Актуальность работы

Одной из важнейших мер создания и поддержания нормальных условий, обеспечивающих необходимые предпосылки для удовлетворительного самочувствия горнорабочих и их жизнедеятельности в шахтах, является качественное проветривание, то есть обеспечение рабочих мест необходимым количеством воздуха

Эксплуатация шахт связана с необходимостью проведения горных выработок различной протяженности и поперечного сечения. Для проветривания таких выработок до места соединения их с другими каналами вентиляционной сети шахты необходимы специальные устройства и оборудование.

Проветривание тупиковых выработок сравнительно небольшой длины (до 500м) при небольших газо- и тепловыделений, как правило, не вызывает затруднений. Если же длина тупиковой выработки превышает 500м, то обеспечение таких выработок необходимым количеством воздуха при современном состоянии техники представляет значительные трудности.

Плохое состояние проветривания и связанные с этим санитарно – гигиенические условия являются одной из основных причин существенного снижения производительности труда горнорабочих, темпов проведения выработок и, как следствие, несвоевременной подготовки необходимого фронта очистных забоев, увеличение сроков строительства шахт и подготовки новых горизонтов.

Цель исследования

На сегодняшний день проблема проветривания тупиковых выработок различной длины является актуальной не только на Ураине, но и за рубежом.

Целью работы является исследование способов проветривания тупиковых выработок, расчет проветривания, обоснование применения того или иного способа проветривания, разработка мероприятий по обеспечению проветривания протяженных тупиковых выработок

Содержание работы

1. СОСТОЯНИЕ ПРОВЕТРИВАНИЯ ТУПИКОВЫХ ВЫРАБОТОК ПРИ НОРМАЛЬНЫХ РЕЖИМАХ

1.1. Схемы и способы проветривания тупиковых выработок

Тупиковые выработки пооветриваются за счет общешахтной депрессии либо при помощи вентиляторов местного проветривания. В следствие того, что проветривание тупиковой части выработки за счет общешахтной депресси, согласно ПБ, осуществляется с помощью вентиляционных труб или перегородок длиной не более 60 м, то на шахтах для проветривания тупиковых выработок большей длины, как правило, применяют ВМП.

Известны нагнетательный, всасывающий и комбинированный способы проветривания тупиковых выработок при помощи ВМП и вентиляционных труб.

При нагнетательном способе (рис.1) вентилятор устанавливают в выработке со свежей струей перед устьем тупиковой выработки, считая по ходу вентиляторного потока. Во избежание возможной рециркуляции подаваемого в выработку воздуха по гибкому трубопроводу расстояние от устья ее до вентилятора принимается не менее 10 м, а подача вентилятором воздуха - не более 70% от расхода его в месте установки ВМП. Расстояние от конца вентиляционных труб до забоя выработки с целью обеспечения интенсивного вымывания газов из призабойной зоны принимается 8(12) м.

Рис.1 - НАГНЕТАТЕЛЬНЫЙ СПОСОБ ПРOВЕТИВАНИЯ (отображает движение свежей и отработанной струй воздуха по тупиковой выработке при данном способе)

1. - вентилятор
2. - трубопровод
3. - тупиковая выработка

При всасывающем способе проветривания (рис.2) вентилятор устанавливают на свежей струе воздуха за устьем тупиковой выработки, считая по ходу вентиляционного потока. В связи с этим в призабойной части выработки содержание газов и пыли оказывается большим, чем при нагнетательном способе проветривания.

ВСАСЫВАЮЩИЙ СПОСОБ ПРOВЕТИВАНИЯ (отображает движение свежей и исходящей струй воздуха по выработке при заданном способе)

1. - вентилятор
2. - трубопровод
3. - тупиковая выработка

Комбинированый способ применяется в тех случаях, когда выше описанные два способа не обеспечивают воздухом тупиковую выработку.

