Анализ состояния и разработка мероприятий по совершенствованию проветривания в горных выработках ш. Трудовская

Проведен анализ существующей схемы вентиляции горных выработок и возду-хораспределения по выработкам шахты Трудовская, исследована устойчивость проветривания шахты и разработаны мероприятия по улучшению проветривания на перспективный период.

Схема вентиляции шахты – фланговая, а способ проветривания – всасывающий. Шахта проветривается одной вентиляторной установкой ВРЦД-4,5, расположенной на западном вентиляционном стволе.

Подача вентилятора 271,5 м³/с, депрессия 307,0 даПа, угол установки лопаток 68 град, скорость вращения рабочего колеса 500 мин^-1, установленная мощность электродвигателя 2500кВт, потребляемая мощность 1506 кВт, вентилятор эксплуатируется 34 года, КПД вентилятора 0,55. Так как техническое состояние вентилятора ВРЦД-4,5 позволяет эксплуатацию до 1 апреля 2011 года следовательно, эксплуатация вентилятора в данный период времени является нарушением Правил Безопасности.

В результате обследования работы вентилятора главного проветривания установлено: общая вентиляционная сеть имеет аэродинамическое сопротивление 0,00422 даПа с²/м⁶, депрессию – 311,1 даПа, расход воздуха в сети 271,5 м³/с; сеть подземных выработок имеет аэродинамическое сопротивление 0,00697 даПа с²/м⁶, депрессию – 280,5 даПа, расход воздуха в сети 200,56 м³/с; внешние подсосы воздуха через надшахтное здание имеют аэродинамическое сопротивление 0,47896 даПа с²/м⁶, депрессия –280,5 даПа, расход воздуха при утечках 24,2 м³/с; внешние подсосы в районе вентиляторной установки имеют аэродинамическое сопротивление 0,14265 даПа с²/м⁶, депрессию –311,1 даПа, расход воздуха при утечках 46,7 м³/с; канал вентилятора от ствола до колеса вентилятора имеет аэродинамическое сопротивление 0,0006 даПа с²/м⁶, депрессию – 30,6 даПа, расход воздуха в канале 224,8 м³/с.

Депрессия естественной тяги по итогам исследования составила hе = 3,5 даПа и является положительной (помогает вентилятору подавать воздух).

В период исследований на шахте отрабатывался 1-н выемочный участок (26 западная лава пласта m₃) и подготавливается монтажный ходок 8-й западной лавы пласта l₄.

На выемочном участке коэффициент обеспеченности воздухом kоб = 101 %.

В подготовительные выработки – kоб = 129 %.

В служебных камерах – kоб = 160 %. В ряд камер (камера электроподстанции – kоб = 240 %, лебедочная камера вспомогательного уклона пласта m₂ – kоб = 313 %, насосная камера горизонта 1030 м – kоб = 467 % , камера электроподстанции горизонта 1030/1060 м – kоб = 373 %, камера электроподстанции 10-х лав – kоб = 218 %, лебедочная камера ВПУ № 3 – kоб = 113 % ) подача свежего воздуха значительно превышает расчетное значение, а насосная камера горизонта 890 м не обеспечена расчетным расходом воздуха kоб = 34 % .

