Вентиляция шахт и карьеров

по мере роста его количества способствует созданию значительной депрессии.

Наиболее желательным с точки зрения вентиляции является такое расположение квершлагов в пределах шахтного поля, при котором достигается эффективное удаление загрязненного воздуха и снижение общешахтной депрессии.

Ниже приводится приближенный метод определения места за-

Площадь рудного тела 5 Ь приходящаяся на квершлаг 4, опре­ деляется из выражения

Очевидно, наиболее целесообразным будет такое расположе­ ние вентиляционного квершлага 4 на площади 5 Ь при котором к нему по вентиляционному штреку будет двигаться с двух сторон

ределяется с помощью графического способа. Для этого на плане горизонта, на который нанесен контур залежи, отмеряют участок рудного тела с площадью S',, находят среднюю мощность на

этом участке, а затем по формуле (73) подсчитывают величину

Фактически квершлаг должен располагаться по линии, делящей площадь Sx на две равные части 5' и S\.

Подобным способом легко подсчитать места заложения венти­ ляционных квершлагов как на вентиляционном, так и на откаточ­ ном горизонтах при условии, что по вентиляционному горизонту отводится загрязненный воздух только из одного рабочего этажа (рис. 63,6).

Если один вентиляционный горизонт применяется для про­ ветривания двух рабочих этажей или параллельных залежей, то

ные линии на рис. 64) и расчетного (пунктир) положения венти­ ляционных квершлагов показывают, что удаление вентиляционных квершлагов от флангов поля снижает депрессию на вентиляцион­ ном горизонте в 1,5—2 раза, а также подтверждают правильность расчетов по предложенному методу.

Приведенный выше метод расчета пунктов сопряжения венти­ ляционных квершлагов с вентиляционным штреком имеет целью снижение депрессии на вентиляционном горизонте и, в конечном счете, величины общешахтной депрессии.

В схемах проветривания шахт со штреками-коллекторами и вспомогательными вентиляторами вентиляционные квершлаги необходимо располагать так, чтобы они выравнивали условия ра­ боты таких вентиляторов. Это возможно в том случае, когда квер­ шлаги соединяются с вентиляционным штреком в центре участка по длине шахтного поля, приходящегося на каждый квершлаг.

§ 3. Выбор способа проветривания шахты

Как известно, существуют всасывающий, нагнетательный и ком­ бинированный (нагнетательно-всасывающий) способы проветрива­ ния шахт.

Наиболее широкое распространение на шахтах получил всасы­ вающий способ проветривания шахт, заключающийся в том, что главные вентиляторы, устанавливаемые на вентиляционных ство­ лах, отсасывают загрязненный воздух с вентиляционного горизон­ та шахты. В результате образующегося разрежения по рудоподъ­ емным или специальным вентиляционным стволам в шахту посту­ пает свежий воздух.

На угольных шахтах, опасных по газу, применение всасываю­ щего способа предусматривается Правилами безопасности в связи с тем, что после аварийной остановки главного вентилятора повы­ шается давление воздуха в шахте и на короткий отрезок времени задерживается выделение метана из выработанных пространств и открытых трещин.

На металлических рудниках всасывающий способ проветри­ вания шахт является также преобладающим, что объясняется глав­ ным образом тем, что по капитальным затратам он является самым дешевым. Однако всасывающий способ проветривания имеет весь­ ма существенный недостаток — при нем создаются большие под­ сосы воздуха через зоны обрушения.

При применении систем разработки с обрушением руды и вме­ щающих пород выемка полезных ископаемых сопровождается об­ рушением земной поверхности и появлением так называемых зон обрушения. Последние, как правило, имеют аэродинамическую связь с вентиляционными горизонтами шахт, в результате чего через эти зоны имеют место подсосы атмосферного воздуха. По­ лезно этот воздух не используется. Попав на вентиляционный гори­ зонт шахты, он движется накоротко к вентиляционным стволам

и главными шахтными вентиляторами снова выбрасывается в ат­ мосферу.

