Автоматические стационарные средства контроля

Автоматические стационарные средства контроля за содержанием метана применяются в шахтах ІІІ категории, сверхкатегорных и опасных по внезапным выбросам. Результаты измерения автоматически передаются в диспетчерский пункт и регистрируются. Диаграммы самопишущих приборов систем телеметрического контроля за содержанием метана хранятся в течение одного года.

Приборы контроля рудничной атмосферы

Применяемые в шахтах газоопределители подразделяются по назначению и конструктивному сиполнению на переносные, встроенные и стационарные.

Переносные газоопределители могут быть эпизодического действия (ШИ) и непрерывного (автоматического) действия (СШ-2, СММ-1, ДМТ-3Т). У приборов непрерывного действия шкала непрерывно показывает концентрацию газа.

Встроенные газоопределители применяют как приборы автоматической газовой защиты (АГЗ), обеспечивающие непрерывный контроль за содержанием метана и автоматическое отключение электропитания защищаемых объектов при превышении предельно допустимой концентрации метана. Встроенные газоопределители (метанреле) устанавливают на комбайнах и других выемочных и проходческих забойных машинах.

Стационарные газоопределители применяют в качестве средств автоматической газовой защиты. Аппаратура этого типа обеспечивает не только автоматическое отключение электропитания защищаемых объектов при превышении предельно допустимой концентрации метана, но и непрерывную передачу диспетчеру информации о содержании метана в наиболее ответственных местах шахты. (АМТ-3).

 

Лекция №39

Тема. Схемы и способы проветривания шахты. Проветривание горных выработок при их проведении.

1. Схемы и способы проветривания шахты.

   Способы вентиляции шахт, в зависимости от способа создания необходимого перепада давления (депрессии) в горных выработках, делятся на всасывающий, нагнетательный и комбинированный (нагнетательно-всасывающий). На шахтах Украины, в основном используется всасывающий способ вентиляции.

   Сущность всасывающего способа вентиляции состоит в том, что со стороны всасывающей части вентилятора, при его работе, создается разряжение (пониженное, по сравнению с атмосферным, давление). При этом давление воздуха в любой части шахты меньше атмосферного. При остановке вентилятора, воздух будет еще некоторое время поступать в шахту за счет этой разности давлений. В дальнейшем, после выравнивания давлений, воздух будет поступать в горные выработки только за счет действия естественной тяги.

   Всасывающий способ проветривания рекомендуется на всех газовых шахтах, так как повышение давления воздуха, при остановке вентилятора, приводит к частичному уменьшению газовыделения в горные выработки. Этот способ особенно эффективен при фланговой схеме проветривания, когда отдельные части шахтного поля проветриваются разными вентиляторами. Вместе с тем, при фланговой схеме проветривания с несколькими вентиляторами, усложняется регулирование воздухораспределения между отдельными частями шахты.

Всасывающий способ проветривания рекомендуется применять при глубине отработки более 200 м, когда отсутствуют аэродинамические связи горных выработок с поверхностью.

Нагнетательный способ вентиляции состоит в том, что перепад давления в шахте создается путем повышения давления воздуха вентилятором в воздухоподающем стволе. За счет механической энергии вентилятора нормальное атмосферное давление воздуха р_а увеличивается на выходе из вентилятора до величины р₁, а в устье ствола, отводящего воздух на поверхность, оно остается равным атмосферному.

К достоинствам нагнетательного способа проветривания относятся – возможность применения одной главной вентиляционной установки для разветвленной шахтной вентиляционной сети, устойчивость работы главного вентилятора и возможность эффективного регулирования воздухораспределения в шахте. Главным недостатком этого способа проветривания является опасность увеличения газовыделения в горные выработки после остановки вентилятора главного проветривания.

Нагнетательно-всасывающий способ проветривания шахт позволяет создавать в шахтной внтиляционной сети зоны «нулевого» давления. В этих частях шахты давление в горных выработках равно атмосферному (давлению на поверхности), вследствие чего, отсутствуют утечки воздуха между выработками и поверхностью. При одновременной работе части вентиляторов на нагнетание, а части – на разряжение, в одних выработках создается повышенное (по сравнению с атмосферным), а в других – пониженное давление. Этот способ проветривания рекомендуется во всех случаях отработки самовозгорающихся углей при наличии аэродинамических связей между горными выработками и поверхностью. Недостаток – сложность управления проветриванием.

