9. Шахтний водовідлив
Шахтний
водовідлив, призначений для відведення
води з шахти на поверхню. Величина
водоприпливу залежить від гідрогеологічних
умов, в яких 
відпрацьовують
пласти корисної копалини, від складу,
структури порід, глибини відробки,
системи розробки і характеризується
коефіцієнтом водоприпливу - співвідношенням
кількості кубічних метрів виданої води
до кількості видобутої корисної копалини
за добу. Як правило, коефіцієнт водоприпливу
перевищує одиницю, а весною при таненні
снігу може збільшуватись в 1,5-2 рази. Для
Донецького басейну нормальний абсолютний
водоприток у шахті становить близько
100-150 м3/годину.
Після вибирання корисної копалини гірські породи вище відпрацьованого пласта обвалюються, просідають, утворюється додаткова система тріщин, по яких вода з вищерозташованих горизонтів і навіть із поверхні поступає у відпрацьований простір, очисні вибої, в підготовчі виробки. Система гірничих виробок планується таким чином, щоб шахтна вода з усіх дільниць по водовідливних канавках стікала у водозбірник шахти, де механічні домішки осідають у вигляді мулу, а очищена вода з приймальних колодязів відкачується відцентровими насосами на поверхню. В насосній камері встановлюють три насоси, один із яких використовують як робочий, другий - резервний, а третій можуть ремонтувати. Продуктивність насосів залежить від величини максимального водоприпливу і може досягати 400 м3/годину при напорі до 600 м. При більшій висоті нагнітання (на глибоких шахтах) влаштовують проміжні перекачні горизонти.
Для запобігання затоплення насосів раптовими непередбаченими проривами води підлога насосної камери облаштовується на 50 см вище інших виробок приствольного двору. Нагнітальні трубопроводи прокладають у похилому трубному хіднику, який з'єднує насосну камеру з клітьовим стволом на висоті не менше 7 м від рівня підлоги камери. При необхідності насосна камера з боку приствольного двору може закриватись герметичними дверима. Головну водовідливну установку обладнують двома водовідливними трубопроводами, кожен із яких розрахований на відкачування нормального водоприпливу не більше ніж за 20 годин.
Шахтні води, як правило, жорсткі, а часто і з високою кислотністю, непридатні для побутового і технічного використання. Жорсткість води визначається наявністю в ній солей кальцію й магнію, а кислотність — наявністю у воді сірчаної кислоти. Кислотні води мають червонуватий відтінок, окислюють металеві поверхні кріплення, рейкових колій, деталей насосів й інших машин. Крім того, в шахтній воді можуть бути присутні шкідливі мікроорганізми та інші органічні речовини, тому ця вода непридатна до вживання. Відкачена на поверхню вода відстоюється, проходить спеціальне очищення і тільки після того, як її якість буде відповідати санітарно-технічним вимогам, може перепускатись чи перекачуватись у відкриті водоймища.
10. Вентиляція
Пр
и
переміщенні атмосферного повітря по
підземних виробках змінюється його
фізичний стан (тиск, температура,
вологість, щільність, хімічний склад),
відбувається забруднення його механічними
домішками.
Тиск повітря підвищується при русі його вниз по виробках і знижується при русі вгору. На величину тиску шахтного повітря впливає також робота шахтних вентиляторів.
Особливість теплового стану повітря в підземних виробках у порівнянні з атмосферним складається, по-перше, у зменшенні добових і сезонних коливань його температури, по-друге, у підвищенні температури в порівнянні із середньорічною на поверхні. Зі збільшенням глибини розробки температура повітря підвищується й у глибоких шахтах при відсутності охолодження може досягати 30о. Вологість шахтного повітря підвищується внаслідок припливу у виробки підземних вод і при виконанні окремих технологічних процесів і складає в середньому 80-90%.
Забруднення повітря механічними домішками в підземних виробках вищий, чим на поверхні, унаслідок процесів, що відбуваються в шахті, дроблення гірських порід і корисної копалини.
Зміни складу повітря при його русі по гірських виробках полягають в зменшенні вмісту кисню, збільшенні вмісту вуглекислого газу й азоту й у появі газів, що не містяться в атмосфері (метан, окис вуглецю й ін.).
