4. Проветривание подготовительных выработок.

При проведении выработок вентиляция осуществляется с помощью вентиляторов местного проветривания (ВМП), продольных перегородок и вентиляционных труб в зависимости от горно-геологических условий.

В практике подземного строительства весьма часто приходится сталкиваться с необходимостью вентиляции тупиковых выработок не только малой, но и большой протяженности. В угольных шахтах выработки длиной несколько сотен метров проходятся при подготовке выемочных полей к отработке обратным ходом, а также при сбойке шахтных стволов и вскрытии пластов.

Особенности проветривания при проходке стволов

Вертикальное расположение ствола обусловливает появление объемных сил при его вентиляции. Их действие проявляется двояко: во-первых, в виде естественного воздухообмена или естественной тяги, обычно наблюдающейся в стволах. Действие ее вызывается нагревом слоев воздуха, прилегающих к теплым стенкам ствола. В стволе образуются два столба воздуха с разной температурой и, следовательно, с разной плотностью: столб теплого, легкого воздуха в виде толстостенного полого цилиндра у стенок и столб более холодного, тяжелого воздуха в центральной части. В результате теплый воздух вдоль стен имеет тенденцию подниматься вверх, а холодный воздух в центральной части ствола - опускаться вниз. Это в определенной степени затрудняет работу вентилятора при нагнетательном способе вентиляции ствола, который обычно применяется на практике.

Следовательно, естественная тяга, вызываемая контактом воздуха с теплыми стенками ствола, может достигать больших значений.

Во-вторых, естественная тяга проявляется в стволах при проведении взрывных работ, когда в ствол выбрасываются большие массы нагретых газов. Имея более высокую температуру, чем основная масса воздуха в стволе, они начинают быстро перемещаться вверх, способствуя тем самым вентиляции ствола.

Для вентиляции стволов в принципе можно применять любой из трех способов вентиляции тупиковых выработок: нагнетательный, всасывающий или комбинированный. На практике обычно применяют нагнетательный способ, что объясняется следующим. При всасывающем способе вентиляции удаление газов из призабойной зоны происходит весьма медленно, особенно если конец трубопровода отстоит от забоя на значительном расстоянии. Очевидно, что всасывающий способ вентиляции в этом случае не обеспечит удаление газов из призабойной зоны. При таких условиях более эффективен комбинированный или нагнетательный способ вентиляции.

Нагнетательный способ вентиляции обладает следующими преимуществами:

− направление отброса газов после взрыва, а также их дальнейшее конвективное движение вверх совпадают с движением воздуха в стволе, создаваемым вентилятором при нагнетательном способе вентиляции, тем самым способствуя более быстрому проветриванию ствола. Кроме того, утечки воздуха через вентиляционный трубопровод при нагнетательном способе вентиляции способствуют разбавлению газов в стволе, а также ускоряя процесс проветривания;

− в случае выделения метана в стволе, вентилятор при нагнетательном способе вентиляции находится на свежей струе, благодаря чему устраняется опасность воспламенения метана, которая возникает при работе вентилятора.

При нагнетательном способе вентиляции ствола вентиляторная установка располагается на поверхности в 15÷20 м от его устья, чтобы исключить засасывание загрязненного воздуха, выходящего из устья ствола. Вентиляторная установка должна находиться в помещении, чтобы предотвратить воздействие на нее атмосферных факторов.

Проветривание тупиковых горных выработок

Проветривание тупиковых забоев должно обеспечивать:

− удаление из выработки в расчетное время ядовитых газообразных продуктов разложения взрывчатых веществ (ВВ);

− разбавление и удаление из выработок ядовитых и взрывчатых газов, выделяющихся из пород и полезного ископаемого;

− создание нормальной температуры воздуха в забое и во всей выработке.

Проветривание осуществляется за счет совместного действия вентиляторов главного проветривания и естественной тяги, а также местных побудителей вентиляции: вентиляторов местного проветривания (ВМП), эжекторов и т.п. Выработки, проводимые парным забоем, в большинстве случаев проветриваются за счет общешахтной вентиляции и работы ВМП.

Различают следующие способы проветривания: нагнетательный, всасывающий и комбинированный.

Нагнетательный способ применяется в выработках, где из стенок, кровли или почвы выделяются горючие (метан, водород) или ядовитые (сероводород, сернистый газ, окись углерода) газы, а также обескислороженный воздух. В остальных случаях можно применять любой способ проветривания.

Достоинства этого способа заключаются в интенсивном перемешивании воздуха в призабойном пространстве и разбавлении его свежим воздухом, поступающим из конца воздухопровода. Исходящая из забоя струя выходит по выработке к устью, захватывая по пути все вредные и взрывчатые газообразные примеси, выделяющиеся из стенок, кровли и почвы выработки. К достоинствам следует отнести и то, что возможно применение гибких (матерчатых, прорезиненных и иных) трубопроводов, удобных в эксплуатации.

Основной недостаток способа - загазирование всей выработки и необходимость постепенного разбавления этих газов до санитарных норм, что при большом объеме (длине) выработок требует установки вентиляторов значительной производительности и труб большого диаметра.

Всасывающий способ проветривания может применяться, когда из стенок, кровли и почвы выработки не выделяются взрывчатые и ядовитые газы.

Достоинства этого способа заключаются в том, что высасываемый из призабойного пространства воздух, содержащий продукты разложения ВВ, удаляется по вентиляционным трубам, а по выработке от устья к забою движется свежая струя, поэтому работы могут не прекращаться. В первые минуты проветривание происходит интенсивно, вследствие засасывания в трубы воздуха с очень высокой концентрацией ядовитых газов, определяемой количеством взорванного ВВ и объемом зоны отброса газов от забоя. Однако, затем интенсивность проветривания снижается, вследствие засасывания в трубы относительно чистого воздуха, несмотря на то, что в призабойной части застаивается воздух, содержащий взрывные газы высокой концентрации. Этот способ проветривания очень эффективен в тех случаях, когда конец вентиляционных труб отстоит от забоя на расстояние 2÷3м, но последнее осуществить трудно. Зависимость эффективности всасывающего проветривания от длины выработки невелика, поэтому данный способ рекомендуется для проветривания выработок большой протяженности.

Штреки, бремсберги и уклоны большой протяженности, как правило, проводят в виде парных выработок и не более чем через 30 м сбивают печами или просеками. Печи, кроме последней, закрывают чураковыми или каменными перемычками, в качестве временных устанавливают дощатые перемычки с засыпкой и промазкой их глиной.

В газовых шахтах, где необходима подача большого количества воздуха, проветривание осуществляется, как правило, за счет общешахтной депрессии, а в тупиковые забои от последней печи воздух подается вентиляторами местного проветривания.

При проветривании длинных выработок подсчитанная депрессия может оказаться больше депрессий, развиваемых выпускаемыми промышленностью вентиляторами местного проветривания. В этом случае необходима последовательная установка на трубопроводе нескольких вентиляторов, которые могут монтироваться рассредоточено по трубопроводу и в начале его — каскадом. При рассредоточенном расположении выбранные вентиляторы могут быть не однотипны, максимальное давление, под которым находится трубопровод, не превышает депрессии одного вентилятора.