книги / Рудничная аэрология.-1

можно ближе к забою. В соответствии с ПБ, они должны отставать от забоя не более чем на 8 м, с тем чтобы в призабойной зоне всегда было деятельное перемешивание воздуха, определяемое дально­ бойностью струи, выходящей из конца вентиляционных труб. Даль­ нобойность в основном зависит от площади поперечного сечения выработки и места расположения трубопровода. При обычном расположении труб по одной из стенок выработки, ближе к кровле, дальнобойность /, по В. И. Воронину, равна

Нагнетательный способ имеет преимущества перед другими спо­ собами при проветривании тупиковых забоев в газовых шахтах. В частности, при нагнетательном проветривании в призабойное пространство, где находятся люди и оборудование, поступает воз­ дух, не содержащий метана, что облегчает создание близ забоя нормальных атмосферных условий. Как известно, газовыделение происходит не только в призабойном пространстве, но и в остальной части выработки, причем интенсивность его постепенно умень­ шается в направлении от забоя к устыо. При движении исходящей струи по выработке она непрерывно обогащается метаном, вслед­ ствие чего для соблюдения установленных норм содержания газа в воздухе дебит исходящей струи в направлении от забоя к устью выработки должен постепенно увеличиваться. При нагнетательном проветривании это достигается вследствие утечек воздуха через

всасывающее отверстие вентилятора и далее в забой, т. е. возникнет р е ц и р к у л я ц и я . Чтобы избежать рециркуляции, Правила безопасности предписывают, во-первых, устанавливать вентилятор не ближе 10 м от устья проветриваемой выработки и, во-вторых, подбирать вентилятор такой производительности Q , чтобы она не превышала 70% от количества воздуха ÇB, проходящего по выра­ ботке. Однако выполнение последнего требования не всегда гаран­ тирует отсутствие рециркуляции, так как, хотя движение воздуха на участке между вентилятором и устьем выработки всегда при этом будет происходить в нужном направлении, скорость движения может быть меньше скорости диффузии газов и последние будут распро­ страняться против движения воздушной струи.

Практика показывает, что ^распространение газов против струи не происходит при средней скорости потока около 0,15 м/сек, поэтому для исключения рециркуляции желательно соблюдать дополнитель­ ное условие

-^ ~ ^ В^ 0,15 м/сек,

где S — площадь поперечного сечения выработки, в которой уста­ новлен вентилятор, м2.

Из этого выражения следует, что скорость движения воздуха в сквозных выработках, от которых намечается проводить тупико­ вые выработки, всегда должна быть больше 0,15 м/сек.

Во всех случаях, когда дебит проходческого вентилятора выбран правильно из условий проветривания выработки точно в заданное время, рециркуляция приносит вред как при непрерывном выделе­ нии газов в забоях, так и в случае периодического выделения их, например при взрывных работах.

При проветривании выработок после взрывных работ концентра­ ция условной окиси углерода должна быть снижена по всей выра­ ботке до 0,008%. В начальный момент после взрыва газы занимают призабойную часть выработки, или так называемую зону отброса. По мере проветривания они разбавляются свежим воздухом, выходя­ щим из вентиляционных труб, и подвигаются к устью выработки. При этом максимальная концентрация газов наблюдается в сере­ дине газовой волны (см. рис. 139).

Если в период проветривания наблюдать за уменьшением кон­ центрации ядовитых газов в среднем по всей выработке, то получим

В течение времени, необходимого для продвижения газового облака от призабойного пространства до устья выработки, средняя концентрация газа в выработке остается неизменной, а затем она начинает снижаться, вначале очень интенсивно, а в дальнейшем медленнее.

также то, что всасывающее проветривание требует применения жест­ ких трубопроводов. В некоторых случаях можно применять и гибкие трубопроводы, но вентилятор при этом следует устанавливать у за­ боя, с тем чтобы он работал на нагнетание и трубопровод всегда находился под избыточным давлением. В этом случае перемешивание воздуха в призабойном пространстве будет очень активным за счет паразитических воздушных токов, возникающих вблизи вентиля­ тора, но в результате утечек воздуха по длине трубопровода возни­ кает рециркуляция, которая всегда нежелательна.

Процесс удаления ядовитых газов из выработки при всасыва­ ющем проветривании описывается кривой б (см. рис. 166), из кото­ рой видно, что в начале проветривания средняя концентрация газов в выработке уменьшается очень быстро, но затем кривая выполаживается. Хотя в это время средняя концентрация газов в выработке

сывание и нагнетание. Применяются два способа комбинирован­ ного проветривания о д н и м в е н т и л я т о р о м .

