Цілі і завдання магістерської роботи
Короткий виклад результатів магістерської роботи
Метою магістерської роботи є дослідження стану провітрювання шахти ДП «Жовтневий рудник» та розробка заходів щодо його вдосконалення з урахуванням доопрацювання запасів.
У даній роботі вирішуються наступні завдання:
1. проводиться аналіз використовуваного способу провітрювання, робочих режимів і типів вентиляторів, наявність резерву по подачі повітря;
2. визначається небезпека по метану і пилу;
3. розраховується забезпеченість свіжим повітрям об'єктів провітрювання та розподіл повітря по шахті;
4. аналізується стан гірничих виробок, вентиляційних споруд, причини перевищення розрахункових витоків повітря (підземних і поверхневих);
5. проводиться оцінка питомих втрат депресії за основними маршрутами шахти;
6. розробка заходів щодо поліпшення провітрювання шахти на поточний і перспективний періоди при доопрацюванні запасів;
7. розробка схеми вентиляції на період доопрацювання запасів з урахуванням запропонованих заходів.
Однією з найважливіших заходів створення і підтримки нормальних умов, які забезпечують необхідні передумови для задовільного самопочуття гірників та їх життєдіяльності в шахтах, є якісне провітрювання, тобто забезпечення робочих місць необхідною кількістю повітря.
Експлуатація шахт пов'язана з необхідністю проведення гірничих виробок різної протяжності і поперечного перерізу. Для провітрювання таких виробок до місця з'єднання їх з іншими каналами вентиляційної мережі шахти необхідні спеціальні пристрої й устаткування. Поганий стан провітрювання та пов'язані з цим санітарно – гігієнічні умови є однією з основних причин істотного зниження продуктивності праці гірників, темпів проведення виробок і, як наслідок, невчасної підготовки необхідного фронту очисних забоїв, збільшення строків будівництва шахт і підготовки нових горизонтів.
На сьогоднішній день, через розробки запасів вугілля на великих глибинах і в складних гірничо – геологічних умовах, на шахтах сформувалася складна схема гірничих виробок, не забезпечуються розрахунковим витратою повітря об'єкти провітрювання. Вентиляція шахти істотно впливає на безпеку праці гірників, а також вимагає 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.
Шахта «Жовтневий рудник» побудована за проектом інституту «Дондіпрошахт» і введена в експлуатацію в грудні 1974 року, здана з проектною потужністю 1800 тис. т вугілля на рік.
За період експлуатації, у зв'язку з погіршенням гірничо – геологічних умов і дорозвідкою шахтного поля, проект розвитку шахти й виробнича потужність неодноразово коригувалися, і з 01.01.1996 року виробнича потужність встановлена в обсязі 800 тис. т вугілля на рік.
В адміністративному відношенні шахта розташована в Куйбишевському районі м. Донецька, у виробничому відношенні є відокремленим підрозділом ДП «ДУЕК» Мінвуглепрому України.
Розміри шахтного поля по простяганню — 9000м, за падінням — 3500м. Технічними межами шахтного поля є: на заході — поле шахти ім. Абакумова, на сході — поле шахти ім. А.Ф. Засядька, на півночі — кордон зі старими гірничими роботами ліквідованої шахти «Панфіловська», нижня технічна межа проходить по ізогіпсі — 1400м.
Промислові запаси вугілля в межах шахтного поля становлять більше 96, 663т.
Шахта має перспективний термін служби більше 100 років.
Шахта «Жовтневий рудник» віднесена до надкатегорійних по газу, небезпечна за вибухами пилу, пласти не схильні до самозаймання, угрожаемі за раптовими викидами вугілля і газу в залежності від глибини розробки, крім k8 небезпечні по гірським ударам. Відносна газообільність шахти становить 33,17 м3 / т, абсолютна 7,36 м3/хв.
