Автор: Трофимов В.А., Кавера А.Л., Каплун А.Ю., Принцева О.А.
Источник: Материали III международной научно–практической конференции. Сб. докл. Вентиляция подземных сооружений и промышленная безопасность в ХХІ столетии. – Донецк: ДонНТУ. – 2013. – С. 45–48.
В ходе исследований моделировалось увеличение сопротивления верхней части всех воздухоподающих стволов.
Проветривание шахты в нормальных и в аварийных условиях должно быть устойчивым по направлению и по расходу воздуха.
Оценку устойчивости проветривания на угольных шахтах проводят в соответствии с Руководством по проектированию вентиляции угольных шахт
[1].
При составлении планов ликвидации аварии на угольных шахтах, в случае пожара в надшахтном здании воздухоподающего ствола, предусматривают закрывание пожарных ляд в устье этого ствола и перевод шахты в реверсивный режим проветривания. В тоже время, в Правилах безопасности угольных шахт
[2] нет рекомендаций или требований к последовательности действий при возникновении пожара в этой позиции. В частности, не определено, какое действие необходимо осуществить раньше – реверсирование или закрывание пожарных ляд? Кроме того, не предусматривается проверка и оценка последствий увеличение сопротивления ствола в реверсивном режиме проветривания. В аварийных условиях увеличение сопротивления устья ствола может привести к резкому сокращению расхода воздуха и к дезорганизации проветривания угольной шахт.
Негативное влияние увеличения сопротивления устья воздухоподающего ствола на проветривание шахты очевидно. Так, например, сравнение существующих способов подачи нагретого воздуха в ствол показывает, что наибольшее уменьшение расхода воздуха возможно в зимнее время, когда нагретый воздух подается к устью ствола через канал, подведенный к стене надшахтного здания. Если же канал с теплым воздухом подходит непосредственно к стволу (ниже уровня поверхности земли), то здесь уменьшение расхода воздуха будет меньшим, так как после закрытия пожарной ляды и реверсирования вентиляции воздух будет выходить из шахты и через устье ствола (ляда перекрывает ствол не полностью) и по каналу калориферной установки. Закрывать пожарную ляду следует в нормальном режиме работы (перед реверсированием). Кроме того, необходимо предусмотреть установку специальных стопорных устройств, иначе сразу после реверсирования ляда поднимется (под действием давления потока воздуха) и возникнет угроза падения в ствол горящих предметов.
Последствия общещахтного реверсирования вентиляции с увеличением сопротивления воздухоподающего ствола следует проверять два раза в год при подготовке нового плана ликвидации аварии. На шахтах с одним воздухоподающим стволом следует запретить схему подачи нагретого воздуха в шахту (в холодное время года) через стену надшахтного здания.
Нарушение устойчивости проветривания возможно на шахтах с несколькими воздухоподающими стволами. Так, например, после возникновения пожара в надшахтном здании (копре) воздухоподающего ствола возникает угроза падения в ствол горящих предметов. Для предупреждения этого необходимо закрывать пожарные ляды в устье этого ствола. Однако, увеличение сопротивления одного воздухоподающего ствола может привести к опрокидыванию потоков воздуха в выработках расположенных между воздухоподающими стволами. После реверсирования вентиляционной струи направление движения воздуха в выработках, где произошло опрокидывание останется таким, каким было в нормальных условиях. Опасность заключается в том, что после возникновения пожара пожарные газы могут заполнить часть горных выработок и после реверсирования не выйдут на поверхность, а попадут на маршруты движения людей.
Оценка возможных последствий увеличения сопротивления верхней части воздухоподающих стволов на проветривание была проведена с помощью компьютерных моделей вентиляционных сетей двух шахт – «им. А.А. Скочинского» (ДУЭК) и Добропольская
(ДТЭК).
В ходе исследований моделировалось увеличение сопротивления верхней части всех воздухоподающих стволов (по очереди). Диапазон изменения сопротивления верхней части ствола – увеличение на 0,1 и на 0,5 киломюрг. Результаты моделирования по шахте Добропольская
приведены в таблице №1.
