этих вентиляторов обеспечивает возможность их эксплуатации в шахтах, опасных по газу и пыли.

На рис. 179 показана область работы вентиляторов типа ВМ. Вентиляторы с пневматическим приводом (ВМП) предназна­ чены для проветривания тупиковых выработок в шахтах, опасных по внезапным выбросам и суфлярным выделениям. Промышлен­ ностью выпускается четыре типоразмера вентиляторов этого типа: ВМП-ЗМ, ВМП-4, ВМП-5 и ВМП-6М. Регулирование произ­ водительности вентиляторов типа ВМП осуществляется с помощью сопел, подающих сжатый воздух на лопатки пневматического привода. На рис. 180 показана область работы вентиляторов

типа ВМП.

Для проветривания шахтных стволов, околоствольных выра­ боток и выработок большой длины в период их проходки исполь­ зуют как осевые вентиляторы с большим диаметром рабочего колеса, так и центробежные вентиляторы ВЦПД-8У, ВЦП-16 и серии ВЦО.

Вентилятор ВЦПД-8У с двусторонним всасом имеет направля­ ющий аппарат и ступенчатое переключение электродвигателя. Вентилятор ВЦП-16 с односторонним всасом регулируется на ходу механизмом одновременного поворота лопаток направля­ ющего аппарата и работает с низким уровнем шума.

Производительность современных центробежных вентиляторов местного проветривания достигает 30 м3/с, а депрессия 600 мм вод. ст.

§ НО. ПРОВЕТРИВАНИЕ ВЫРАБОТОК ВЕНТИЛЯТОРАМИ

В зависимости от условий проходки применяют следующие способы вентиляции выработок: нагнетательный, всасывающий и комбинированный.

Нагнетательный способ вентиляции (рис. 181) является наибо­ лее распространенным, а на газовых шахтах и рудниках обяза­ тельным и единственным. Достоинства его заключаются в том, что проветривание призабойного^пространства выработок осуще­ ствляется деятельной струей свежего воздуха, выходящего из трубопровода с большой скоростью. При применении этого способа в призабойной зоне не будет образовываться застойных зон, если конец трубопровода, рас­ положенного у одной из сте­ нок выработки, будет нахо­ диться (по В. Н. Воронину) на расстоянии от забоя не более

ботки расстояние I возрастает.

Другое достоинство нагнетательного способа проветривания состоит в том, что в призабойное пространство, где сосредоточено оборудование и находятся люди, а также имеет место наибольшее газовыделение из свежеобнаженного массива, поступает свежий воздух, не содержащий метана, что облегчает создание безопасных условий труда.

Исходящая струя движется по выработке в направлении от забоя к устью. По мере движения в нее поступает газ, который выделяется со стенок выработки.

процессов. В результате на некотором расстоянии от забоя макси­ мальное содержание газов в растянувшемся облаке становится меньше допустимого по санитарным нормам. Расстояние от забоя до сечения выработки, в котором максимальное содержание ядови­

где В — расход взрывчатых веществ, кг; S — площадь попереч­ ного сечения выработки, м2.

Расчетный объем проветривания выработки при нагнетатель­ ном способе проветривания при длине выработки больше крити­ ческой определяется произведением площади выработки на ее критическую длину.

Всасывающий способ проветривания (рис. 182) может при­ меняться на шахтах и рудниках, не опасных по газу. Достоинство его заключается в том, что загрязненный воздух удаляется из призабойного пространства по трубопроводу, а свежий воздух поступает к забою по выработке. Таким образом, при правильно организованном проветривании объем, подлежащий проветрива­ нию, равен произведению площади поперечного сечения выработки на длину зоны отброса газов. Этот объем при прочих равных условиях остается постоянным и не зависит от длины выработки, а следовательно, количество воздуха, которое необходимо по­ давать для проветривания, меньше, чем при нагнетательном способе. Люди могут находиться в выработке за пределами зоны разлета кусков породы и распространения газов. Длина зоны отброса газов определяется по формуле

где р — плотность взрываемой горной массы, т/м3; 1П— подвигание забоя за одно взрывание, м.

Эффективность проветривания горной выработки всасывающим способом зависит от места расположения конца трубопровода: чем меньше расстояние между им и забоем, тем быстрее проветри­ вается выработка. По мере увеличения этого расстояния в при­ забойном пространстве образуется застойная зона, при этом время проветривания выработки резко возрастает. Призабойное про­ странство и зона отброса газов хорошо проветриваются, если конец всасывающего трубопровода отстоит от забоя на рассто­

вы держать требуемые расстояния довольно трудно, так как конец

трубопровода находится в зоне разлета кусков породы и вероят­ ность повреждения трубы весьма высокая. Другой недостаток состоит в том, что скорость движения воздуха в выработке должна быть всегда больше 0,15 м/с, так как при меньшей скорости объем проветривания будет возрастать ввиду диффузии газов, направлен­ ной против движения воздушной струи.

Как правило, при этом способе применяется жесткий трубо­ провод, однако возможно использование и гибких труб, если вентилятор устанавливается в призабойной зоне. В таких случаях в целях сохранности вентилятора к его всасу крепят отрезок металлической трубы.

Комбинированный способ вентиляции чаще всего применяется при скоростном проведении выработок на негазовых шахтах. В нем сочетаются положительные стороны нагнетательного спо­ соба (активное перемешивание газов в призабойной зоне) и всасы­ вающего способа (небольшой объем проветривания). В этом состоит преимущество данного способа.

При комбинированном способе проветривание осуществляют либо двумя вентиляторами (рис. 183), либо одним. В последнем случае вентилятор работает вначале на всасывание и, когда уда­ ляется газовое облако из забоя по трубопроводу в исходящую струю, вентилятор переключают на нагнетание, активизируя процесс проветривания призабойной зоны.

Проветривание двумя вентиляторами осуществляют с соблю­ дением следующих условий. Основной вентилятор устанавливают вблизи устья выработки (не ближе 10 м), он работает на всасыва­ ние. Второй вентилятор (вспомогательный) устанавливают в вы­ работке близ 8абоя и снабжают коротким нагнетательным трубо­ проводом, конец которого отстоит от забоя на расстоянии не более

I == 4 Ÿ^S. Производительность нагнетательного вентилятора должна быть на 20—30% меньше количества воздуха, которое поступает во всасывающий трубопровод.