Шахтне поле розкрите одногорізонтною схемою п'ятьма вертикальними стовбурами: центрально – здвоєними головним (скіповим) і допоміжними (клітьового), віднесеними східним і західним повітряподавальним (на гор. 995м) і вентиляційним стволом № 1 (на гор. 741м). Розтин пластів здійснено капітальними квершлагами на горизонтах 995м і 741м, проведеними від приствольних дворів центрально – здвоєних та вентиляційного стволів. Ці квершлаги ділять шахтне поле на бремсбергову й ухилу частини. Приствольні двори закладені між крайніми пластами mз і k8 в грунті пласта l7. Основним робочим горизонтом є горизонт 995м, горизонт 741м — вентиляційний.
Спосіб підготовки шахтного поля панельний. Прийнято стовпова, комбінована і суцільна системи розробки у варіантах по падінню і по простяганню пласта. Спосіб провітрювання шахти — всмоктуючий.
Основними видами транспорту на шахті є: конвеєрний транспорт; електровозна відкатка; канатна відкатка.
На шахті проведена повна конвейеризация вугілля від вибою до скіпового ствола. Для доставки людей по горизонтальних магістральних виробках використовується локомотивний транспорт у людських вагонетках ВЛ-18-900 за допомогою електровозів 2АМ8Д. На похилих магістральних виробках перевезення людей здійснюється у людських вагонетках ВЛН1-15П. Для виконання допоміжних операцій на гор. 995м прийнята локомотивна відкатка акумуляторними електровозами 2АМ8Д. На похилим магістральних виробках доставка матеріалів і обладнання здійснюється з допомогою підйомної машини Ц 2,5x2 в вагонетках УВГ2,5 або на спецмайданчиках, виконаних на базі цих вагонеток.
В даний час шахтою розробляються два пласти l8 «Софія» і k8 «Паровочний».
Спосіб провітрювання шахти — всмоктуючий, схема провітрювання — секційно – блокова. Свіже повітря надходить в шахту за клітьовим стовбуром і двом повітряподавальним стовбурах, яке виходить із шахти і видається на поверхню по скіповому і вентиляційному стовбурах.
Для постачання шахти стисненим повітрям використовується компресорні установки 4ВМ-10-100 / 8 (2 штуки), 4ВМ-10-120 / 9, турбокомпресор 5Г-100 / 8 (в ремонті) які змонтовані в будівлі поверхневої компресорної станції. Продуктивність компресорної станції — до 200 м3/хв, що не завжди задовольняє потребам шахти в стислому повітрі.
Для забезпечення необхідною кількістю стисненого повітря всіх споживачів в шахті змонтовані пересувні компресорні установки УКВШ-15 / 7 та УКВШ-5 / 7.
Провітрювання здійснюється вентиляторними установками головного провітрювання: скіпового ствола з двома вентиляторами ВОКД-1, 8 і вентиляційного стовбура № 1 з двома вентиляторами ВЦД-40.
Вентилятор головного провітрювання ВЦД-40 працює стійко з ККД рівним 0,75 в зоні промислового використання, має резерв по продуктивності і по депресії на існуючу вентиляційну мережу. Загальні зовнішні підсосу на вентиляторної установки ВЦД-40 складають 52,8 м3 /с або 34% до кількості повітря надходить в шахту, перевищують розрахункову величину (46,5 м3 / с).
Вентилятор головного провітрювання ВОКД-1, 8 працює стійко з ККД рівним 0,6 у зоні промислового використання, має резерв по продуктивності і по депресії на існуючу вентиляційну мережу. Загальні зовнішні підсосу на вентиляторної установки ВОКД-1, 8 становлять 17,0 м3 /с або 11% до кількості повітря надходить в шахту, перевищують розрахункову величину (15,7 м3 /с).
Шахта «Жовтневий Рудник» є труднопровітрюваємою.
