Кількість повітря для провітрювання шахти

 

Кількість свіжого повітря, яке подається в окремі виробки та в шахту в цілому, повинно забезпечити нормальні атмосферні умови в них у суворій відповідності до вимог «Правил безпеки». Виходячи з цього необхідну і достатню кількість повітря для провітрювання визначають за такими факторами: за числом людей в шахті, за розрідженням до допустимих концентрацій отруйних газів, за виносом дисперсного пилу, а в разі виділення із порід газів (вуглекислого, метану та інших) за розрідженням і видаленням фактично виділяючих газів.

Кількість повітря «за числом людей» визначають по максимально можливій кількості людей, які одночасно знаходяться в шахті, із розрахунку подачі на одну людину повітря 6 м³ за хвилину.

За фактором розрідження отруйних газів кількість повітря для провітрювання визначають по максимальній кількості підриваємих BP, як головного джерела утворення цих газів. Для спрощення розрахунки виконують за умовним окисом вуглецю, прирівнюючи літр окису азоту до 6,5 літрів окису вуглецю. Гранично допустима концентрацій умовного окису вуглецю дорівнює 0,0008%.

Кількість повітря за цим фактором визначають за формулою

Q =100 qВ / Сgt, (12.3)

де q – кількість отруйних газів, які утворюються при вибусі 1 кг ВР, приймають рівним 0,04 м³/ кг; В – кількість підриваємих ВР, кг;
Сg – допустима концентрація отруйних газів перед допуском людей, приймають по умовному окису вуглецю; t – час провітрювання, хвилини.

За виносом дисперсного пилу

Дослідження показують, що дисперсний пил виноситься вентиляційною течією при швидкості її руху по виробкам не менше 0,13-0,25 м/с. Для ефективного виносу пилу необхідно забезпечити швидкість руху повітря не менше 0,5 м/с у виробках з викидом пилу (прохідницькі, очисні вибої, виробки випуску та доставки руди та ін.).

Тоді необхідну кількість повітря для провітрювання визначають за формулою

, (12.4)

де V – швидкість руху повітря по виробкам, м/с; S_i – переріз виробки, м²; n – кількість виробок.

За річною (добовою) продуктивністю шахти кількість повітря визначають на основі аналізу та узагальнення даних практики з урахуванням особливостей технології видобутку руди. Так, для шахт Кривого Рогу встановлено, що ефективне провітрювання їх забезпечується при подачі в шахти повітря 60-80 м³/с на кожний мільйон тонн річної продуктивності. Із визначеної за всіма факторами кількості повітря приймають найбільше значення. Для рудних шахт найбільшу кількість повітря для провітрювання одержують переважно за фактором виносу пилу i за кількістю підриваємих BP.

Остаточно необхідна кількість повітря приймається з урахуванням неминучих втрат на всьому шляху його руху через вентиляційну сітку (мережу).

Втрати повітря у вигляді витікання, підсосів складають: у вентиляторних установках – 10-15%; через перемички – 8-10%, через зони обвалення – 16-30% від кількості поступаючого повітря.

Зниження витікання – одне із головних напрямків підвищення ефективності провітрювання.

Звичайно витікання при встановленій кількості повітря для провітрювання враховують коефіцієнтом резерву, величину якого приймають у межах 1,4-2,0 залежно від умов розробки.

 

 

Вентиляторні установки

 

Для провітрювання шахт застосовують відцентрові та осьові вентилятори головного провітрювання, які установлюють на флангових вентиляційних шахтах.

Відцентрові вентилятори з діаметром робочого колеса від 2,5 до 4,0 м застосовують звичайно при загальношахтній депресії від 300-400 і більше міліметрів водяного стовпа.

Осьові вентилятори – турбомашини з діаметром робочого колеса 1,0-3,6 м застосовують при депресії шахт до 300 мм водяного стовпа.

Вентилятор при його роботі характеризується: продуктивністю, напором (депресією), коефіцієнтом корисної дії та споживаємою потужністю, які можуть змінюватись у визначних межах. Характеристика вентилятора – це криві, які виражають залежність вказаних величин.

При зміні депресії змінюються й інші величини.

Фактичний режим роботи вентилятора визначається точкою перетину характеристики вентилятора з характеристикою вентиляторної сітки, яка будується за результатами розрахунків, поставивши довільне значення депресії.

Зміна опроу сітки (характеристики сітки) тягне за собою зміну параметрів роботи вентилятора. Вище було показано, що у міру відпрацювання запасів руди у поверсі змінюється і характеристика вентиляційної сітки, що викликає необхідність регулювання режиму роботи вентилятора, яке виконують: зміною кута установки лопаток, кількістю обертів робочого колеса.