При проектировании схемы проветривания шахты необходимо обеспечить:

– устойчивый режим проветривания на весь период эксплуатации шахты;

– минимальное число вентиляционных сооружений в целях снижения утечек воздуха и повышения надежности вентиляции;

– обособленное проветривание главных транспортных выработок, оборудованных ленточными конвейерами, или использование их для отвода исходящих вентиляционных струй.

Схема проветривания шахты может быть единой или секционной. При секционной схеме проветривания все шахтное поле разделяется на отдельные обособленно проветриваемые части – секции (блоки). Каждый блок обслуживается своим вентилятором главного проветривания и связан с земной поверхностью блоковыми воздухоподающим и воздухоотводящим стволами. Эта схема рекомендуется для глубоких газообильных шахт (свыше 10м³/т), с большой производственной мощностью (свыше 6000т/сут) и значительными размерами шахтного поля (более 6км).

При единой схеме проветривания воздухоподающий ствол связан со всеми вентиляционными стволами, вскрывающими шахтное поле.

Схемы вентиляции, в зависимости от взаимного расположения выработок, по которым подается свежий и отводится загрязненный воздух, можно разделить на центральные, фланговые и комбинированные.

Центральные схемы, в свою очередь, делятся на два вида: центрально-сдвоенные и центрально-отнесенные. В первом случае воздухоподающий и воздуховыдающий стволы располагаются в центре шахтного поля (рис.1). Свежий воздух распределяется на крылья шахтного поля, а затем, проходя по очистным и подготовительным забоям, возвращается к воздуховыдающему стволу.

 

 

                                    

Рис.1 Центрально-сдвоенная схема вентиляции шахты

 

Расстояние между стволами составляет 30-100 м. Эта схема применяется при глубине ведения горных работ более 200 м.

Центрально-отнесенная схема может применяться при отработке верхней части шахтного поля (рис.2), например, бремсберговых полей. Здесь стволы могут располагаться на значительном расстоянии друг от друга.

 

              

Рис.2 Центрально-отнесенная схема вентиляции шахты

  Достоинства центральных схем – относительно небольшие капитальные затраты, быстрый ввод шахты в эксплуатацию, одна вентиляторная установка, незначительные потери угля в целиках, простота управления проветриванием. Недостатки – высокая депрессия шахт, большие внутренние утечки воздуха, резерв возможностей регулирования режима работы вентилятора, с учетом возможного увеличения сопротивления шахтной вентиляционной сети.

При вскрытии шахтного поля в центре и на его границах, применяются фланговые (диагональные) схемы проветривания шахт. Эти схемы проветривания можно отнести к прямоточным. Воздух поступает в шахту в центре шахтного поля, распределяется по отдельным крыльям и, после проветривания очистных забоев, удаляется через фланговые стволы. Среди всех разновидностей фланговых схем вентиляции можно выделить крыльевую, групповую и участковую (рис.3).

К достоинствам фланговых схем вентиляции относятся минимальные утечки воздуха, при его движении от стволов к очистным забоям, сокращение внешних утечек (подсосов) воздуха, так как фланговые стволы, как правило, не используются для транспортировки грузов (в устьях этих стволов можно обеспечить качественную герметизацию), снижение общешахтной депрессии (за счет сокращения пути движения воздуха), меньшие требования к резерву глубины регулирования вентиляторов.

Недостатки фланговых схем – большие капитальные затраты (начало очистных работ возможно только после проведения выработок до границ шахтного поля), увеличение потерь полезного ископаемого в околоствольных охранных целиках, большое количество вентиляторных установок, трудность общешахтного реверсирования вентиляции.

 

 

                                                             а .

 

 

                                                        б.  

                                                                                      

                                 

 

 

                                                          в.

 

 

 

 

                         

 

Рис. 3 Фланговые схемы вентиляции шахт: а – крыльевая; б – групповая;

         в - участковая

      

 В комбинированных схемах вентиляции используются элементы центральных и фланговых схем. Так, например, один воздуховыдающий ствол может располагаться в центре шахтного поля, а остальные – на флангах. При этом исходящая вентиляционная струя из выемочных участков, расположенных в центре шахтного поля, выдается по центральному стволу, а из участков, расположенных на флангах – по фланговым стволам.

В комбинированной секционной схеме проветривания, на крупных шахтах, каждая секция имеет свой воздуховыдающий ствол, а в центре воздухоподающие стволы и скиповый ствол – общий для всех секций. Выработки каждой секции проветриваются обособленной струей воздуха. На крупных шахтах для подачи и отвода воздуха могут использоваться до десятка стволов. К достоинствам комбинированных схем вентиляции можно отнести небольшую депрессию вентиляторов главного проветривания, повышение надежности проветривания отдельных участков шахты, простота регулирования воздухораспределения в пределах отдельных участков, большое количество запасных выходов из шахты. Недостатки этих схем – сложность вентиляционной сети, сложность общешахтного регулирования воздухораспределения и большие капитальные затраты.

