Способы проветривания при проветривании горных выработок.

 

Наиболее часто при строительстве тупиковых выработок их вентиляцию осуществляют с использованием вентиляторов местного проветривания (ВМП). Применяют три способа вентиляции: нагнетательный, всасывающий и комбинированный.

Нагнетательный способ проветривания (рис. 4.1, а) имеет наибольшее распространение, а на газовых шахтах он является обязательным и единственным. Его достоинство состоит в том, что призабойное пространство проветривается струей свежего воздуха, выходящего из трубопровода с большой скоростью. Эффективность этой струи сохраняется при расстоянии от конца трубопровода до забоя, равном lт ≤ 4 S,

где S – площадь поперечного сечения выработки в свету, м2.

По Правилам безопасности на газовых угольных шахтах отставание трубопровода от забоя не должно превышать 8 м, а в негазовых –12 м.

Другим достоинством нагнетательного способа проветривания является то, что утечки воздуха через неплотности трубопровода разжижают вредные газы в исходящем по выработке потоке воздуха. При этом способе проветривания вентиляционный трубопровод на всем протяжении находится под повышенным давлением, которое распирает трубы изнутри. Это позволяет использовать легкие, гибкие трубы из герметичной ткани. Повышенное давление воздуха распрямляет и выравнивает их, уплотняя стыки и уменьшая аэродинамическое сопротивление. При нагнетательном способе проветривания ВМП устанавливается в выработке со свежей струей на расстоянии не менее 10 м от устья тупиковой выработки с тем, чтобы он не захватывал воздух из исходящей струи и не работал на рециркуляцию, а подача ВМП не должна превышать 70% количества воздуха, подаваемого к месту установки за счет проходящей сквозной струи.

К недостаткам нагнетательного способа проветривания следует отнести то, что при ведении взрывных работ ядовитые газы движутся по выработке и люди могут войти в выработку только тогда, когда содержание ядовитых газов в ней снизится до безопасных пределов. Однако при расчете проветривания учитывают то, что по мере движения газового облака от забоя выработки происходит непрерывное уменьшение концентрации ядовитых газов за счет разбавления свежим воздухом и диффузионных процессов. В результате этого на некотором расстоянии от забоя, называемом критической длиной выработки, концентрация ядовитых газов становится допустимой, поэтому при длине тупиковой выработки, большей критической, расчет проветривания ведут только на критическую длину.

Всасывающий способ проветривания (рис. 4.1, б) применяется в основном на шахтах, не опасных по газу. На газовых шахтах этот способ может применяться при использовании ВМП, допущенных для отсоса метановедущих смесей, а также эжекторов.

Основным достоинством этого способа является то, что свежий воздух отсасывается из призабойного пространства по трубопроводу, а свежий поступает к забою по выработке, поэтому она не загазовывается. Количество воздуха, необходимого для проветривания выработки, в этом случае меньше, люди могут находиться в выработке, но за пределами зоны отброса газов, которая имеет большие размеры.

Однако существенный недостаток этого способа проветривания – небольшая эффективность проветривания призабойной части и необходимость располагать конец вентиляционного трубопровода на весьма малом расстоянии от забоя, не превышающем lт = 0,5 S.

а – нагнетательный способ проветривания выработки.

б – всасывающий способ провеьтривания.

в – комбинированный способ проветривания

г – способ проветривания с использованием параллельной выработки

Рисунок. Способы проветривания тупиковых выработок:

1 – ВМП; 2 – вентиляционный трубопровод; 3 – вентиляционная перемычка

Так как при всасывающем способе проветривания трубопровод должен быть жестким, а конец его находится в зоне разлета кусков породы, трудно избежать повреждения труб. Использование гибкого трубопровода возможно только при установке ВМП в призабойной части, но и в этом случае с целью сохранности вентилятора к нему со стороны всасывания крепится металлическая труба. При комбинированном способе проветривания дополнительно к ВМП, работающему на всасывание, вблизи забоя устанавливается второй вентилятор (вспомогательный) с коротким нагнетательным трубопроводом, который эффективно проветривает призабойную зону. Подача нагнетательного вентилятора должна быть на 20-30% меньше расхода воздуха в месте его установки за счет всасывающего вентилятора. Этот способ проветривания сочетает достоинства первых двух способов. Применение его, как и всасывающего способа, целесообразно в условиях большой запыленности при комбайновом проведении выработок и силикозоопасных породах. Проветривание тупиковых выработок большой длины обычно осуществляется нагнетательным способом с использованием одного или нескольких установленных параллельно вентиляторов, работающих на трубопровод большого диаметра или на два параллельных трубопровода, либо каскадной установкой нескольких вентиляторов в начале трубопровода. На шахтах, опасных по газу и пыли, применяется также рассредоточенная по длине трубопровода установка вентиляторов. При этом расстояния между вентиляторами применяются такими, чтобы каждый вентилятор располагался в зоне повышенного давления, т. е. работал с подпором от предыдущего вентилятора.

