Пшеничних Наталія Миколаївна

На сьогоднішній день, із-за розробки запасів вугілля на великих глибинах і в складних гірничо-геологічних умовах, на шахтах сформувалася складна схема гірничих виробок, не забезпечується розрахунковим витратою повітря об'єкти провітрювання.Вентиляція шахти істотно впливає на безпеку праці гірників, а також потребує великих енерговитрат вентиляторами головного провітрювання. Тому необхідно досліджувати причини погіршення провітрювання, щоб розробити заходи для підвищення ефективності провітрювання шахти, економії електроенергії і скорочення непродуктивних втрат повітря.

Зробити аналіз існуючої схеми вентиляції гірничих виробок та воздухорасподілу по виробкам шахти "Курахівська", вивчити проект доопрацювання запасів, дослідити теплові умови, стійкість провітрювання шахти. Розробити заходи щодо поліпшення провітрювання на перспективний період, за підвищення стійкості провітрювання, зниженню труднощі провітрювання та витрат на електроенергію, споживану вентиляторами шахти, нормалізації теплових умов у вибоях.

Шахта «Курахівська» входить до складу Державного підприємства «Селидоввугілля». Введена в експлуатацію в 1940 році.

Шахта видобуває вугілля марки Д і ДГ. Виробнича потужність складає 400 тис. тонн на рік. Річний план на 2009 рік прийнято 355 тис. тонн. В даний час здійснюється реконструкція системи транспорту, йде підготовка до збільшення рівня видобутку до 1000 тис. тонн на рік. Основними факторами, що стримує збільшення видобутку вугілля, є: ведення очисних робіт на значній глибині і на великій відстані від основних транспортних і повітряподаваючих виробок, складність провітрювання гірничих виробок, розташованих нижче горизонту мінус 475 м.

Розкриття шахтного поля шахти «Курахівська» вироблено трьома похилими стовбурами, пройдений по пласту l ²₁ та двома похилими стовбурами, пройдений по пласту k ₈ (південне крило шахти). Крім похилих виробок, шахтне поле розкрито вертикальним вентиляційним стовбуром і шурфом № 1.

Спосіб підготовки шахтного поля - панельний. Порядок відпрацювання - спадний. Залягання пластів - положисте. Вугільні пласти в межах шахтного поля не схильні до самозаймання. Система розробки - довгі стовпи по простиранню.

Максимальна глибина розробки за раніше розроблювальних пластів - 840 м. Діюча глибина розробки 320 м і 790 м.

Сумарний приплив води по шахті складає 800м ³/год.

В даний час гірничі роботи ведуться за пласта k₈ та l₂¹. Очисні роботи на шахті виробляються із застосуванням механізованого комплексу КД-90. Проведення підготовчих виробок здійснюється з застосуванням прохідницьких комбайнів в КСП-21 та КСП-22. На шахті використовується колісний і конвеєрний транспорт. Доставка людей, матеріалів та вантажів здійснюється колісним транспортом. Транспортування гірничої маси з 16 північної лави пласта k₈ здійснюється конвеєром СП-250; по дільничий конвеєрним виробкам - СП-202, стрічковими конвейерами 1Л-80, по загальношахтним стрічковими конвейерами 1л-100, 1л-100У, 1л-100К, 2ЛУ-100, 3л-100У, 2ЛУ-120В.

Шахта «Курахівська» - не газова, але небезпечна по вибуху вугільного пилу і виділенню діоксиду вуглецю.

Для провітрювання гірничих виробок шахти використовуються вентиляційні установки головного провітрювання, розташовані на вертикальному вентиляційному стовбурі і шурфу № 1. Вентиляційна установка вертикального вентиляційного стовбура обладнана двома однотипними вентиляторами ВЦ-31, 5 М2 з частотою обертання робочих коліс 600 об/хв і двигуном потужністю 800 кВт (приводний двигун вентилятора - синхронний СДВ 15-39-10УЗ). Реверс вентиляційного струменя здійснюється за допомогою системи каналів та зміною положення ляд з приводом від лебідок вентиляційної установки. Установка введена в експлуатацію в 1999 році, остання наладка проведена в листопаді 2006 року.

