Вентиляция выработок за счет общешахтной депрессии

Подача воздуха в забой тупиковых выработок за счет работы вентиляторов главного проветривания осуществляется с примене­нием продольных перегородок, вентиляционных труб, скважин и параллельных выработок. Продольные перегородки (рис. 23.1) применяются тогда, когда к забою нужно подать большое количество воздуха при небольшой длине выработок (=<60 м). Про­дольные перегородки возводятся из прорезиненной ткани (от­ходы вентиляционных труб), досок, кирпича и др. Основное тре­бование к перегородкам — воздухонепроницаемость. Для борьбы с потерями воздуха перегородки должны покрываться цементным раствором или глиной, торкретбетоном или пенополиуретаном. Продольные перегородки используются редко.

Проветривание тупиковых выработок с помощью жестких вен­тиляционных труб может быть осуществлено в сочетании с пере­мычкой (см. рис. 23.1). Так как сопротивление труб сравни­тельно велико, этот способ применяется для проветривания ко­ротких выработок. В зависимости от конкретных условий по трубе может подаваться свежий воздух или удаляться загазированный.

Проветривание с использованием параллельных выработок при­меняется тогда, когда выработка большой длины проводится по полезному ископаемому и для ее проветривания требуется пода­вать значительное количество воздуха. В этом случае рядом с ос­новной проводится вспомогательная выработка. Через определен­ные промежутки (10—20 м) выработки сбиваются между собой (рис. 23.2).

Рис. 23.1. Схемы проветривания тупиковых выработок за счет общешахтной депрессии с применением продольной перегородки (а) и вентиляционной трубы, подающей воздух в забой (б) и отсасывающей воздух из забоя (в)

Рис. 23.2. Схема проветривания тупиковой выработки за счет общешахтной депрессии с применением параллельной вспомогательной выработки

В сторону забоев свежий воздух движется по основной выра­ботке. Для подачи воздуха к забоям используются продольные перегородки, вентиляционные трубы или вентиляторы местного проветривания. Проветривание тупиков может осуществляться за счет общешахтной депрессии при условии, что длина перегородки и вентиляционных труб не превышает 60 м. По мере проведения новых сбоек между выработками в старых сбойках должны возво­диться перемычки (шлакоблочные,каменные, бетонные и др.), покрываемые воздухонепроницаемыми составами. Допускается установка в просеках временных перемычек, которые после ста­билизации горного давления должны заменяться на постоянные.

Для соединения парных выработок вместо сбойки можно бу­рить одну или несколько скважин большого диаметра. Старые скважины должны тщательно герметизироваться.

Основное достоинство всех перечисленных способов подачи воздуха в тупиковые забои за счет общешахтной депрессии — не­прерывность действия вентиляции в течение суток и отсутствие в выработке механических возбудителей тяги, что обеспечивает на­дежность и безопасность работ.

 

Всасывающий способ проветривания (рис. 23.4) применяется на угольных и рудных шахтах, не опасных по газу. Достоинство его заключается в том, что несвежий воздух отводится из призабойного пространства по трубопроводу, а так как свежий воздух поступает к забою по выработке, то большая ее часть незагазована. При правильно организованном проветривании объем, из кото­рого удаляются вредности, равен произведению площади попереч­ного сечения выработки на длину зоны отброса газов. При прочих равных условиях он остается постоянным и не зависит от длины выработки, поэтому при всасывающем способе проветривания ко­личество воздуха, которое необходимо подавать для проветрива­ния, меньше, чем при нагнетательном. Люди могут находиться в выработке за пределами зоны отброса газов, определяемой по формуле (23.4)

где y — плотность взрываемого горного массива, т/м³; l ₃ — подвигание забоя за один взрыв, м.

