книги / Проветривание подземных горнодобывающих предприятий

всасывающего, к примеру, режима работы на нагнетательный, в отработанных пространствах некоторое время еще сохраняется депрессия и хотя вентилятор начал уже нагнетать воздух в рудник, в воздухоподающих Анализируя сказанное, очевидно, что отработанные пространства значительно влияют на режимы работы вентиляторов. Замечено, что при реверсии общерудничной вентиляционной струи, т.е. при переходе от всасывающего режима работы на нагнетательный, в отработанных пространствах некоторое время еще сохраняется депрессия и хотя вентилятор начал уже нагнетать воздух в рудник, в воздухоподающих стволах сохраняется еще прежнее направление движения воздушной струи. Это создает опасную ситуацию при пожаре и аварийной эвакуации рабочих из рудника.

Вводимая в подобных ситуациях в планах ликвидации аварий реверсия общерудничной вентиляционной струи призвана немедленно направить пожарные газы из района воздухоподающего ствола, к примеру, на поверхность. В действительности же после реверсии вентиляторов пожарные газы еще некоторое время мог>т двигаться по руднику, как при нормальном режиме вентиляции, загазовывая выработки. Реверсия этой части вентиляционной струи произойдет только после наполнения пустот в отработанных пространствах воздухом и появления избыточного давления в них

Это явление заставляет пересматривать некоторые позиции планов ликвидации аварий с целью создания наиболее безопасных условий для эвакуации людей в чрезвычайных ситуациях и ведения работ по ликвидации аварий.

Подобная ситуация была смоделирована на вентиляционной сети, показанной на рис. 11.11, а. Отработанные пространства показаны ветвями 17 и 18, вентилятор главного проветривания (ГВУ) с характе­ ристикой, описываемой уравнением h = 300 - 0,00678-Q2 работает на всас. Распределение воздушных потоков в ветвях вентиляционной сети при нормальном проветривании приведено в табл. 11.2 в графе 2, при этом депрессия вентилятора составляет 194,05 даПа. Депрессия в ветвях, обозначающих отработанные пространства, составляет: в ветви 17 - 105,28 даПа, в ветви 18 -124,11 даПа.

После отключения ГВУ в первый момент депрессия (разрежение) в отработанных пространствах остается неизменной, поэтому их пустоты, заполняясь воздухом, начинают играть роль источников тяги, а вентиляционная сеть принимает вид, показанный на рис. 11.11, б, в, г. Воздух в отработанные пространства поступает как со стороны воздухоподающего, так и со стороны вентиляционного стволов, но в последнем случае он меняет направление, о чем говорят знаки “минус” (табл. 11.2, графа 3) и стрелки у ветвей на рис. 11.11.

Представим себе, что в околоствольном дворе воздухоподающего ствола начался пожар и останов ГВУ (рис. 11.11, б, в, г), а затем перевод

ее в реверсивный режим работы связаны с этим. Едиными правилами безопасности [6] перевод вентиляторных установок на реверсивный режим работы должен выполняться не более чем за 10 минут. Но уже в первый

Рис. 11.11. Направление потоков воздуха и распределение газов в ветвях вентиляционной сети после остановки вентилятора

момент, когда вентилятор еще стоит, под действием разрежения в отработанных пространствах пожарные газы вместе с поступающим в рудник воздухом будут распространяться по откаточному квершлагу (ветвь 13) в рудник. На рис. 11.11 путь, пройденный пожарными хазами, показан уюлщенной частью ветвей (кроме ветвей 17 и 18, обозначающих отработанные пространства).

Спустя 5 минут депрессия в отработанных пространствах уменьшится до величин: в ветви 17 до значения 102,29 даПа, в ветви 18 до 108,93 даПа. Поступление воздуха со стороны воздухоподающего и вентиляционного стволов уменьшится (табл. 11.2, графа 4), а пожарные газы полностью заполнят откаточный квершлаг (ветвь 13) и транспортный штрек (ветвь 11)-рис. 11.11, в.

Положение с воздухораспределением на 10-й минуте приведено в табл. 11.2 (графа 5), а распространение газов - на рис. 11.11, г. Депрессия в отработанных пространствах уменьшится: в ветви 17 до 94,04 даПа, в ветви 18 до 94,09 даПа.

