Лекция 12. Проветривание тупиковых выработок

1 Способы проветривания тупиковых горных выработок

2 Расчет расхода воздуха для проветривания

3 Расчет депрессии вентиляционного трубопровода

4 Выбор вентилятора местного проветривания

1. Проветривание подготовительных выработок при их проведении

При проведений выработки важное значение имеет правильное ее проветривание. Для улучшения проветривания выработок при их проведении в последние годы в Советском Союзе изготовлены специальные вентиляторы самых разнообразных конструкций с большим диапазоном по расходу воздуха и напору; выпущены вентиляционные трубы малого веса с небольшим сопротивлением; улучшены методы расчета проветривания выработок по газовому и пылевому факторам.

В практике горнорудных предприятий известны следующие способы проветривания выработок при проходке: 1) с. использованием общерудничной депрессии; 2) сжатым воздухом; 3) вентиляторами местного проветривания.

2. Проветривание выработок с использованием обшерудничной депрессии

При этом способе проветривание выработок осуществляется за счет депрессии, развиваемой вентилятором главного проветривания, или естественной тяги. При этом подвод свежего и отвод загрязненного воздуха из забоя производится различными способами: продольными перегородками, вентиляционными трубами.

Продольные перегородки сооружают из обаполов, досок, фанеры или парусины, прибиваемых к стойкам, установленным вдоль проветриваемой выработки. Достоинство продольных перегородок: быстрота сооружения, простота ремонта и относительно низкая их стоимость. Недостатки: большие утечки воздуха и стесненные движения по выработке.

Более удобен способ подвода свежего воздуха к забою по вентиляционным трубам. При этом трубы не загромождают проветриваемую выработку, а для их подвески не требуется много времени.

Проветривание выработок с помощью продольной перегородки или труб применяют при сравнительно небольшой длине выработок (по Правилам безопасности длина труб или перегородки не должна превышать 60 л*).

Проветривание с помощью специально проводимой выработки заключается в следующем. Одновременно с проведением основной выработки параллельно ей проводят другую выработку, служащую для удаления загрязненного воздуха. Обе выработки через определенные расстояния соединяются между собой сбойками. После проведения новой сбойки старая заделывается каменной или чураковой перемычкой. Этот способ проветривания широко применяют при разработке угольных и реже при разработке рудных месторождений. Достоинство: возможность подать в забой сравнительно большое количество воздуха при небольшой депрессии.

3. Проектирование выработок сжатым воздухом

На всех металлических рудниках для проветривания глухих выработок иногда используют энергию сжатого воздуха. На некоторых рудниках глухие забои проветривают непосредственным выпуском сжатого воздуха из воздухопровода. Этот способ проветривания отличается простотой применения, так как при этом нет необходимости в установке специального вентиляционного оборудования ив эксплуатационном его обслуживании. Однако этот способ проветривания выработок мало эффективен и имеет много недостатков: 1) не обеспечивается быстрое очищение глухой выработки по всей ее длине от вредных газов, так как количество поступающего сжатого воздуха мало по сравнению с тем количеством, которое необходимо для создания минимальной средней скорости движения воздуха (0,15 м/сек),обеспечивающей установившийся турбулентный режим вентиляционной струи; 2) высокая стоимость: на сжатие 1 м^а воздуха расходуется электроэнергии больше, чем на подачу того же объема воздуха вентилятором. Поэтому целесообразнее энергию сжатого воздуха использовать для проветривания тупиковых выработок с помощью специальных устройств — эжекторов или пневмовентиляторов.

Эжектор — это устройство, позволяющее использовать энергию сжатого воздуха для засасывания дополнительного количества воздуха в трубопровод, установленный для проветривания глухой выработки.