Вентиляційна установка шурфа № 1 обладнана двома однотипними вентиляторами ВЦ-31, 5 з частотою обертання робочих коліс 600 об/хв і двигуном потужністю 800 кВт (приводний двигун вентилятора - синхронний СДВ 15-39-10УЗ). Реверс вентиляційного струменя здійснюється за допомогою системи каналів і зміни положення ляд з приводом від лебідок вентиляційної установки. Установка введена в експлуатацію в 1984 році, остання наладка проведена в листопаді 2006 року.

Схема вентиляції шахти - флангова, а спосіб провітрювання - всмоктуючий. Гірничі виробки шахти провітрюється двома ВГП: вентиляційною установкою шурфа № 1, обладнаної вентилятором ВЦ-31, 5; вентиляційною установкою вертикального вентиляційного стовбура, обладнаної вентилятором ВЦ-31, 5 М2. Кількість повітря, що надходить в шахту для провітрювання - 119,0 м ³/с (7140 м³/хв).

У результаті аналізу стану провітрювання встановлені наступні основні недоліки: незабезпеченість повітрям об'єктів провітрювання шахти, великі витоку повітря, незадовільний стан вентиляційних споруд, недостатній перетин гірничих виробок.

Для аналізу параметрів теплових умов і величини депресії природної тяги були використані дані температурної зйомки. На момент проведення зйомки температура повітря в ряді основних повітряподаючих і вентиляційних виробках шахти не перевищувала допустимі норми Правил безпеки (п. 8.2.2).

Виняток становлять наступні виробки, в яких спостерігалося перевищення температури допустимих норм згідно з Правилами безпеки (п. 8.2.2): людський хідник північного польового ухилу - 26,2 ° С; похилий квершлаг 16 північної лави пласта k ₈ - 26,4 ° С; 16 північний конвеєрний штрек пласта k₈ - 29,4 ° С; 16 північна лава пласта k₈ - 29,8 ° С; 16 північний вентиляційний штрек пласта k₈ - 31,2 ° С; вентиляційний квершлаг - 30,6 ° С; похилий конвеєрний квершлаг гор. 555 м -30,4 ° С; откаточний квершлаг гор. 565 м - 31,2 ° С; північний вантажний хідник пласта k ₈ - 26,4 ° С; 16 південний конвеєрний штрек пласта k ₈ - 29,6 ° С; 16 південна лава пласта k ₈ - 32,6 ° С; 16 південний вентиляційний штрек пласта k ₈ - 33,0 ° С; 15 північний конвеєрний штрек - 30,6 ° С; північний польовий ухил - 28,8 ° С; ухил № 7 пласта l ₂ ¹ - 26,4 ° С. Температура повітря у виробках підготовчих вибоїв склала: 14 південному конвеєрному штреку пласта l ₂ ¹ - 28,8 ° С; 14 південному вентиляційної штреку пласта l ₂ ¹ - 29,2 ⁰ С.

Відносна вологість повітря становила: в основних повітряподаваючих виробках - 88-92%; в очисних і підготовчих виробках - 88-96%; в основних виробках з вихідної струменем - 92-98%.

Необхідно окремо зазначити, що в тупикових виробках: 14 південний конвеєрний штрек пласта l ₂ ¹ температура повітря на початку та наприкінці виробки становить 28,2 ° С, вологість 92%, у откаточному квершлагу горизонту 550 м - 24,2 ° С, вологість 86%, а в людському ходку північного ухилу пласта k ₈ температура на початку виробки склала 16, 6 ° С, а в кінці - 24,6 ° С, вологість 92%. В 16 північній лаві пласта k ₈ ці параметри відповідно наступні 29,4 ° С і 29,8 ° С, вологість склала 94 %, а в 16 південній лаві пласта k ₈ температура повітря в початку виробки - 29,6 ° С, в кінці - 32,6 ° С, вологість 98%.

Отже, теплові умови шахти не відповідають вимогам Правил безпеки.

Основним фактором, що викликає підвищення тепловологіх параметрів рудничного повітря, є робота машин і механізмів і тепло від порід.