У результаті аналізу стану провітрювання встановлені наступні основні недоліки: незабезпеченість повітрям об'єктів провітрювання шахти, великі витоку повітря, незадовільний стан вентиляційних споруд, недостатнє перетин гірничих виробок, необособлене провітрювання деяких підготовчих виробок.
У досліджуваний період в шахту надходило 154,6 м3 /с повітря, з розрахунку потрібно 91,8 м3 /с, забезпеченість шахти розрахунковою кількістю повітря становила 168%.
По групах об'єктів провітрювання повітря, що надходить у шахту розподілилося наступним чином:
1. виїмкові ділянки — 23,8 м3 /с (16% від вступника в шахту);
2. підтримувані вироблення — 81,4 м3 / с (52% від вступника в шахту);
3. підготовчий забій — 12,1 (6% від вступника в шахту);
4. камери — 24,7 м3 / с (16% від вступника в шахту);
5. внутрішні витоки — 12,6 м3 / с (8% від вступника в шахту).
Виїмкові ділянки в цілому забезпечені повітрям на 149%.
Витрата повітря на відособлене провітрювання підготовчих вибоїв склав 12,1 м3 /с. За розрахунком потрібно 5,9 м3 /с, забезпеченість склала 205%. Всі діючі підготовчі вибої забезпечені розрахунковою кількістю повітря. Температура повітря в підготовчих вибоях не перевищувала норм допустимих ПБ.
Витрата повітря на відособлене провітрювання камер склав 24,7 м3 /с. За розрахунком потрібно 19,9 м3 /с, забезпеченість склала 124%. Ряд камер не був забезпечений розрахунковою кількістю повітря: до рухомого гараж 1 (гілка 67, уч-к 100-78); до рухомого гараж 2 (гілка 68, уч-к 86-78); камера холодильних установок (гілка 333, уч-до 149 -140); камера водозбірника (гілка 58, уч-к 109-46). Камери не забезпечені розрахунковою витратою повітря через незадовільний і несвоєчасного регулювання витрати повітря вентиляційним наглядом дільниці ВТБ шахти.
Витрата повітря на відособлене провітрювання підтримуваних виробок склав 81,4 м3 /с. За розрахунком потрібно 37,3 м3 /с. Фактична забезпеченість розрахунковою кількістю повітря становила 218%. Ряд підтримуваних виробок не був забезпечений розрахунковою кількістю повітря: 1 західний вентиляційний штрек пл.l8 (гілка 165, уч-к 57-237); збійка на скіповий ствол гор. 741м (гілка 8, уч-к 324-322); камера холодильних установок (гілка 330, уч-к 153-140); вироблення стрічкового конвеєра (гілка 55, уч-к 71-119); ходок чищення зумфа (гілка 50, уч-к 24-104).
Дані підтримувані виробітку не забезпечені розрахунковою витратою повітря через незадовільний і несвоєчасного регулювання витрати повітря вентиляційним витратою дільниці ВТБ шахти.
Має місце значний перевитрата повітря в інших підтримуваних виробках: збійка на західний конвеєрний бремсберг пл.l8 (гілка 174, уч-к 239-182); західний конвеєрний бремсберг пл.l8 (гілка 175, уч-к 241-240); збійка між квершлагами (гілка 28, уч-к 53-85); збійка на головний західний польовий вентиляційний штрек (гілка 189, уч-к 183-187); головна вентиляційна вироблення скіпового ствола гір. 741м (гілка 37, уч-к 192-28); збійка між стовбурами гір. 547м (гілка 6, уч-к 23-25); збійка на скиповой стовбур гір. 1034м (гілка 161, уч-к 96-104).
Витрата повітря у ряді підтримуваних виробок перевищує розрахункове значення через незадовільний і несвоєчасного регулювання витрати повітря, нераціонального його використання вентиляційним наглядом дільниці ВТБ шахти.
