книги / Рудничная аэрология

ход воздуха к нормальной величине. В дальнейшем предполага­ ется подключение системы к УВМ.

Для контроля содержания метана в САУП используется аппа­ ратура АМТ-3, датчики которой основаны на разной теплоем­ кости метана и воздуха. Для изменения содержания окиси угле­ рода в воздухе применяются датчики, основанные на сжигании СО* ее преобразовании или поглощении окисью углерода лучистой энергии. Датчики для измерения содержания кислорода в воздухе обычно используют свойства последнего терять свою магнитную восприимчивость при нагревании. Датчики скорости движения воздуха обычно основаны на использовании давления воздуха, охлаждении воздухом нагретых тел и на измерении времени: прохождения воздухом определенного расстояния.

В качестве регулирующих органов регуляторов расхода воз­ духа применяются затворы шторного, жалюзийного или диафрагмового типов, воздушные или водяные завесы, подземные вспо­ могательные вентиляторы и эжекторы.

§ 133. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОВЕТРИВАНИЯ ТУПИКОВЫХ ВЫРАБОТОК

Основными задачами автоматизации проветривания тупиковых выработок являются автоматическое управление вентиляторами местного проветривания (ВМП) и автоматическое управление разгазированием подготовительных выработок (например, после

в системе автоматического контроля и централизованного диспет­ черского управления ВМП. Аппаратура позволяет осуществлять управление работой ВМП, рассредоточенных в десяти пунктах.

основе аппаратуры «Ветер», аппаратуры телеконтроля содержания метана АМТ-3 и аппарата локальной автоматики КАМА. Такая система позволяет производить местную индикацию и измерение состояния рабочих и резервных ВМП, отклонений содержания метана и расхода воздуха от допустимых значений, измерение содержания метана и расхода воздуха на исходящей из выработки струе, местное и дистанционное управление рабочими и резервными ВМП, разгазирование выработки.

При разгазированин тупиковой выработки опасность пред­ ставляет быстрое выталкивание газовоздушного облака с высо­ ким содержанием вредностей в прилегающую сквозную выработку* что мпжет привести к превышению допустимого содержания

ции шахты.

Обычно проектирование вентиляции шахты выполняют в сле­ дующем порядке: конструируют или принимают схемы вентиля­ ции участков и шахты; производят прогноз выделения вредностей в горные выработки; рассчитывают расход воздуха для вентиля­ ции шахты; проверяют сечения выработок по допустимым ско­ ростям движения воздуха; рассчитывают калорифер для подо­ грева поступающего в шахту воздуха в зимнее время; проверя­ ют устойчивость движения воздуха в выработках; рассчитывают депрессию шахты; производят регулирование распределения воз­ духа по выработкам шахты; выбирают способ вентиляции шахты; выбирают главный вентилятор; рассчитывают экономические по­ казатели шахты. В ряде случаев возможны дополнительные этапы проектирования. Например, для сильногазовых шахт необходимо выполнить проект дегазации, для глубоких шахт — проект кон­ диционирования воздуха.

Следует иметь ввиду, что проектирование вентиляции должно осуществляться в тесной увязке с проектированием основного технологического процесса. При этом возможно уточнение ранее

может оказаться определяющим при выборе технологических решений.

§ 135. ВЫБОР СХЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ

Описание применяемых схем вентиляции выемочных участков и шахт приведено в главах XVIII и XX.

При выборе схем вентиляции участков и шахт в процессе проектирования необходимо соблюдать общие требования. Прежде всего схема вентиляции должна обеспечить подачу к местам по­ требления требуемых расходов воздуха. В ряде случаев для этого может потребоваться проведение дополнительных выработок, пере­ ход от схем с последовательной вентиляцией к схемам с парал­ лельной вентиляцией объектов. При правильно выбранной схеме вентиляции сопротивление вентиляционной сети должно быть минимальным, что обеспечивает максимальный расход воз­ духа.

Схема должна обеспечить минимальную депрессию шахты, что имеет место при минимальном сопротивлении сети.