Таблица 11.2 Динамика изменения потоков воздуха в вентиляционной сети

Отработанные пространства, пустоты в которых имеют достаточно большой объем, могут долго (как показывают измерения, от 30 до 90 минут) не позволять реверсировать струи в воздухоподающих стволах и прилегающих к ним выработках, создавая в аварийных ситуациях опасные и неблагоприятные условия для эвакуации рабочих.

11.5. Пульсирующая вентиляция газообильных горных выработок

В Московском горном университете под руководством профессора К.ЗУшакова исследовалось явление выноса метана из мест его скопления с помощью пульсирующей струи воздуха. В ходе ведения экспериментов оказалось [51], что эффект пульсирующего движения воздуха в горной выработке может распространяться и на примыкающие к выработке

коллекторы метана: купола, непроветриваемые выработки, выработанные пространства и т.д. При этом глубина проникновения пульсаций в подобные коллекторы зависит от их аэродинамического сопротивления: чем оно меньше, тем глубже проникает действие пульсаций. Поэтому пульсирующее движение воздуха в выработке эффективно разрушает имеющиеся в ней слоевые скопления метана, скопления метана в пустотах кровли и стенок выработок. Наоборот, из примыкающего к выработке выработанного пространства метан вымывается значительно труднее.

В общем случае дальность распространения пульсаций от источника их генерации определяется скоростью их распространения и, энергией одного импульса Е и мощностью ее диссипации т :

L = иЕ/ т.

В приведенной формуле и и Е - величины, зависящие от параметров

аэродинамического сопротивления каналов, по которым распространяются импульсы.

Для создания эффек-тивно действующей пуль­ сирующей вентиляции важное значение имеет конструкция пульсатора. Известные в настоящее время немногочисленные конструкции пульсаторов относятся к пассивному типу, у которых пульсация воздушного потока создается периодическим введением в поток допол­ нительного сопротивления (вращающейся заслонки, например). Это вызывает уменьшение среднего рас­ хода воздуха в выработке, что может привести к ее общему загазированию.

На рис. 11.12, а показана схема работы барабанного пульсатора в выработке, площадь поперечного сечения которой S. Другие обозначения:

конструкция пульсатора [52]: в неподвижном корпусе 2 с двумя патрубками 3 вращается барабан 1. Барабан имеет отверстие ab, которое при вращении барабана совмещается с входным отверстием cd патрубка 3. Воздух в барабан нагнетается вентилятором местного проветривания типа ВМ-5 или ВМЭ-5. При совмещении двух отверстий ab и cd воздух из барабана поступает в патрубок пульсатора и затем через сечение if выбрасывается в выработку в виде короткого импульса. Точно такой же воздушный импульс выбрасывается в выработку через второй патрубок с другой стороны пульсатора.

Пульсатор имеет небольшие размеры, позволяющие располагать его на платформе обычной шахтной вагонетки и, следовательно, оперативно перемещать его по выработкам шахты. Масса собственно пульсатора (без вентилятора и платформы) около 400 кг: Подача вентилятора, достаточная для создания эффективной пульсирующей вентиляции, составляег порядка 10 % от дебита воздуха в выработке.

Пульсирующая вентиляция может найти широкое применение. Она может использоваться в шахтах для борьбы со слоевыми скоплениями метана, водорода и других легких газов, скоплений в пустотах, в закрепленном пространстве, в плохо проветриваемых местах (например, у комбайнов, в призабойной части тупиковых выработок и др.), в выработанном пространстве, в других производствах, где возможны нежелательные скопления легких газов.

Пульсирующая вентиляция экономичный оперативный способ борьбы с газами, применение которого не нарушает воздухораспределение в выработках вентиляционной сети. В то же время наблюдается увеличение следующих турбулентных характеристик: среднеквадратичес­ ких поперечных и продольных пульсационных скоростей в 2,2-2,9 раза; интенсивности турбулентности в 2,4-4,4 раза; касательных турбулентных напряжений в 3,7 раза; путей перемешивания в 2,9 раза; коэффициента турбулентного обмена для импульса более чем в 20 раз; коэффициента турбулентной диффузии для различных частот пульсирующего потока от 3,8-10-4 до 9,8-10^ м/с. Дальнобойность пульсирующего потока в зависимости от частоты пульсации и скорости основного потока изменяется от 30-40 до 100 м и более.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Андреев В.Г., Дьяконов Л.Д., Коломиец Р.А. Эжектор большой производительности для подземных рудников // Совершенствование горной техники и технологии для открытых и подземных работ. -Л.: 1983. -С. 137-140.

