книги / Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт

ПРЕДИСЛОВИЕ

В настоящее время при проектировании новых и реконстру­ ируемых шахт используются методы математического моделиро­ вания, позволяющие проводить технико-экономическое сравнение значительного числа вариантов при одновременной комплексной или локальной оптимизации основных параметров последних (от установления нагрузки на очистной забой до выбора мощности шахты).

Естественно, что для обеспечения надежности оптимизации необходимо установление многочисленных закономерностей, отражающих зависимость экономичности варианта от исходных горно-геологических и горнотехнических факторов, причем точность оптимизации будет тем выше, чем большее число влия­ ющих факторов будет учтено при расчете. В частности, необходи­ мость получения высоких нагрузок на очистные забои в условиях месторождений с относительно высокой газоносностью выдвигает на первый план вопросы выбора рациональных решений по вен­ тиляции, так как последние, будучи лимитирующими факторами, прямо или косвенно определяют все без исключения параметры шахты (включая систему разработки, способ подготовки и схему вскрытия).

Опыт показывает, что недооценка в проектах роли вентиляции зачастую приводила к необходимости реконструкции вентиля­ ционной сети шахты почти сразу же после сдачи ее в эксплуатацию и, как следствие, к большим дополнительным затратам и затяги­ ванию сроков освоения проектных технико-экономических пока­ зателей.

Одной из главных причин этого являлось использование уста­ ревшей методологии, по которой к моменту выполнения вентиля­ ционных расчетов все главные параметры шахты (нагрузки на очистные забои, вскрытие, система разработки, схема подготовки и т. д.) уже были предопределены. Особенно остро недостатки старой методологии проявлялись при определении нагрузки на очистной забой, величина которой, при отсутствии оптимизации вентиляционных решений, оказывалась очень низкой (на тонких пластах не свыше 500—600 т/сут, хотя по возможностям выемоч­ ной техники могла достигать 2000—3000 т/сут).

Поэтому вентиляция должна учитываться при определении всех основных параметров газообпльных шахт и на всех стадиях проектирования: от выбора нагрузки на очистной забой, произ­ водственной мощности и других параметров шахты при техниче-

1* 3

ском проектировании до составления рабочего проекта венти­ ляции.

Настоящее Руководство разработано ДонУГИ, ВостНИИ, МакНИИ, ИГД им. А. А. Скочинского, МГИ и Донгипрошахтом на основании научно-исследовательских работ, выполненных ДонУГИ, ВостНИИ, МакНИИ, ИГД им. А. А. Скочинского, МГИ, ЛГИ, ДГИ, ИГТМ АН УССР и др.

Руководство включает все основные вопросы, которые при­ ходится решать при составлении проекта вентиляции новой или реконструируемой шахты. При разработке Руководства использован ряд действующих и широко апробированных методик и инструкций: Временная инструкция по прогнозу метанообильности угольных шахт, Временная инструкция по расчету коли­ чества воздуха, необходимого для проветривания угольных шахт, Временная инструкция по составлению проектов проветривания тупиковых подготовительных выработок на действующих и стро­ ящихся шахтах Министерства угольной промышленности УССР, Временная методика определения степени устойчивости схем про­ ветривания угольных шахт, Временное руководство по проекти­ рованию и организации проветривания угольных шахт восточных районов страны. Все указанные документы переработаны или скор­ ректированы с учетом опыта их применения, новых результатов научных исследований и технического прогресса в горном деле.

Настоящее Руководство предназначается для всех организа­ ций, занимающихся составлением проектов новых и реконстру­ ируемых шахт, а также подготовки новых горизонтов и участков на действующих шахтах. С выходом Руководства утрачивают силу при проектировании шахт: Временные указания по технологи­ ческому проектированию вентиляции угольных шахт, утвержден­ ные Минуглепромом СССР 12 апреля 1972 г.; Временная инструк­ ция по прогнозу метанообильности угольных шахт СССР,

утвержденная Государственным комитетом по топливной про­ мышленности при Госплане СССР 12 декабря 1964 г.; Временная инструкция по расчету количества воздуха, необходимого для проветривания угольных шахт, утвержденная Государственным комитетом по топливной промышленности при Госплане СССР

30 сентября 1965 г.; Временное руководство по проектированию и организации проветривания угольных шахт восточных бассей­ нов страны.

Выбор наиболее эффективного способа дегазации должен производиться в соответствии с Руководством по дегазации уголь­ ных шахт, а тепловые расчеты — по Временной инструкции по проверке количества воздуха для проветривания угольных шахт по тепловому фактору.

