- •Лекция №1
- •I. Рудничная атмосфера
- •1. Рудничный воздух
- •1.1 Изменение химического состава и свойств атмосферного воздуха при его движении по горным выработкам
- •1.2 Постоянные составные части рудничного воздуха и их свойства
- •1.3 Ядовитые примеси рудничного воздуха
- •Лекция №2
- •2. Метан
- •2.1 Физико-химические свойства метана
- •2.2. Происхождение и виды связи метана с горными породами.
- •2.3 Метаноносность и метаноемкость угольных пластов и пород
- •2.4 Виды выделений метана в горные выработки
- •1. Обыкновенное; 2. Суфлярное; 3. Внезапное выделение с выбросом угля, а иногда и породы.
- •2.5 Борьба с метаном средствами вентиляции
- •2.6 Борьба с метаном средствами дегазации
- •2.6.1 Общие положения по дегазации угольных шахт
- •2.6.2 Способы дегазации неразгруженных от горного давления пластов и вмещающих пород
- •2.6.2.1 Дегазация при проведении капитальных и подготовительных выработок
- •2.6.2.2 Дегазация при проведении горизонтальных и наклонных выработок по угольным пластам.
- •2.6.2.3 Дегазация разрабатываемых угольных пластов скважинами, пробуренными из выработок
- •Лекция №3
- •2.6.3 Дегазация сближенных угольных пластов (спутников) и вмещающих пород при их подработке, надработке
- •2.6.3.1 Основы теории дегазации спутников
- •2.6.3.2 Схемы дегазации сближенных угольных пластов и вмещающих пород
- •Формулы для расчета
- •2.7 Внезапные выбросы угля и газа и меры борьбы с ними
- •2.7.1 Основы теории внезапных выбросов угля и газа
- •2.7.2 Мероприятия по борьбе с внезапными выбросами угля и газа.
- •2.7.2.1 Способы борьбы с внезапными выбросами их назначение и область применения.
- •2.7.2.2 Региональные мероприятия по борьбе с внезапными выбросами угля и газа
- •2.7.2.3 Локальные мероприятия по борьбе с внезапными выбросами
- •2.7.3 Прогноз выбросоопасности угольных пластов
- •Лекция №4
- •II. Рудничная аэромеханника
- •3. Основные законы рудничной аэродинамики
- •3.1 Виды давления в движущемся воздухе. Понятие о депрессии
- •3.2 Измерение давления и депрессии в движущемся потоке
- •3.3 Основные законы аэродинамики
- •3.3.1 Закон сохранения массы
- •3.3.2 Закон сохранения энергии
- •3.3.3 Режимы движения воздуха в шахтах
- •3.3.4Типы воздушных потоков
- •Лекция №5
- •4. Аэроданамическое сопротивление горных выработок
- •4.1 Природа и виды аэродинамического сопротивления
- •4.1.1 Сопротивление трения
- •4.1.2 Лобовые сопротивления в горных выработках
- •4.1.3 Местные сопротивления в горных выработках
- •4.1.4 Единицы аэродинамического сопротивления
- •5. Шахтные вентиляционные сети и методы их расчета
- •5.1 Элементы шахтной вентиляционной сети
- •5.2 Основные законы движения воздуха в шахтных вентиляционных сетях
- •5.3 Аналитические методы расчета простейших вентиляционных сетей
- •5.3.1 Последовательно-параллельные соединения и их свойства
- •Лекция №6
- •5.3.2. Диагональное соединение горных выработок и его свойства
- •5.3.3. Методика расчета распределения воздуха в сложных вентиляционных сетях
- •Лекция №7
- •6. Работа вентиляторов на шахтную
- •6.1 Аэродинамическая характеристика вентилятора и сети. Режим работы одного вентилятора на сеть
- •6.2 Анализ совместной работы вентиляторов на сеть
- •1. Анализ последовательной работы двух одинаковых вентиляторов методом суммарных характеристик
- •2. Анализ последовательной работы двух разных вентиляторов методом суммарных характеристик
- •3. Анализ последовательной работы двух разных вентиляторов методом активизированнх характеристик сети
- •4. Анализ параллельной работы двух одинаковых вентиляторов методом суммарных характеристик
- •5. Анализ параллельной работы двух разных вентиляторов методом суммарных характеристик
- •6. Анализ параллельной работы двух разных вентиляторов методом активизированных характеристик сети
- •7. Анализ параллельной работы вентиляторов установленных на разных стволах (связанных между собою горными выработками)
- •Лекция №8
- •7. Естественная тяга воздуха в шахтах