Таблица 1. Результаты моделирования нарушений устойчивости проветривания на шахте Добропольская
Анализ полученных результатов показал, что при увеличении сопротивления на 0,5 киломюрг в стволах №2, №3 опрокидывание происходит в 14–22 ветвях: трубном ходке, ЦПП г.200, машинном отделении ЦПП г.200, пор. ветви ств.№2, откаточном квершлаге, сбойке №2, конвейерном кв., обходном кв. и др. выработках. Они расположены между тремя воздухоподающими стволами №2, №3, №4 (рис.1). Среди этих выработок можно выделить отдельные маршруты 32–318–31–51–53–55; 5–217–25–29–30–51–53–55; 34–36–35, включающие выработки с опрокинутым потоком воздуха. При этом общий расход воздуха уменьшается, так например, в пор. ветви ств. №2–расход воздуха был 31,94, а стал (–1,10).
Рис.1 – Упрощенная схема расположения воздухоподающих стволов ш–ты Добропольская
Результаты моделирования по шахте «им. А.А. Скочинского» приведены в таблице №2.
Таблица 2. Результаты моделирования нарушений устойчивости проветривания на шахте им. А.А. Скочинского
Анализ полученных результатов показывает, что закрывание пожарной ляды может привести к нарушению устойчивости проветривания в отдельных частях шахтной вентиляционной сети. Так, на шахте «им. А.А. Скочинского (рис.2) при увеличения сопротивления 1–го восточного воздухоподающего ствола возможно опрокидывании потоков воздуха в 38–45 ветвях (см. табл.№2). При увеличении сопротивления клетевого ствола – в 43 ветвях, после увеличения сопротивления 1–го западного воздухоподающего ствола нарушение устойчивости проветривания возможно в 27 ветвях. Особенностью данной шахты является то, что нарушение устойчивости проветривания происходит, в выработках связывающих отдельные секции шахты. Так, при увеличении сопротивления воздухоподающих стволов возможно опрокидывание вентиляционного потока в выработках, соединяющих отдельные секции шахты в части 1–го или 2–го или 3–го восточного и западного полевых откаточных штреков. Например, в 1–ом восточном воздухоподающем стволе по маршруту 22–25–26–27–28–29–30–31–32. Расход воздуха уменьшается в несколько раз, например, в ветви №6 в вост. полевом откаточном штр. №2 до увеличения сопротивления на 0,5 киломюрг был 14,4 а после стал (–7,8). В порожняковой ветви №3 был 45,8, стал (–2,72), в ветви №78 в конв. штр. 6 вост. лавы –0,26 (–0,198).
Рис.2 – Упрощенная схема воздухоподающих стволов ш–ты им. Скочинского
На шахтах Добропольская
и им. А.А. Скочинского
нагретый воздух подается к устью ствола через канал калорифера, подведенный к стене надшахтного здания. Этот способ является самым опасным по фактору устойчивости проветривания при пожаре, так как происходит наибольшее уменьшение расхода воздуха.
В данной работе, метод компьютерного моделирования шахтных вентиляционных сетей, был принят как менее трудоемкий и реально осуществимый. В условиях действующей шахты увеличение сопротивления стволов связано с большими организационно–техническими трудностями.
Проанализировав полученные результаты двух шахт можно сказать, что на шахте Добропольская
нарушение устойчивости проветривания возможно в основном в выработках околоствольных дворов, расположенных между воздухоподающими стволами №2, №3, №4, а на шахте им. А.А. Скочинского
также в выработках околоствольных дворов, расположенных между воздухоподающими стволами и в околоствольных дворах непосредственно тех стволов, в которых увеличивалось сопротивление.
Литература
1. Руководство по проектировании вентиляции угольных шахт.– К.: Основа.–1994.–311 С.
2. Правило безопасности в угольных шахтах.–К.: Держохоронпраці.–2005.–398 С.