Назначение вентиляционных сооружений

Схемы вентиляции с обособленным разбавлением вредностей

В газовых шахтах с высокой газообильностью выработанного про­странства и разрабатываемых пластов и при ведении горных ра­бот на глубоких горизонтах необходимо применять схемы вентиляции с обособленным разбавлением метана, поступающего из различных источников (рис. 22.4). Достоинствами этих схем являются:

обособленный вынос метана, выделяющегося из разрабатываемого пласта, выработанного пространства и из транспортируемого угля;

повышение эффективности дегазации сближенных пластов за счет увеличения срока службы дегазационных скважин, которые бурятся из дополнительной выработки;

уменьшение температуры поступающей струи воздуха за счет тепловыделений из местных источников;

уменьшение запыленности поступающей струи, так как воздух, подаваемый в лаву, движется не по транспортным выработкам;

повышение безопасности работ за счет дополнительных выходов на свежую струю.

Аналогичные схемы вентиляции выемочных участков применяются и при отработке пластов лавами по восстанию (падению).

 

Назначение вентиляционных сооружений

Различают три группы вентиляционных сооружений.

Группа I. Вентиляционные сооружения для пропуска воздуха (каналы вентиляторов, кроссинги, продольные перегородки и др.).

Группа II. Вентиляционные сооружения для изоляции вентиляционных потоков.

Группа III. Вентиляционные сооружения для регулирования воздушных потоков в горных выработках.

Вентиляционные сооружения играют важную роль в организации проветривания. От правильного устройства и эксплуатации вентиляционных сооружений зависит обеспеченность рабочих мест необходимым количеством воздуха. От их состояния зависят устойчивость проветривания, глубина регулирования количества воздуха, безопасность работ, а в аварийных ситуациях и сама жизнь трудящихся.

Вентиляционные сооружения группы I должны обладать минимальным аэродинамическим сопротивлением. Это требование вызвано тем, что через них проходит большое количество воздуха, что вызывает значительные потери депрессии. Самыми ответственными сооружениями этой группы являются каналы вентиляторов. Неудачная конструкция каналов (с точки зрения аэродинамических свойств) вызывает увеличение затрат мощности на преодоление их сопротивления и связанных с этим затрат.

Кроссинги, или воздушные мосты, устанавливаются на пересечении выработок со свежей и исходящей струями и служат для разделения потоков. Кроссинги должны обладать минимальным сопротивлением и достаточной герметичностью во избежание больших утечек воздуха.

Используемые на шахтах перемычки могут быть вентиляционные и противопожарные, водоподпорные и фильтрационные, взрывоустойчивые и буферные, а также комбинированные. Вентиляционные перемычки возводятся в выработках с целью изоляции свежей струи от исходящей, а также при вентиляционных маневрах во время аварии (пожары, внезапные выбросы газа и др.). Их аэродинамическое сопротивление должно быть по возможности максимальным, чтобы свести утечки воздуха через них к минимуму. Все вентиляционные сооружения должны быть огнестойкими и устойчивыми против горного давления и сейсмического воздействия и не должны разрушаться при взрывах газа и пыли. Они должны сохранять заданные свойства при воздействии агрессивной шахтной среды (кислых вод, переменной влажности и температуры воздуха). Трудоемкость и стоимость их возведения, а также затраты на поддержание в процессе эксплуатации должны быть минимальными. Глухие перемычки применяются на угольных шахтах, разрабатывающих пласты, склонные к самовозгоранию, а также на калийных шахтах при камерной системе раз­работки. По данным ВостНИИ, на шахтах Минуглепрома СССР в эксплуатации находятся 35 тыс. вентиляционных сооружений, что в пересчете на одну шахту составляет 48 единиц (исключая глухие перемычки). Наибольшее применение получили перемычки с вентиляционными дверями. Так, на шахтах Кузнецкого и Карагандинского угольных бассейнов они составляют соответственно 76,9 и 98,2%. Остальные 23,1 и 1,8% сооружений составляют кроссинги и ляды.