Протяженные наклонные выработки, в особенности по угольным пластам, зачастую проводятся неодиночными. В этом случае проводимые параллельно выработки соединяются между собой через определенные расстояния вентиляционными сбойками. Одна из выработок используется для подачи свежей струи за счет общешахтной депрессии, другая – для выдачи исходящей. Проветривание тупиков (за последней сбойкой) осуществляется с помощью вентиляционных труб и ВМП, установленных в выработке со свежей струей на расстоянии не менее 10 м до сбойки. По мере проведения новых сбоек старые должны изолироваться воздухонепроницаемыми перемычками. Количество сбоек необходимо принимать минимально возможным, т. к. они будут отрицательно влиять на вентиляцию при эксплуатации выработок.

 

 

Количество воздуха, необходимое для проветривания тупиковых выработок, определяется по пяти факторам: по расходу ВВ и разжижению выделяющегося газа; по числу людей в забое; по минимальной скорости движения воздуха по выработке; по пылевому фактору, по разжижению вредных примесей при работе дизельного оборудования.

Из методички

Количесвто воздуха, необходимое для проветривания тупиковых выработок, определяется по пяти факторам: по расходу ВВ и разжижению выделяющегося газа; по числу людей в забое; по минимальной скорости движения воздуха по выработке; по пылевому фактору, по разжижению вредных примесей при работе дизельного оборудования.

1. расчетное количество воздуха, необходимое для разжижения продуктов взрыва при нагнетательном способе проветривания, определяется по формуле П.И, Мустеля:

Где – время проветривания, принимается равной 30 минутам; А- расход ВВ на 1 цикл, кг; S – площадь поперечного сечения выработки в проходке, ; L –протяженность проветриваемой выработки, м.

2. Расчетное количество воздуха, необходимое для разжжижения продуктов взрыва при всасывающем способе проветривания, определяется по формуле А.И. Ксенофонтовой:

3. Расчетное количество воздуха, необходимое для разжижения продуктов взрыва при комбинированном способе проветривания, определяется по формуле В.Н. Воронина:

Где - расстояние от забоя до всасывающего трубопровода, м.

При проведении выработок источниками пыли в вентиляционном воздухе являются: разрушение горных пород при выполнении буровзрывных работ, работающие механизмы и оборудование (погрузочные машины, скреперные установки, конвейеры, элэктровозный транспорт итд)

Расчет необходимого количества воздуха по выносу пылевых частиц при проведении горной выработки выполняется по формуле А.Д. Ворониной:

Где – время проветривания, принимается равной 30 мин; S- площадь поперечного сечения выработки в проходке, ; L – протяженность проветриваемой выработки, м; - расстояние от забоя до всасывающего трубопровода (по безопасности до 10 м); – коэф. утечек воздуха через соеднинения звеньев вентиляционного трубопровода, принимает значения 1,3-1,6; - максимальная запыленность воздуха при проведении выработки, наблюдается после взрывных работ до 1000 мг/м³; – норма запыленности вентиляционного воздуха по безопасности, 2 мг/м³; – запыленность поступающего свежего вентиляционного воздуха в выработке, принимаем 0,2 мг/м³.

Обеспечение вентиляции по пылевому фактору требует проверки по допустимой скорости вентиляционного потока, который препятствует оседанию пылевых частиц по протяженности выработки:

Где - минимальная скорость вентиляционного воздуха в выработке по безопасности принимаем равным 0,25-0,3 м/с.

Если скорость по формуле (5) будет меньше скорости , то расход воздуха по пылевому фактору рассчитаем по формуле:

Расчет необходимого количества воздуха по числу одновременно работающих рабочих,

Где – количество рабочих; – коэффициент запаса возуха 1,3-1,5

Выбор вентилятора исходит из уравнения производительности вентилятора а также из необходимого напора воздуха.