Вентиляция, водоотлив и энергоснабжение

 

При движении воздуха по горным выработкам в нем уменьшается содержание кислорода, увеличивается количество углекислого газа, азота и некоторых других газов, появляются газы, не содержащиеся в атмосферном воздухе. Такая смесь газов и паров, заполняющая горные выработки, называется шахтным (рудничным) воздухом.

Шахтная вентиляционная система состоит из сети вентиляционных выработок, вентиляционных сооружений и источника механической энергии движения воздуха (вентиляторов). Горные выработки отличаются широким разнообразием условий движения в них воздушных потоков, что обусловлено значительной шероховатостью стенок выработок, загромождением поперечного сечения выработок различными объектами, сложностью конфигурации выработок.

Система выработок, обеспечивающих подачу воздуха для проветривания горных работ, составляетшахтную вентиляционную сеть. Путь воздуха между двумя соседними разветвлениями называется вентиляционной ветвью.

В вентиляционную ветвь может входить группа последовательно соединенных выработок с одинаковым количеством проходящего по ним воздуха. Место соединения трех и более ветвей представляет собой вентиляционный узел.

Горные выработки, входящие в вентиляционную сеть, могут быть соединены последовательно (рис. 10.1а), параллельно (рис. 10.1б), диагонально (рис. 10.1в) и параллельно-последовательно (рис. 10.1г).

 

 

Рис. 10.1. Способы соединения выработок в вентиляционную сеть

 

Для того чтобы создать нормальные по требованиям проветривания условия на рабочих местах в руднике, необходимо в определенные периоды изменять некоторые параметры вентиляционной сети и отдельных ее элементов, т.е. регулировать распределение воздуха, направляемого по тем или иным выработкам.

Под регулированием понимают изменение дебита воздушного потока с целью обеспечения устойчивого заданного распределения воздуха. Общешахтный расход воздуха увеличивают или уменьшают путем изменения режима работы вентилятора главного проветривания или аэродинамического сопротивления шахты. Для регулирования распределения воздуха по отдельным выработкам изменяют их аэродинамическое сопротивление или применяют дополнительные побудители тяги, например, вспомогательные вентиляторы.

Способы регулирования, вызывающие увеличение аэродинамического сопротивления шахтной вентиляционной сети в целом или отдельных ее ветвей, называются отрицательными, а те, которые не требуют увеличения аэродинамического сопротивления, - положительными.

Увеличение или уменьшение количества воздуха, подаваемого вентилятором в подземные выработки рудника, осуществляется изменением:

- угла установки лопаток рабочего колеса (для осевых вентиляторов);

- угла установки лопаток направляющего аппарата;

- частоты вращения рабочего колеса вентилятора;

- аэродинамического сопротивления рудника.

Одним из способов отрицательного регулирования является увеличение сопротивления выработок движению по ним воздуха с помощью дверных проемов, пластинчатых поворотных регуляторов, вентиляционных окон, воздушных завес.

В процессе движения воздуха по выработкам не исключены его утечки – потоки воздуха, поступающие из свежей струи в исходящую накоротко, т.е. минуя место его потребления. Утечки могут быть поверхностными и подземными.

В целом, проветривание выработок состоит в подаче свежего воздуха в призабойное пространство, разжижению в нем пыли и газов до предельно допустимой концентрации и последующему удалению вредных компонентов с исходящей струей.

Мероприятия по снижению запыленности и загазованности рудничного воздуха заключаются в применении технических средств, мероприятий технологического характера и организационных.

Технические средства включают как общешахтную, так и местную вентиляцию, гидрообеспыливание, очистку воздуха в различных пылеподавляющих аппаратах и удаление осевшей пыли, а также индивидуальные средства защиты.

Мероприятия технологического характера включают меры по совершенствованию систем разработки, приводящие к резкому уменьшению объема проходческих работ и вторичного дробления, концентрации очистных работ и сокращению погрузочно-разгрузочных операций.

Организационные мероприятия предусматривают переход на работу с перерывами между сменами, производство взрывных работ только в междусменные перерывы, более жесткий контроль пылегазового режима.

Работы по вентиляции рудника также включают: обслуживание, монтаж, демонтаж вентиляторов и трубопроводов; обслуживание кондиционеров, устройств по очистке и подогреву шахтного воздуха; возведение и разбор вентиляционных дверей и перемычек.

Необходимость в проведении работ по водоотливу обусловлена дренированием части вод, находящихся в водоносных породах. Кроме того, в горные выработки поступает значительно количество технологической воды для обеспечения рабочих процессов.

Воду, поступающую в выработки, расположенные выше горизонта околоствольного двора, направляют самотеком при помощи водоотливных канавок в главный водосборник.

Для откачивания шахтной воды применяют водоотливные установки, которые в зависимости от назначения разделяются на центральные, главные, участковые, вспомогательные, перекачные, передвижные и скважинные.

Водоотливные установки состоят из нескольких насосов, электропривода и аппаратуры автоматизации и дистанционного управления. Применяют, в основном, центробежные поршневые и роторные насосы.

Для откачивания воды под давлением 1-10 МПа водоотливные установки оборудуются трубопроводом диаметром 100-600 мм. Трубопровод сооружают из стальных или полимерных труб.

Одним из центральных элементов установок главных водоотливов является водосборник. Его сооружают из расчета вместимости на четырехчасовой нормальный водоприток (для участковой установки – из расчета на двухчасовой водоприток). Водосборники состоят не менее чем из двух самостоятельных выработок, каждая из которых устраивается так, чтобы можно было перекрыть поступление в нее воды во время чистки и ремонта водосборника и направить весь приток воды в нее при чистке других выработок водосборника.

Таким образом, работы по водоотливу заключаются в обслуживании насосной станции и водоотливных ставов, сооружении местных водоперепускных устройств, чистке водосборников.

Энергоснабжение рудника состоит, как правило, в проведении работ по снабжению участковых потребителей электрической энергией и сжатым воздухом.

Работы по электроснабжению связаны с монтажом и обслуживанием участковых электроподстанций и сетей для подачи электроэнергии к двигателям горных машин, установок, осветительным приборам.

Электропотребление рудника во многом зависит от характеристик рудничного электрооборудования. Электрооборудованием называется совокупность электротехнических устройств, предназначенных для выполнения определенной работы, например, для производства, преобразования, распределения и использования электрической энергии, а также для ограничения возможности ее передачи.

Отдельные элетротехнические устройства соединяются между собой, образуя силовые электрические цепи. Для выполнения управления, защиты, сигнализации и измерения служат вспомогательные электрические цепи.

Систему электроснабжения рудника разделяют на внешнюю и внутреннюю. К внешней относятся воздушные и кабельные линии электропередачи от районной подстанции к главной понизительной подстанции предприятия. К внутренней – поверхностные и подземные подстанции (стационарные и передвижные), распределительные пункты высшего и низшего напряжений, воздушные и кабельные линии и электроприемники.

Работы по снабжению сжатым воздухом состоят в обслуживании компрессорной станции и магистральных воздухопроводов, прокладке, ремонте и демонтаже местных воздухопроводов.

Также на рудниках проводятся работы по прокладке и обслуживанию трубопроводов для подачи воды к бурильным установкам, устройствам орошения мест с сильной запыленностью.