2.Аэрология горных предприятий / К.З.Ушаков, А.С.Бурчаков, ЛАПучков, И.И.Медведев. -М .: Недра, 1987 .-421 с.

3.Брага Г.И., Родькин Д.И. К определению пределов изменения производительности вентиляторов при совместной работе // Горная

электромеханика и автоматика Киев, 1980 Вып. 37 .- С. 83-85.

4.Вентиляция рудников / ААСкочинский, В.Б. Комарови др. М.: Горно-нефт. изд-во, 1933 .-418 с.

5.Вентиляторы радиальные (центробежные и осевые): ГОСТ 10921- -74 .-М ., 1985.

6.Горное дело: Энциклопед. справочник. / Гл. ред. ЕАКозловский. М.: Углетехнздат, 1959 .- т. 6 .- 475 с.

7.Дьяков В.В., Ковалев В.И., Шимов Л.А. Рециркуляционное проветривание сквозных выработок // Изв. вузов. Горный журнал .-1976

№1 .- С.68^72.

8.Дьяков В.В., Ковалев В.И., Шимов Л.А. Рециркуляционное проветривание тупиковых выработок // Изв. вузов. Горный журнал .- 1975

.- № 6 .- С.53-57.

9.Дьяконов Л.Д., Степин В.В. и др. Проветривание выработок с помощью эжекторов // Исследование, разработка и эксплуатация нового горного оборудования .- Л.: 1982 .- С. 139-142.

10.Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных

ироссыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом. / НПО ОБТ. М.:, 1996 .- Кн.1.- 260 с.

11.Зайцев В.Ф. Совершенствование инструментальных методов контроля за воздухораспределением // Добыча и обогащение комплексных руд /Апатиты, 1991 .-С.14-15.

12.Инструкция по расчету количества (расхода) воздуха, необходимого для проветривания Верхнекамских калийных рудников. / ГИ УрО РАН. Пермь-Березники-Соликамск, 1999 .-17 с.

13.Инструкция по расчету количества воздуха, необходимого для проветривания действующих угольных шахт .- М.: Недра, 1975 .- 80 с.

14.Ищенко АС., Литвиненко А.А, Шибка Н.В. Регулятор расхода

воздуха для рудных шахт // Изв. вузов. Горный журнал 1990 .- № 2 С.101-103.

15.Керстен И.О. Аэродинамические испытания шахтных вентиля­ торных установок .- М.: Недра, 1986 .-196 с.

16.Комаров В.Б., Килькеев Ш.Х. Рудничная вентиляция. М.: Недра, 1969 .-416 с.

32.Новые приборы для измерения параметров вентиляционных потоков / Панов И.С., Вишницкий А.И., Веретенник В.Н., Усов Н.П. // Горный журнал .-1992 .- № 9 .- С. 45-48.

33.Патент № 2114310 на изобретение «Подземная вентиляторная установка главного проветривания» / Поликша AM., Суховой В.Н., Романовский А.А., Мохирев Н.Н., Панасюк Б.Ф. // Патентообладатель АО «Уралкалий», приоритет 6.05.96, 6Е 21 F 1/08.

34.Повышение надежности проветривания шахт / Патрушев М .А, Карнаух Н.В., Лепихов АГ. // Киев: Техника, 1990 .-168 с.

дипл. проектированию для студентов спец. М / Сост. Н.Н.Мохирев; Перм. политехи, ин-т Пермь, 1987 32 с.

37.Пшежецкий С.Я., Дмитриев М.Т. Механизм некоторых простых химических реакций, происходящих под действием ионизирующих излучений//Успехи химии. -1957. -Т. 26, вып. 7. -С. 725-767.

38.Разумовский С.Д., Заиков Г.Е. Озон и его реакции с органически­ ми соединениями. -М .: Наука, 1974. -322 с.

