книги / Проветривание подземных горнодобывающих предприятий

Припараллельномвключении двух внтиляторов: пересечение характеристики воздуховода с общей характеристикой эквивалентного вентилятора (точка В) дает режим работы двух параллельно включенных вентиляторов (h « 38 даПа и Q « 5,3 м3/с).

Пересечение прямой уровня давления, соответствующего точке В, с индивидуальными характеристиками вентиляторов (точка С) дает режим работы каждого вентилятора (hi = h2 « 38 даПа и Qi = Q2 « 2,6 м3/с).

двух параллельно включенных вентиляторов согласно (5.5) или (5.6) описывается уравнением

и также приравнивается к характеристике воздуховода h = 1,375Q2, но тогда должно быть решено относительно Q уравнение 59,105 - 1,1742Q - - (0,52596 + 1,375)Q2 = 0. Результат решения Q = 5,288 м3/с. Подставив найденную величину Q в уравнение общей характеристики эквивалентного вентилятора (5.7), определяем развиваемое им давление: h = 38,188 даПа. Чтобы определить производительность каждого работающего в параллели вентилятора, следует приравнять индивидуальную характеристику каждого вентилятора к найденной величине давления, т.е. решить равенство: 38,188 = 59,105 - 2,3485Q -

и з

-2,10384Q2, тогда Q = 2,644 м3/с. Абсолютная ошибка решения 5,288 - -(2,644 +2,644) = 0.

Таким образом, аналитическое решение более точное, не требует громоздких построений и, следовательно, более предпочтительное.

6. РЕГУЛИРОВАНИЕ РАСХОДОВ ВОЗДУХА В ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ

Под регулированием расходов воздуха понимается:

1) изменение общего объема воздуха, которое поступает в рудник или шахту за счет работы главных вентиляторных установок;

2) перераспределение поступившего в рудник или шахту объема воздуха между пунктами его потребления (крыльями, выемочными участками, камерами служебного назначения, подготовительными и очистными забоями и т.д.).

Необходимость в изменении подачи общего объема воздуха в шахту возникает: при изменении объема добычи шахты или рудника по углю или руде; при изменении технологии добычи полезного ископаемого; при вскрытии новых частей шахтного поля или горизонтов; при ситуации, когда фактические данные в процессе отработки месторождения отличаются от данных геологической разведки, на основании которых было спроектировано данное предприятие.

Необходимость в перераспределении поступившего в рудник воздуха возникает: когда поступающие к потребителям объемы воздуха не соответствуют расчетным величинам; при изменении объемов добычи на отдельных участках, крыльях, горизонтах; при изменении технологии добычи на отдельных участках; при вскрытии новых горизонтов или участков шахтного поля, когда меняется схема вентиляции.

6.1. Изменение общего поступающего в рудник объема воздуха

Изменение поступающего в рудник объема воздуха чаще всего связано с необходимостью увеличения подачи воздуха и очень редко - с уменьшением подачи. Необходимость в уменьшении подачи воздуха в рудник возникает в связи с доработкой месторождения и уменьшением в результате этого объема добычи полезного ископаемого. Однако уменьшение объема добычи может быть, кроме этого, вызвано высокой себестоимостью, связанной с устаревшей технологией добычи и переработки полезного ископаемого, или ограниченностью сбыта добываемого полезного ископаемого,

Увеличение подачи в рудник объемов воздуха чаще всего вызывается неудовлетворительным состоянием вентиляции рудников и шахт, вызванным следующими причинами:

1) при удалении добычных участков к границам шахтного поля или при увеличении глубины отработки месторождения увеличивается длина, а следовательно, и аэродинамическое сопротивление горных выработок, в результате чего производительность вентиляторов падает,

г) заменой вентиляторов на более мощные, т.е. в этом случае производится реконструкция вентиляционной системы;

д) уменьшением общего сопротивления рудника, что соответствует увеличению его эквивалентного отверстия. Достигается это проходкой дополнительных стволов и увеличением площади поперечного сечения основных выработок.

Уменьшение подачи воздуха в рудник необходимо производить изменением угла установки лопаток рабочих колес (осевые вентиляторы) или лопаток направляющих аппаратов (радиальные вентиляторы), но не искусственным увеличением сопротивления рудника с помощью шиберов или ляд. Последнее мероприятие является крайне затратным.

6.2. Распределение поступающего в рудник воздуха между

пунктами его потребления

Правильное распределение объема свежего воздуха, поступающего в рудник, способствует увеличению уровня безопасности горных работ, поскольку от этого зависит эффективность удаления из забоев ядовитых и горючих газов, а также пыли. Неправильное распределение воздуха, как правило, приводит к аварийным ситуациям. К примеру, на рудниках Кривбасса b 1982 году работали 32 вентиляторные установки (31 работала на всас и 1 - на нагнетание) с общей подачей до 5767 м3/с. В рудники подавалось до 4378 м3/с свежего воздуха (75,9 % от подачи вентиляторов), но для обеспечения горных работ свежим воздухом требовалось всего 3725 м3/с или 69 % от того, что подавалось в рудники. Несмотря на огромный запас воздуха, подаваемого в рудники, степень обеспеченности свежим воздухом горных работ составляла 59-98 %, а очистных работ не превышала 50-60 % [43]. Такое состояние явилось следствием плохого распределения воздуха между рабочими зонами.

