книги / Рудничная аэрология

В газовых шахтах при применении данного способа вентиля­ ции особенно важно систематически контролировать содержание метана в общей исходящей струе, так как вероятность взрыва метана при прохождении воздушной струи через вентиляторную установку возрастает.

При использовании нескольких вентиляционных установок располагаемых на различных стволах шахты, повышается интен­

сложнее процесс регулирования воз­

Рис. 188. Проветривание

душных потоков, повышаются затраты шахты нагнетательно-вса- энергии на проветривание вследствие сывающим способом

того, что некоторые вентиляторы рабо­ тают в неэкономичном режиме, понижается устойчивость венти­ ляции.

Общим недостатком всасывающего способа вентиляции яв­ ляются подсосы воздуха с поверхности через зоны обрушения^ трещины и провалы. Это приводит к загрязнению воздуха в очи­ стных забоях, снижению интенсивности вентиляции, а на пластах угля, опасного по самовозгоранию, может явиться причиной возникновения пожаров.

Поэтому рассматриваемый способ применяют в угольных шах­ тах и рудниках, разрабатывающих месторождения, не склонные к самовозгоранию, на глубине более 150—200 м, пе имеющих аэродинамической связи с поверхностью через зоны обрушения, провалы, трещины и т. п.

Комбинированный (нагнетательно-всасывающий) способ про­ ветривания заключается в том, что в одной части выработок шахты нагнетательным вентилятором создается избыточное давле­ ние р± воздуха (рис. 188), а в другой части с помощью всасыва­ ющего вентилятора создается разрежение. В этом случае давление воздуха в воздухоподающем стволе рг выше нормального баро­ метрического, а давление воздуха в исходящей струе р2 ниже нормального барометрического. Депрессия шахты, создаваемая

работой нагнетательного и всасывающего вентиляторов, опре­ деляется из выражения

h = P i — Р ‘2 *

Очевидно, что в выработках шахты при нагнетательно-всасы- вающем способе вентиляции имеется область, в которой давление воздуха равно нормальному барометрическому. Между этой областью и звхмной поверхностью перепад давлений равен нулю и, следовательно, даже при наличии каналов для прохода воздуха движение его отсутствует. Поэтому иагнетательно-всасывающий способ применяется в случаях, когда необходимо ликвидировать или уменьшить утечки или подсосы воздуха через выработанные пространства и трещины.

Иагнетательно-всасывающий способ позволяет распределить •общешахтную депрессию на два последовательно работающих вентилятора, устанавливаемых в воздухоподающем и воздухо­ выдающем стволах. Несмотря на то что способ дает возможность получать высокие перепады давлений по пути движения воздуха, «аэродинамическая связь выработок с земной поверхностью умень­ шается, что является несомненным преимуществом по сравнению •с нагнетательным и всасывающим способами вентиляции.

Недостатками нагнетательно-всасывающего способа яв­ ляются наличие двух или более вентиляторных установок, труд­ ность в управлении проветриванием при наличии нескольких всасывающих вентиляторов и разбросанности горных работ.

Иагнетательно-всасывающий способ вентиляции применяется на угольных шахтах и рудниках при разработке самовозгора­ ющихся углей и руд и значительной протяженности горных выработок.

§ 114. СХЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ

При выборе схем вентиляции необходимо стремиться макси­ мально использовать для проветривания выработки, предназна­ ченные для других целей — транспорта, подъема и т. п. Чтобы уменьшить общее аэродинамическое сопротивление шахты, воз­ душные потоки следует разделять на максимально возможное число параллельных ветвей. Необходимо предусмотреть проветри­ вание всех очистных и подготовительных забоев и других мест работы людей свежей деятельной вентиляционной струей. Исходя­ щая струя воздуха не должна смешиваться с поступающей струей.

Выработки, подающие свежий воздух, должны иметь как можно меньше пересечений с выработками, по которым проходит исходящая струя. Это позволяет уменьшить число вентиляцион­ ных сооружений типа дверей, шлюзов, кроссингов, мостов, пере­ мычек. Выбранные схемы должны удовлетворять требованию, чтобы естественное распределение воздуха в вентиляционной сети было близким к необходимому по расчету, В этом случае потре­

буется минимальное число регулирующих органов отрицатель­ ного или положительного типа (вентиляционные окна, воздушные завесы, вспомогательные вентиляторы и т. п.).