В поддерживаемых выработках – kоб = 186 %. В ряде поддерживаемых выработок (западный полевой магистральный штрек горизонта 740 м – kоб = 335 %, западный полевой магистральный штрек горизонта 890 м – kоб = 643 %, ТПУ№ 2 – kоб = 169 %, сбойка №1 – kоб = 171 %, сбойка № 2 – kоб = 333 %, заезд на ТУ пласта m₂ – kоб = 177 %, полевая вентиляционная сбойка 10-х лав – kоб = 125 %, ПОП ВПУ № 3 горизонта 890 м – kоб = 447 %, конвейерный квершлаг 11-х лав пласта l₄ – kоб = 160 %, заезд горизонт 815 м – kоб = 305 %, ТПУ № 2 – kоб = 137 %, сбойка № 2 пласта m₂ – kоб = 223 %, сбойка № 3 пласта m₂ - kоб = 242 %, конвейерная сбойка 8-й западной лавы пласта l₄ – kоб = 287 %, транспортный полевой уклон № 3 – kоб = 593 %, наклонный квершлаг № 5 – kоб = 190 %)  расход свежего воздуха превышает расчетное значение, а поддерживаемые выработки такие как западный полевой магистральный штрек горизонта 890 м – kоб = 66 %, сбойка № 3 горизонта 493 м – kоб = 60 % и сбойка № 4 горизонта 493 м – kоб = 74 % не обеспеченны расчетным расходом воздуха. Поддерживаемая выработка 1-й западный капитальный уклон пласта k₈достаточно обеспечена свежим воздухом (kоб = 100%).

Избытки свежего воздуха на большинстве объектов проветривания обусловлено, неколичественным и несвоевременным регулированием расходов воздуха в вентиляционной сети участка ВТБ шахты.

При существующей протяженности горных выработок шахта Трудовская относится к средней трудности проветривания, так как коэффициент трудности проветривания n_уд=4,5 кВтс/м³>5 кВтс/м³.

Отдельные вентиляционные устройства недостаточно герметичны и через них проходит значительно большое количество воздуха, чем по расчету. К этим устройствам относятся: двери в шлюзе, установленном в конвейерном квершлаге 24-х лав пласта; двери, установленные в конвейерном квершлаге 25-х лав пласта m₃; недостаточно уплотнена скважина; двери, установленные во вспомогательном квершлаге 26-х лав пласта; двери в шлюзе, установленном в заезде ВПУ западного блока горизонта 815 м.

Подсосы через надшахтное здание вентилятора ВРЦД-4,5 составляли Q_ф = 24,2 м³/с и превышали расчетную величину в 1,2 раза (Q_р = 20,3 м³/с), а в районе вентиляторной установки составляли Q_ф = 46,7 м³/с, что превышает расчетную величину в 2,7 раза (Q_р = 17,3 м³/с).

Все вентиляционные сооружения, находящиеся в надшахтном здании, негерметичны, на 0 площадке ствола перед вентиляционным шлюзом имеется щель в полу.

В канале ВГП ВРЦД-4,5 имеются следующие недостатки: в атмосферной ляде имеются прогнившие участки и сквозные отверстия с северной стороны; проржавела опорная балка отсекающей ляды; не уплотнены опорные балки на диффузурной ляде № 1 и № 2, имеются множество прогнивших участков в металлической конструкции ляды.

В здании вентилятора главного проветривания ВРЦД-4,5 возле двигателей вентилятора № 2 имеются провалы в полу. Кожух вентилятора № 2 негерметичен, имеются дыры.

Наибольшие потери депрессии наблюдались в ряде выработок: западный магистральный откаточный квершлаг горизонта 493 м; западный магистральный откаточный квершлаг горизонта 493м; вспомогательный уклон пласта m₂; вентиляционный штрек 26-й западной лавы пласта m₃; полевой конвейерный уклон; вентиляционный штрек западной панели пласта l₄; вентиляционный штрек западной панели пласта l₄; канал вентилятора ВРЦД-4,5.

Во время выполнения исследования некоторые выработки находились в неудовлетворительном состоянии: квершлаг № 7 западного блока выработка на протяжении 40 м зажата до сечения S = 1,6-2,2 м²; конвейерный ходок 8 западной лавы пласта l₄ выработка на протяжении 20 м зажата до сечения S = 3,6 м²; вспомогательный полевой уклон западной панели при общей длине 125 м выработка на протяжении 40 м зажата до сечения S = 1,5 м²; конвейерный квершлаг 11-х лав пласта l₄ выработка на протяжении 20 м зажата до сечения S = 1,4 м²; людской квершлаг горизонта 740 м выработка на протяжении 10 м зажата до сечения S = 3,0 м²; вспомогательный уклон пласта m₂ выработка подпучена, зажата до сечения S = 5,1 м²; конвейерный квершлаг 26-х лав пласта m₃ при общей длине 90 м, на 30 м выработка зажата до сечения S = 3,1 м₂.