З метою зниження температури і відносної вологості повітря надходить на об'єкти провітрювання пропонується розглянути ряд гірничотехнічних заходів, а саме: осушення виробок і повітряного потоку, скорочення внутрішніх витоків повітря, вибір схеми провітрювання, застосування автоматизації провітрювання, збільшення поперечного перерізу призабойного простору 16 північної лави пласта k ₈ для проходу повітря, застосування обладнання з оптимальною встановленою потужністю електродвигунів. Та як одних гірничотехнічних заходів недостатньо для нормалізації теплових умов, то додатково пропонується штучне охолодження повітря із застосуванням підземних холодильних машин типу МХРВ-1-У5 з гвинтовим компресором в рудничні виконанні, з водяним охолодженням конденсатора та кожух-трубним випарником з внутрітрубної кипіння. Охолодження повітря передбачається в пересувних агрегатованого повітряолоджувачихладітелей типу ОВ-190Ш, які встановлюються в конвеєрних штреках поблизу лав і в підготовчих виробках поблизу тупикових вибоїв. Повітряолоджувачихладітелей переносяться через 150 м слідом за подвіганням лав і через 50 м слідом за подвіганням тупикових виробок.

Першочерговими заходами, що забезпечують підвищення ефективності провітрювання шахти, економію електроенергії і скорочення непродуктивних втрат повітря, на найближчий період є:

• организация відособленого провітрювання підготовчих виробок: конвеєрного штреку 14 південної лави пласта l ₂ ¹ шляхом перерозподілу повітря; людского ходка ухилу пласта k ₈ шляхом переносу ВМП на вантажний ходок ухилу пласта k ₈ ; вантажного ходка ухилу пласта k ₈ шляхом перерозподілу повітря; відткатного квершлага гор. 550 м шляхом переносу ВМП на центральний ухил;
• доведення витрати повітря до розрахункової величини перед всасом ВМП, провітрювати: вентиляційний штрек 14 південної лави пласта l ₂ ¹ шляхом перерозподілу повітря; відкатний квершлаг гор. 550 м шляхом перерозподілу повітря; людской ходок ухилу пласта k ₈ шляхом перерозподілу повітря;
• скорочення витоків повітря до нормативних значень в вентиляційною трубопроводі підготовчої виробки конвеєрного штреку 14 південної лави пласта l ₂ ¹ шляхом ущільнення стиків і ремонту (заміни) окремих ділянок трубопроводу;
• скорочення витрат повітря до розрахункових величин в камерах шляхом перерозподілу повітря і герметизації вентиляційних споруд;
• скорочення витрат повітря до розрахункових величин шляхом перерозподілу повітря і герметизації вентиляційних споруд в наступних підтримуючих виробках: обхідна виробка гор. 203 м, за транспортної виробки гор. 203 м; 11 північний вентиляційний штрек пласта l ₂ ¹ ; транспортна виробка гор. 203 м, за обхідна виробка гор. 203м; породний хідник центрального ухилу, нижче сбойки № 1; заїзд з відткатного штреку пласта k ₈ на людской хідник північного ухилу пласта k ₈ ; верхня частина північного ухилу пласта k ₈ ; вентиляційний квершлаг пластів l ₁ -l ₂ ¹ , до похилої квершлага пластів k ₈ -l ₂ ¹ ; центральний ухил, вище заїзду на прийомний майданчик;
• герметизація вентиляційних споруд шляхом ущільнення та ремонту (заміни) дверних полотен, оштукатурювання поверхонь перемичок з метою скорочення внутрішніх витоків повітря до нормативних величин, розташованих: у заїзді з північного польового ухилу на 14 південний конвеєрний штрек пласта l ₂ ; в ухил № 7 пласта l ₂ ¹ , нижче похилого квершлага гор. 400 м; у вентиляційнійному штреку 16 північної лави пласта k ₈ , за вентиляційним квершлагом; в заїзді з вантажного хідника північного ухилу пласта k ₈ на квершлаг пластів k ₈ - 2 ¹ ; в сбойці № 12 з вантажного хідника північного ухилу пласта k ₈ на північний ухил пласта k ₈ ;
• ущільнення шлюзiв у заїзді з обхідний пласта l ₂ ¹ на транспортну виробку гор. 203м, шляхом встановлення додаткової перемички;
• перекріплення наступних гірничих виробок, що мають недостатня поперечний перетин: ухил № 7 пласта l ₂ ¹ на всьому протязі до перерізу не менш S= 1 2,7 м ² ; квершлаг на вертикальний вентиляційний ствол на всьому протязі до перерізу не менш S = 12,7 м ² ; похилий квершлаг гір. 400 м на всьому протязі до перетину не менш S = 12,7 м ² ;
• ізоляція відпрацьованної виємочної ділянки 13 північної лави пласта l ₂ ¹ ;
• ремонт (герметизація) елементів будівельних споруд вентиляційних установок шурфа № 1 і вертикального вентиляційного стовбура: при шурфу № 1 відновлення (заміна, герметизація) елементів обшивки копра, ущільнення і заміна ляди головного каналу, заміна ляди атмосферної будки; при вертикальному вентиляційному стовбурі: відновлення (заміна, герметизація) елементів обшивки копра, ущільнення по периметру ляди головного каналу;
• установка вентиляційних споруд в наступних виробках: транспортна виробка центрального ухилу, між центральним ухилом і породним хідником центрального ухилу; заїзд з обхідний центрального ухилу на центральний ухил.

