|
ДонНТУ |
Портал магистров ДонНТУ
Факультет геотехнологий и управления производством
Специальность: безопасность трудовой деятельности
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.
На сегодняшний день проблема проветривания тупиковых выработок различной длины является актуальной не только на Украине, 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.
Тупиковые выработки могут проветриваться за счет общешахтной депрессии или при помощи вентиляторов местного проветривания (ВМП). Вместо вентиляторов в отдельных случаях применяются эжекторы. Проветривание тупиковой части выработки за счет общешахтной депрессии, в соответствии с Правилами безопасности, должно осуществляться с помощью вентиляционных труб или перегородок длиной не более 60 м.В связи с этим для проветривания тупиковых выработок большей длины, как правило, применяются ВМП. Известно 3 способа проветривания тупиковых выработок при помощи ВМП и вентиляционных труб: нагнетательный, всасывающий и комбинированный.
При нагнетательном способе (рис. 1) вентилятор (1) устанавливают в выработке со свежей струей перед устьем тупиковой выработки. Во избежание возможной рециркуляции подаваемого в тупиковую выработку воздуха по гибкому трубопроводу (2) 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 (или перегородок) до забоя выработки принимается не более 8(12)м.
При всасывающем способе проветривания (рис. 2) вентилятор (1) устанавливают на свежей струе воздуха за устьем тупиковой выработки, считая по ходу вентиляционного потока. Свежий воздух к забою подается по выработке, а отсасывается по трубопроводу (2). В связи с этим в призабойной части выработки содержание газов и пыли оказывается большим, чем при нагнетательном способе проветривания.
Комбинированный 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 большой длины, где большие затруднения связаны с необходимостью поддержания нормальных тепловых условий, следует отдать предпочтение нагнетательному способу проветривании, позволяющему обеспечить более благоприятные условия труда в призабойном пространстве. На шахтах негазовых при ведении работ сравнительно на небольших глубинах для ускорения проветривания после взрывных работ целесообразно применять комбинированный способ проветривания.
С целью выяснения способов проветривания и схем подведения воздуха к забоям, а также факторов, влияющих на состояние проветривания и надежность работы систем местного проветривания в целом были обследованы тупиковые выработки таких шахт как «1/3 Новогродовская» (4 северный вентиляционный штрек пласта L 1 уклона №2; 2 северный вентиляционный штрек пласта L 1 уклона №2; монтажный ходок 17 южной лавы пласта L 1 уклона №1), «Россия» (1 южный вентиляционный штрек северного уклона II ступени пласта L 1; 2 южный вентиляционный штрек южного уклона II ступsени пласта L 1) и Украина» (уклон №1 пласта К8 III ступени ).
Проведя анализ установлено, что тупиковые выработки проветриваются нагнетательным способом с помощью ВМП типа ВМ-6 и ВМЭУ-10 и гибких трубопроводов диаметром 0,8 м.
Неудовлетворительное состояние проветривания тупиковых выработок часто бывает причиной травматизма и гибели людей в этих выработках и на примыкающих к ним участках шахт.
Так на шахте «Украина» в тупиковой выработке длиной 1100 м, где проветривание осуществлялось вентилятором местного проветривания, вентиляционные трубы находились лишь на длине 620 м, остальная часть выработки не проветривалась. Пробы рудниковой атмосферы показали, что содержимое кислорода составляло всего 2,8%, что привело к гибели человека.
Из-за плохого проветривания в значительной мере сохраняются неудовлетворительные климатические условия в тупиковых выработках. Для проветривания выработок в большинстве случаев используют малоэффективные с низким КПД вентиляторы (ВМ-6, ВМЦ-8 и другие). Подача этих вентиляторов весьма велика, а дебит воздуха в выработке не всегда достаточен, чтобы обеспечить указанное в Правилах безопасности требование. Для осуществления контроля поступления воздуха в тупиковые выработки разработана аппаратура. На основании проведенных исследований состояния проветривания тупиковых выработок установлено, что аэродинамическое сопротивление трубопроводов в 1,5-2 раза, а воздухопроницаемость в 2-3 раза больше нормативных значений.
Расчет расхода воздуха по выделению метана( углекислого газа) производится следующим образом.