Все шлюзы в шахте не оборудованы устройствами, не допускающими одновременного открывания дверей (нарушение п.6.2.1.ПБ).

В следующих выработках вентиляционные устройства не имели реверсивных дверей (нарушение п.6.2.1.ПБ): вентиляционный квершлаг 11-х лав пласта l₄; 1-й западный капитальный уклон пласта k₈; сбойка № 1 проем № 1; камера электроподстанции вентиляционного горизонта 10-х лав проем № 2; полевая вентиляционная сбойка 10-х лав; камера электроподстанции горизонта 1030/1060 м.

Указанные выше недостатки в распределении воздуха, состояние горных выработок, вентиляционных сооружений приводят к перерасходу воздуха на проветривание шахты и не дают возможность обеспечить ряд объектов расчетным расходом воздуха, поэтому необходима разработка мероприятий по совершенствованию вентиляционной сети шахты и обеспечению всех объектов достаточным расходом воздуха.

На основе анализа состояния проветривания шахты были разработаны первоочередные и на перспективный период. Первоочередными мероприятиями предусмотрено следующее.

Обеспечить расчетным количеством воздуха следующие объекты проветривания путем регулирования в них расхода воздуха (увеличения): насосная камера горизонта 890 м; западный полевой транспортный квершлаг горизонта 493 м.

Сократить до нормативных величин расхода воздуха в следующих выработках, используя имеющиеся в них вентиляционные устройства: камера электроподстанции, Q_р = 1,0 м³/с; лебедочная камера вспомогательного уклона пласта м², Q_р = 1,5 м³/с; насосная камера горизонта 1030 м, Q_р = 2,1 м³/с; камера электроподстанции горизонта 1030/1060, Q_р = 1,1 м³/с; камера электроподстанции 10-х лав, Q_р = 1,9 м³/с; лебедочная камера вспомогательного уклона № 3, Q_р = 3,9 м³/с; западный полевой магистральный штрек горизонта 740 м, Q_р = 2,0 м³/с; западный полевой магистральный штрек горизонта 890 м,Q_р = 1,4 м³/с; сбойка № 1, Q_р = 1,4 м³/с; сбойка № 2, Q_р = 1,5 м³/с; заезд на транспортный уклон пласта m₂ Q_р = 1,8 м³/с; полевая вентиляционная сбойка 10-х лав, Q_р = 2,0 м³/с; приемно-отравительная площадка ВТУ № 3 горизонта 890 м, Q_р = 1,9 м³/с; конвейерный квершлаг 11-х лав пласта l₄, Q_р = 5,1 м³/с; заезд на горизонт 815 м, Q_р = 1,9 м³/с; сбойка № 2 пласта m₂, Q_р = 1,3 м³/с; сбойка № 3 пласта m₂, Q_р = 1,2 м³/с.

Снизить внутренние утечки через вентиляционные сооружения до нормативных в первую очередь за счет их герметизации: на шлюзе в конвейерном квершлаге 24-х лав пласта m₃; на шлюзе конвейерный квершлаг 25-х лав пласта m₃; на шлюзе в заезде ВПУ западного блока; на шлюзе в вспомогательном квершлаге 26-х лав пласта m₃.

Погасить следующие неподдерживаемые выработки и изолировать их постоянными перемычками: вентиляционный штрек 26-й восточной лавы пласта m₃; конвейерный штрек 26-й восточной лавы пласта m₃.

Вместо решетчатой перемычки возвести постоянную изолирующую перемычку в западном магистральном откаточном квершлаге горизонта 493 м.