 

 

 

 

 

                    

 

Рис. 4 Комбинированная схема вентиляции шахты

 

2. Проветривание горных выработок при их проведении.

Проветривание при проведении выработок (местное проветривание) должно обеспечивать удаление из них вредных газов, образующихся при взрывных работах, угольной и породной пыли, а также должно препятствовать опасному скоплению метана в выработках при проведении их в газоносных пластах.

Проветривание может осуществляться за счет общешахтной депрессии, развиваемой главным вентилятором, ВМП и сжатым воздухом.

Основным преимуществом проветривания за счет общешахтной депрессии является непрерывность подачи свежего воздуха в забой, что особенно важно на газовых шахтах.

Тупиковые выработки длиной до 10м в негазовых шахтах можно проветривать за счет диффузии, создаваемой проходящим потоком воздуха и обеспечивающей газообмен между свежим воздухом и воздухом в тупике. В газовых шахтах проветривание диффузией запрещено.

 

2.1 Вентиляция тупиковых выработок за счет общешахной депрессии

При этом способе разделение поступающей в забой подготовительной выработки и исходящей струи производится при помощи продольных перегородок, вентиляционных труб, параллельных выработок, буровых скважин.

При применении продольных перегородок, происходит разделение выработки, по всей ее длине, на две части (рис.1а). Продольные перегородки и вентиляционные трубы рекомендуется применять при небольшой длине выработки (до 60 м), когда в нее необходимо подать большое количество воздуха. Перегородка изготавливается из досок, кирпича, прорезиненой ткани. Основное требование к ней – воздухонепроницаемость.

 

       а.                                      б.                                      в.

 

Рис. 1 Схемы проветривания тупиковой выработки с помощью перегородки (а) и вентиляционной трубы (б,в)

 

Параллельные выработки широко применяют при проведении бремсбергов, уклонов, штреков, скатов. Параллельная выработка – просек или ходок – проводятся на расстоянии 10-30м от главной выработки и через каждые 10-30м соединяются с сбойками. По мере подвигания забоя сбойки закрывают перемычками. При уменьшении расстояния между сбойками проветривание забоев улучшается, но резко возрастают утечки воздуха через сбойки.

Буровые скважины широко применяют для проветривания забоев восстающих выработок на крутом падении. При этом на всю высоту этажа ли подэтажа бурят скважины диаметром 300-800мм и длиной 50-150м. По скважине, соединяющей откаточный и вентиляционный штреки, проходят скат. При этом достигается сквозное проветривание выработки.

Буровые скважины используются и для проветривания откаточных и подэтажных штреков. В этом случае воздух подается в забой вентилятором по откаточному штреку, а исходящая струя движется по скважине к вентиляционному штреку.

При проведении выработок на небольшой глубине скважины из выработки бурят прямо на поверхность.

При проведении выработок применяются вентиляторы местного проветривания, которые осуществляют подачу свежего воздуха в забой по трубопроводу. Для проветривания выработки вентилятором должен быть составлен проект, в котором предусматриваются:

– способ и схема проветривания;

– расчетное количество воздуха, необходимое для проветривания выработки;

– режим работы вентилятора.

Применяются следующие способы вентиляции: нагнетательный, всасывающий и комбинированный.

Нагнетательный способ проветривания наиболее распространен (рис.1). Он является обязательным для газовых шахт. Достоинства этого способа заключаются в том, что забой тупиковой выработки проветривается активной вентиляционной струей, выходящей из трубопровода. По Правилам безопасности отставание вентиляционной трубы от забоя выработки, на газовых шахтах не должно превышать 8 м. К достоинствам этого способа проветривания, следует отнести подачу свежего воздуха в забой и снижение концентрации газов в выработке, за счет утечек воздуха из трубопровода, по длине выработки. В этом случае, утечки воздуха из трубопровода играют положительную роль.

При организации этого способа проветривания, Правила безопасности предъявляют определенные требования к месту установки вентилятора местного проветривания и его режиму работы. Так, ВМП не должен устанавливаться ближе 10 м от устья тупиковой выработки, а его подача не должна превышать 70% от расхода воздуха в месте его установки. При этом предполагается, что ВМП устанавливается в выработке со сквозным проветриванием. Эти ограничения направлены на предотвращение явления опрокидывания потока воздуха на участке между устьем выработки и местом установки ВМП. При этом возникает рециркуляция воздуха. Она возможна, если подача вентилятора больше расхода воздуха, поступающего в выработку за счет работы вентиляторов главного проветривания.