Схема вентиляции должна быть такая, чтобы утечки воздуха были минимальны. Это, в частности, достигается при падежном разделении свежих и исходящих струй (например, при фланговой схеме вентиляции шахты), минимальном числе их пересечений и минимальном числе вентиляционных сооружений, являющихся источником значительных утечек.

Схема должна обеспечить такое естественное распределение воздуха, которое было бы наиболее близко к требуемому. В та­ ком случае необходимость в искусственном регулировании отпадает или становится минимальной.

Схемы вентиляции должны быть составлены так, чтобы исклю­ чить подачу и отвод воздуха от забоев через завалы; чтобы все выработки проветрились деятельными сквозными струями воз­ духа и по возможности за счет общешахтной депрессии; чтобы свежие струи, поступающие в забои, не загрязнялись вредными газами и пылью (в частности, запрещается подача свежей струи по скиповым стволам и наклонным стволам, оборудованным конвейерами, где имеет место интенсивное пылеобразование).

Схемы вентиляции должны обеспечить обособленную вентиля­ цию очистных забоев, а на метанообильных шахтах — обособлен­ ную вентиляцию мест основного газовыделения. При этом не происходит концентрация больших количеств вредностей в очист­ ных забоях, в последних создаются более благоприятные гигиени­ ческие и безопасные условия труда, обеспечивается возможность повышения нагрузки на забои (меньшее количество вредностей требует меньших расходов воздуха, что позволяет более легко соблюдать требуемые скорости движения воздуха в забоях).

Схема вентиляции должна обеспечить легкость реверсирова­ ния струи, благоприятные условия труда, спасение людей при авариях и, кроме того, она должна быть экономичной.

На неглубоких и неопасных по метану угольных шахтах при­ меняются возвратноточные схемы вентиляции выемочных участ­ ков с выдачей исходящей струи по штреку, проведенному по углю. На весьма газовых шахтах применяют схемы вентиляции с обо­ собленным разбавлением вредностей по источникам их выделения, а также схемы с отводом исходящей струи от очистных забоев по средней выработке, расположенной в выработанном простран­ стве. Обе схемы требуют меньших расходов воздуха для провет­ ривания очистных забоев, следовательно, они позволяют увели­ чить нагрузку на них.

Центральная схема вентиляции шахты применяется при не­ больших размерах шахтного поля по простиранию (на угольных

на глубоких шахтах, когда проведение фланговых вентиляцион­ ных стволов требует больших расходов.

Фланговая схема вентиляции шахты является основной при небольшой глубине залегания месторождения. При невоз­ можности поддержания единого вентиляционного горизонта (на­ пример, при разработке сближенных мощных пластов с обруше­ нием) или разработке удаленных друг от друга залежей применяют фланговую схему с участковыми шурфами.

Секционные схемы вентиляции шахт применяются на круп­ ных шахтах с большой газообильностыо, при разработке одной шахтой удаленных друг от друга залежей, при объединении не­ скольких шахт в одну. Для угольных шахт Кузнецкого, Печор­ ского, Карагандинского, Кизеловского бассейнов и Дальнего Востока максимальное количество подаваемого в шахту воздуха#

§ 136. ПРОГНОЗ ГАЗООБИЛЬНОСТИ ШАХТ

Наиболее разработаны в настоящее время методы прогноза метано- и углекислотообильности угольных шахт.

Метанообильность угольных шахт можно определять либо по метаноносности угольных пластов, либо статистическим методом.

При расчете по метаноносности относительная метанообиль­ ность шахтопласта qmn определяется как сумма относительных метан'оо'бильностей выемочных участков дуч, подготовительных выработок qn и старых выработанных пространств ранее отрабо­ танных этажей qCT:

Величины qy4 и qn берутся средневзвешенными по всем вые­ мочным участкам или подготовительным выработкам.

Относительная метанообильность шахты qm определяется как средневзвешенная метанообильность шахтопластов:

(XXV.2)

где А шп — добыча с одного шахтопласта; i — номер шахтопласта; п — число шахто пластов на шахте.

