bahmagambetov_tau-ken_umk_kz

-скипті көтергішті ауа шығарылатын оқпанында орна-ластыру;

-сұрыптайтын жəне байыту фабрикаларын сырттағы шаң қайта шахтаға түспеуі үшін, оларды желдің бағытын ескере отырып орналастыру.

II. Шаңды тұтандыратын заттарды шектеу үшін жүргізілетін шаралар:

-сақтандырғыш аттырғыш заттарын (A3) пайдалану;

-электрлі аттырыс жүргізу;

-аттырыс қаупі жоқ тоқ жабдықтарын пайдалану;

-шахтада жарық беретін қауіпсіз шамдарды қолдану;

-шылым шегу мен ашық оттарды пайдалануға тыйым салу;

-тоқпен дəнекерлеу (сварка) жұмыстарын жүргізбеу;

-шаңның атылысын басу жəне оны шектеу үшін қазбаларды күлмен(осланцевание) жабдықтау, су жəне күл кедергілерін жасау. Бұл бағдарламаға тоқтап өтелік.

Қазбаның күлденуі (осланцевание) дегеніміз - жасанды түрде қазба қабырғаларындағы отырып қалған шаңдардың күлділігін табиғи түрде өсіру, ол үшін шаңға тежегіштік қасиеті бар стандартты қосымша шаң қосу.

Қазбаларды сланцтауда қазбалардағы отырыпқалған шаңдарды жасанды əдіспен олардың күлдік мөлшерің өсіру, ол үшін стандартты инертті шаңдарды табиғи шаңдарға қосу. Инертті шаңға қойылатын талаптар:

-ол дымқылданбау (слеживаться) керек;

-ылғалды жұтпауы қажет;

-бос кремний қышқылының мөлшері 10%-дан кем болуы керек;

-ұшқыш заттардың мөлшері 5%-дан кем немесе сол шамалас болуы керек.

Көбіне шахтыларда инертті шаңды əк жəне сазды сланцтан жасалған инертті шаңдар пайдаланылады.

Қазбаларды сланцтау мөлшері50-80 % дейін барады. Əрине ол белгіленген рұқсат мөлшеріне сəйкес келгені дұрыс. Ол үшін көмір жəне инертті шаң қоспаларындағы жанбайтын заттардың мөлшері нақты ескерілуі қажет. Егер қазбаны инертті шаңмен толық түрде жабатын болсақ, онда инертті шаңның мөлшері1 м3 қазбаға 1 кг кем болмау керек. Қазбаны сланцтау қондырғы арқылы жəне қол күшімен де жүргізіледі. Қазбаларда күл өте күшті қарқынмен қабырғаларға отырып қала беретін болса, онда қазбаларды қайтадан белгілі бір мерзімде инертті шаңмен (сланец) шаңдап отыру керек.

1 нег. [22-56], 3 нег. [17-39], 1 қос. [19-53], 2 қос. [13-19 и 99-140].

Бақылау сұрақтары:

1)Метан жəне оның физика-механикалық қасиеттері, ШРК?

2)Метан тау жыныстарында қандай түрлерде кездеседі жəне шақтыларда метанның бөліну түрлеріне сипаттама беріңіз?

3)Тау-кен қазбаларын газсыздандыру деген не жəне газсыздандырудың қандай əдістері

бар?

4)Кеніш шаңы жəне оның түрлері мен қасиеттері. Шаң қоспаларының жану жəне жарылу қасиеттері мен себепкер факторлар.

5)Шахтадағы көмір шаңдарының атылысына қарсы күресудің негізгі шаралары?

6)Қазбаның күлденуі (осланцевание) дегеніміз не?

Кеніштің шағын климатының өзгеруі тау жыныстарының физика-химиялық қасиеттеріне

21

кентіректердің бұзылуына апарады. Шағын климат жер асты физиологиясына əсер етеді. Адам денесінің тұрақты қызуы36,9°С. Адам денесінде тұрақты түрде жылу энергиясы

ауруына шалдықтырады, ал дене шамадан тыс қызса, жылу мөлшері көбейіп жылулық стреске əкеліп соғады. Жылу алмасу түрі:

-конвенция - ауа ағымы адам денесін қоршап айналады;

-радиация немесе жылу шығару ─ инфрақызыл радиациялы толқын адам денесінен қоршаған ортаға бөлініп шығады, ол адам терісінің қызуы мен қоршаған ортаның қызуына байланысты;

-булану (тер шығару) - адам тұлғасы мен қоршаған ортаның салыстырмалы ылғалдылығына байланысты сыртқы қызу мөлшері өскен сайын тер шығу үдірісі көбейе түседі.

