35. (23.3. Вентиляция выработок с использованием вентиляторов местного проветривания)

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

Нагнетательный способ проветривания (рис. 23.3)—наиболее распространен. На газовых шахтах он является обязательным и единственным. Достоинство его заключается в том, что проветривание призабойного пространства осуществляется деятельной струей свежего воздуха, выходящего из трубопровода с большой скоростью.

Рис. 23.3. Схема проветривания выработок нагнетательным способом с использованием вентилятора местного проветривания

Этот способ обеспечивает эффективную вентиляцию в призабойной зоне, если конец трубопровода, расположенного у одной из стенок выработки, будет находиться от забоя на расстоянии (м) (по В. Н. Воронину)

(23.1)

где S_B — площадь поперечного сечения выработки, м² .

По Правилам безопасности на газовых угольных шахтах ко­нец трубопровода должен располагаться на расстоянии от забоя ≤8 м, а в негазовых и рудных шахтах — на расстоянии ≤12 и ≤10 м соответственно. Из формулы 23.1 следует, что с увеличе­нием площади сечения выработки расстояние возрастет, а сле­довательно, интенсивность проветривания призабойной зоны при соблюдении Правил безопасности будет также возрастать. К до­стоинствам нагнетательного способа проветривания следует отне­сти и то, что в призабойное пространство (где имеет место мак­симальное газовыделение и находятся люди) поступает свежий воздух (не содержащий метана), что облегчает создание безопасных условий труда. По мере движения воздуха от забоя к ус­тью в него выделяется из поверхности выработки газ. Содержание газа в исходящем по­токе непрерывно повышается вплоть до выхода воздуха в выработку, проветриваемую за счет общешахтной депрессии. Од­нако прирост содержания газа сдерживается за счет дополнительного поступления свежего воздуха через неплотности нагнетательного трубопровода. Таким образом, утечки воздуха в определенных пределах здесь играют положительную роль. Если подача нагнетательного вентилятора, установленного на сквозной выработке, больше расхода подаваемого по ней воздуха, то часть исходящего воздуха будет вновь засасываться вентилятором и направляться по тру­бопроводу в забой. Такое явление носит название рециркуляции воздуха. Последняя часто вызывает отрицательные последствия (увеличивает время проветривания и создает опасность загазования выработок). Для предотвращения рециркуляции Правила без­опасности предписывают устанавливать вентилятор на расстоянии ≥10 м от устья проветриваемой выработки. При этом подача вентилятора должна быть ≥70 % расхода воздуха, движущегося по сквозной выработке. Однако и при соблюдении последнего условия не всегда предотвращается рециркуляция воздуха (осо­бенно в выработках большого сечения, когда скорость движения воздуха по сквозной выработке у вентилятора становится равной или меньше скорости диффузии газов). С точки зрения физической сущности процесса для предотвращения рециркуляции необходимо, чтобы скорость движения воздуха у вентилятора была >0,15 м/с (т. е. больше скорости диффузии). Правила безопасно­сти требуют, чтобы скорость движения воздуха в выработках была ≥0,25 м/с, т. е.

(23.2)

где Q — расход воздуха, проходящего по выработке за счет общешахтной депрессии, м³/с; Q_B —подача нагнетательного вентилятора, м³/с.

Недостаток нагнетательного способа проветривания заключается в том, что при ведении взрывных работ ядовитые газы взрыва движутся по выработке. Поэтому люди могут войти в выработку только тогда, когда содержание ядовитых газов в ней в пересчете на условную окись углерода составляет 0,008 % по объему. Для проветривания выработки необходимо подавать зна­чительное количество воздуха. Однако расчет проветривания можно вести не на всю длину выработки, а только на некото­рую ее часть, так как по мере движения газового облака от забоя к устью выработки происходит непрерывное уменьшение содержания ядовитых газов в нем за счет разбавления свежим воздухом и диффузионных процессов. В результате этого на не­котором расстоянии от забоя максимальное содержание ядовитых газов в растянувшемся облаке становится меньше допустимого. Расстояние от забоя до сечения выработки, в котором максималь­ное содержание ядовитых газов становится равным допустимому, называется ее критической длиной, определяемой по формуле 23.3

(23.3)

где В — расход ВВ, кг; φ — коэффициент, учитывающий обвод­ненность пород; b — газовость ВВ, л/кг; η — коэффициент доставки (учитывающий степень доставки воздуха).

При длине выработки больше критической объем проветрива­ния равен произведению площади сечения выработки на ее критическую длину.

К омбинированный способ проветривания чаще применяется при скоростной проходке на негазовых шахтах. В нем сочетаются достоинства нагнетательного способа (активное перемешивание газов в призабойной зоне) и всасывающего (ограниченный объем проветривания). При комбинированном способе проветривания используется один или два вентилятора (рис. 23.5). В случае использования одного вентилятора он работает вначале на всасывание, а после удаления высококонцентрированного газового облака из забоя по трубопроводу в исходящую струю вентилятор переключается на нагнетание. При использовании двух вентиляторов основной вентилятор устанавливается вблизи устья выработки (на расстоянии ≥10 м) и работает на всасывание. Второй вентилятор (вспомогательный) снабжается коротким нагнетательным трубопроводом и устанавливается в выработке вблизи забоя. Подача нагнетательного вентилятора должна быть на 20—30 % меньше количества воздуха, которое поступает во всасывающий трубопровод. Для предотвращения распространения газового облака в сторону устья иногда в выработке на расстоянии 30—50 м от забоя устанавливается перемычка. В этом случае подача нагнетательного вентилятора может быть на 10 % меньше количества воздуха, поступающего во всасывающий трубопровод.