Данные по Минчермету (было такое министерство в системе СССР)

[44]. Все вентиляторные установки на рудниках данного министерства имели к 1987 году огромный резерв по производительности и подавали а рудники свежий воздух в объемах, превышающих расчетно-необходимые: на Украине в 2,1 раза, в центральной части России в 1,78 раза, на Урале и в Казахстане в 2,47 раза, в Сибири в 2,37 раза и, несмотря на это, в результате неправильного распределения этих объемов воздуха обеспеченность рабочих забоев свежим воздухом не превышала 50 %, т.е. степень использования ГВУ составляла всего 35 %.

По Кузбассу [50]: за последние 20 лет (примерно с 1970-х годов) метанообильность шахт возросла в 2,5 раза, а подача свежего воздуха в них - всЬго в 1,4 раза. Число шахт Ш категории и сверхкатегорных увеличилось на 18 %, из них опасных по внезапным выбросам - на 60 %. 37 из 75 шахт Кузбасса относятся к сложным по проветриванию, 11 не

R™ = R,/(1 WR,/R2f

Показанный на рис. 6.1, а порядок отработки пластов приводит к тому, что длины выработок в крыле 1 постоянно растут, а в крыле 2 - сокращаются, соответственно растет общее сопротивление крыла 1 с одновременным уменьшением сопротивления крыла 2. Это приводит к тому, что постепенно уменьшается величина Qi и увеличивается величина Q2. На каком-то этапе работ существующее распределение воздуха между крыльями Qi и Q2 будет явно не соответствовать добыче в них, что приведет к необходимости осуществления перераспределения воздушных потоков и нам необходимо будет увеличить поступление воздуха в 1-е крыло, т.е. увеличить расход воздуха Qi. Следовательно, во 2-м крыле аэродинамическое сопротивление выработок должно быть искусственно увеличено установкой в них перемычки с окном (или несколько перемычек), имеющей сопротивление RA, но тогда сопротивление второго крыла возрастет и станет равным R2* = R2 + RA. Сопротивление параллельного соединения также возрастет:

R u = R,/ [1 + VR,/(R2 + R*) ]2,

но тогда возрастет в целом и сопротивление всего рудника R1 = R3 + R u + + R) и тогда R1 > R. Эго приведет к следующей ситуации: до регулирования вентилятор имел режим работы, определяемый точкой н и характеризую­ щийся развиваемыми параметрами Ьн и Он. После регулирования сопротивление рудника возросло, что привело к тому, что характеристика его расположилась выше первоначальной, а режим работы вентилятора стал определяться точкой к с параметрами Ьк и Q* т.е. развиваемое вентилятором давление (депрессия) возросло, а подача упала. Таким образом, при отрицательном регулировании общее поступление воздуха в рудник уменьшается, а весь процесс редуцирования можно представить в виде диаграммы на рис.6.2, б.

Процесс изменения потоков воздуха начинается при начальных условиях, когда потоки воздуха в крыльях рудника одинаковые, т.е. Qi = = Ог и, следовательно, Q = Qi + Ог. При увеличении сопротивления регулирующего устройства (вентиляционного окна) в крыле 2 поступление воздуха в рудник уменьшается (величина QX объем воздуха в крыле 1 начинает увеличиваться, а в крыле 2 уменьшаться. При этом увеличение потока воздуха в крыле 1 (Qi) происходит с меньшей эффективностью, чем уменьшение потока в крыле 2 (Ог).

Q1+Q2

s

a

б

Рис. 6.2. Графический расчет уменьшения подачи воздуха в рудник (а) и диаграмма изменения воздухораспределения в крыльях рудника в зави­

симости от сопротивления вентиляционного окна (б)

При известном сопротивлении регулирующего устройства (вентиля­ ционного окна) RAсечение окна определяется из выражения

Регулирование воздушными завесами заключается в том, что на одной из стенок выработки устанавливается вертикальная труба с продольной щелью. В эту трубу вентилятором подают воздух, который, выходя из продольной щели, создает завесу. Эта завеса действует на воздушный поток в выработке подобно вентиляционному окну, притормаживая струю. Такой способ регулирования встречается сравнительно редко, но применялся в свое время в рудниках Средней Азии.

На рис.6.3 показаны некоторые схемы размещения воздушных завес в выработке. Вентилятор 1 (на рис. 6.3, а), который подает воздух в устройство 2, образующее завесу, может располагаться на почве или подвешиваться к кровле. Регулирование расхода воздуха в завесе производится уменьшением подачи вентилятора или уменьшением сечения продольной щели в вертикальной трубе устройства.

В зависимости от конкретных условий завесы устанавливают' у сопряжений параллельно соединенных выработок и чаще всего в той выработке, расход воздуха в которой необходимо уменьшить. Завесы могут быть односторонними (рис.6.3, а, б, г) и двусторонними (рис.6.3, в). Они могут устанавливаться одиночно (см. рис.6.3, а, г) или последовательно друг за другом в одной выработке. Струя завес может