Згідно з результатами дослідження розподілу повітря по шахті, деякі об'єкти провітрювання забезпечені недостатньою кількістю повітря: мережа вентилятора скіпового ствола 1 (94%), до рухомого гараж 1 (82%), до рухомого гараж 2 (77%), холодильна камера (73%), камера водозбірника (61%), 1 західний вентиляційний штрек (79%), збійка на скиповой стовбур горизонту 741м (92%), вироблення на скиповой стовбур 1 (20%), вироблення на скиповой стовбур 2 (93%), вироблення стрічкового конвеєра (38%), ходок чищення зумфа (20%). У ряді камер і допоміжних підтримуваних виробок фактичний витрата повітря значно перевищує розрахункові значення: конвеєрний ухил (205%), склад ВМ (700%), мережа вентилятора вентиляційного стовбура 1 (235%), лебідочними камера західного допоміжного бремсберга (500%), мережа вентилятора вентиляційного стовбура 2 (232%), збійка між квершлагами (206% ), збійка на західний конвеєрний бремсберг (590%), західний конвеєрний бремсберг (293%), вентиляційний ходок 10 панельної лави (113%), вентиляційний штрек паралельних лав (113%), збійка на головний західний польовий вентиляційний штрек (229%), головна вентиляційна вироблення скіпового ствола горизонту 741м (413%), вентиляційна збійка горизонту 741м (315%), конвеєрний ходок пласта l8 (710%) , мережа вентилятора скіпового ствола 2 (115%), збійка між стовбурами горизонту 547м (731%), збійка на скиповой стовбур горизонту 1034м (638%), вироблення скребкового конвеєра (200%), 8 панельна лава (135%), 1 західна лава (162%).
Для усунення нераціональної витрати повітря шахти, необхідно вентиляційному нагляду ВТБ зробити регулювання витрати повітря (збільшити до розрахункового значення, шляхом збільшення перерізу вентиляційного вікна на регуляторах витрати повітря, або знизити зменшенням перетину вентиляційного вікна).
Витрата повітря на внутрішні витоку склав 12,6 м3 /с. За розрахунком потрібно 4,3 м3 /с. Фактичні внутрішні витоку перевищили розрахункову величину в 2,9 рази.
Причиною значних витоків повітря через вентиляційні споруди є їх негерметичність.
Витрата повітря на зовнішні витікання склав 69,8 м3 /с. За розрахунком потрібно 62,2 м3 /с. Фактичні зовнішні витікання перевищили розрахункову величину в 1,1 рази.
Зовнішні та внутрішні витоку перевищують розрахункові, внаслідок порушення герметизації поверхні надшахтної будівлі та вентиляційних каналів, негерметичного прилягання ляд вентиляційних каналів.
Наднормативні загальні втрати повітря в шахті склали 52,2 м3 /с (наднормативний витрата корисного повітря і витоку).
Для підвищення ефективності провітрювання шахти і оптимального регулювання повітря по об'єктах провітрювання рекомендуються до виконання наступні заходи:
1. Забеспечити розрахунковою кількістю повітря наступні виробки:
— західний вентиляційний штрек пл.l8 (гілка 165, уч-к 57-237);
— збійка на скіповий ствол гор. 741м (гілка 8, уч-к 324-322);
— вироблення на скіповий ствол (гілка 330, уч-к 153-140);
— вироблення стрічкового конвеєра (гілка 55, уч-к 71-119);
— ходок чищення зумфа (гілка 50, уч-к 24-104).
2. Скоротити до нормативних величин витрата повітря в наступних виробках за рахунок герметизації і ущільнення вентиляційних споруд:
— збійка на західний конвеєрний бремсберг пл.l8 (гілка 174, уч-к 239-182);
— західний конвеєрний бремсберг пл.l8 (гілка 175, уч -до 241-240);
— збійка між квершлагами (гілка 28, уч-к 53-85);
— збійка на головний західний польовий вентиляційний штрек (гілка 189, уч-к 183-187);
— головна вентиляційна вироблення скіпового ствола гор. 741м (гілка 37, уч-к 192-28);
— збійка між стовбурами гор. 547м (гілка 6, уч-к 23-25);
— збійка на скиповой стовбур гор. 1034м (гілка 161, уч-к 96-104).