Эффективность проветривания выработки всасывающим способом зависит от расстояния между концом всасывающего трубо­провода и забоем (чем ближе он расположен к забою, тем быстрее проветривается выработка) По мере увеличения этого расстояния в призабойной части образуется застойная зона и продолжительность проветривания выработки резко возрастает. Эффективное проветривание призабойной зоны и зоны отброса газов обеспечивается при расстоянии от конца всасывающего трубопровода до забоя, определяемом по формуле

Максимальное расстояние от конца всасывающего трубопровода до забоя

Основной недостаток этого способа проветривания заключа­ется в трудности выдерживания расстояния l _т, так как конец трубопровода находится в зоне разлета кусков породы и вероятность его повреждения весьма высокая. Как правило, при этом способе проветривания применяется жесткий трубопровод. При установке вентилятора в призабойной зоне возможно использование гибкого трубопровода. В этом случае с целью сохранности вентилятора к его всасу крепится отрезок металлической трубы.

 

Комбинированный способ проветривания чаще применяется при скоростной проходке на негазовых шахтах. В нем сочетаются достоинства нагнетательного способа (активное перемешивание газов в призабойной зоне) и всасывающего (ограниченный объем проветривания). При комбинированном способе проветривания используется один или два вентилятора (рис. 23.5). В случае использования одного вентилятора он работает вначале на всасывание, а после удаления высококонцентрированного газового облака из забоя по трубопроводу в исходящую струю вентилятор переключается на нагнетание. При использовании двух вентиляторов основной вентилятор устанавливается вблизи устья выработки (на расстоянии ≥10 м) и работает на всасывание. Второй вентилятор (вспомогательный) снабжается коротким нагнетательным трубопроводом и устанавливается в выработке вблизи забоя. Подача нагнетательного вентилятора должна быть на 20—30 % меньше количества воздуха, которое поступает во всасывающий трубопровод. Для предотвращения распространения газового облака в сторону устья иногда в выработке на расстоянии 30—50 м от забоя устанавливается перемычка. В этом случае подача нагнетательного вентилятора может быть на 10 % меньше количества воздуха, поступающего во всасывающий трубопровод.

 

35. (23.3. Вентиляция выработок с использованием вентиляторов местного проветривания)

В зависимости от условий проходки применяют следующие способы вентиляции: нагнетательный, всасывающий и комбинированный.

Нагнетательный способ проветривания (рис. 23.3)—наиболее распространен. На газовых шахтах он является обязательным и единственным. Достоинство его заключается в том, что проветривание призабойного пространства осуществляется деятельной струей свежего воздуха, выходящего из трубопровода с большой скоростью.

Рис. 23.3. Схема проветривания выработок нагнетательным способом с использованием вентилятора местного проветривания

Этот способ обеспечивает эффективную вентиляцию в призабойной зоне, если конец трубопровода, расположенного у одной из стенок выработки, будет находиться от забоя на расстоянии (м) (по В. Н. Воронину)

(23.1)

где S_B — площадь поперечного сечения выработки, м² .

