книги / Проветривание подземных горнодобывающих предприятий

223

Полученные зависимости (11.12)- (И .14) показьшают следующее:

1)концентрация вредностей С5.8 в общей исходящей струе рудника (участка, панели и т.д.) не зависит от величины рециркулирующего потока q и, следовательно, от значения коэффициента рециркуляции Кр, а зависит только от объема поступающего в рудник воздуха Q0. Это подтверждается многочисленными экспериментальными данными при эксплуатации подобных вентиляционных систем [57];

2)концентрация вредностей в поступающем для проветривания рабочих зон воздухе С9.2 (формулы 11.13) всегда меньше концентрации вредностей в общей исходящей струе рудника (формула 11.12) в 1/Кр раз, но поскольку Кр всегда меньше единицы, то С9.2 < С5_8. В свою очередь концентрация вредностей в общей исходящей струе С5.8 меньше

концентраций вредностей в выработках за рабочими зонами С4.5 в (1- КрКу) / (1- Ку) раз;

3) рециркуляционное проветривание эффективнее нормального, о чем говорит сравнение двух формул (11.2) и (11.14), определяющих

меньше, чем при нормальной вентиляции при прочих равных условиях (подаче в рудник одинаковых объемов воздуха Q0 и равных коэффициен­ тах утечек воздуха Ку). При этом, чем больше коэффициент рециркуляции Кр, тем меньше величина концентрации вредностей С4.5 в выработках за рабочими зонами, т.е., что то же самое, в рабочих зонах. Объясняется это более интенсивным выносом вредностей из забоев, т.к. через них проходит больше воздуха, что соответствует большей скорости движения вентиляционной струи.

11.1.2. Схемы проветривания с использованием рециркуляции

Впервые рециркуляционное проветривание в угольных шахтах использовалось для целей регулирования микроклимата в пределах лав

[57]- с помощью рециркуляции увеличивалась скорость воздушной струи

влаве (рис. 1.18), тем самым увеличивался охлаждающий эффект воздушной струи. Однако такие схемы вентиляции не выходили за рамки проветривания отдельных забоев.

Рециркуляционные системы проветривания рудников с целью регулирования микроклимата в них начали использовать довольно широко в последнее время: для подогрева поступающего в рудник воздуха [61, 62] (север Канады и Англии), для охлаждения воздуха в глубоких золото­ добывающих рудниках ЮАР [63], в которых глубина отработки

вентиляторов (м3/мии) был таков, что коэффициент рециркуляции

одинаковым показаниям всех трех датчиков^ если они находились в рабочем состоянии, или двух, когда один из датчиков выходил из строя. В последнем случае вместе с командой выдавался сигнал тревоги. При превышении содержания метана свыше 0,8 % выдавалась команда на отключение рециркуляции, для чего останавливался рециркуляционный вентилятор RF и закрывалась дверь D (рис. 11.4). Рудник переходил на нормальное проветривание, вспомогательные вентиляторы BF продолжали работать;

б) контроль за содержанием оксида углерода в канале с рециркули­ рующим воздухом и в транспортном штреке, в который этот воздух подавался. В каждом пункте контроля устанавливалось по три датчика (рис. 11.4). Аппаратура контроля - Sieger ВС 01. Увеличение содержания СО в воздухе сигнализировало о начале пожара. При превышении содержания оксида углерода в воздухе 0,005 % выдавался сигнал на отключение рециркуляционного проветривания. Обычная система вентиляции вместе с вспомогательными вентиляторами продолжала работать;

в) контроль за расходом воздуха. Применяемая аппаратура Sieger BA S. Датчики (в каждом пункте по два) устанавливались в вентиляцион­ ном штреке для определения общего расхода воздуха.Q0 и в рециркуля­ ционном канале для определения рециркулирующего потока q. Эти параметры необходимы были для определения коэффициента рециркуля­ ции Кр = q'(Q0 + q) = 0,37. В случае отклонения этой величины в пределах

±15% формировался сигнал на отключение рециркуляции;

г) контроль за давлением, развиваемым рециркуляционным вентиля­ тором. В случае отклонения измеряемой величины в пределах ± 15 % формировался сигнал на отключение рециркуляции;

д) контроль за вибрацией всех трех вентиляторов BF и RF;

е) контроль за состоянием рециркулирующего вентилятора RF, для чего в выходящем из него потоке (в диффузоре) была натянута легко­ плавкая нить. В случае загорания на самом вентиляторе нить плавилась, включался водяной заслон и отключалась рециркуляция (обесточивался вентилятор и закрывалась дверь Ц э рециркуляционном канале - рис. 11.4).

работоспособное средство максимизации* вентиляционной системы в целом. К сожалению, внедрение подобных систем вентиляции на Российских рудниках и шахтах тормозится отсутствием систем мониторинга и низким качеством существующих отечественных средств контроля и управления.