 

 

Рис. 1 Схема нагнетательного проветривания тупиковой выработки

Всасывающий способ проветривания можно применять на негазовых шахтах. Его главным достоинством является то, что исходящий воздух отводится из выработки по трубопроводу. Однако, отставание конца трубопровода от забоя приводит к образованию застойной, слабо проветриваемой зоны. При всасывающем проветривании используются жесткие (металлические) трубопроводы.

При комбинированном способе проветривания применяют два вентилятора, один вентилятор нагнетает воздух в забой, а другой отсасывает (рис.2). Нагнетательный вентилятор находится на расстоянии 50-100м от забоя и через каждые 50м подвигания забоя переносится. Расстояние между концом всасывающего трубопровода и нагнетательным вентилятором составляет 10-15м.

 

 

 

         

        

 

Рис.2 Схема применения комбинированного способа проветривания

 

Этот способ проветривания рекомендуется для применения на негазовых шахтах, при скоростной проходке. Он совмещает достоинства всасывающего и нагнетательного способов проветривания. Нагнетательный – обеспечивает активное проветривание призабойного пространства, а всасывающий – удаление исходящего воздуха по трубопроводу.

Лекция №40

Тема. Общие сведения о шахтных пожарах и их предупреждение. Горноспасательное дело. План ликвидации аварий. Шахтная пыль и борьба с нею.

1. Общие сведения о шахтных пожарах и их предупреждение.

Шахтным пожаром называется любое возникшее в шахте горение, тление или самовозгорание горючего вещества с выделением тепла и газов.

Подземные пожары в зависимости от характера возникновения разделяются на экзогенные и эндогенные.

Экзогенные пожары вызываются внешними источниками теплового импульса.

Причины экзогенных пожаров:

– небрежное обращение с огнем (курение и др.);

– несоблюдение правил ведения взрывных работ и плохое качество ВМ;

– чрезмерное трение движущихся частей и механизмов;

– загорание метана в забоях и выработанном пространстве.

Эндогенные пожары возникают под действием внутренних источников тепла, образующихся вследствие физико-химических процессов, происходящих в углях, углистых породах, сланцах, колчеданных и сернистых рудах, склонных к самоокислению и самовозгоранию.

Эндогенные пожары происходят обычно в выработанных пространствах и основными причинами их являются значительные потери угля и несвоевременная и некачественная изоляция выработанного пространства от прососа воздуха.

Тушение пожаров в зависимости от условий осуществляется тремя способами: активным, пассивным и комбинированным.

Активный способ заключается в непосредственном воздействии на очаг пожара всеми подручными средствами пожаротушения.

Пассивный способ заключается в полной изоляции пожарного участка от доступа воздуха, в результате чего пожар сам по себе затухает через некоторое время.

При комбинированном способе тушения пожара помимо изоляции пожарного участка прибегают к активному воздействию на пожар водой, инертными газами или подручными средствами пожаротушения.

Для тушения пожаров применяют:

1. Воду, подаваемую по пожарно-оросительному трубопроводу.

2. Огнетушители (пенные и порошковые).

3. Песок или инертную пыль.

4. Инертные газы.

Количество и виды технических средств противопожарной защиты определяются «Инструкцией по противопожарной защите угольных шахт», «Инструкцией по ведению огневых работ в подземных выработках и надшахтных зданиях», бассейновыми «Инструкциями по предупреждению и тушению подземных эндогенных пожаров».

2. Горноспасательное дело.

Все предприятия, ведущие подземную разработку месторождений полезных ископаемых, обслуживаются Государственной военизированной горно-спасательной службой (ГВГСС). При этом весь персонал ГВГСС освобожден от работ непосредственно не связанных с горноспасательным делом.

Горноспасательная служба на угольных шахтах выполняет работы по спасению людей, застигнутыми авариями в шахтах и их последствий (пожаров, взрывов метана и пыли, внезапных выбросов угля и газа, обрушений и затоплений выработок), участвуют в тушении пожаров на поверхности шахт, когда эти пожары могут проникнуть в подземные выработки или угрожать находящимся в шахте людям, проводят профилактические мероприятия, направленные на предупреждение подземных пожаров в начальной стадии и др.

Первичной оперативной единицей ГВГСС является горноспасательный взвод, который организуется для обслуживания нескольких шахт.

Горноспасательный взвод способен выполнять самостоятельную работу по ликвидации аварий.