Установить реверсивные двери в следующих выработках: вентиляционный квершлаг 11-х лав пласта l₄; 1-й западный капитальный уклон пласта k₈; сбойка № 1 в проеме № 1 по направлению вентиляционной струи; камера электроподстанции вентиляционного горизонта 10-х лав в проеме № 2; полевая вентиляционная сбойка 10-х лав; камера электроподстанции горизонта 1030/1060.

После сбойки обходного квершлага 8-й западной лавы пласта l₄ с квершлагом № 2 западной панели пласта l₄ необходимо возвести постоянные изолирующие перемычки в неподдерживаемых выработках: квершлаг № 7 западного блока; квершлаг № 2 западной панели пласта l₄ между обходным квершлагом 8-й западной лавы пласта l₄и полевым штреком западной панели горизонта 740 м.

Мероприятиями на перспективный период предусмотрено следующее.

В нижеуказанных выработках произвести перекрепление в местах с сечением, не соответствующих проектному: полевой конвейерный уклон с S = 3,0 м² до S = 14,0 м² на протяжении 190 м; вспомогательный уклон пласта m₂ S = 5,1 м² до S = 12,0 м² на протяжении 375 м; людской квершлаг горизонта 740 м, на протяжении 10м с S = 3,0 м² до S = 12,0 м²; конвейерный квершлаг 26-х лав пласта m₃ на 30 м S = 3,1 м² до S = 12,0 м².

Оборудовать все шлюзы устройствами, не допускающими одновременного открывания двери.

Снизить внешние подсосы на ВГП ВРЦД-4,5 с Q_ф = 24,2 м³/с до расчетных Q_р = 20,3 м³/с, путем герметезации надшахтного здания западного вентиляционного ствола и уплотнить вентиляционные двери в надшахтном здании западного вентиляционного ствола. Уплотнить поверхность канала вентилятора и примыкание ляд в нем для снижения подсосов воздуха с поверхности с Q_ф = 46,7 м³/с до расчетных Q_р = 17,3 м³/с.

Забетонировать на 0 площадке западного вентиляционного ствола щель в полу перед вентиляционным шлюзом.

Снизить внешние подсосы на вентиляционной установке ВРЦД-4,5 до расчетной величины Q_р = 37,6 м³/с.

Произвести ремонты: кожуха на вентиляторе № 2 ВГП ВРЦД-4,5; дверей для выхода в канал ляд переключения и в канале диффузорных ляд; в здании ВГП ВРЦД-4,5 возле двигателей вентилятора № 2 бетонировку полов; уплотнить атмосферные, отсекающие, диффузорные ляды ВГП ВРЦД-4,5 № 1 и № 2.

При дальнейшей отработке пласта m₃ поддерживать сечение выработки на вспомогательном уклоне пласта m₂ и транспортном уклоне пласта m₂ не ниже S = 12,0 м².

Установить наиболее экономичный и эффективный режим работы вентилятора ВРЦД-4,5 с параметрами: лопатки направляющего аппарата должны быть установлены на 600; вентилятор будет развивать депрессию не менее 450 даПа.; производительность его составила 285 м³/с.

За счет герметизации вентиляционных сооружений на поверхности шахты будут сокращены внешние подсосы воздуха до величин, близких к расчетным.

Вследствие герметизации вентиляционных сооружений, перекрепления подземных горных выработок утечки воздуха будут снижены до близких к нормативным.

После выполнения предлагаемых мероприятий все основные объекты проветривания будут обеспечены количеством воздуха не ниже расчетной величины, распределение воздуха по горным выработкам ожидается более рациональное, за счет чего появится резерв для дальнейшего развития горных работ. Вентилятор главного проветривания ВРЦД-4,5 будет работать в зоне промышленного использования с КПД равным 0,6.

Список использованной литературы

1. Правила безопасности в угольных шахтах. – М.: Недра, 1986, – 387 с.

2. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт.– Киев.: Основа, 1994. – 311 с.

3. Депрессионная съемка по шахте Трудовская, Донецк, 2010 г.