- •7.1 Общие сведения о естественной тяге
- •7.2 Измерение депрессии естественной тяги
- •7.2.1 Измерение естественной тяги V-образным жидкостным депрессиометром или микроманометром
- •7.2.2 Расчет величины депрессии естественной тяги гидростатическим методом
- •7.3 Влияние естественной тяги на работу вентилятора
- •Лекция №9
- •8. Регулирование распределения воздуха в вентиляционной сети шахты
- •8.1 Задачи и способы регулирования
- •8.2. Регулирование подачи воздуха в шахту изменением режима работы главного вентилятора
- •8.3 Регулирование распределения воздуха в вентиляционной сети шахты
- •8.3.1 Регулирование увеличением сопротивления выработок
- •8.3.2 Решение задачи о целесообразности отрицательного регулирования
- •8.3.3 Отрицательное регулирование вентиляционными окнами
- •8.3.4 Регулирование распределения воздуха положительными способами
- •Лекция №10
- •III. Вентиляция шахт
- •9. Проветривание тупиковых выработок и стволов
- •9.1 Общие положения и некоторые особенности проветривания тупиковых выработок и стволов
- •9.2 Способы подачи воздуха в забои тупиковых выработок и стволов
- •9.3 Вентиляторы и воздухопроводы установок местного проветривания
- •9.4 Методы расчета расхода воздуха для проветривания тупиковых выработок и стволов
- •Лекция №11
- •9.5 Выбор вентиляторов для проветривания тупиковых выработок и стволов
- •9.6 Примеры расчетов проветривания тупиковой выработки и ствола
- •9.7 Проветривание длинных тупиковых выработок и стволов несколькими вентиляторами
- •Лекция №12
- •10 Проветривание выемочных участков
- •10.1 Схемы проветривания выемочных участков
- •10.2 Прогноз метанообильности очистных забоев и выемочных участков
- •10.3 Расчет расхода воздуха для проветривания выемочных участков и очистных выработок
- •10.3.1 Расчет расхода воздуха для проветривания очистных выработок
- •Лекция №13
- •10.3.2 Расчет расхода воздуха для проветривания выемочных участков
- •11 Утечки воздуха в шахтах
- •11.1 Общие сведения об утечках и их классификация
- •11.2 Расчет утечек воздуха в шахтах
- •11.3 Мероприятия по снижению утечек воздуха
- •Лекция №14
- •12. Проектирование вентиляции шахт
- •12.1 Исходные данные для разработки проекта вентиляции шахты
- •12.2 Содержание проекта проветривания шахт
- •12.3 Способы проветривания шахт
- •12.4 Схемы проветривания шахт
- •12.4.1 Центральные схемы проветривания шахт их преимущества и недостатки
- •12.4.2 Диагональные схемы проветривания
- •12.5 Выбор схемы проветривания шахты
- •12.6 Расчет расхода воздуха для проветривания шахты
- •12.7 Расчет депресси шахты
- •12.8 Расчет производительности, депрессии вентилятора и его выбор
- •Лекция №15
- •13 Управление вентиляционными режимами шахт при пожарах
- •13.1 Особенности проветривания шахт при пожарах
- •13.2 Выбор вентиляционного режима при пожаре
- •13.3 Устойчивость и стабилизация вентиляции при пожаре
- •Лекция №16
- •14. Контроль вентиляции шахт
- •14.1 Требования правил безопасности к контролю вентиляции шахт
- •14.2 Контроль расхода и скорости движения воздуха
- •14.3 Контроль концентрации метана в горных выработках
- •14.4 Контроль вентиляции шахт методом депрессионных съемок
- •14.5 Контроль вентиляции шахт методом газовых съемок
Лекция №1
ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ КУРСА
Добыча полезных ископаемых подземным способом особенно при разработке угольных месторождений связана с выделением в горные выработки ядовитых и взрывчатых газов, угольной и породной пыли, тепла и влаги. Обеспечить безопасные и комфортные условия труда в шахтах становится все труднее. Это связано с углубление горных работ и интенсификацией добычи угля, что приводит к увеличению газовыделения, пылеобразования и температуры рудничного воздуха.
Поэтому роль рудничной аэрологии в деле обеспечения безопасных и комфортных условий труда огромна и ее основной задачей является: освещение теоретических основ и практических путей обеспечения нормального состава и состояния рудничной атмосферы.