Жайлы шағын климат деп адам тұлғасында жылу алмасу бірқалыпты ықтимал(тиімді)

22

Жылуұстағыштық (J) - бұл. салмағы 1 кг газдағы жылу энергиясының мөлшері. Дж/кг,

мұнда t - ауаның кызуы,°С; Сқ – тұрақты қысымдағы құрғақ ауаның жылу сыйымдылығы, Дж/(кг.°К); z - будың пайда болуындағы құпия жылуы. Дж/кг, Ссб. - тұрақты қысымдағы су буының жылусыйымдылығы, Дж/(кг.°К).

Қалыптасқан (тұрақты) жағдайда егер (t°=0 °C; ρ = 101325 Па), онда Сқ= 1005 Дж/(кг.°К); z =2,5.106 Дж/кг жəне Сс.б. = 1926 Дж/(кг.°К).

Егер, біз Сқ жəне Сс.6. мəндерінің өзгеруін ескермесек, онда

аспабы писхрометрмен өлшенеді.

Кеніштің жылулық факторының режімі. Жел ағымы жылуды жəне ылғалды тау-кен қазбаларымен тасымалдауға, əрі жылу массасының қарқынды алмасуына əсер етеді. Жел ағымы, сонымен қатар шахтаның жылулық режімінің қалыптасуына көп ықпал жасайды. Жылулық режім факторы атмосфералық ауаның қызуы мен ылғалдылығына, қоршаған жыныстың қасиеттеріне, булану үдірісіне, қышқылдануға, ауаның сығылуы мен жайылуына, жел құбырлары мен жергілікті жылу шығаратын орындармен жылу алмасуына тікелей байланысты.

Атмосфералық ауаның қызуы жəне ылғалдылығы. Бұл факторлар нақты географиялық аймақтың климатына (ауарайына) байланысты. Жазды күні шахтаға түсетін ауаның қызуы мен ылғалы көп, сол себепті булану үдірісін біршама тежейді. Ал тоңазыған ауа су буларының жиналуына əкеліп соғады. Осы секілді булану жəне жиналу (конденсация) үдіріс күндіз жəне түнде болып тұрады.

Тау жыныстарының қызуы. Əрбір аймақта жылу режімі жер бедеріне(рельеф), оның жасына, құрылымына, құрамына, судың əсеріне байланысты қалыптасқан. Жыныстың нақты

Қазба қабырғаларында тау жыныста-рының қызуы көп өзгеріске түседі. Кейбір шыңтастар жылуды жұтып алса, ал кейбіреулері өздері жылу шығарып тұрады. Осындай жылу алмасу қазбадағы кеніш ауасының құбылмалы болуына əкеліп соқтырады.

Қышқылдану үдірісі. Көмір, сульфидті кендер, көмірлі жанартас (сланец) жəне ағаштар

23

мысалы, метанның бөліну қарқыны көп болса, онда меншікті жылу 1,5 — 2 есе кемиді, себебі газ метанның жұту қабілеті ауаның салқындауына əсерін тигізеді.

Ауаның сығылуы жəне жайылуы(кеңеюі). Төмен түскен ағымда атмосфералық қысым үлкейеді жəне ол ауаның сығылуына əкеліп соғады. Ал жоғары көтерілген ағымда ауа жайылады. Сонда сығылғанда ауа қызады, ал жайылғанда суыйды.

Кеніш ауасын салқындату. Тазалық гигиенасының шартына сəйкес келмейтін шахта ауасының қызуын шахтаның жылулық режімін бұзбау үшін, о ы бағдарлау мүмкіндігі туады. Ауаның жылу-ылғалдылық жағдайын өзгертіп отыратын барлық ұйымдастырылған жоспарларды ауаның жылуын салқындату деп атайды.

