Климатические условия в горных выработках определяются в основном температурой, влажностью и сккоростью движения шахтного воздуха и имеют большое значение для нормальной работы горнорабочих. Неблагоприятные тепловые условия в горных выработках наблюдаються уже на глубинах 600-700 м. В настоящее время проблема борьбы с высокими температурами приобретает все большее значение в связи с увеличением глубины разработки и применением более производительной техники. Наиболее тяжелые климатические условия наблюдаются в тупиковых выработках.
Основными направлениями технического развития угольной промышленности предусматривается широкое использование проходческих комбайнов. Это наиболее прогрессивный способ проведения подготовительных выработок, однако его применение приводит к резкому ухудшению тепловых характкристик шахтной атмосферы по сравнению с тепловыми характкристиками при буровзрывном способе. Это связано с более интенсивным теплообменом между воздухом и свежеобнаженными поверхностями горного массива, обусловленным более высокой скоростью подвигания забоя, повышением притока тепла от большого объема разрушенной горной массы, значительными выделениями тепла электрооборудованием и исполнительными органами проходческих комбайнов вследствие большой потребляемой мощности (до 700 кВт). В результате воздействия этих факторов температура воздуха в заюоях при проведении выработо град.к проходческими комбайнами на 6-7°С превышает температуру воздуха в аналогичных выработках, проводимых буровзрывным способом, и на глубинах 1000-1200 м достигает 33-38°С.
Температура воздуха в забоях подготовительных выработок определяется следующими факторами: теплоотдачей пород, окружающих горные выработки; теплоотдачей добытого полезного ископаемого и отбитой породы при их транспортировке; тепловыделениями при окислении угля, угольной пыли и крепи, от механической работы и поторь электрической энергии; тепловыделениями людей.
До последнего времени удельный вес первых трех факторов составлял около 80% в тепловом балансе тупиковых выработок. В настоящее время в связи с увеличением глубины разработки и повышением энергонасыщенности проходческого оборудования повышается удельный вес тепловыделений от пород, окружающих горные выработки, и от машин и механизмов.
В тупиковых выработках, проветриваемых ВМП путем нагнетания воздуха в забой по трубопроводам, теплосодержание вентиляционного потока увеличивается при движении его через вентилятор, далее приращение тепла происходит при движении воздуха по трубопроводу в результате его теплообмена с вентиляционным воздухом, возвращающимся по выработке из призабойного пространства.
При движении вентиляционной струи от призабойного пространства до выхода из тупиковой выработки шахтный воздух участвует в процессах тепло- и массообмена с окружающими породами, водой из водоотводной канавки, а также с воздухом, подаваемым по трубопроводу. Кроме того, при нагнетательном способе проветривания тупиковых выработок происходит смешивание исходящего из выработки воздуха и свежего воздуха, поступающего из трубопровода с утечками.
Для нормализации тепловых условий труда рабочих в тупиковых выработках проводятся следующие мероприятия: увеличение расхода воздуха, подаваемого в забой тупиковых выработок; снижение теплообмена между поступающими по трубопроводу воздухом и окружающей средой; исскуственное охлаждение воздуха; индивидуальное охлаждение горнорабочих.
С увеличение подачи воздуха в выработки тепловыделения различных источников распределябся на большую массу воздуха, что способствует уменьшению его нагревания.
На сегодняшний день исчерпаны далеко не все резервы возможной нормализации тепловых условий в забоях тупиковых выработок. Так, применение высокопроизводительных центробежных вентиляторов в сочетании с плотными трубопроводами, состоящими из труб большого диаметра, позволяет в ряде случаев нормализовать тепловые условия в забоях тупиковых выработок.
При интенсивном теплообмене между воздухом, поступающим в выработку, и окружающей средой температура воздуха на выходе из трубопровода может быть близка или даже выше минимально допустимой, тогда увеличение расхода воздуха не даст эффекта и необходимо принимать меры по снижению нагрева воздуха в трубопроводе. Основными мерами снижения нагрева воздуха на путях его движения по трубопроводу и подготовительной выработке являются теплоизоляция воздухоподающего трубопровода, тепло- и гидроизоляция стенок выработки, а также снижение тепловыделений от местных источников тепла.
Для изоляции в условиях горных выработок могут использоваться материалы, которые обладают низкой теплопроводностью, влагонепроницаемостью, высокой огнестойкостью, хорошей адгезией к горным породам, долговечностью, не выделяют токсичных веществ, легко применимы в горных выработках. Материалы зернистой и волокнистой структуры (котельные шлаки, опилки, минеральная вата и др.) не могут быть надежными в шахтных условиях, так как, насыщаясь влагой, быстро теряют теплоизоляционные свойства.
Более эффективной мерой снижения нагрева воздуха, подаваемого в забой тупиковой выработки, является теплоизоляция воздухоподающего трубопровода.Наибольший эффект достигается при комплексном применении нескольких возможных способов нормализации тепловых условий.
При достижении глубины разработки 900 м и более, как правило, не удается нормализовать тепловые условия увеличением расхода воздуха и применением теплоизоляции, необходимо применять искусственное охлаждение воздуха. Для этой цели используются как стационарные, так и передвижные кондиционеры. Для охлаждения воздуха, подаваемого в забой тупиковых выработок в основном применяются предвижные шахтные кондиционеры. В нашей стране и за рубежом уже накоплен большой опыт эксплуатации предвижных шахтных кондиционеров.
При проведении длинных тупиковых выработок возникает необходимость частого переноса предвижных шахтных кондиционеров по мере подвигания забоя, что часто связано с большими техническими трудностями. Существенно повысить эффективность использования предвижных шахтных кондиционеров позволит надежная теплоизоляция воздухоподающего трубопровода.