Горноспасательные взводы расположенные в одном промышленном районе, объединяются в военизированные горноспасательные отряды. В состав отряда входит от 4-8 взводов.

В каждом взводе круглосуточно имеются дежурное, резервное и выходное отделения.

Дежурное отделение все время находится в расположении взвода. Резервное отделение находится в расположении взвода до 14 часов. Свободная смена располагает собой по своему усмотрению, но узнав об аварии немедленно прибывает в расположение взвода.

 

3. План ликвидации аварий.

План ликвидации аварий составляется главным инженером шахты и командиром обслуживающего шахту горноспасательного взвода на каждые полгода, согласовывается с командиром горноспасательного отряда и госгорпромнадзором, и утверждается техническим директором государственного унитарного предприятия за 15 дней до введения его в действие.

Хранится он у горного диспетчера и в горноспасательном взводе, обслуживающем шахту.

С план ликвидации аварий должен быть детально ознакомлены все лица надзора. Горнорабочие должны быть ознакомлены стой частью плана, которая относится к месту их работы и где указываются пути передвижения в случае аварии для выхода на свежую струю воздуха и на поверхность.

В ПЛА учитываются все возможные случаи подземных аварий (пожар, взрывы газа и угольной пыли, прорывы води и т.д.) и определяются для каждого изи них наиболее эффективные меры борьбы.

Каждому месту возможной аварии присваивается определенный порядковый номер (позиция), который наносится на схему вентиляции и под которым указываются мероприятия в ПЛА.

Ответственным руководителем работ по ликвидации аварии является главный инженер шахты или лицо его заменяющее. До его прибытия ответственным руководителем работ по ликвидации аварии является горный диспетчер.

 

4. Шахтная пыль и борьба с нею.

4.1. Понятия о шахтной пыли, источники образования

Шахтной пылью называют мелкие и мельчайшие частицы полезного ископаемого и пустых пород, взвешенные в атмосфере горных выработок или осевшие на почве, кровле и стенках.

Способность пыли находиться во взвешенном состоянии зависит от размеров и формы пылевых частиц, плотности пылеобразующего вещества, а также температуры, влажности и скорости движения воздуха.

Главные источники пыли в шахте: места, где производится бурение, выемка породы и угля, погрузка и транспортировка породы и угля. Для характеристики пылеобразования используют показатели удельного выхода пыли и интенсивности пылеобразования.

Удельный выход пыли – это количество пыли, поступающей в воздух на единицу массы отбитого или погруженного угля или породы. Он зависит от следующих факторов: прочности и влажности угля, действия оросительных систем и их эффективности, характера режущего и отбойного инструмента.

Интенсивность пылеподавления – это количество пыли поступающей в воздух в единицу времени при данном процессе.

Для снижения удельного выхода пыли и интенсивности пылеобразования при механизированной выемке угля необходимо:

- предусматривать наибольшую возможную скорость подачи выемочной машины;

- своевременно заменять затупленные или поврежденные режущие зубки;

- предупреждать возможность присечки почвы или кровли;

- обеспечивать пониженную скорость резания.

В горном деле пыль рассматривается как профессиональная вредность и как причина взрывов.

 Наличие пыли в воздухе вызывает раздражение глаз, дыхательных путей и легких. Ее вдыхание вызывает различные легочные заболевания, известные под общим названием «пневмокониоз» (по-гречески пневма – дыхание, конис - пыль). Тяжелая форма пневмокониоза – силикоз, вызывается кремниевой пылью и сопровождается уплотнением легочной ткани. Легочное заболевание антракоз (по гречески антракон - уголь) – вызывается угольной пылью.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) пыли угольных шахт приведены в таблице 1

Таблица 1

Качественная характеристика пыли	Содержание свободного диоксида кремния в пыли, %	ПДК, мг/ м^3, по общей массе
Породная, углепородная Углепородная, угольная Антрацитовая Пыль каменных углей	От 10 до 70 От 5 до 10 До 5 До 5	2 4 6 10

 

Согласно ПБ, в тех случаях, когда техническими мерами не удается снизить запыленность воздуха на рабочих местах до предельно допустимых концентраций, работы должны выполняться в противопылевых респираторах. В угольных шахтах получили распространение респираторы легочно-силового типа.

По конструктивному исполнению различают две группы респираторов:

- со сменными фильтрами, оснащенные клапанами вдоха и выдоха (Астра-2, Ф-62Ш);

- с использованием в качестве фильтрующего элемента самой маски (У-2К, ШБ-1 «Лепесток»).