Бұл жұмысты қазбаларды қарқынды желдету əдісімен, ауаға қосымша жылудың келуін шектеу, ауаны құрғату жəне суыту, шахтаға түсетін ауаны жасанды түрде жылыту арқылы жүргізуге болады. Қазбаларды қарқынды желдетуді жел ағымының жылдамдығын көбейту арқылы жасауға болады. Бірақ, суыту тиімділігі ағымның жылдамдығы 0,5 м/с-тен 4 м/с-ке дейінгі аралықта ғана болады. Одан əрі жылдамдықты өсіре берсек ауаның қызуының азаюы төмендей береді. Тəжірибе көрсеткендей, шахта ауасының кызуы тау-кен жұмыстарының қарқыны мен топталуына байланысты. Жылу факторына сəйкес болатын тиімді желдету сызбасын — қазу жүйесін таңдауда қатар жүргізген дұрыс. Жасанды əдіспен ауаны суытып, құрғатқан уақытта, желдің ағымын құбырлар мен арнаулы құрылымдар арқылы жүргізу керек.

Шахтаға жіберілетін ауаны жасанды əдіспен жылыту бумен, сумен, электр тоғы арқылы

тəртібіне тоқталайық. Сорма жəне компрессор көмегімен машинада суытқыш зат қозғалыста тұрады. Мұнда конденсаторды суытатын сұйық жəне ауаны суытатын суық тасымалдайтын зат үнемі қозғалыста болады. Компрессор суық тасымалдайтын заттың буын буланғыштан сорады да, оны конденсаторға айдайды. Қысымның көбеюінен жəне сыртқы тоңазудан бу сұйық түрге көшеді, де конденсаторға жылуын береді. Бағдарлау жапқышынан кейін қысым қайта азаяды жəне тоңазытқыш зат буланады, осының əсерінен суық тасымалдайтын зат ауаны суытатын жабдықты тоңазытады. Суық тасымалдайтын зат қауіпсіздік ережесінің шартына сəйкес болуы керек(жанбау керек, улы болмау керек жарылғыш қоспаларды болдырмау керек, машинаның элементтеріне кері (шірітетін) əсері болмауы керек т.б.). Суық тасымалдауға кеңінен пайдаланылатын заттар аммиак жəне фреон, бірақ аммиак жер асты тоңазытқыштарда пайдаланылмайды, себебі, одан өте улы жəне жарылатын қоспалар пайда

жəне фреон - 22 (СНҒ2С12). Фреон - 12 түссіз, əлсіз иісі бар газ, улы емес жəне жарылғыш қоспалар жасай алмайды. Бірақ қызуы 400°С көп болса, ол ажырап, улы фосген газының пайда болуына ықпал жасайды. Фосген - 22 газының да аталмыш газдың қасиетіндей қасиеті

жəне жылжымалы болып екіге бөлінеді. Жылжымалы қондырғылар тұйық қазбалардағы ауаны суытуға арналған немесе алыс тазалау кенжарындағы ауаны суыт. Жалпыды тоңазытқыш қондырғыларының əр түрлі модификациясы жетілдіріп жасалуда. Негізгі мақсат, ең көп мөлшерде суыту өнімділігі жоғары болып, күрделі кемшіліктерді болдырмау.

Шахтаның тереңдігі өскен сайын оған түсетін ауаның тиімді шамашарттарын жұмысшыға өте оңтайлы əсер ететін мəнде ұстау керек. Кенішке түсетін суық жəне ыстық ауаны бірқалыпта ұстау - шахтаның жылулық режімін бағдарлаудың басты шарты.

1 нег. [56-73], 3. нег. [39-46], 2 қос. [19-37].

Бақылау сұрақтары:

24

1)Тау-кен қазбаларының шағын (микро) климаты жəне оның өзгеруі?

2)Кеніш ауасының қызу-ылғалдылық шамашарттарын атаңыз??

3)Кеніштің жылулық факторының режімдері?