Курс «Аэрология горных предприятий» (АГП) состоит из трех взаимоувязанных частей.
Первая часть курса «РУДНИЧНАЯ АТМОСФЕРА» В этой части курса изучаются ядовитые, удушливые и взрывчатые примеси рудничного воздуха, а также меры по борьбе сними и методы их контроля в рудничной атмосфере. Здесь же освещается рудничная пыль как профессиональная вредность и опасность взрыва, а также тепловой режим шахт.
Вторая часть курса «РУДНИЧНАЯ АЭРОМЕХАНИКА» Здесь рассматриваются законы движения воздуха в шахтах, выделение и перенос газов и пыли вентиляционными потоками, теплообмен между воздухом и горными породами.
Третья часть курса «ВЕНТИЛЯЦИЯ ШАХТ». Раздел включает технические способы и средства обеспечения вентиляции шахт, контроль вентиляции и ее организацию на шахтах. Важной ее частью является проектирование вентиляции шахт, которая базируется на материалах предыдущих разделов.
КРАТКАЯ ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ РУДНИЧНОЙ АЭРОЛОГИИ КАК НАУКИ
Первым научным исследованием в области рудничной аэрологии, положившим начало ее развития как науки, явился трактат М. В. Ломоносова «О вольном движении воздуха в рудниках примеченном(1742 г.), в котором впервые была объяснена природа естественной тяги воздуха в шахтах и открыты законы ее проявления. В развитии аэрологии как науки деятельное участие приняли ученые России и Украины. Их приоритет неоспорим в решении таких узловых вопросов вентиляции шахт, как распределение газов в земной коре, виды связи газов с горными породами, прогноз газообильности шахт, методы управления выделением метана в шахтах, методы расчета аэродинамического сопротивления горных выработок, процессы переноса газов и пыли в горных выработках, процессы теплообмена в шахтах, методы проектирования вентиляции шахт, методы оценки надежности вентиляционных систем шахт.
Изучение свойств шахтной атмосферы на достаточно высоком научном уровне начинается в Х1Х веке. Из ученых этого периода следует отметить Узатиса (в Росии), Шандорффа (в Германии), Вуда (в Великобретании), изучавших состав рудничной атмосферы, Жирара, Дюбаиссона, Мюрга, Пти (во Франции) и Актинсона (в Великобретании), исследовавших аэродинамическое сопротивление горных выработок.
В начале ХХ века начинается интенсивное развитие рудничной аэрологии в России и на Украине. Этот период открывается фундаментальной работой выдающегося ученого в области рудничной аэрологии А.А. Скочинского «Рудничный воздух и основной закон движения его по выработкам» (1904 г.),в которой обобщены многочисленные исследования состава и свойств шахтного воздуха и впервые применено к его движению известное уравнение Бернулли. Деятельность А.А. Скочинского занимает особое место в развитии рудничной аэрологии. Им выполнены обширные исследования по рудничной аэро- и газодинамике, шахтной атмосфере и методам ее контроля, внезапным выбросам угля и газа, шахтным пожарам, рудничной пыли. Им совместно с проф. В.Б. Комаровым написан учебник «Рудничная вентиляция», выдержавший три издания. Этот учебник долгие годы использовался всеми студентами бывшего СССР и был наилучшим. По инициативе А.А. Скочинского в 1938 г. был создан институт Горного дела АН СССР, который ныне носит его имя.
Большой вклад в развитие рудничной аэрологии в России и на Украине внесли А.С.Попов, М.М. Протодъяконов, В.Б. Комаров, Д.Ф. Борисов, А.И. Ксенофонтова, В.Н. Воронин, Ф.А. Абрамов, В.А. Бойко, Л.Н. Быков, И.М. Печук, П.И. Мустель, А.М. Карпов, А.Н. Щербань, Г.Д. Лидин, А. Ф. Воропаев.
Из зарубежных ученых следует отметить Будрика и Трутвина (Польша), Стефанова (Болгария), Мак-Илроя, Ричардсона, Викса, Хартмана (США), Хинслея, Скотта, Робертса (Великобретания), Пти (Франция).
В настоящее время исследования по рудничной аэрологии ведут научно исследовательские коллективы ИГД им. А.А. Скочинского, МакНИИ, ВостНИИ, ДонУГИ, КНИУИ, МГИ, ДГИ, ДПИ. и многие другие.