Вентиляционные перемычки

Глухие вентиляционные перемычки могут быть временные и постоянные. Временные перемычки — сравнительно легкие конструкции. Они выполняются из парусины, отходов вентиляционных труб и досок. При ликвидации аварий применяются надувные и парашютные перемычки. Дощатые перемычки имеют следующую конструкцию. Доски или горбыли прибиваются внахлестку к специально установленным стойкам или рамам деревянной крепи в направлении сверху вниз. Щели промазываются глиной или цементным раствором. Парусные перемычки представляют собой полотна из брезента, плащпалаточной или синтетической ткани. МГИ совместно с Уфимским заводом резинотехнических изделий разработаны надувные герметизирующие перемычки, которые позволяют перекрывать сечения площадью 4—12 м². Перемычки изготавли­ваются из двухслойной капроновой прорезиненной ткани, обла­дающей большой механической прочностью. Надувная пере­мычка состоит из двух оболочек-каркасов, служащих для поддер­жания полога и обтюратора, соединяющего обе надувные секции по периметру перемычки. Обтюратор в средней части находится в свободном состоянии, что позволяет ему под действием пере­пада давление, создаваемого воздушным потоком, занимать любое положение, соответствующее форме выработки и шерохова­тости окружающих пород. Перемычка устанавливается в выра­ботке между крепежными рамами после снятия затяжек обтюра­тором навстречу воздушному потоку. Продолжительность уста­новки перемычки с помощью шахтной воздушной магистрали или других средств, которые обеспечивают давление воздуха в секциях 800—1000 даПа, составляет 15—20 мин.

Скорость движения воздуха в месте установки перемычки дол­жна быть = <6 м/с, а перепад давления через перемычку 50 даПа, Без дополнительной подкачки воздуха перемычка может работать не более 5 сут. Перемычку можно переставлять в разных выра­ботках до 20 раз. Масса перемычки не более 70 кг.

ВНИИГД разработана парашютная вентиляционная пере­мычка, которая может быть установлена в выработке при скоро­сти движения воздуха 0,5—12 м/с, перепаде давления 0,7— 250 даПа, температуре от —50 до +70 °С и относительной влаж­ности воздуха =<100 %. Парашютные перемычки имеют диаметр 4; 5 и 6 м и способны перекрыть выработки любой формы с пло­щадью сечения соответственно 9; 15 и 20 м². Масса перемычек 9, 15 и 20 кг. Продолжительность установки перемычки 2—3 мин. Аэродинамическое сопротивление, создаваемое парашютной пе­ремычкой, зависит от вида крепи и изменяется в пределах 2— 50 Н*с²/м⁶. Перемычка позволяет уменьшить расход воздуха в 5—10 раз.

Парашют крепится к кровле или стенке выработки при помощи анкерного болта, а в выработках без крепи — к стойке, специально устанавливаемой для этой цели. Для на­дежной изоляции устанавливаются последовательно две пере­мычки (когда хотят создать шлюз).

Во ВНИИгалургии разработана конструкция универсальной переносной вентиляционной перемычки (рис. 26.1),

 

состоящей из складывающегося щита 1, шарнирного соединения 2, полосового упруго-эластичного уплотнителя 3, располагаемого по периметру сооружения, и специальных приспособлений 4 для ее закрепления в выработке. Площадь щита перемычки в раскрытом состоянии превышает сечение изолируемых выработок. Поэтому за счет ре­гулирования изменения угла раскрытия щита перемычки в соче­тании с уплотнителем достигается надежная герметизация выра­боток с изменяющейся площадью поперечного сечения. Другой отличительной особенностью конструкции перемычки является эффект уменьшения воздухопроницаемости при увеличении пере­пада давления за счет расклинивания ее в выработке.

Постоянные перемычки сооружаются из шлако- и бутобетона, камня, кирпича, шлакоблоков, чураков, пенопласта, других мате­риалов. Перед возведением перемычки производится оборка от­слоившейся породы. Перемычки из чураков выкладываются с при­менением глины, пасты или мастики. Высокими изолирующими свойствами обладают перемычки из полиуретана, карбамидного пенопласта МФП-Б, фенольного пенопласта ФРП. Перемычки из этих материалов огнестойки. По сравнению с бетонными, кирпич­ными, брусчатыми и чураковыми перемычками их воздухопрони­цаемость в 3—15, а трудоемкость возведения в 2,5—9 раз меньше, скорость возведения в 2—5 раз больше, стоимость в 1,5—2 раза меньше.