25

(5.7) өрнегі өте қолайлы жəне адиабатикалық(жылу келмейді жəне берілмейді) əрі политропикалық (жүйенің жылусыйымдылығы өзгермей қалады) үдірістердегі алынатын қорытындыларға жақын мəндер береді. (5.6) жəне (5.7) өрнектерінен шахтаның əр түрлі тереңдіктегі аэростатикалық, қысымын анықтауға болады. Осы екі теңдеуге талдау жасасақ,

болады. Беткейлік күштер деп қандай да болмасын бір беткейге əсер ететін күштерді айтады (мысалы үйкеліс күштері, бір дененің екінші бір денеге қысым күші т.т). Көлемдік күштер деп əрбір көлемнің бөлшектеріне түгелдей əсер ететін күштерді айтады.

Қысым түрлері. Кез келген қозғалыстағы ауаның аймағында оның қабаттары болады, олардың салмағы қозғалыстағы ауаның əрбір көлеміне ауастатикалық(аэростатикалық) қысыммен əсер етеді. Белгілі болғандай, əрбір қозғалатын денеде кинетикалық энергия болады жəне ол дене өзінің жолында басқа бір денеге, к дергіге тап болса, онда ол осы кедергіге қысым жасайды, оның (қысымның) мөлшері əрине ол дененің кинетикалық энергиясына байланысты. Қозғалыстағы суда осы заңға бағынады. Егер, ауа ағымына кез келген бір денені орналастырсақ(мысалы жұқа табақша), онда қозғалыстағы ауа осы табақшаға қысым жасайды жəне ол қысымның мəні ауа ағымының кинетикалық энергиясына байланысты. Мұндай қысымды динамикалық немесе жылдамдық қысымы деп атайды.

Аэростатикалық жəне динамикалық қысымауа қозғалысының толық, қысымын құрайтын бөлімдер.

Қысымды энергиялық, тұрғыдан жіктеу (интерпретация). Қозғалыста жоқ ауадан бір кез келген көлемді бөліп алайық, ол көлемге аэростатикалық қысым Рст əсер етіп тұр делік (бұдан əрі қарай статикалық, қысым деп атаймыз). Егер, осы көлемнің аймағында қысымды азайтсақ (разрежение) онда ол көлем, оның ішіндегі жəне сыртындағы қысым теңескенше, ұлғая береді. Ұлғайғанда ауаның көлемімен жұмыс жасалады. Осыдан ауаның статикалық қысымының азаюы белгілі бір мөлшерде жұмыс жасауға бағытталғанын байқаймыз. Бұл статикалық қысымның энергияның(потенциальды энергия) бір түрі екенін дəлелдейді. Сонымен, статикалық қысымды потенциалдық энергия деп сипаттасақ, онда белгілі бір ауаның көлемі өзінің көлемінρ = 0 болатын қысымға ұлғайтқанға дейінгі жұмыс жасайтын

функциясы. Мысалы, статикалық қысым ауаның көлденең қимасында барлық нүктелерде бірдей болса, ал динамикалық қысым қазбалардың көлденең қималарында өзгеріп отырады. Ауа ағымының бірлік көлемінің толық, энергиясы потенциалдық жəне кинетикалық энергиясының қосындысына тең. Потенциалдық энергия статикалық қысыммен, ал кинетикалық, энергия — динамикалық қысыммен сипатталса, онда оның толық қысымы (Па)

түтіктері мен дененің беткейіне) əсер етеді, ал динамикалық қысым тек қана желге(ауаға) қарсы келген беткейлерге ғана əсер етеді.

Желдетуде қысым айырмасын депрессия деп атайды. Бұдан үш жағдай туындайды:

-статикалық қысымдар айырмасын статикалық депрессия деп атайды;

26

-динамикалық қысымдар айырмасын динамикалық депрессия деп атайды;

-толық қысымдар айырмасын толық депрессия деп атайды.

Аэродинамиканың негізгі заңдары

Массаның сақталу заңы. Ауа қозғалысына байланысты бұл заңды былай тұжырымдауға болады: біркелкі бөлшектерден (заттардан) тұратын кез келген ауаның көлемінің салмағы, оның қозғалыс үдірісінде тұрақты қалыпта қалады, демек салмақтың уақытқа байланысты өзгеруі нөлге тең. Егер ауа ағымынан тығыздығы тұрақты болатын(ρ= const) кішкене көлемді бөліп алсақ, онда массаның сақталу заңын мына түрде жазуға болады:

мұнда M - бөлініп алынған көлемдегі ауа салмағы; t - уақыт.