На кожній головній вентиляційній установці монтують два вентилятора: робочий та резервний, а також будують обвідні канали з заслінками, які дозволяють швидко реверсувати (змінювати напрямок) вентиляційну течію в випадках пожежі, рятувальних робіт та іноді для попередження обмерзання головних стволів шахт узимку.

 

 

ГЛАВА XIII

ШАХТНИЙ ВОДОВІДЛИВ

 

Масив гірських порід у тій або іншій мірі насичений водою, яка переміщується по тріщинах, порах та пустотах між шарами порід.

При розробці родовищ гірничі виробки дренують масив порід валиких обсягів, збираючи воду, яка в ньому знаходиться. Цю воду, яка поступає в гірничі виробки із порід, називають шахтною водою, яка тільки в рідких випадках бував «чистою».

У більшості випадків шахтні води бувають досить сильно мінералізованими розчиненими в них різними солями, а іноді агресивними кислотними водами залежно від складу оточуючих порід.

Припливи води в шахти дуже різні – від декількох кубометрів до багатьох сотен кубометрів за годину. Великі припливи і прориви води ускладнюють розробку, вимагають відкачку її на поверхню. А, наприклад, при розробці родовищ гіпсу, калійної та кам’яної солі взагалі недопустимо попадання води в гірничі виробки, бо це неминуче призводить до дуже важких наслідків.

Для відкачування шахтної води на поверхню використовують насоси, головним чином відцентрові.

Робоче колесо з лопатками, обертаючись у корпусі, засмоктує воду і за рахунок відцентрових сил та розвинутого напору викидає воду в трубопровід. Продуктивність насосу і утворюваний напір залежать від діаметра робочого колеса і числа обертів.

Для створення великого напору шахтні насоси виготовляють із багатьох секцій (10-11 секцій). Вода в таких насосах послідовно передається від секції до секції, наче працює багато односекційних насосів, з’єднаних послідовно.

На шахтах для водовідлива застосовують насоси продуктивністю від 40 до 300 м³/год з напором від 50 до 1200 м.

Аналогічно вентиляторам відцентрові насоси мають свої характеристики, які виражають залежність їх продуктивності, набору ККД від споживаємої потужності. Для кожного типу насосу характеристики будують за даними досвіду. Фактичний режим роботи насоса визначається точкою перетину його характеристики з характеристикою зовнішньої мережі трубопроводу.

Для водовідливу в шахті у приствольному дворі створюють насосну камеру і проходять водозбірник, в який поступає весь приплив води на горизонті.

Водозбірник служить для збору води з усіх виробок горизонту і являє собою виробку місткістю, рівною 8-10 годинному припливу води, яку проходять на 4-5 м нижче рівня приствольного двора.

Вода у водозбірнику частково відстоюється і з неї випадають найбільш великі частинки руди і породи. Тому водозбірники періодично очищають. З цією метою їх споруджують із двох відділень для зручності очищення (одне – в роботі, друге – в очисці). Водозбірник колектором з’єднується зі всмоктуючим колодязем насосної камери.

Камеру водовідливу розміщують у приствольному дворі поблизу головного стволу шахти. Для запобігання можливого затоплення при проривах води підошву камери роблять вище рівня приствольного двора не менш як на 0,5 м. Камера з стволом шахти з’єднується похилим хідником для розміщення труб.

У камері установлюють не менше трьох відцентрових насосів з електроприводами, пусковою та контрольною апаратурою, засобами автоматизації.

Із установлених насосів один – робочий, другий підмінний, третій – в резерві або в ремонті.

Продуктивність насосів вибирають із розрахунку, щоб один насос міг відкачати добовий приплив води за 18-20 годин. По стволу шахти навішують два постави водовідливних труб, кожний із яких забезпечує видачу всієї відкачуємої води, їх вмикають в роботу поперемінно.

При агресивних шахтних водах застосовують кислототривкі насоси, а труби всередені гумують кислототривкою гумою.

На шахтах застосовують безпосередню та ступінчасту схеми водовідливу. При безпосередньому водовідливі насосна станція на нижньому робочому горизонті відкачує воду зразу на поверхню. Ступінчаста схема характеризується відкачкою води з нижнього горизонту до проміжної насосної станції, а остання відкачує воду на поверхню. На проміжній станції споруджують водозбірник або частіше напірний трубопровід першого ступеня з’єднують зі всмоктуючими трубами насосів другою ступеня.

Ступінчасту схему застосовують при глибині шахти більше 700 м.

 

ГЛАВА XIV