Относительная метанообильность выемочного участка рассма­ тривается как сумма относительных метановыделений из разра­ батываемого пласта дпл, сближенных пластов qc#„ и вмещающих пород qn0р.

Яуч :—Япл “h Яс. п ЯПОР’ (XXV.3)

отбитого угля; тп — полная мощность угольных пачек разраба­ тываемого пласта; тц — вынимаемая мощность пласта; кпл и /сц — коэффициенты, учитывающие влияние соответственно систе­

расстояние по нормали между разрабатываемым и сближенным пластами; Нир — то же расстояние, при котором газовыделениеиз сближенного пласта в выработки разрабатываемого пласта прекращается (предельное расстояние).

Как видно, метаноносность дпл принята прямо пропорциональ­ ной разности х — х0, т. е. количеству газа, выделяющемуся в выработки шахты из отбитого угля. Если пласт вынимается не на всю мощность то часть газа поступает в выработки из оставляемых пачек, что учитывается отношением тп/тв. Ана­ логично влияние рассмотренных факторов и на газовыделение из сближенных пластов. При этом учитывается только, что чем меньше фактическое расстояние HCt п от разрабатываемого пласта до сближенного к предельному значению Нпр, тем газовыделение из сближенного пласта в выработки разрабатываемого пласта

таног.ыделения, рассчитанные по формуле (XXV.5), суммируются. Относительное метановыдсление из вмещающих пород опре­ деляется как часть газовыделения из разрабатываемого пласта:

Япор “ ^порЯпл’ (XXV.6 )

где кпор — коэффициент, зависящий от способа управления кров­ лей; изменяется от 0,1 при полной закладке до 0,25 при полном обрушении.

Относительная метанообильность подготовительной выработки определяется делением ее абсолютной газообильности / п на до­ бычу А п:

Абсолютное газовыделение / п равно сумме газовыделений с об­ нажаемых выработкой поверхностей разрабатываемого пласта / поп и из отбиваемого в выработку угля / 0

Газовыделение / пов зависит от числа п обнаженных поверх ностей пласта в выработке, мощности пласта тпп, средней скорости

Вэтой формуле произведение Ьуисрутв равно массе отбиваемого

вединицу времени угля.

При статистическом методе прогноза относительная метанообильность выработок (в м3 /т) на глубине Н определяется по формуле

где Н0 — глубина границы метановой зоны (зоны, где q ^ 2 м^т),

Следовательно в статистическом методе прогноза принимается линейная зависимость относительной метанообильности от глу­ бины.

Данный метод называется статистическим, так как вели­ чины # м, в формулах (XXV.11) и (XXV.12) определяются статистически. Ввиду изменчивости горно-геологических условий этот метод рекомендуется применять при прогнозировании метано­ обильности на глубину 1 0 0 — 2 0 0 м по вертикали.

Прогноз углекислотообильности угольных шахт в настоящее время осуществляется по эмпирическим соотношениям, связыва­ ющим углекислотообильность шахты с определяющими параме­ трами. К последним относится производственная мощность шахты (очистного или подготовительного забоя), газоносность угольных пластов по С02, мощность пласта, площадь его обнаженной по­ верхности, скорость подвигания забоя, показатель химической активности угля, время существования выработок, их протя­ женность и ряд других факторов.

Единого метода прогноза выделения углекислого газа в вы­ работки угольных шахт нет.

Углекислотообильность угольной шахты можно определять либо сразу для всей шахты, либо по углекислотообильности

ееотдельных выработок.

Абсолютное выделение С02 (в м3 /сут) в шахте для Подмосков­

ного бассейна рассчитывается по формуле

где х — газоносность угольного пласта по С02, м3 /т.

Формулы для расчета выделения С02 в отдельные выработки угольных шахт приведены в «Справочнике по рудничной венти­ ляции» [24].