(6.6) теңдеуін ағым жылдамдығының кескіндерін координаттық осьтерге(бойлыққа)

бағытта азаяды, себебі бұл теңдеудің сол қанатындағы мəндердің қосындысы нөлге тең болады, егер оның біреуі оң сан (ағымның өсуі) болса, ал екіншісі - теріс сан (ағымның

Бұнда ағымға кірген тарамдағы ауаға оң мəн, ал одан шыққан ауаға теріс мəн берілген.

Енді, қазбадағы ауа шығынын, жоғары айтылғандарды топтастырып бір жүйеге келтіретін

27

жылдамдғы U = 0,006 - 0,01 м/с тең. Сондықтан БҚЕ бойынша қазбадағы ауа қозғалысының жылдамдығы U ≥ 0,25 м/с болуы керек. Жалпы, тау-кен қазбалары үнемі желдетіліп тұратындықтан, олардағы ауа қозғалысы əрқашан құйынды режімде болады. Қандай да болмасын толық жетілдірілген құйынды режім болсада, қ зба немесе жел түтіктерінің қабырғасына жақын аймақта өте жұқа ауа қабаты болады. Мұндай қабатты шекаралық бірқалыпты қабат деп атайды.

Тау - кен қазбаларындағы ауа ағымының түрлері. Тау-кен қазбаларындағы ауа ағымының екі түрі болады:

а) шектелген ағым, оның нақты шекарасы болады; б) еркін ағымның тұрақты шектелген шекарасы болмайды.

Шектелген ағым тау-кен қазбасының ұзындығы бойынша(ауданының тұрақты, өзгермеген түрде болуы шарт) қозғалып отырады. Ал еркін ағым ауа тар құбырдан кенет өте кең арнаға шықса, ол сол кеңістікте құйынды (турбулентті) режіммен араласып кетеді. Аудан қимасының пошымына сəйкес еркін ағым дөңгелек жəне жалпақ түрде болады. Бұлардың түрлерін білу - əр түрлі кеніште кездесетін қазбаларды желдету заңдарын білу үшін қажет. Мəселен, қуақаз, кіріс жəне шығыс жолдар, өрлеме, үңгірлер, тұйық қазбалар т.б. желдету тəсілдер əр түрлі.

Кеніштердегі ауа ағымдарының ұқсастығы. Шахталық жағдайда ауа ағымының динамикасын зерттеудің мүмкіншілігі бола бермейді. Сондықтан тəжірибе жүргізу арқылы арнаулы модель (нұсқа) жасап, аз еңбек шығынымен нұсқада дəлірек бақылау жəне зерттеу жүргізуге болады. Əр үдірістің əр түрлі жағдайда өтуін үлкен аралықта; (диапазон) жүргізуге болады. Бірақ, осы тəжірибені жүргізу үшінұқсастық жағдайдан сақтау қажет. Мұндай құбылыстардың ұқсастығы, егер өлшенген бір көрсеткіштің мəнін ортақ бір көрсеткішке көбейтіп екіншісінің мəнін анықтай алсақ, олардың нақты мəні бірінен-бірі алшақ болмаса, қанағаттандырарлық деп айтуға болады. Сондықтан ұқсастық жағдайы геометриялық жəне механикалық ұқсастықты қамту керек. Мұндай ұқсастық түрлері төмендегідей:

Кинематикалық ұқсастық - əрбір табиғи түрдегі өзара сəйкес жылдамдық немесе үдеудің UТ нұсқадағы осы мəндерге сəйкес жылдамдық(үдеу) Uнұс тұрақты болатын қатынастарын айтады, демек

Динамикалық ұқсастық - табиғи түрдегі жəне нұсқадағы (модель) сəйкес күштердің өзара қатынас тұрақтылығымен шахта аэродинамикасындағы үш жағдайды қарастырды:

б) Фрудо саны, екпін күштері мен салмақтық күштерінің қатынастарын сипаттайтын

в) Струхал саны, табиғи түрдегі жəне нұсқадағы уақыттар аралығының қатынастарының

1)Аэростатика ғылымы жəне аэростатикалық қысым деген не?