11.2.Беструбная доставка воздуха в тупиковые забои

Впоследнее время в горнодобывающей'промьпйленности России и за рубежом для проветривания тупиковых забоев нашло широкое использование различного рода воздуходувок, работающих без венти­ ляционных труб. В их числе водовоздушные эжекторы, устанавливаемые на добычных комбайнах в угольных шахтах (США) для проветривания очистных тупиковых забоев длиной 10-15 м [70]; струйные вентиляторы в нефтяных, соляных и цинковых шахтах [71] для проветривания тупиковых очистных забоев "с длиной тупика до 15 м; эжекторы, устанавливаемые на доставочной дизельной технике, работающей в тупиковых камерах небольшого объема (Швеция) [72J; импульсные и струйные вентиляторы для проветривания тупиковых очистных забоев в калийных рудниках Германий [73]; пневматические эжекторы для Проветривания тупиковых подготовительных забоев длиной от 20 до 50 м (рудник "Северный", комб. "Печенгайи1сельн); [74, 75] и т.д.

Вданном разделе приводятся примеры работы эжектирующих установок, доставляющих без вентиляционных труб воздух в тупиковые забои на расстояние до 120 м и более. На рис. 11.5 показана такая установка, названная1"турбулизатором", применяемая в камерах гипсовой шахты, для которой уже изначально проектом производства работ схема отработки kkMep Сложена такой, что очистные забои при их подвигании (рис. 11.6) Йановятся тупиками длиной до 30 м, проветриваемыми за счет турбулентной диффузии (нарушение § 110 новых ЕПБ [10]).

Шэтому для доставки свежего воздуха в забои рабочих камер сечением более 100 м2 применили эжектирующую установку, показанную

13 начинает выходить в соседнюю через транспортно-вентиляционные сбойки. Через последнюю транспортно-вентиляционную сбойку в соседнюю камеру 14 выходит до 1157 м3/мин, а в камерно-вентиляцион­ ный штрек (КВШ 6), пройденный по оси целика, разделяющего камеры 12 и 13, через последнюю открытую вентиляционную сбойку удаляется до 240.7 м3/мин, следовательно, в проветривании рабочего забоя участвует до 1397.7 м3/мин воздуха, что на 14 % больше требуемого объема.

Использование турбулизаторов в камерах не увеличивает поступление воздуха в панель, а также не изменяет потоки воздуха в вентиляционных штреках - камерно-вентиляционных (КВШ 6, КВШ 7, КВШ 8, КВШ 9, рис. 11.6) или участковом вентиляционном (УВШ), следовательно, потоки воздуха, показанные в вентиляционных штреках, остаются постоянными как с турбулизатором, так и без него.

Легко теперь представить, что в рабочий забой камеры 13 без применения турбулизатора поступало бы всего 240,7 м3/мин воздуха, что на 76 % меньше требуемого объема. Остальной воздух через КВШ 7, 8, 9 и УВШ терялся бы, т.е. потери воздуха в панели составляли бы 84,1 %.

Применение эжектора-турбулизатора позволило:

а) использовать весь свежий воздух, подаваемый в панель, для проветривания рабочего забоя;

б) объединить все потоки воздуха, движущиеся по трем камерам ''тройника" к передовым вентиляционным сбойкам с КВШ, в один и направить его в рабочий забой.

На калийных рудниках АО “Уралкалий” и АО “Сильвинит” (г.г. Березники и Соликамск Пермской обл.) прошла опытно-промьппленные испытания эжектирующая установка, | позволяющая доставлять воздух в забои выработок, проходимых комбайнами сечением до 8,5 м2, без вентиляционных труб. Комбайновый комплекс в выработке включает сам комбайн 3 (рис. 11.7, а), бункер-перегружатель 2 и самоходный вагон 1. На комбайне заводом-изготовителем устанавливается вентилятор В-2м, предназначенный для отсоса запыленного воздуха от исполнительного органа в тканевый фильтр. Этот вентилятор и был использован для создания эжектирующей струи, для чего к нему вместо тканевого фильтра был подсоединен конфузор, направленный к укрепленной на бункереперегружателе трубе Вентури. Вентилятор 4 с конфузором J создавали рабочую эжектирующую струю, которая, раскрываясь в трубе Вентури 6, эжектировала дополнительные объемы воздуха. Данная установка получила наименование ЗУАП (забойная установка активного проветривания).

Как показали исследования [21] (руководитель разработок членкорр. РАН Красноштейн АЕ.), дальнобойность общей струи (эжектирующей струи плюс эжектируемого воздуха), выходящей из трубы Вентури в тупиковых выработках даже небольшого сечения (от 10 до 20 м2) составляла 200-250 м. При этом в выработку поступал воздух в объеме