Выбор схемы вентиляции должен производиться с учетом требований Правил безопасности. В частности, запрещается подавать воздух в шахту по скиповым стволам и наклонным ство­ лам, оборудованным конвейерами, на шахтах, опасных по пыли; не разрешается выдача воздуха через обрушенные зоны и завалы; должны соблюдаться требования по минимально и максимальна допустимым скоростям движения воздуха в выработках.

Все очистные забои должны, по возможности, проветриваться за счет общешахтной депрессии сквозными струями, без приме­ нения вспомогательных подземных вентиляторов.

В зависимости от числа и взаимного расположения выработокг по которым подается свежий и отводится загрязненный воздух

ис учетом вида работы вентилятора схемы проветривания под­ разделяются на три группы: центральные, фланговые и комбини­ рованные.

Центральные схемы вентиляции (рис. 189) характеризуются расположением воздухоподающего и воздуховыдающего стволов

вцентре шахтного поля. Свежий воздух подается по одному из стволов, разветвляется на крылья шахты, омывает очистные забои

изатем движется по вентиляционным выработкам ко второму стволу, по которому выдается на поверхность.

Различают два вида центральных схем вентиляции — цен­ трально-сдвоенные и центрально-отнесенные. При центрально­ сдвоенных схемах (рис. 190, а) расстояние между воздухопода­ ющим и воздуховыдающим стволами составляет от 30 до 100 м. Эти схемы применяются при значительной глубине разработки,

превышающей 200 м. При центрально-отнесенных схемах (рис. 190, б) стволы располагают на значительном расстоянии один от другого. Схемы эти применяются при отработке верхней части шахтного поля.

Так как при центральной схеме воздух движется но парал­ лельным выработкам, но в противоположном направлении (све­ жий воздух — к забоям, загрязненный — из забоев), эту схему называют также возвратноточной.

Достоинства центральных схем — относительно малые капи­ тальные затраты, так как проходятся только два ствола; быстрый ввод шахты в эксплуатацию; незначительные потери полезного ископаемого в целиках; наличие одной вентиляционной уста­ новки и концентрации всех поверхностных сооружений шахты; простота в управлении проветриванием.

К недостаткам центральных схем необходимо отнести: высокую депрессию шахты вследствие удлинения пути движения воздуха, особенно при удалении очистных забоев к флангам шахтного поля; большие утечки воздуха в околоствольном дворе и по пути движения свежей и исходящей струй; необходимость обеспечения

и на двух временных фланговых шурфах, которые проходят для отработки отдельных участков месторождения. По мере подвигания очистных забоев шурфы переносят к границам шахтного поля через каждые 100—150 м. В этом случае ускоряется ввод шахты в эксплуатацию, так как не требуется проходка основных выра­ боток сразу до границ шахтного поля. Данный вариант приме­ няется при разработке верхних горизонтов при незначительной глубине горных работ.

При незначительном числе выемочных участков и их удален­ ности от воздухоподающего ствола применяются фланговые груп­ повые (рис. 191, б) или фланговые участковые (рис. 191, в) схемы.

Рис. 192. Комбинированная схема вентиляции шахты

Рис. 193. Секционная схема вентиляции шахты

Каждый фланговый вентилятор в этом случае обеспечивает вен­ тиляцию отдельного участка или группы участков.

Достоинства фланговых схем вентиляции — отсутствие утечек воздуха по пути движения от воздухоподающего ствола до очи­ стного забоя; уменьшение поверхностных утечек воздуха на «фланговых стволах, которые в меньшей степени используются для целей транспорта; уменьшение величины общешахтной де­ прессии за счет сокращения пути движения воздуха; равномерное распределение депрессии в различные периоды отработки, что снижает требование к большой глубине регулирования вентиля­ ционных установок. При фланговых схемах отпадает необходи­ мость в поддержании выработок вентиляционного горизонта

втечение всего периода отработки шахтного поля.

Кнедостаткам фланговых схем относятся: большие капиталь­ ные затраты, связанные с необходимостью проведения выработок основного горизонта перед началом очистных работ до границ шахтного поля; увеличение потерь полезного ископаемого в охран­ ных околоствольных целиках, что особенно важно при разработке

ценных руд; наличие большого числа вентиляционных установок, усложняющих процесс управления вентиляторами, энергоснабжение и обслуживание установок; трудность реверсирования струй при аварийных режимах.