Эжекторы могут быть простые и сложные. Простой эжектор представляет собой изогнутую под прямым углом трубку, вставляемую в вентиляционную трубу и снабженную па конце насадкой (соплом) с тонким отверстием, через которое выходит сжатый воздух. Сложный эжектор состоит из одного или нескольких насадков, конического смесителя диффузора. На рис.1. представлены конструкции сопла типовых эжекторов и двойного раструба кожуха. Сопло 1изготовляется из круглой меди диаметром 35 мм, в которой высверливается канал двойной конусности. В конце ствола, где внутренний его диаметр расширен до 27 мм, имеется наружная нарезка, на которую навинчивается муфта 2,служащая для присоединения сопла к газовой трубе для его закрепления в центре конического патрубка двойного раструба-кожуха, потому муфта снабжена крестовиной 3 (рис. 1, а).Двойной раструб-кожух (рис. 1, 6)состоит из трех частей: сужающейся конической части 1, в которой находится сопло 4, средней цилиндрической части — горловины 2и расширяющейся конической части — диффузора 3.

Рис. 1. Конструкции типовых эжекторов: а — сопла;

б — двойного раструба-кожуха

Раструб-кожух сваривается из железа толщиной 1 мм.Сопло к сети сжатого воздуха подсоединяют короткой (20—25 см)трубой диаметром 25 мм, которая одним концом навинчивается на муфту, другой конец трубы присоединяется к сети. Размеры сопла и раструба-кожуха рассчитывать в каждом конкретном случае весьма сложно, поэтому установлены стандартные размеры на основе расчетов эжекторов для подачи в забой различных количеств воздуха при различных длинах выработок.

4. Проектирование глухих выработок вентиляторами и вентиляционными трубами.

Проветривание глухих выработок вентиляторами и вентиляционными трубами на горнорудных предприятиях применяют как при проведении выработок значительной протяженности, так и относительно небольшой длины.

Учитывая небольшое разрежение, создаваемое эжектором, авторы считают возможным принимать это расстояние равным 4—5 м. (у вентилятора оно равно 10 м).

Успешное проветривание выработок при их проведении во многом зависит от правильного выбора вентиляционного оборудования, а также от качества монтажа и правильного его содержания. Однако проветривание глухих забоев вентиляторами и трубами на многих рудниках осуществляют еще пока недостаточно эффективно.

Для обеспечения эффективной вентиляции выработок при таких проведении необходимо составить в каждом конкретном случае проект проветривания выработки. Составление проекта слагается из следующих операций: 1) выбора способа проветривания выработки; 2) определения количества воздуха, необходимого для проветривания в течение заданного времени; 3) подбора вентиляционных труб; 4) подсчета депрессии; 5) выбора вентилятора. Ниже рассмотрены все эти операции.

4.1. Выбор способа проветривания выработки.

Проветривание горных выработок при их проведении осуществляется обособленно при помощи вентеляторов местного проветривания и за счет обшешахтной депресии.

Проветривание при помощи вентиляторов местного проветривания является основным. При этом проветривание забоев подготовительных выработок может осуществляться следующими способами:

1) нагнетанием свежего воздуха в забой (рис. 2, а);

2) всасыванием загрязненного воздуха непосредственно из забоя
(рис. 2, б);

3) комбинированием первого и второго способов (рис. 2, в).
Чаще всего на практике применяют нагнетательный способ.

Преимущество этого способа заключается в более интенсивном проветривании при забойного пространства, в котором действует активная свободная струя, обусловливающая лучшее перемешивание и быстрое вымывание газовой смеси. Однако при этом способе по выработке в течение всего времени проветривания забоя движутся газообразные продукты взрыва и при значительной длине ее проветривание может продолжаться длительное время. При всасывающем проветривании газы от взрывания ВВ не распространяются по всей выработке, а удаляются по трубопроводу. Поэтому нет необходимости в удалении из выработки рабочих при ее проветривании. Однако при всасывающем способе проветривания медленно вымываются газы из при забойного пространства, так как зона действия всасываемой воздушной струи составляет всего 1 — 1,5 м от конца трубопровода, в то же время подводить трубопровод близко к забою не целесообразно из-за опасности разрушения труб при взрывании шпуров. Все это увеличивает время проветривания при забойной части выработки.

Технически более совершенен комбинированный способ, который сочетает преимущества первого и второго способов. При этом способе проветривания применяют два вентилятора, один из которых (основной) устанавливают вблизи устья выработки (рис. 2, в)и он работает на всасывание, а другой (вспомогательный) у перемычки и он работает на нагнетание. Проветривание при этом осуществляют в основном всасывающим вентилятором; назначение вспомогательного — способствовать более интенсивному перемешиванию газов и чистого воздуха непосредственно у забоя и перемещению их к всасывающему ставу труб. Вспомогательный вентилятор устанавливают по раме, став его комплектуют из прорезиненных труб, позволяющих металлическим тросом отодвигать их перед взрыванием и растягивать после взрыва.