Шпренгельные перемычки применяются для изоляций пожар­ных участков при наличии угрозы взрыва горючих газов в изо­лируемом пространстве. В выработке возводятся две перемычки: гасящая (щелевая) ина расстоянии от нее, не превышающем трех диаметров выработки, изоляционная (герметичная). Эти пе­ремычки уменьшают давление ударной волны перед гасящей пе­ремычкой до величины безопасной для людей и сооружений, на­ходящихся за изоляционной перемычкой.

 

 

32. (26. 3.) Вентиляционные двери

Перемычки с вентиляционными дверями (далее называются вен­тиляционные двери) выполняют ту же роль, что и перемычки. Чаще для предотвращения закорачивания струи ставятся после­довательно две двери. Такое устройство называется шлюзом. Вен­тиляционные двери служат для прохода людей и проезда тран­спорта. В последнем случае расстояние между дверями шлюза принимается таким, чтобы на этом участке поместился самый длинный состав. Дверные проемы занимают 30—90 % площади перемычки, поэтому аэродинамические свойства таких вентиляци­онных сооружений зависят от герметичности самой двери и ее примыкания к крепежной раме. Наибольшее количество вентиля­ционных дверей устанавливается в бетонных или каменных пере­мычках. Двери выполняются из дерева или металла и бывают одностворчатыми и двустворчатыми. Металлические или деревян­ные двери, обитые металлом, устанавливаются в районе около­ствольного двора и в других ответственных местах, где поломка двери крайне нежелательна, так как может вывести из строя зна­чительную часть вентиляционной системы шахты. Для придания большей герметичности полотно деревянных дверей обшивается прорезиненной тканью или войлоком и листовым железом, снаб­жается понизу фартуком, а доски сколачивают в шпунт. Двери должны открываться в сторону большего давления. Если разность давления в обе стороны велика, то дверь трудно открыть одному человеку. В этом случае для облегчения открывания двери в ней устраивается небольшое окошко с дверцей, которое открывается перед открытием двери. Чтобы дверь всегда была закрыта после прохода людей, она оборудуется специальными приспособлениями (пружинами, грузами и др.). Для проезда транспортных средств двери оборудуются специальным приводом для их открывания и закрывания при непосредственном воздействии движущихся тран­спортных средств.

Все большее применение находят автоматизированные венти­ляционные двери, которые снабжаются аппаратурой управления шлюзовыми устройствами. Аппаратура управления обеспечивает автоматизированный пропуск транспортных средств и аварийное управление шлюзом. Шлюзы снабжены аппаратурой контроля, которая передает информацию о положении дверей и их аэроди­намическом качестве.

 

 

Общие сведения

Строительство и эксплуатация угольных и рудных шахт связаны с необходимостью проведения большого количества выработок. Так, на действующих угольных шахтах их ежегодно проводится около 7 тыс. км. Длина отдельных выработок достигает 3 км, а расход воздуха, подаваемого для проветривания одной выра­ботки на газовых шахтах, 2000 м³/мин. Все чаще на шахтах встре­чаются случаи, когда расход воздуха для проветривания тупико­вых выработок превышает потребность воздуха для проветрива­ния очистных забоев.

По характеру проветривания выработки разделяются на сквозные и тупиковые. Сквозные выработки сообщаются с дру­гими выработками в двух пунктах, и их проветривание осущест­вляется за счет работы вентилятора главного проветривания (за счет общешахтной депрессии) и естественной тяги. Тупиковые выработки сообщаются с другими выработками в одном пункте. Особенность проветривания тупиковых выработок заключается в том, что удаление выделяющихся в них вредностей может быть осуществлено только с помощью специальных устройств или средств, располагаемых в них и в прилегающих к ним выработ­ках. Без применения средств вентиляции на негазовых шахтах могут проводиться выработки длиной не более 10 м. Удаление вредностей из них осуществляется за счет молекулярной и тур­булентной диффузии. Интенсификация проведения горных выра­боток, применение производительных машин и механизмов, непре­рывное увеличение глубины горных работ и связанное с ним возрастание температуры воздуха и пород, газоносности и газо­выделений приводят к тому, что проветривание тупиковых выра­боток становится все более сложным. На некоторых шахтах сум­марная мощность вентиляторов местного проветривания превы­шает мощность вентиляторов главного проветривания.