Непроизводительные подсосы воздуха через зону обрушения резко снижают количество свежего воздуха, поступающего в шах­ ту, и полезное использование главных шахтных вентиляторов. Ве­ личина подсосов изменяется в широких пределах: от 10 до 70% общего количества воздуха, удаляемого из шахты.

На перемещение воздуха через зону обрушения затрачивается часть электроэнергии, потребляемой электродвигателями вентиля­ торных установок; буквально впустую расходуются огромные мате­ риальные средства. Рассмотрим в качестве примера характеристи­ ку состояния вентиляции на шахтах Криворожского бассейна {табл. 5).

Из табл. 5 видно, что общая производительность вентиляторов

.и мощность их электродвигателей на десяти шахтах равны соот­

коренные ^породы зоны обрушения не покрыты песчано-глинистыми •наносами или мощность последних невелика. Углубление горных работ в таких условиях сопровождается откалыванием «в зоне об­ рушения крупных массивов горных пород и образованием свобод­ ных трещин и открытых воронок или разрывом слоя наносов. Большое влияние на рост подсосов оказывает наличие открытых работ в районе зоны обрушения. При работе карьеров удаляются все наносы, зона обрушения остается полностью открытой.

В тех случаях, когда мощность наносов велика, подсосы, как правило, небольшие. На шахте «Гигант» мощность глинистых нано­ сов составляет около 40 м. По мере роста глубины зоны обрушения толщина слоя наносов, покрывающих обрушенные породы, умень­ шается без разрыва оплошности его. Трещины, образующиеся в глине, закупориваются под влиянием метеорологических факторов, в результате чего подсосы .воздуха через зону обрушения на шахте практически отсутствуют.

На соседней шахте «Саксагань» в зоне’ обрушения ведутся от­ крытые работы, которыми вскрыты коренные породы и старые вы­ работки отработанных горизонтов. Подсосы воздуха через зону обрушения на шахте «Саксагань» составляют 42% производитель­ ности главных вентиляторов.

Борьба с непроизводительными подсосами воздуха через зону обрушения непрерывно требует значительных материальных средств и усложняет работу службы вентиляции. Успехи в этой борьбе достигаются с большим трудом и носят временный характер.

Учитывая вышеизложенное, следует признать, что в данных условиях всасывающий способ проветривания является крайне не­ экономичным, несмотря на то, что при его применении капиталь­ ные затраты ниже по сравнению с другими возможными, способами.

способ проветривания, берется добавка воздуха на покрытие непро­ изводительных подсосов. Величина добавки равна 5—'25,%' расчет­ ного количества воздуха. При нагнетательном способе проветрива­ ния такая добавка не требуется, в связи с чем сокращается коли­ чество воздуха, которое следует подавать в шахту, уменьшаются ве­ личина общешахтной депрессии и затраты на электроэнергию.

При -всасывающем способе проветривания свежий воздух часто поступает в шахту по рудоподъемным стволам, главным квершла­ гам, захватывает и несете собой к рабочим местам пыль, образую­ щуюся при движении подъемных и откаточных сосудов, при рабо­ те опрокидов и подземных дробилок. Наоборот, при нагнетатель­ ном способе проветривания (при подаче воздуха по специальным вентиляционным стволам) часть свежего воздуха будет уходить по главным квершлагам и рудоподъемным стволам к поверхности и уносить с собой образующуюся в этих выработках пыль.

Учитывая достоинства нагнетательного способа проветривания, следует рекомендовать его к широкому внедрению на металличе­ ских рудниках.

При комбинированном способе проветривания одни шахтные вентиляторы нагнетают в шахту свежий, а другие отсасывают из нее загрязненный воздух. Этот способ применяется в том случае, когда расчетная общешахтная депрессия выше депрессии, которую может развить главный вентилятор — при работах на больших глу­ бинах или при подаче больших количеств воздуха в шахту, обла­ дающую значительным аэродинамическим сопротивлением.

При комбинированном способе проветривания нагнетательный и всасывающий вентиляторы работают последовательно на общую сеть, в связи с чем их производительность должна быть строго определенной. Повышение производительности всасывающих вен­ тиляторов над нагнетательными приводит к появлению п-одсосов воздуха через зону обрушения, и наоборот, больший дебит нагне­ тательных вентиляторов создает утечки воздуха. Несмотря на по­ вышенные капитальные затраты по сравнению с другими способами проветривания (см. табл. 6 ), комбинированный способ проветрива­ ния является самым эффективным. Его преимущества заключают­ ся в следующем.