При выемке угля в тупиковых выработках комбайном, отбойными молотками или выбуриванием пласта, а также при проходке стволов по формуле
где Qз.п – расход воздуха, который необходимо подавать в призабойное пространство тупиковой выработки, м3/мин; Iз.п - метановыделение на призабойном участке, м3/мин; С – допустимая согласно ПБ концентрация метана в исходящей из выработки вентиляционной струе, %; Со – концентрация метана в струе воздуха, поступающего в тупиковую выработку. %.
При взрывном способе выемки угля в тупиковых выработках, проводимых по угольным пластам определяется по формуле
где S – площадь поперечного сечения выработки в свету, м2; lз.тр – расстояние от конца вентиляционного трубопровода до забоя выработки, м; kт.д – коэффициент турбулентной диффузии; Iз.п max – максимальное метановыделение в призабойном пространстве после взрывания по углю, м3/мин; Cmax – допустимая максимальная концентрация метана в призабойном ространстве после взрывания по углю, %.
Расчет расхода воздуха для проветривания тупиковой выработки по газам, образующимся при взрывных работах, осуществляется по формуле
где Vвв – объем вредных газов, образующихся после взрывания, л; Т – время проветривания выработки после взрывания, мин; S – средняя площадь поперечного сечения выработки в свету при переменном сечении, м2; lп– длини тупиковой части выработки,м; kобв – коэффициент, учитывающий обводненность тупиковой выработки; kут.тр – коэффициент утечек воздуха в вентиляционных трубопроводах.
Расчет расхода воздуха по числу людей производится по формуле
где nчел.з.п., - наибольшее число людей, одновременно работающих в призабойном пространстве тупиковой выработки, чел.
Расход воздуха по минимальной скорости в выработке рассчитывается по формуле
где Vn min – минимально допустимая согласно ПБ скорость воздуха в тупиковой выработке, м/с.
Расход воздуха по минимальной скорости в призабойном пространстве тупиковой выработки в зависимости от температуры определяется по формуле
где Vз.min – минимально допустимая согласно ПБ скорость воздуха в призабойном пространстве выработки в зависимости от температуры, м/с.
При использовании комбинированного гибкого трубопровода коэффициент утечек воздуха определяется по формуле
где kут.тр 1 – коэффициент утечек воздуха для конечного участка трубопровода без полиэтиленового рукава; kут.тр 2 – коэффициент утечек воздуха для участка трубопровода с полиэтиленовым рукавом.
Аэродинамическое сопротивление гибкого комбинированного вентиляционного трубопровода определяется по формуле
где rтр – удельное аэродинамическое сопротивление гибкого вентиляционного труб опровода без утечек воздуха, кµ/м; n1 и n2 – число поворотов трубопровода на 90 ° и 45° соответственно; lтр1 – длина конечного участка трубопровода без полиэтиленового рукава, м; dтр1 – диаметр конечного участка трубопровода без полиэтиленового рукава, м; rтр.к - аэродинамическое сопротивление 1 м трубопровода с полиэтиленовым рукавом; lтр2 - – длина участка трубопровода с полиэтиленовым рукавом, м; dтр2 - диаметр участка трубопровода с полиэтиленовым рукавом, м.
Подача вентилятора, работающего на гибкий или жесткий трубопровод, определяется по формуле
Давление вентилятора, работающего на гибкий вентиляционный трубопровод или гибкий комбинированный трубопровод, определяется по формуле
Расход воздуха у забоя составит
Выбор ВМП производится после построения аэродинамической характеристики трубопровода, после чего производится проверка расхода воздуха в устье тупиковой выработки
где k'ут.тр – коэффициент утечек воздуха в трубопроводе на участке от ВМП до устья тупиковой выработки.
Расход воздуха в месте установки ВМП должен удовлетворять следующему условию
При выполнении работы планируется выявить особенности проветривания протяженных тупиковых выработок, разработать мероприятия по усовершенствованию их проветривания, а также установить возможные закономерности.
На данный момент магистерская работа находится в стадии разработки. После декабря 2009 года более подробную информацию можно получить у научного преподавателя.
 Рисунок - 1. Нагнетательный способ проветривания. (10 кадров, 5 повторений, 41,8 Кб) |  Рисунок - 2. Всасывающий способ проветривания. (10 кадров, 5 повторений, 43,8 Кб) |
|---|
Литература