книги / Рудничная аэрология.-1

Используя формулу (XV,27), вычисляем производные. Чтобы подсчитать концентрацию с (х, у, z) в точке М 0 траектории М 0М* в начальном сечении, нормальном потоку, выберем четыре точки: М л, М г, М 3, Mt, близкие к М 0 (рис. 147). Причем М 0М3 = М 0МХ=

наты у и 2 соседних частиц в точках М *, М*, М \, М \ берем из таблиц. Подсчитаем разности

A j/3 ,1 — Уi l l Ум \ 1 ^ Z3.4 - ZM Î ZMt ,

где с0 — концентрация частиц в начальном сечении потока (х = 0). Пользуясь выражением (XV,30), можно определить изменение концентраций пыли по направлениям у и z, а также вычислить максимальную запыленность в этих направлениях. В результате получаем возможность установить максимальные концентрации пыли в сечении для правильной оценки запыленности атмосферы.

§ 93. Эффективность проветривания лав и выработок с учетом пылевого фактора

Для разработки эффективного режима проветривания с учетом пылевого фактора необходимо установить зависимость между ско­ ростью движения воздушной среды и запыленностью атмосферы. Обширные с}мГ/м^_

ках. Объясняется это тем, что с возрастанием скорости струи увеличи­ вается объем воздуха, проходящего по выработке, и растет транс­ портирующая способность потока. Однако при увеличении количе­ ства воздуха разжижающий эффект преобладает над увеличением

уноса пыли от разрушаемого объема горной массы и вследствие этого происходит снижение концентрации пыли в воздухе. Выполаживание кривых при скоростях 1,0—2,0 м/сек в лаве и 0,5—0,7 Mjcen в подготовительных выработках объясняется тем, что усилие раз­ жижения взвешенной в воздухе пыли вследствие увеличения коли­ чества воздуха, проходящего по выработке, уравновешивается возрастанием уноса частиц. Дальнейшее увеличение и повышает запыленность воздуха — в одних случаях незначительно, в других намного, в зависимости от интенсивности пылеобразования, дисперс­ ного состава пыли и угла залегания пласта. Такой же характер изменения запыленности атмосферы в зависимости от скорости дви­ жения воздуха был получен и на металлических рудниках.

Таким образом, повышение до определенных пределов скорости движения вентиляционной струи в очистных и подготовительных забоях приводит к снижению запыленности воздуха.

Г л а в а XVI ВЕНТИЛЯЦИЯ ОЧИСТНЫХ ВЫРАБОТОК

§ 94. Общие сведения

На угольных шахтах и на рудниках очистные выработки являются местами наиболее интенсивной производственной деятельности. След­ ствием горных работ является выделение вредных газов из полез­ ного ископаемого, горных пород и в результате взрывных работ, выделение тепла и рудничной пыли.

Первоочередная задача вентиляции — обеспечить поступление в выработки необходимого количества воздуха для дыхания работа­ ющих. Кроме того, целью проветривания является разбавление и вынос вредных газов, выделяющихся в очистных забоях, обеспече­ ние нормальных тепловых условий, разбавление пыли.

Параметры потока — количество и скорость движения воздуха* турбулентность — должны предупреждать опасные скопления вред­ ных и взрывчатых газов, обеспечивать оптимальный уровень борьбы с запыленностью, допустимые значения температуры атмосферы.

Эффективность проветривания очистных выработок в значитель­ ной степени определяется схемой вентиляции. Схемой вентиляции участка или шахты называется план горных работ с нанесенным направлением движения свежей и исходящей струи. Обычно на схе­ мах вентиляции показывают движение основных струй воздуха по выработкам, в необходимых случаях наносятся также пути и на­ правления утечек воздуха.

Схемы вентиляции должны обеспечивать максимальное исполь­ зование подаваемого воздуха, что достигается снижением бесполез­ ных утечек, уменьшением числа или полным исключением регули­ рующих устройств и дополнительных источников тяги, устранением источников загрязнения поступающего воздуха, отводом исходящей из забоя струи непосредственно в вентиляционные выработки, в ко­ торых не проводятся работы. Схемы должны быть надежными и должны обеспечивать необходимый контроль за вентиляционными параметрами и управление ими. С экономической точки зрения схемы

вентиляции забоев должны выбираться таким образом, чтобы рас­ ходы на проветривание выемочных участков и шахты в целом были минимальны.

§ 95. Вентиляция при обычных способах добычи угля

Наиболее распространенной схемой проветривания выемочных участков является возвратноточная. При этой схеме (рис. 149) воздух поступает в очистной забой по откаточному штреку и выходит на вентиляционный штрек позади забоя при прямом порядке отра­ ботки пласта (рис. 149, а) и впереди забоя — при обратном порядке отработки (рис. 149, б). Часть воздуха проходит через выработанное пространство с откаточного штрека на вентиляционный. При отсут­ ствии газовыделения в выработанном пространстве эта часть воз­ духа представляет собой бесполезные утечки, при наличии же газовыделения она полностью или частично используется для раз­ бавления газов до безопасной концентрации.

Рис. 149. Возвратноточная схема проветривания участка

Достоинства схемы — ее простота, надежность, отсутствие вен­ тиляционных устройств. Недостатками возвратноточной схемы при прямом порядке отработки пласта являются значительные утечки воздуха через выработанные пространства при большой длине штре­ ков, увеличение аэродинамического сопротивления штреков при деформации крепи, необходимость последовательного проветривания откаточного штрека, опережающего забой, и лавы. При обратном порядке отработки пласта недостатком возвратноточной схемы в условиях газовых шахт является возможность образования опас­ ных скоплений метана в месте сопряжения лавы и вентиляционного штрека, куда газ поступает из выработанного пространства.