Оценивая способы проветривания с точки зрения безопасности работ возможности обеспечения требуемых атмосферных условий в выработках большей длины на глубоких горизонтах, где большие затруднения связаны с необходимостью поддержания нормальных тепловых условий, отдают предпочтение нагнетательному способу проветривания, позволяющий обеспечить более благоприятные условия труда в призабойном пространстве. На негазовых шахтах при ведении работ на сравнительно небольших глубинах для ускорения проветривания после взрывных работ целесообразно применять комбинированный способ проветривания.

Из данных таблицы 1 видно, что тупиковые выработки проветриваются исключительно нагнетательным способом с помощью ВМП и гибких трубопроводов.

Схема подведения воздуха к забою оказалась для всех обследованных шахт одинаковой, а именно: вентилятор располагается в выработке со сквозным проветриванием на удалении не менее 10 м от устья проводимой тупиковой выработки; непосредственно к вентилятору подсоединен трубопровод, который с помощью гибкого (или жесткого) колена передает воздух в основную воздухоподающую магистраль, проложенную в тупиковой выработке. Наиболее часто используются трубы диаметром 0,8 м.

1.2. Анализ причин неудовлетворительного проветривания тупиковых выработок

Неудовлетворительное состояние проветривания тупиковых выработок часто бывает причиной травмирования и гибели людей в этих выработках и на примыкающих к ним участкамх шахт. Плохое состояние проветривания тупиковых выработок в значительной мере объясняется низкой производственной дисциплиной, нарушением Правил технической эксплуатации и Правил безопасности. В первую очередь к таким нарушениям можно отнести отставание вентиляционных труб от забоя более чем на 8м - 48% всех случаев аварийного состояния, остановки ВМП -21% и недостаточный дебит воздуха в забое - 21%, повреждение вентиляционных труб - 12%

Из-за плохого проветривания в значительной мере сохраняются неудовлетворительные климатические условия в тупиковых выработках.

Длина звеньев гибких труб нередко меньше номинальной на 0,5-1 м, что затрудняет замену поврежденных трубопроводов. Звенья гибких вентиляционных труб подвешивают к стальному канату с помощью крюков, не приспособленных для фиксирования на канате. В результате при пуске ВМП происходит сбрасывание вентиляционных труб на почву.

В следствие непрямолинейного подвешивания трубопроводов и их плохого натяжения возрастает аэродинамическое сопротивление, а при пуске ВМП повреждаются трубы.

Для проветривания выработок в большинстве случаев используют малоэффективные с низким КПД вентиляторы типа СВМ-6М, а вентиляторов ВМЦ-8, ВМ-6, ВМ-8 явно недостаточно.

Некоторое представление о состоянии проветривания тупиковых выработок можно получить из данных таблицы 1, составленной на основе произведенных исследований. Так, утечки воздуха в трубопроводах с гибкими трубами диаметром 0,8 м, отнесенные на 100 м длины находятся в пределах 0,3 до 0,5 м3/с. Аэродинамическое сопротивление зависит от состояния трубопровода и давления воздуха в нем.

С ростом давления оно уменьшается, что объясняется как некоторым увеличением сечения трубопровода. так и разглаживанием складок. Это говорит о плохом натяжении подвешиваемых трубопроводов.

2. РАСЧЕТ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ПРИ НОРМАЛЬНЫХ РЕЖИМАХ ПРОВЕТРИВАНИЯ ТУПИКОВЫХ ВЫРАБОТОК.

Методика расчета вентиляционных трубопроводов при нормальных режимах проветривания приведена в "Руководстве..". Но следует отметить, что при расчетах в зависимости от вида и длины трубопровода принимается некоторый коэффициент утечек воздуха:

kут=Qвмп/Qз.п

где Qвмп - подача вентилятора, м3/с;

      Qз.п - расчет воздуха в конце трубопровода (у забоя выработки) , м3/с;

Заметим, что kу является величиной постоянной для данного трубопровода только при условии турбулентного режима движения воздуха на путях утечек, т.е при при квадратичной зависимости между избыточным давлением в трубопроводе и величиной утечек. Практически этой зависимости не наблюдается.

Более правильно было бы ввести аэродинамический расчет на основе уравнения сохранения энергии.