Проект повышения эффективности шахтной вентиляции

Источник: http://www.peer.org.ua/Project-1r.html

Работа по проекту шахтной вентиляции была начата в октябре 2003 г. с целью сокращения утечек в вентиляционной сети и, соответственно, увеличения объема воздуха, подаваемого на лаву. Совместно со специалистами горного факультета университета штата Кентукки (субподрядчиком ПЭЭР) было выполнено следующее. В январе 2004 г. представителями университета, MSHA и ПЭЭР были изучены условия на двух шахтах, выбранных для участия в проекте, по одной в Донецкой и Луганской областях. Американские специалисты встретились с руководящими работниками шахт по вентиляции и проектированию для обсуждения проблем, характерных для данных шахт, а также обследовали условия в вентиляционных выработках и на добычных участках для определения возможных методов улучшения состояния вентиляционной сети. Кроме того, были обследованы шахтные вентиляторы и вентиляционные стволы. Шахты предоставили эксплуатационные характеристики вентиляторов, данные депрессионной съемки и прочую информацию, необходимую для компьютерного моделирования системы шахтной вентиляции. Моделирование использовалось с целью определения главных проблем, связанных с вентиляцией, и поиска методов их наиболее эффективного и экономичного решения.

Во время визита американских специалистов были выявлены такие проблемы, связанные с вентиляцией, как значительные внешние и внутренние утечки и уменьшение сечения горных выработок в результате воздействия горного давления и загромождения выработок. Было установлено, что внешние притечки составляют от 30 до 40% от общей мощности вентилятора и связаны, главным образом, с проблемой герметизации надшахтного здания скипового ствола и подземного вентиляционного канала, ведущего от скипового ствола к зданию вентилятора главного проветривания. Внутренние утечки составляют от 15 до 25% от общего объема воздуха, подаваемого на лаву, большая часть потерь воздуха приходится на бутовые полосы, остальное – на плохо изолированные вентиляционные сооружения, такие как временные и постоянные перемычки.

Почти на всех украинских шахтах применяется система разработки лавами. Поскольку используется лишь одна участковая выработка, конвейерный и вентиляционный штреки необходимо поддерживать для обеспечения проветривания, при этом для изолирования выработанного пространства и поддержания штреков применяются бутовые полосы. Утечки воздуха через бутовые полосы являются главной проблемой, поскольку из-за перепада давления в воздухоподающей выработке, с одной стороны, и выработанном пространстве и вентиляционной выработке, с другой стороны, трудно обеспечить расчетный объем воздуха на лаве. Бутовые полосы представляют собой породную и частично чураковую кладку с глиной. Такие полосы не герметичны, пропускают метан из выработанного пространства в вентиляционную выработку и в то же время сокращают объем воздуха, подаваемого на лаву, из-за огромных утечек воздуха. В результате образуются скопления метана в вентиляционных выработках и лавах, что приводит к частой остановке оборудования, потерям рабочего времени, снижению добычи и создает угрозу безопасности труда шахтеров. В качестве уплотнительного материала на украинских шахтах чаще всего применяют глину или гипс, которые быстро теряют эластичность, растрескиваются и отпадают кусками под воздействием сухой среды и горного давления. В настоящее время на шахтах Украины не используются сложные изолирующие материалы, которые на американских шахтах применяются в течение многих лет для сокращения утечек воздуха и улучшения качества и устойчивости вентиляционных сооружений. Полиэтиленовая пленка имеет некоторое применение на украинских шахтах для изолирования таких сооружений, однако эта пленка не предназначена для неблагоприятных подземных условий и, в отличие от материалов американского производства, не имеет индекса распространения пламени, соответствующего требованиям пожаробезопасности в шахте.

После возвращения в США американские специалисты разработали компьютерную модель для точного определения мест с ограниченным сечением, препятствующим движению вентиляционной струи. Кроме того, была произведена сравнительная оценка имеющихся на рынке изолирующих материалов с тем, чтобы выбрать наиболее подходящие для сокращения внутренних и внешних утечек с учетом условий на украинских шахтах.

Были разработаны рекомендации по использованию трех типов герметизирующих материалов, которые можно лопаткой наносить на существующие вентиляционные сооружения, такие как постоянные и временные перемычки для сокращения утечек воздуха и упрочнения конструкций. Кроме того, было рекомендовано закупить два типа изолирующей пленки на тканевой основе. Один из этих типов пленки, применяемый на американских шахтах как парус для направления воздушной струи в призабойную зону, рекомендовано использовать для изолирования бутовых полос. Этот материал должен соответствовать требованиям ПБ по пожарной безопасности и обладать хорошими изолирующими характеристиками для сокращения утечек. Такая пленка имеет значительно более продолжительный срок службы (не менее периода отработки лавы), чем гипс или глина. Второй тип пленки не настолько плотный и прочный, чтобы его можно было использовать на бутовой полосе, однако имеет слой с УФ защитой, обеспечивающий ее продолжительную эксплуатацию в условиях солнечного света. Такой материал рекомендуется применять для изолирования надшахтного здания ствола для сокращения внешних притечек на вентилятор. Предполагается, что внешние и внутренние утечки можно сократить на 50% за счет правильного применения вышеупомянутых материалов для изолирования поверхностных и подземных вентиляционных сооружений.

В мае 2004 г. состоялся второй визит американских специалистов для обсуждения разработанных ими рекомендаций с руководством шахт и для сбора дополнительной информации о возможных проблемах. Оказалось, что шахты уже начали огромную работу по улучшению системы шахтной вентиляции, в частности приступили к изолированию надшахтного здания ствола и уплотнению бутовых полос с использованием полиэтиленовой пленки местного производства. Кроме того, были расчищены наиболее проблемные части выработок, где было выявлено высокое сопротивление движению воздушной струи.

В январе 2005 г. три типа герметизирующих материалов были доставлены в Украину и сертифицированы для применения на шахтах, участвующих в программе. Помимо этого, было закуплено и отправлено в Украину 50 рулонов изолирующей пленки, которую планируется применить в течение ближайших месяцев.

Работа по оценке изменений в системе вентиляции для определения эффективности проекта намечена на июнь 2005 г. Кроме того, в программу были дополнительно включены еще две шахты. В июне состоится также первое посещение этих шахт для изучения условий и определения существующих проблем, связанных с вентиляцией