Перемычку, служащую для устранения движения газов по выработке, устанавливают на расстоянии не более 50—70 мот забоя.

п

i

t

Рис. 2. Способы проветривания глухих выработок при помощи вентиляторов и труб: а — нагнетанием воздуха в забой; б — всасыванием воздуха из забоя; в — комбинированным способом

Для устранения обратного засасывания воздуха нагнетательным вентилятором производительность всасывающего вентилятора принимается па 10% выше, чем нагнетательного.

Комбинированный способ.проветривания двумя вентиляторами можно осуществлять и без перемычки, при этом производительность всасывающего вентилятора необходимо принимать на 30% больше, чем нагнетательного.

Известны также и другие варианты комбинированного способа проветривания выработок. На некоторых рудниках проветривание тупиковых выработок осуществляют с использованием одновременно вентиляторов и сжатого воздуха. При этом сжатый воздух выпускается из трубопровода в при забойное пространство непосредственно через шланги. Однако выше была отмечена мало эффективность проветривания выработок непосредственно выпуском сжатого воздуха из магистрали.

В данном случае сжатый воздух турбулизует воздушный ноток, поэтому целесообразно использовать сжатый воздух, выпуская его через эжектирующие насадки, навинченные на концы буровых шлангов. Такие насадки с выходным отверстием диаметром 5 ммобеспечивают высокую скорость движения выходящей воздушной струи, за счет чего ускоряется очищение при забойного пространства от вредных газов.

Рис. 3. Комбинированный способ проветривания с рециркуляционным побуждением

Возможны также следующие два варианта комбинированного способа:

1) проветривание одним вентилятором, работающим вначале на
всасывание, а затем на нагнетание; при этом реверсирование вентилятора производят специальным устройством, выполненным в виде обводных труб с заслонками, при помощи которых регулируется направление движения струи;

2) проветривание одним вентилятором, работающим одновременно по нагнетание и всасывание (комбинированный способ с рециркуляционным побуждением). При этом варианте на расстоянии 50—70 мот забоя устанавливается вентилятор 1,работающий по отсасывание (рис. 3); от нагнетающего трубопровода 2 ответвляется трубопровод рециркуляционного побуждения 3, работающий также по нагнетание. Однако здесь возможно загазирование забоя. Для предупреждения этой опасности необходимы точный расчет проветривания и постоянный контроль за вентиляционным
режимом.

Оба эти варианта весьма сложны в эксплуатации. Достоинства: быстрота проветривания выработки и возможность ведения в ней работы за пределами перемычки или загазованной ее части в момент проветривания.

На угольных и на рудных газовых шахтах, применяют только нагнетательный способ проветривания, так как на них по правилам безопасности не рекомендуется использование всасывающего и комбинированного способов проветривания.

Нагнетательный способ чаще всего используют при проведений коротких выработков. В последние годы в связи с внедрением на металлических рудниках современных вентиляционных средств проветривания этот способ широко применяют также для проветривания и выработок значительной протяженности.

Всасывающий способ без использования сжатого воздуха применяют сравнительно реже. Это объясняется невозможностью устанавливать трубопровод близко к забою выработки, значительным временем проветривания при большом отстований от забоя конца воздухопровода, а также и более высокими потериями воздуха в трубопроводах.

Комбинированные способы проветривания рекомендуется применить в выработках большой длины при проведении их скоростными методами.

Выбор того или иного способа прветривания должен решаться каждый раз с учетом конкретных возможностей и условий рудника.

ЛИТЕРАТУРА

1. 622 К 63 Б.Б.Комаров, Ш.Х.Килькеев «Рудничная вентиляция»

Недра: М 1969

2. 622 (075.8) М 917. П.И.Мустель «Рудничная аэрология»

Недра: М 1970

3. 622,2 (075.8) Т 384 Г.П.Ананьин, Н.Арсланов и др. «Технология подземных горных работ» Недра: М 1970