В ряде случаев прогноз газовыделения в шахте отдельно не производится, а совхмещается с расчетом расхода воздуха для вентиляции шахты. В этом случае в формулы для расчета расхода воздуха включаются параметры, определяющие газовыделение. Так, например, производится расчет расхода воздуха по газам, образующимся при взрыве ВВ, и по взрывчатым газам.

§ 137. МАКСИМАЛЬНО ДОПУСТИМАЯ НАГРУЗКА НА ЛАВУ В УГОЛЬНОЙ ШАХТЕ ПО ГАЗОВОМУ ФАКТОРУ

При расчете расхода воздуха для вентиляции угольной шах­ ты требуется знать нагрузку на лаву и производительность вые­ мочной машины. В случае значительного метановыделения эти ве­ личины ограничиваются по газовому фактору. Поэтому возникает необходимость определения максимально возможной нагрузки на лаву и производительности выемочной машины по газовому фактору.

Максимально допустимая нагрузка (в т/сут) по газовому фактору на очистную выработку типа лавы при определении газообильности по газоносности пласта равна

^оч. max —/тах^м» (XXV.15)

гДв 7шах—максимально допустимая производительность выемоч­

влаве, ее сечении и максимально допустимом содержании газа

ввоздухе (0 ,6 z;maxSоч. р^д)*

§138. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ВОЗДУХА

ДЛЯ ВЕНТИЛЯЦИИ ШАХТЫ

Определение расхода воздуха, необходимого для проветривания шахты, является одним из наиболее важных этапов проектиро­ вания вентиляции.

Подаваемый в шахту воздух предназначается для создания здо­ ровых и безопасных условий труда рабочих путем обеспечения содержания в воздухе необходимого количества кислорода, мини­ мального (не выше допустимого) количества ядовитых и взрыв­ чатых газов и пыли, необходимой температуры воздуха.

Из сказанного следует, что метод расчета воздуха должен базироваться на законах разбавления отмеченных субстанций потоком воздуха, т. е. по существу он должен быть диффузионным методом. Применяемые в настоящее время методы расчета рас­ хода воздуха являются в основном статическими диффузионными методами. Ранее было показано, что статический метод —это частный случай более общего динамического диффузионного метода, прин­ ципы которого изложены в § 81; в настоящее время этот метод находится в стадии разработки.

Принципы расчета расхода воздуха. Расчет расхода воздуха для проветривания шахты можно вести двумя принципиально различными методами: по первому методу его рассчитывают сразу для шахты в целом, а по второму — расход воздуха опре­ деляется вначале для каждого места его потребления (забои, камеры и т. п.) и затем полученные расходы суммируются для всей шахты.

делению углекислого газа; по газам, образующимся при взрыве ВВ; по пыли. Проверка необходимого расхода воздуха по тепло­ вому фактору в настоящее время производится по специальной методике для глубоких шахт.

Р а с ч е т р а с х о д а в о з д у х а п о п о т р е б л е н и ю

на наибольшее число людей, одновременно находящихся в шахте. Этот метод обычно называется расчетом по наибольшему числу людей, одновременно занятых в шахте, или сокращенно — рас­ четом «по людям». Такой расчет является ориентировочным, он возможен лишь благодаря большому запасу, содержащемуся

вдействующих нормах подачи воздуха на одного человека, до­ статочному для расхода кислорода на окисление пород, гниение крепи и т. п. Введение большого запаса воздуха, в свою очередь, возможно ввиду того, что даже при расчете по завышенным нормам

вбольшинстве случаев количество воздуха получается сравнитель­ но небольшим по абсолютной величине и обычно меньшим, чем рассчитанное по другим факторам.

(образования) в шахте и затем для каждого места определяют максимальное количество газа, которое может выделиться в вы­

при взрыве ВВ, определяется по динамическому методу, учитыва­ ющему динамику снижения содержания газов во времени.

Общий расход воздуха для шахты в целом определяется как сумма частных его расходов, необходимых для проветривания от­ дельных объектов. Для такого расчета необходимо знать величину