Повітря, що пройшло визначені зміни і заповнює гірські виробки, називається шахтним повітрям. Повітряний струмінь, що рухається від поверхні по стволу до вибоїв, називається низхідним, а від вибоїв до ствола – висхідним.
Атмосферне повітря являє собою суміш газів у такому складі (у % за об'ємом для сухого повітря):
азот - 78,08;
кисень -20,95;
аргон -0,93;
вуглекислий газ -0,03;
інші гази до 0,01.
У повітрі може знаходитись водяна пара (від 0 до 4 %), а також частинки тонкодисперсного пилу.
В гірничих виробках співвідношення газів змінюється через надходження інших газів, а саме: азоту, метану, вуглекислого газу, отруйних газів - оксиду вуглецю, сірководню, сірчаного газу, окисів азоту, а також пилу. Таку суміш називають шахтним або рудниковим повітрям. Це поняття поширюється і на відкриті гірничі роботи, де відбуваються аналогічні зміни якості повітря. Для кількісної характеристики загазованості повітря, зокрема метаном застосовують поняття: абсолютне газовиділення - кількість газу, що виділяється за одиницю часу (м3/с, м3/хв.) і відносне газовиділення {q) - кількість даного газу , яка виділяється в шахті або на дільниці за більш значний проміжок часу (наприклад, за добу) віднесена до одиниці маси (А) корисної копалини, видобутої за цей же період.
Склад шахтного повітря строго регламентується Правилами безпеки у вугільних шахтах. Вміст кисню у виробках, у яких знаходяться чи можуть знаходитися люди, повинне складати не менш 20%. Вміст вуглекислого газу не повинен перевищувати: на робочих місцях і вихідних струменях ділянок – 0,5%, у виробках з вихідним струменем крила, чи горизонту шахти – 0,75%. Вміст у діючих підземних виробках отруйних газів не повинен перевищувати: оксиду вуглецю – 0,0016%, оксиду азоту – 0,00025%, сірчистого ангідриду – 0,00035%, сірководню – 0,00066%.
Найбільшу небезпеку у вугільних шахтах представляє метан. Він може виділятися з оголених поверхонь пласту, що вміщають породу, з відбитого вугілля і виробленого простору.
У гірських породах метан знаходиться в двох станах: у виді вільного і сорбованого газу. На сучасних глибинах розробки основна кількість метану (до 90%) знаходиться в сорбованому стані. Кількість метану, що міститься в природних умовах у одиниці маси чи обсягу вугілля породи, називається метаноносністю.
Основними
факторами, що визначають метаноносність
вугленосних відкладень, є ступінь
метаморфізму вугілля, сорбційна
здатність, пористість і газопроникність
порід, глибина залягання, гідрогеологія
й вугленасищенність родовища.
Метаноносність вугільних пластів
збільшується з глибиною залягання,
досягаючи в границях вивчених глибин
25-35 м3/т.
Метаноносність порід досягає 4-6 м3/т.
При веденні гірських робіт внаслідок
зміни напруженого стану порід біля
виробок частина сорбованого метану
переходить у вільний стан.
Для кількісної оцінки рівня газовиділення в гірські виробки введене поняття абсолютної і відносної газообільності.
Абсолютною газообільністю називається кількість метану, що виділяється в шахті протягом визначеного проміжку часу.
Відносною газообільністю називається кількість метану, що виділяється на 1 т добового видобутку.
Вміст метану в атмосфері підземних виробок повинен відповідати нормам, установленим Правилами безпеки у вугільних і сланцевих шахтах. Якщо він перевищує припустимі норми, то всі роботи повинні бути припинені і повинні бути вжиті заходи для розгазування виробок.
Способи боротьби з небезпечним накопиченням метану
Боротьба з небезпечним накопиченням метану й запобігання його вибуху проводиться у трьох напрямках:
розбавленням метану до безпечних концентрацій шляхом застосування засобів і схем вентиляції;
відводом газу за межі діючих гірничих виробок шляхом дегазації;
виключенням відкритого вогню, в тому числі шляхом категоричної заборони паління, зварювання, а також застосуванням комплексу заходів з безпечної експлуатації електрообладнання проведення вибухових робіт. Розглянемо більш детально вищезгадані способи.