2)Аэростатиканың негізгі теңдеулері?

3)Кеніштің атмосфералық қысымы жəне оны анықтау.

4)Аэродинамиканың негізгі заңдары

5)Кеніштегі ауа қозғалысының режімдері.

6)Кеніштердегі ауа ағындарының ұқсастығы.

29

5 дəріс. Тұйық қазбаларды желдету. Кенішті желдету тəсілдері мен сызбалары жəне оларды таңдау.

Тұйық қазбаларды желдету. Көмір жəне қатты кендер өндірілетін кеніштерді салу жəне тұтыну оларда өте көп тау-кен қазбаларын өтуге байланысты. Мысалы, жұмыс істеп тұрған көмір шахталарында жыл сайын 7000 км қазба жүргізіледі, ал кейбір жеке қазбалардың ұзындығы 3000 метрге дейін барады. Өте газды шахталарда бір ғана тау-кен қазбасын желдету үшін шамамен 2000 м3/мин ауа беріледі. Кейде, шахталардағы тұйық қазбаларды желдетуге кететін ауа шығыны асып түсіп жатады.

Тұйық қазбалардың желдетілуі екі түрлі сипатта болады:

-шектелмеген қазбаларды тікелей(сквозные) желдету - мұндай қазбалар екінші бір қазбамен екі нүктеде түйіседі де, (байланыста болады), оларды желдету жалпы кеніштік қысым арқылы жүргізіледі(Бас желдеткіш қондырғысының қысымы арқылы жəне кейде табиғи түрде желдетілуі мүмкін);

-тұйық қазбаларды желдету, бұлардың басқа бір қазбамен байланыста болуы бір-ақ

нүктеде болады. Бұл тұйық қазбаларды желдетудің ерекшелігі олардағы пайда болған зиянды заттарды аластату арнаулы жабдықтарды немесе құралдарды пайдаланудың көмегі арқылы ғана жүзеге асады. Ондай қосымша көмекшілерді қазбаның өн бойына немесе оған жапсарлас басқа қазбаға орналастыру арқылы жүзеге асады. БҚЕ бойынша газы жоқ шахталарда ұзындығы 10 метрден аспайтын тұйық қазбаларды желдеткіш құралдарын пайдаланбай-ақ өтуге болады. Тау-кен қазбаларын пəрменді өту, еңбек өнімділігі үлкен қуатты машиналар мен жабдықтарды пайдалану, тау-кен жұмыстарының өсе түсуі, газ тасымалдылық пен газдың көп мөлшерде бөлініп шығуы—тұйық қазбалардың желдетілуін күрделендіре түседі.

Тұйық қазбаларды жалпы кеніштің қысымы арқылы желдету. Бұл желдету тəсілі Бас

болатын ауа жоғалымын болдырмау керек. Ал, түтік арқылы желдетуде жұмсақ немесе қатты заттан жасалған желдеткіш түтіктері пайдаланылады. Мүмкіндігі болғанда өте терең емес (100—150 м) қазбаларды жоғарыдан төтел бұрғылап қосып желдетуге де болады. Осы əдістердің бір артықшылығы — тұйық қазбаларға ауа беру үздіксіз тəулік бойына жүргізіліп тұрады.

Тұйық қазбаларды жергілікті желдеткіштермен желдету(ЖЖ). Қазбаны өту тəсіліне байланысты желдету əдісі айдама (сурет 5.2 а) сорма (сурет 5.2 б) жəне күрделі (сурет 5.2 в) желдету болып үш түрге бөлінеді.

Əрқайсысын жеке-жеке қарастыралық:

5.1 сурет. Бойлық далдаларды пайдалану арқылы жалпыкеніштік қысыммен тұйық кен қазбаларын желдету сызбалары: а – бойлық далдамен желдету; б – кенжарға ауа беретін желдету құбыры арқылы желдету; в – кенжардағы ауаны сорып алатын құбыр арқылы желдету.

30