Переход от компрессии к депрессии сопровождается образова­ нием в шахте зоны с нормальным атмосферным давлением. Пере­ мещение ее в район вентиляционного горизонта устраняет разность давлений воздуха на земной поверхности и на вентиляционном го­ ризонте и тем самым ликвидирует причину подсосов и утечек воз­ духа через зону обрушения.

Проведенные нами исследования показали возможность широ­ кого изменения места расположения в шахте зоны с нормальным давлением. Ее перемещение происходит при изменении производи* тельности нагнетательных вентиляторов относительно всасывающих и степени изоляции откаточного горизонта от земной поверхности.

Последнее способствует изменению величины компрессии и осуще­ ствляется постановкой в откаточных квершлагах вентиляционных окон с регулируемым отверстием. Возможна также комбинация обоих указанных мероприятий.

Комбинированный способ проветривания позволяет при подсче­ те количества воздуха для шахты не принимать добавки воздуха на потери его через зону обрушения и тем самым снизить величину общешахтной депрессии «и затраты на электроэнергию..

Если увеличить производительность нагнетательных вентилято­ ров по сравнению с всасывающими на некоторую величину, то можно излишек воздуха направить в откаточные квершлаги и ру­ доподъемные стволы для выноса из них в атмосферу рудничной пыли, -образующейся на опрокидах, дробилках, и при загрузке и движении скипов. Тем самым устраняется один из важных источ­ ников запыления рудничного воздуха.

Комбинированный способ проветривания является наиболее на­ дежным. При аварийной остановке нагнетательных вентиляторов шахта проветривается с помощью всасывающих и наоборот. Ре­ версия вентиляционной струи производится менее чем за 1 0 мин с подачей при этом количества воздуха, близкого к нормальной его величине.

Однако применять этот способ проветривания на неглубоких шахтах следует только после тщательного технико-экономического- подсчета.

§ 4. Выбор места установки главных шахтных вентиляторов

Главные шахтные вентиляторы можно установить как на по­ верхности у устья вентиляционных стволов, так и под землей. До­ стоинства и недостатки поверхностной и подземной установки вен­ тиляторов приведены в табл. 7.

Т а б л и ц а 7

Достоинства Недостатки

Поверхностная установка вентиляторов

4.Возможность реверсии вентиля­ ционной струи с сохранением де­ бита вентиляторов

Достоинства Недостатки

Подземная установка вентиляторов

Главные шахтные вентиляторы на рудниках устанавливают главным образом на поверхности. Однако имеются и подземныевентиляторные установки. Их применение вызывается наличием; значительных подсосов воздуха поверхностными вентиляторами че­ рез зоны обрушения и стремлением резко увеличить количество воздуха на действующих горизонтах. Подземная установка вен­ тиляторов целесообразна нр,и условии использования вентиляци­ онных стволов для целей подъема. Практика показала, что стро­ ительство достаточно герметичных надшахтных зданий представля­ ет значительные трудности. Обычно подсосы воздуха в надшахтных, зданиях достигают 30% производительности вентилятора.

Выбор места установки главных шахтных вентиляторов следу­ ет Производить на основании изучения достоинств и недостатков, поверхностной и подземной установки вентиляторов и конкретных условий производства.

§ 5. Определение количества воздуха, необходимого для проветривания шахты

Определение необходимого и достаточного количества воздуха Для проветривания шахты является важным этапом в проектиро­ вании вентиляции. Количество воздуха, принятое в основу подсче­ та, влияет на эффективность выноса пыли и газов из выработок* величину общешахтной депрессии и, следовательно, мощность глав­ ных вентиляторов и экономические затраты на электроэнергию.. Расчетное количество воздуха должно обеспечить потребность в. воздухе действующих очистных, нарезных и подготовительных ра­ бот, а также резервных забоев, складов, камер и т. п. Большинство