39.Регулирование распределения воздуха в шахте, оснащенной подсистемой диспетчерского контроля и управления проветриванием (АТМОС) // Создание безопасных условий труда в угольных шахтах / Макеевка, 1986 .- С. 5-10.

40.Рудничная аэрология. 2-е изд., перераб. и доп. / Ушаков К.З., Бурчаков А.С., Медведев И.И. // М.: Недра, 1978 .- 440 с.

41.Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов экспе­ римента .- М.: Наука, 1971 .-192 с.

42.Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. М.: Недра, 1985 .-238 с.

43.Слюсаренко В.Г., Ошмянский И.Б. Состояние и проблемы

вентиляции рудников Кривбасса // Изв. вузов. Горный журнал 1982

-№ 8 .- С. 65-70.

44.Сахновский В.Л., Куроченко В.М. и др. Совершенствование вентиляции железорудных шахт // Черная металлургия .- 1989 .- № 20 С. 25-33.

45.Соболь И.М. Метод Монте-Карло .- М.: Наука, 1972 .- 64 с.

46.Соколов В.А. Геохимия природных газов. -М,: Недра, 1971.

-336 с.

47.Серегин А.В. Смеси азотной кислоты с окислами азота // Кн. Жидкое ракетное топливо. -М .: Воениздат, 1962. -С. 148-156.

48.Стадухин В.Н. Новые концепции строительства метрополитена в Екатеринбурге // Изв. вузов. Горный журнал. -1995. -№ 5. -С. 140 -144.

49.Тальрозе В.Л. Элементарные процессы, происходящие при столкновении медленных ионов с молекулами // Известия АН СССР, серия физическая. -1960. -Т. 24, № 7. -С. 1001-1005.

50.Усенко А.Т., Шевченко Л.Д. Состояние и перспективы проветри­ вания шахт Кузбасса // Безопасность труда в промышленности .- 1991 .- №

1.-С. 38-40.

51.Ушаков К.З. Дальность действия пульсатора // Безопасность

труда в промышленности. -1997. -№ 1. -С. 19-22.

52.Ушаков К.З., Косарев В.Д. Эффективные параметры пульсирующей вентиляции // Безопасность труда в промышленности. 1991.-№ 9. -С. 27-29.

53.Фомичев В.И. Вентиляция тоннелей и подземных сооружений. Л.: Стройиздат, 1991. -200 с.

54.Харев А.А. Местные сопротивления шахтных вентиляционных сетей. М.: Углетехиздат, 1954 .- 274 с.

55.Цой С., Рогов Е.И. Основы теории вентиляционных сетей. АлмаАта: ИГД АН КазССР, 1965 .- 214 с.

56.Цой С. Регулирование воздухораспределения в выработках воздушными завесами при встречном взаимодействии струй // Вест. АН КазССР .- 1958 .- № 8 .- С. 68-74

57.Центробежные вентиляторы / Под ред. Т.С.Соломаховой .- М.: Машиностроение, 1975 .-416 с.

58.Чабан П.Д. Совершенствование комбинированных схем проветривания шахт, разрабатывающих многолетнемерзлые россыпи // Колыма. -1986. -№ 6. -С. 4-7.

59.Шепелев С.Ф., Слепых В.Ф., Стаханов А.Н., Мун В.М. Руднич­

ные стабилизаторы расхода воздуха // Горный журнал 1990 № 9

С.49-51.

60.Школьникова Р.И., Свердлова Н.С., Кузнецов Г.И. Обоснован­

ный удельный норматив подачи воздуха в горные выработки при работе самоходного оборудования с дизельным приводом // Создание и внедрение новой горной техники для рудников цвегной ме1аллургии. -Л., 1980 .-С.130-136.

61.Ярембаш И.Ф. Очистка рудничной атмосферы после взрывных работ. М.: Недра, 1979 .- 191 с.

62.Andrew О.Е. Ventilation of Lake Shore mines // Mining in Canada. Northern Mines Press LTD, 1957. -38 p.

63.Andrews J. Qualitative safety assessment of the ventilation recircu­ lation system in an undersea mine // Quality and reliability eng. Int... -1991. Vol. 7, № 6. -P. 497-510.

64.Bagchi S. Ventilation of deep mines // Journal of the Institution of Engineers (India).- 1987 .- Vol. 68, №11.- P. 5-8.