Річна економія електроенергії при виконанні вищевказаних першочергових заходів щодо вдосконалення провітрювання складе 473 040 кВт * год / рік.

Для організації та забезпечення надійного провітрювання об'єктів шахти на перспективний період розвитку необхідно виконати ряд заходів:

• включити в схему вентиляції шахти клітковий стовбур;
• перекрепити наступні гірничі виробки: похилий квершлага гор. 400 м; ухил № 7 пласта l ₂ ¹ від сбойкі гор. 295 м до сбойки на вентиляційного хідника пласта l ₂ ¹ ;
• ізолювати виємочні ділянки: 16 північної лави пласта k ₈ ; 13 північної лави пласта l ₂ ¹ ;
• для забезпечення ступеня стійкості схеми провітрювання не нижче II категорії вводяться в експлуатацію виємочні ділянки 14 південної лави пласта l ₂ ¹ та 16 південної лави пласта k ₈ необхідно встановити: у заїзді з вантажного ходка північного польового ухилу на 13 північний конвеєрний штрек дві бетонітові перемички з вентиляційними дверима перетином не більше S = 3,24 м ² ; в заїзді з людского ходка північного польового ухилу на 13 північний конвеєрний штреку дві бетонітові перемички з вентиляційними дверима перетином не більш S = 3,24 м²; в 13 північному конвеєрному штреку одну бетонітову перемичку з вентиляційними дверима перетином не більш S = 3,24 м ² ; в відткатному квершлагу гор. 565 м дві бетонітові перемички з вентиляційними дверима перетином не більш S = 1,52 м ² ; у північному вантажному ходку пласта k ₈ дві бетонітові перемички з вентиляційними дверима перетином не більш S = 1,52 м ² .

Застосування перерахованих вище заходів дозволить вдосконалювати провітрювання шахти, забезпечити більш раціональне використання свіжого повітря і отримати економію електроенергії при повному забезпеченні відособленого провітрювання об'єктів шахти розрахунковим витратою повітря.

У даній роботі проведено ретельний аналіз стану провітрювання діючої шахти «Курахівська» ДП «Селидоввугілля», встановлені недоліки про незабезпеченість об'єктів шахти достатньою кількістю повітря, стан аеродинамічних параметрів гірських виробок, нераціонального використання свіжого повітря, значних витоків повітря через вентиляційні споруди в гірничих виробках і на поверхні. Запропоновані заходи щодо нормалізації кліматичних умов у гірничих виробках і вдосконалення провітрювання шахти на поточний і перспективний період.

На даний момент магістерська робота знаходиться в стадії розробки, у січні 2010 року більш докладну інформацію можна отримати у автора Пшеничних Наталії Миколаївни або у наукового керівника Стукало Віталія Антоновича.