По отдельным специфическим вопросам, не нашедшим отраже­ ния в данном Руководстве, например проектирования угольных шахт в условиях вечной мерзлоты, следует обращаться в соответ­ ствующие бассейновые институты.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

2 Ьц — суммарная ширина по падению пласта угольных целиков в пре­ делах выемочного участка, м

с— допустимая концентрация газа в исходящей вентиляционной струе, %

с0 — концентрация газа в поступающей на выемочный участок вен­

ное пространство Лд •- показатель устойчивости диагональных струй

ftyT — коэффициент, учитывающий утечки воздуха через вентиляцион ­

&в. п — коэффициент, учитывающий метановыделение из выработанного пространства в призабойное

ко, у — коэффициент, учитывающий метановыделение из отбитого угля при его транспортировании по выработкам выемочного участка

(?к — расход воздуха для обособленного проветривания камер, м8/мпн (?оч — расход воздуха для проветривания очистной выработки, м3/мин

<?ут — утечки воздуха через вентиляционные сооружения за пределами

£оч — площадь поперечного сечения призабойного пространства очист­ ной выработки в свету, м2

^min — минимальная площадь поперечного сечения выработки по усло­

^тах — максимально допустимая ПБ скорость движения воздуха в очи­ стной выработке, м/с

^min “ минимально допустимая ПБ скорость движения воздуха в при­

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Материалы для проектирования вентиляции новых и рекон­ струируемых шахт представляются заказчиком в соответствии с Временной инструкцией по разработке проектов и смет для промышленного строительства GH 202—69.

Участие отдельных организаций в выполнении проекта венти­ ляции угольных шахт заключается в следующем.

1.1.ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЕ ОРГАНИЗАЦИИ

1.Согласно Положению о порядке передачи разведанных месторождений полезных ископаемых для промышленного осво­ ения, утвержденному Министерством геологии СССР 21 июля 1970 г., геологоразведочные организации представляют органи­

зациям, занимающимся составлением прогноза:

а) данные о природной метаноносности в пределах полей проектируемых шахт, определяемой в соответствии с действующей Временной инструкцией по определению и прогнозу газоносности (метаноносности) угольных пластов при проведении геолого­ разведочных работ;

б) схемы или карты опробования рабочих пластов с прогнозом газоносности и нанесением верхних границ метановой зоны, дизъюнктивных нарушений, изогипс почвы пли кровли пластов, геологоразведочных скважин (с указанием их номеров, отметок устьев и пересечений пластов, мощности и структуры пластов), линии геологических разрезов и, если возможно, изогаз; при отсут­ ствии изогаз указывается природная метаноносность горючей массы в м3/т по скважинам газового опробования;

в) результаты технического анализа угля по каждой геолого­ разведочной скважине: выход летучих веществ, природную золь­ ность и влажность пластов и пропластков угля и углистого сланца в процентах;

г) схематические геологические разрезы с нанесением границ зоны метановых газов и, если возможно, изогаз;

д) геологические разрезы скважин по форме, принятой в дан­ ном бассейне или районе, с обязательным нанесением всех пластов

ипропластков угля и углистого сланца, указанием их мощности

ирасстояний между ними.

2.Представляемая документация должна быть выполнена в со­ ответствии с Временными техническими требованиями угольной

промышленности к геологоразведочным работам и исходным геологическим материалам, представляемым для проектирования нового строительства и реконструкции шахт и разрезов, утвер­ жденными Минуглепромом СССР 19 октября 1970 г.

1.2.УГОЛЬНЫЕ ШАХТЫ

1.Накапливают и представляют данные о фактической][метанообильности шахт, шахтопластов, крыльев, этажей и отдельных выработок за период работы в соответствии с Инструкцией по

отбору проб рудничного воздуха, определению газообильности

иустановлению категорий шахт по метану.

2.Представляют организациям, занимающимся составлением прогноза:

а) гипсометрические планы рабочих пластов с их выходами в пределах границ поля действующей шахты и смежных с ними участков пластов, для которых необходимо составить прогноз метанообильности горных выработок; на гипсометрическом плане каждого угольного пласта должны быть нанесены: верхняя гра­ ница метановой зоны, дизъюнктивные нарушения угольных пла­ стов, установленные подданным геологической разведки и в про­ цессе ведения горных работ, геологоразведочные скважины с ука­ занием их номеров, отметок устья и пересечения пласта, фактической мощности и структуры пласта, результатов техни­ ческого анализа угля;

б) планы горных работ по каждому разрабатываемому уголь­ ному пласту в пределах отработанной части шахтного поля дей­ ствующей шахты, являющейся смежной с той частью шахтного поля, для которой требуется составить прогноз; на каждом плане горных работ должны быть указаны границы отработанных за каждый месяц площадей пласта на этажах (горизонтах), для кото­ рых имеются данные плановых газовых съемок, мощность пласта на площади отработки его за каждый месяц (общая вынимаемая), геологические нарушения, обнаруженные в процессе ведения горных работ, места внезапных выбросов и суфлярных выделений метана (с указанием продолжительности и дебита его); фактиче­ ская месячная добыча угля, число дней, в которые производилась добыча угля в каждом месяце, способ управления кровлей и вы­ емки пласта в очистных забоях;

в) прилагаемую к плану горных работ записку, в которой указаны место и эффективность осуществления дегазации раз­ рабатываемого пласта, сближенных пластов и выработанного пространства, время и место подработки или надработки разраба­ тываемого пласта;

г) геологические разрезы по стволам и квершлагам с нанесе­ нием всех пластов и пропластков угля и углистого сланца и ука­ занием их мощности и строения;