При первом способе вентилятор устанавливается по схеме всасы­ вающего проветривания (см. рис. 168), но работает первоначально на всасывание, а затем переключается на нагнетательный режим. Изменение средней концентрации газа при таком способе проветри­ вания показано на рис. 166 (кривая в). Отрезок 1 кривой соответ­ ствует периоду всасывающего проветривания, отрезок 2 — времени переключения на нагнетательный режим и, наконец, отрезок 3 — про­ ветриванию нагнетательным способом. При проведении длинных выра­ боток, для которых и рекомендуется этот способ, к концу всасыва­ ющего режима количество ядовитых газов в забое будет настолько уменьшено, что средняя концентрация их в выработке не превысит установленной нормы. Однако поскольку весь этот газ концентри­ руется на небольшом призабойном участке, местная его концентрация может оказаться значительной, и для устранения этого скопления газа необходимо рассредоточить его по выработке, применяя нагне­ тательный режим.

Второй способ заключается в том, что установленный но той же схеме вентилятор первоначально работает на нагнетание, а затем переключается на всасывающий режим. Такое проветривание реко­ мендуется применять в выработках большого сечения (тоннелях). При нагнетании газы вымываются из призабойного пространства и после того, как выработка на участке от забоя до конца вентиля­ ционных труб очистится от них, вентилятор переключают на всасы­ вание. Газовое облако при этом пачипает перемещаться в направле­ нии от устья выработки к забою

тем самым повышая эффективность работы всасывающего венти­

Комбинированные способы неприменимы в газовых шахтах, так как общее направление движения воздуха по выработке — от устья к забою, что может привести к з.агазированию последнего. Кроме того, установка вспомогательного вентилятора в призабойной зоне, наиболее подверженной загазированию, нежелательна по соображе­ ниям безопасности*

§ 102. Проектирование проветривания

При проектировании вентиляции одновременно с выбором спо­ соба проветривания производится расчет количества воздуха, после чего подбирается диаметр труб, подсчитывается депрессия и выби­ рается вентилятор. Количество воздуха подсчитывается исходя из необходимости разжижения и выноса образовавшихся при взрыв­ ных работах ядовитых газов, разжижения выделяющегося метана, выноса пыли, недопущения слоевого загазирования, соблюдения

Формулу (XVII,5) рекомендуется применять для расчета про­ ветривания горизонтальных и наклонных выработок обычного сече­ ния (до 10—15 м2) при длине их не более 1—1,5 км.

При подсчете по формуле (XVII,5) определять Укрит нет необхо­ димости.

При проветривании тоннелей большого сечения нагнетательным способом расчет можно вести по формуле Ю. Б. Мостепанова

Данная формула справедлива в условиях, когда конец вентиля­ ционных труб расположен от забоя на расстоянии, не превыша­

ющем / = 0,5 У S.

При проветривании комбинированным способом двумя вентиля­ торами без перемычки количество воздуха, удаляемое из призабой­ ного пространства всасывающим вентилятором, QBC также опреде­ ляется по формуле (XVI 1,8), а производительность нагнетательного вентилятора не должна превышать 0,8 QBC.

При проветривании комбинированным способом двумя вентиля­ торами с установкой перемычки количество воздуха, удаляемого основным вентилятором из-за перемычки, определяется по формуле

QK = M i y  b ï , (XVII,9)

где V — объем выработки от забоя до перемычки, м3. Производительность нагнетательного вентилятора QBC. При

проветривании с установкой перемычки комбинированным способом одним вентилятором, работающим сперва на всасывающем режиме, а затем на нагнетательном,

п _ 2v -|-2sL + 0,76 V~Âvb

t

где s — площадь поперечного сечения трубопровода, м2; L — длина трубопровода, м.

Время работы вентилятора на всасывающем режиме

При проветривании этим же способом забоев шахтных стволов

где и — объем призабойной части ствола от забоя до предохрани­

Время работы вентилятора на всасывающем режиме определяется по формуле (XVII,10).

При проветривании комбинированным способом тоннелей боль­ шого сечения сперва на нагнетательном режиме, а затем на всасы­ вающем необходимо задаваться временем нагнетания tH, принимая его равным */з от общего времени проветривания.

Количество воздуха определяется по формуле 10. Б. Мостепа-

где VUmз — объем призабойной зоны, определяемый сечением выра­ ботки и расстоянием от забоя, составляющим около 40 м.

Продолжительность всасывающего проветривания

/__ Уп. э ______А_____

Полное время проветривания

Расчет количества воздуха по метановыделению. Рассмотрим расчет для условий скоростной проходки. Количество воздуха, которое необходимо подавать по трубам в забой,

d 0 — концентрация метана в поступающей струе, определяемая на действующих шахтах непосредственным замером, а при проектировании принимаемая равной нулю.