Комбинированные схемы вентиляции шахт сочетают в себе элементы центральных и фланговых схем с целью использования их преимуществ. При комбинированных схемах в качестве воздухоподающих используются обычно центральные стволы, а в ка­

ботки удаленных от воздухоподающего ствола участков, провет­ ривается по прямоточным схемам, другая часть — по возврат­ ноточным.

При комбинированной центрально-фланговой схеме (рис. 192) воздух подается в шахту по центральному стволу и распреде­ ляется на рабочие участки, находящиеся на флангах и в центре шахтного поля. Исходящие струи участков на флангах напра­ вляются в вентиляционные фланговые стволы, а исходящие струи участков, расположенных в центре шахтного поля, направляются на поверхность через второй центральный ствол. Таким образом, участки в центральной и фланговой частях шахтного поля про­ ветриваются раздельно. При данной схеме можно также осуще­ ствить раздельное проветривание подготовительного горизонта (с выдачей исходящей струи через центральный ствол) и гори­ зонта очистных работ (с выдачей исходящей струи через фланговые стволы).

В тех случаях, когда по условиям проветривания шахтное поле целесообразно разделить на ряд участков (секций), приме­ няется комбинированная секционная схема вентиляции (рис. 193).

Вэтом случае в центре шахтного поля проходят воздухоподагощие

ивоздуховыдающий стволы, а на флангах для выдачи воздуха используются шурфы. На схеме можно выделить несколько сек­

и рудниках, при этом для подачи и выдачи воздуха используется до 10 шахтных стволов.

Достоинства комбинированных схем проветривания заклю­ чаются в том, что при значительном числе выработок и больших размерах шахтного поля депрессия вентиляторных установок остается относительно невысокой, повышается надежность про­ ветривания отдельных участков шахты, упрощается регулирова­ ние распределения воздуха на участках, повышается безопасность работ благодаря увеличению числа выходов из шахты на поверх­ ность.

Недостатки комбинированных схем — сложность вентиля­ ционной сети, трудность управления работой вентиляторов и ре­ гулирования распределения воздуха по шахте в целом, большие капитальные затраты.

ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ СООРУЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВА

§ 115. СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ПРОПУСКА ВОЗДУХА

Вентиляционные сооружения по назначению могут быть раз­ делены на три группы:

1)для пропуска воздуха;

2)для регулирования распределения воздуха;

3)для изоляции вентиляционных струй.

К сооружениям для пропуска воздуха относятся каналы вен­ тиляторов и кроссинги. К этому типу сооружений могут быть отнесены и замерные станции.

Каналы вентиляторов представляют собой весьма ответствен­ ные и сложные сооружения, включающие сооружения для про­ пуска воздуха и вентиляционные устройства для изменения направления движения воздушной струи. К каналам предъ­ являются следующие требования:

компактность конструкции; простота управления и контроля работы вентиляторной уста­

новки; простота реверсирования вентиляционной струи;

удобство обслуживания и ремонта вентиляторов и вспомога­ тельных устройств;

малое аэродинамическое сопротивление; герметичность вентиляционных устройств и т. д.

Для уменьшения сопротивления каналов все повороты в них выполняются плавными, с закруглениями, стенки делаются глад­ кими. Площадь поперечного сечения канала определяется коли­ чеством проходящего по нему воздуха, при этом скорость движе­ ния воздуха, согласно Правилам безопасности, должна быть не более 15 м/с.

Конструкция канала и устройств для реверсирования венти­ ляционной струи определяется типом и размером вентилятора, способом проветривания и другими факторами. Применяются вентиляционные схемы с обходными каналами и без них, с рас­ положением подводящих и отводящих каналов в горизонтальной или вертикальной плоскости, с горизонтальным, наклонным или вертикальным расположением диффузоров и т. д. Каналы могут частично или полностью располагаться под землей или на поверх­ ности. Места сопряжения канала со стволом ограждаются ре­ шеткой.

В СССР разработаны и применяются различные технологи­ ческие схемы вентиляторных установок.

На рис. 195 изображена вентиляторная установка, состоящая из двух осевых вентиляторов. При нормальной работе вентиля­ торной установки воздух из ствола шахты по каналу 1 и подводя­ щему каналу 2 поступает к работающему вентилятору В1 и далее