Річна економія електроенергії при виконанні вищевказаних першочергових заходів щодо вдосконалення провітрювання складає 4380480 кВт * год / рік.
Для організації та забезпечення надійного провітрювання об'єктів шахти на перспективний період розвитку необхідно виконати ряд заходів:
1. Провести перекріплення наступних виробок:
— західний польовий відкатний штрек (гілка 97, уч-к 197-142);
— воздухоподаючий квершлаг пл. k8 (гілка 277, уч-к 64-65);
— конвеєрний ухил пл. k8 (гілка 146, уч-к 80-155);
— допоміжний ухил (гілка 208, уч-к 156-157).
2. Провести підривання у заїзді на допоміжний ухил пл. k75.
3. Погасити вентиляційний штрек панельних лав пл. m3 (гілка 205, уч-к 276-208).
З метою перевірки ефективності пропонованих для впровадження заходів щодо поліпшення провітрювання шахти «Жовтневий рудник» був проведений розрахунок по скороченню витрати повітря по об'єктах провітрювання і внутрішнім витокам до розрахункових значень, який показав, що при існуючій вентиляційної мережі депресія ВГП на вентиляційному стовбурі становить 732 даПа при витратах електроенергії 1759 кВт / ч. Після скорочення витрати повітря по об'єктах провітрювання і внутрішнім витокам до розрахункових значень і зміни кута установки лопаток направляючого апарату, депресія ВГП складе 476 даПа при витратах електроенергії 1252 кВт / ч. При цьому ВГП буде знаходитися в зоні промислового використання, ККД = 0,76 економія електроенергії складе 4380480 кВт * год / рік.
У даній роботі проведений ретельний аналіз стану провітрювання діючої шахти ДП «Жовтневий рудник», встановлені недоліки в 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. Запропоновано заходи щодо нормалізації кліматичних умов у гірничих виробках і щодо вдосконалення провітрювання шахти на поточний і перспективний період.
На даний момент магістерська робота знаходиться в стадії розробки, в січні 2012 року більш детальну інформацію можна отримати у автора Іваненко Дар'ї Вікторівни або у наукового керівника Стукало Віталія Антоновича.
1. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт.- Киев: "Основа",1994. -311с.
2. Правила технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт.— М.: Недра, 1976. -303с.
3. Инструкция по расчету количества воздуха необходимого для проветривания действующих угольных шахт.-М.:Недра,1975г.-80с.
4. Александров С.Н., Булгаков Ю.Ф., Яйло В.В. Охрана труда в угольной промышленности: Учебное пособие для студентов горных специальностей высших учебных заведений / Под общей ред. Ю.Ф. Булгакова.— Донецк: РИА ДонНТУ, 2007.— 516 с.
5. Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах. — М.: Недра, 1986.-387с.
6. Стукало В. А. Шахтная атмосфера: Учебное пособие. -К.: УМК ВО, 1989.-104с.
7. Стукало В.А. Аэрологические аспекты закрытия угольных шахт Донецкого региона // Проблемы экологии.- №1.- 2002.- с. 90-96.
8. Ушаков К.З., Бурчаков А.С., Пучков Л.А., Медведев И.И. Аэрология горных предприятий: Учебник для вузов. – 3 - е изд., перераб. И доп. – М.:Недра, 1987.–421с.
9. Стукало А.А. Характеристика действующих глубоких угольных шахт по тепловому фактору // Геотехнологий и управления производством XXI века. Сборник научных трудов 2 международной научно-практической конференции в г.Донецке.— Донецк: ДонНТУ, 2007.— с.112-114.
10. Депрессионная съемка шахты «Октябрьский рудник», г. Донецк, 2010г.