Количество воздуха, которое необходимо подавать в выработку,

В соответствии с ПБ допустимая концентрация d принимается равной 1% при обособленном проветривании забоя, а также в том случае, когда перед поступлением в другие забои вентиляционная струя подсвежается и концентрация метана в ней снижается до 0,5%. Если исходящая из подготовительной выработки струя в дальней-

шем без подсвежения поступает на проветривание других забоев, значение d принимается равным 0,5%.

Газовыделение / 3 в призабойном пространстве на действующих шахтах определяется анализом средней пробы воздуха, взятой на расстоянии 20 м от забоя, и замером количества воздуха в этом же сечении. Газовыделение / п по всей подготовительной выработке определяется анализом средней пробы воздуха, взятой в выработке на расстоянии 10 м от устья.

При составлении проектов шахт общее газовыделение в под­ готовительную выработку / п следует определять в соответствии с действующей инструкцией как сумму газовыделения из отбитого угля в забое выработки и из обнаженных поверхностей угля.

При проведении выработок с обычными скоростями порядок расчета остается прежним, но скорость проходки принимается средней.

Расчет количества воздуха по людям. Необходимое количество

где п — максимальное число занятых в выработке людей в смену.

Расчет количества воздуха по пылевыделению. При непрерывном пылеобразовании, например при бурении шпуров, подсчет может быть произведен по формуле

qH— предельно допустимая концентрация данной пыли в воз­ духе, мг/м3;

q0 — начальная запыленность поступающей для проветривания забоя струи, мг/м3.

Определение Q по данной формуле осложняется тем, что нет надежных способов предварительного расчета g, так как эта вели­ чина зависит от многих факторов, часть из которых точно учесть не удается. Поэтому более надежным следует считать подсчет по оптимальным скоростям, необходимым и достаточным для выноса из забоя витающей пыли.

Рекомендуемые для выноса угольной пыли скорости лежат в пре­ делах 0,5—0,7 м/сек, для рудной и породной пыли эта скорость берется обычно равной 0,6 м/сек. Количество воздуха определяется умножением оптимальной скорости на площадь поперечного сече­ ния выработки.

При расчете проветривания забоев, в которых могут образо­ ваться слоевые скопления метана, не рекомендуется принимать скорость движения воздуха менее 0,5—0,6 м/сек, т. е. она должна

приниматься близкой к оптимальной по выносу пыли. Кроме того, в этих условиях предусматриваются меры борьбы с возникновением слоевых скоплений (см. § 83).

Во всех случаях, независимо от специфики проходческих работ, количество воздуха, подаваемого в забой выработки, должно быть таким, чтобы скорость движения воздушной струи нигде не была ниже 0,15 м/сек.

Если окажется, что скорость меньше 0,15 м/сек, расчетное коли­ чество воздуха определяется как Q = 0,155, м3/сек.

Диаметр трубопровода подбирают минимальный, но такой, чтобы скорость движения воздуха в нем не превышала 10—15 м/сек, а депрессия была в общем случае не больше депрессии, развиваемой выпускаемыми серийно вентиляторами. После выбора типа труб и их диаметра по формуле (XVII,3) или по табл. 14 (см. стр. 280) определяется коэффициент доставки ц, а затем находится производи­ тельность вентилятора

<?в= (XVII,17)

При расчете Q по газовыделению определяется количество воз­ духа не только в забое, но и в устье выработки Çn; последнее, по сути дела, равно производительности вентилятора. Естественно, что Qn и (?в> определенные по формуле (XVII,17), могут не совпасть. В этом случае дебит вентилятора следует принимать равным наиболь­ шему из полученных Q.

Вследствие того что при нагнетательном способе призабойное пространство, как правило, проветривается быстрее, чем вся выра­ ботка, часть утечек всегда играет положительную роль, усиливая вентиляционную струю, движущуюся по выработке. Особенно существенна польза от утечек в тех случаях, когда при проведении выработок по газоносным пластам ÇB = (?т а закон изменения уте­ чек по длине трубопровода соответствует закону изменения газовыделения из стенок выработки.

В идеальном случае совпадение может быть настолько полным, что концентрация метана по всей длине выработки будет одинаковой, т. е. будет исключена возможность местных скоплений метана с кон­ центрацией газа свыше допустимой нормы.

Депрессия подсчитывается с учетом того, что по трубопроводу идет струя с переменным дебитом. При этом рекомендуется поль­ зоваться формулой

h = RQBQ3

или, что то же самое,

h = RQ*r\

и

где <?3 — количество воздуха, поступающего в забой или удаляе­ мого всасывающим вентилятором.