При прямоточной схеме проветривания добычных участков (рис. 150) воздух поступает по откаточному штреку, омывает очист­ ной забой и выходит на вентиляционный штрек. Если вентиляцион­ ный штрек расположен позади забоя (рис. 150, а), утечки воздуха через выработанное пространство поступают непосредственно на вен­ тиляционный штрек. Данная схема обладает рядом достоинств. Воздух проходит по откаточному штреку без потерь до очистного забоя, что обеспечивает хорошее проветривание даже при значитель­ ной длине штрека. Утечки, параллельные основному потоку воздуха

В негазовых шахтах и шахтах с незначительной газообильностыо очистные забои могут проветриваться последовательно. Различные варианты применяемых схем приведены на рис. 151, а, б, в, г. Наибо­ лее благоприятна схема с подсвежением воздуха (рис. 151, б). Для проветривания второй лавы исходящая струя из первой лавы подсвежается воздухом, подаваемым по подэтажному штреку. Общим недостатком этих схем является ухудшение атмосферных условий во второй лаве. В газовых шахтах последовательное проветривание очистных забоев допускается только при условии, что концентрация метана в струе воздуха, поступающей во вторую лаву, не превы­ шает 0,5%.

При различных комбинированных системах разработки приме­ няются возвратноточная и прямоточная схемы проветривания, иногда с подсвежением струи воздуха.

§ 96. Вентиляция при гидравлическом способе добычи угля

При гидравлической добыче угля в способы и схемы проветривания очистных забоев вносятся значительные изменения.

Наиболее распространенной системой разработки с гидромехани­ зацией является система подэтажной гидроотбойки. При мощности крутых пластов 6—8 м применяется однопанельная подэтажная выемка. Схема проветривания выемочного участка при однопанель­ ной подэтажной гидроотбойке показана на рис. 152. Воздух на учас­ ток поступает с аккумулирующего штрека 2, на котором установлены вентиляторы местного проветривания 2, подающие воздух по трубо­ проводам 5, проложенным в ходовой печи 4, в очистные забои под­ этажей 5. Исходящая струя выходит по ходовой печи в вентиляцион­ ный штрек 6.

Недостатки данной схемы проветривания — наличие вентилято­ ров местного проветривания, что понижает общую надежность про­ ветривания участка, незначительное количество воздуха, поступа­ ющего в очистной забой, повышение затрат энергии на вентиляцию. Забой в данном случае вообще не проветривается сквозной струей; воздух поступает туда в значительной степени за счет эжектирующего воздействия гидромониторной струи. Вследствие этого в газо­ вых шахтах в очистных забоях могут образовываться скопления метана.

В аналогичных условиях применяется схема проветривания очистных забоев за счет общешахтной депрессии (рис. 153). В этом случае подэтажи через каждые 6 м соединяются печами. Воздух поступает по аккумулирующему штреку 1 и по печам 2 подается в очистной забой 3. Затем струя направляется по подэтажпому штреку 4 в ходовую печь 5 и далее в общешахтную исходящую струю. Распределение воздуха регулируется с помощью перемычек 6.

Недостатки рассматриваемой схемы проветривания — необходи­ мость проведения большого числа нарезных выработок и устройства перемычек, высокие утечки воздуха. Достоинства схемы — большая

надежность по сравнению со схемой рис. 152, отсутствие вентилято­ ров местного проветривания и трубопроводов.

Движение пульпы в открытых желобах выработок гидрошахт вызывает дополнительное аэродинамическое сопротивление потоку воздуха при встречном движении воздушного потока и помогает движению воздушного потока при движении воздуха и пульпы в одном направлении. В связи с этим общим требованием ко всем схемам проветривания выработок гидрошахт является условие

где движется незначительное количество воздуха.

При гидродобыче необходимо обращать особое внимание на надежность проветривания очистных забоев. При схемах с примене­ нием вентиляторов местного проветривания требуется обеспечить необходимую дальнобойность свободной воздушной струи. С этой целью применяются спаренные вентиляторы, контролируется герме­ тичность трубопроводов, не допускается рециркуляция воздушного потока.

§97. Вентиляция при высоких скоростях подвигания

ивыемке без присутствия людей в забое

Развитие технологии добычи угля характеризуется увеличением интенсивности разработки угольных пластов, повышением концен­ трации горных работ и скорости подвигания очистных забоев. Эти обстоятельства, в свою очередь, оказывают существенное влия­ ние на проветривание выработок, изменяя величину необходимого количества воздуха, аэродинамическое сопротивление выработок, распределение воздуха на участке.

Повышение скорости подвигания очистных забоев приводит к увеличению абсолютного газовыделения в выработках, однако относительная газообильность забоя снижается. Объясняется это тем, что при высоких скоростях подвигания забоя вмещающие породы опускаются плавно, нарушение сплошности пород и смежных плас­ тов происходит менее резко, в результате чего уменьшается поступле­ ние метана в забой из вышележащих пластов. Относительная газо­ обильность, обусловленная газовыделением из разрабатываемого пласта, не зависит от скорости подвигания забоя, последняя оказы­ вает влияние в основном на метановыделение из выработанного пространства и в меньшей степени — из отбитого угля. При большой скорости транспортирования угля время нахождения угля в забое уменьшается, в результате чего большое количество метана выде­ ляется за пределами забоя, происходит перераспределение газового баланса.

В связи с тем что при высокой интенсивности работ большое количество метана выделяется из разрушаемого угля и свежеобна­ женной стенки забоя, при высоких скоростях подвигания забоев применяют схемы проветривания, позволяющие направлять исходя­