По Правилам безопасности на газовых угольных шахтах ко­нец трубопровода должен располагаться на расстоянии от забоя ≤ 8 м, а в негазовых и рудных шахтах — на расстоянии ≤ 12 и ≤ 10 м соответственно. Из формулы 23.1 следует, что с увеличе­нием площади сечения выработки расстояние возрастет, а сле­довательно, интенсивность проветривания призабойной зоны при соблюдении Правил безопасности будет также возрастать. К до­стоинствам нагнетательного способа проветривания следует отне­сти и то, что в призабойное пространство (где имеет место мак­симальное газовыделение и находятся люди) поступает свежий воздух (не содержащий метана), что облегчает создание безопасных условий труда. По мере движения воздуха от забоя к ус­тью в него выделяется из поверхности выработки газ. Содержание газа в исходящем по­токе непрерывно повышается вплоть до выхода воздуха в выработку, проветриваемую за счет общешахтной депрессии. Од­нако прирост содержания газа сдерживается за счет дополнительного поступления свежего воздуха через неплотности нагнетательного трубопровода. Таким образом, утечки воздуха в определенных пределах здесь играют положительную роль. Если подача нагнетательного вентилятора, установленного на сквозной выработке, больше расхода подаваемого по ней воздуха, то часть исходящего воздуха будет вновь засасываться вентилятором и направляться по тру­бопроводу в забой. Такое явление носит название рециркуляции воздуха. Последняя часто вызывает отрицательные последствия (увеличивает время проветривания и создает опасность загазования выработок). Для предотвращения рециркуляции Правила без­опасности предписывают устанавливать вентилятор на расстоянии ≥10 м от устья проветриваемой выработки. При этом подача вентилятора должна быть ≥70 % расхода воздуха, движущегося по сквозной выработке. Однако и при соблюдении последнего условия не всегда предотвращается рециркуляция воздуха (осо­бенно в выработках большого сечения, когда скорость движения воздуха по сквозной выработке у вентилятора становится равной или меньше скорости диффузии газов). С точки зрения физической сущности процесса для предотвращения рециркуляции необходимо, чтобы скорость движения воздуха у вентилятора была >0,15 м/с (т. е. больше скорости диффузии). Правила безопасно­сти требуют, чтобы скорость движения воздуха в выработках была ≥0,25 м/с, т. е.

(23.2)

где Q — расход воздуха, проходящего по выработке за счет общешахтной депрессии, м³/с; Q_B —подача нагнетательного вентилятора, м³/с.

Недостаток нагнетательного способа проветривания заключается в том, что при ведении взрывных работ ядовитые газы взрыва движутся по выработке. Поэтому люди могут войти в выработку только тогда, когда содержание ядовитых газов в ней в пересчете на условную окись углерода составляет 0,008 % по объему. Для проветривания выработки необходимо подавать зна­чительное количество воздуха. Однако расчет проветривания можно вести не на всю длину выработки, а только на некото­рую ее часть, так как по мере движения газового облака от забоя к устью выработки происходит непрерывное уменьшение содержания ядовитых газов в нем за счет разбавления свежим воздухом и диффузионных процессов. В результате этого на не­котором расстоянии от забоя максимальное содержание ядовитых газов в растянувшемся облаке становится меньше допустимого. Расстояние от забоя до сечения выработки, в котором максималь­ное содержание ядовитых газов становится равным допустимому, называется ее критической длиной, определяемой по формуле 23.3

(23.3)

 

где В — расход ВВ, кг; φ — коэффициент, учитывающий обвод­ненность пород; b — газовость ВВ, л/кг; η — коэффициент доставки (учитывающий степень доставки воздуха).

При длине выработки больше критической объем проветрива­ния равен произведению площади сечения выработки на ее критическую длину.

Комбинированный способ проветривания чаще применяется при скоростной проходке на негазовых шахтах. В нем сочетаются достоинства нагнетательного способа (активное перемешивание газов в призабойной зоне) и всасывающего (ограниченный объем проветривания). При комбинированном способе проветривания используется один или два вентилятора (рис. 23.5). В случае использования одного вентилятора он работает вначале на всасывание, а после удаления высококонцентрированного газового облака из забоя по трубопроводу в исходящую струю вентилятор переключается на нагнетание. При использовании двух вентиляторов основной вентилятор устанавливается вблизи устья выработки (на расстоянии ≥10 м) и работает на всасывание. Второй вентилятор (вспомогательный) снабжается коротким нагнетательным трубопроводом и устанавливается в выработке вблизи забоя. Подача нагнетательного вентилятора должна быть на 20—30 % меньше количества воздуха, которое поступает во всасывающий трубопровод. Для предотвращения распространения газового облака в сторону устья иногда в выработке на расстоянии 30—50 м от забоя устанавливается перемычка. В этом случае подача нагнетательного вентилятора может быть на 10 % меньше количества воздуха, поступающего во всасывающий трубопровод.