ДонНТУ |
Портал магістрів ДонНТУ
Факультет: геотехнологій та управління виробництвом
Спеціальність:Безпека трудової діяльності
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 довжини і поперечного перерізу. Для провітрювання таких виробок до місця з'єднання їх з іншими каналами вентиляційної мережі шахти необхідні спеціальні пристрої та обладнання.
Провітрювання тупикових виробок порівняно невеликої довжини (до 500м) при невеликих газо-і тепловиділеннях, як правило, не викликає труднощів. Якщо ж довжина тупикової виробки перевищує 500м, то забезпечення таких виробок необхідною кількістю повітря при сучасному стані техніки представляє значні труднощі.
Поганий стан провітрювання та пов'язані з цим санітарно - гігієнічні умови є однією з основних причин істотного зниження продуктивності праці гірником, темпів проведення виробок і, як наслідок, невчасної підготовки необхідного фронту очисних забоїв, збільшення строків будівництва шахт і підготовки нових горизонтів.
На сьогоднішній день проблема провітрювання тупикових виробок різної довжини є актуальною не тільки на Україні, але й за кордоном.
Метою роботи є дослідження засобів провітрювання тупикових виробок, розрахунок провітрювання, обгрунтування застосування того чи іншого засобу провітрювання, розробка заходів щодо забезпечення провітрювання протяжних тупикових виробок.
Тупикові виробки можуть провітрювати за рахунок общешахтной депресії або за допомогою вентиляторів місцевого провітрювання (ВМП). Замість вентиляторів в окремих випадках застосовуються ежектори. Провітрювання тупикової частини виробки за рахунок общешахтної депресії, у відповідності з Правилами безпеки, повинно здійснюватися за допомогою вентиляційних труб або перегородок довжиною не більше 60 м. Узв'язку з цим для провітрювання тупикових виробок більшої довжини, як правило, застосовуються ВМП. Відомо 3 способи провітрювання тупикових виробок за допомогою ВМП та вентиляційних труб: нагнітальні, всмоктувальні і комбіновані.
При нагнітальному спосіб (рис. 1) вентилятор (1) встановлюють у виробленні зі свіжим струменем перед уст’єм тупикової виробки. Щоб уникнути можливої рециркуляції подається у тупикові виробки повітря по гнучкому трубопроводу (2) відстань від гирла його до вентилятора приймається не менше 10 м., а подача вентилятором повітря - не більше 70% від витрат його в місці встановлення ВМП. Відстань від кінця вентиляційних труб (або перегородок) до забою виробки приймається не більше 8 (12) м.
При всмоктуючому способі провітрювання (рис. 2) вентилятор (1) встановлюють на свіжому струмені повітря за уст’єм тупикової виробки, вважаючи по ходу вентиляційного потоку. Свіже повітря до забою подається по виробці, а відсмоктується по трубопроводу (2). У зв'язку з цим у прізабіній частині виробки вміст газів та пилу виявляється більшим, ніж при нагнітальному засобі провітрювання.
Комбінований засіб застосовується в тих випадках, коли вище описані два засоби не забезпечують повітрям тупикові виробки.
Оцінюючи засоби провітрювання з точки зору безпеки робіт, можливості забезпечення необхідних атмосферних умов у виробках великої довжини, де великі труднощі пов'язані з необхідністю підтримки нормальних теплових умов, слід віддати перевагу нагнітальніому засобу провітрювання, що дозволяє забезпечити більш сприятливі умови праці в прізабойному просторі. На шахтах негазових при веденні робіт порівняно на невеликих глибинах для прискорення провітрювання після підривних робіт доцільно застосовувати комбінований засіб провітрювання.
З метою з'ясування засобів провітрювання і схем підведення повітря до забою, а також факторів, що впливають на стан провітрювання та надійність роботи систем місцевого провітрювання в цілому були обстежені тупикові виробки таких шахт як «1 / 3 Новогродівска» (4 північний вентиляційний штрек пласта L 1 ухилу № 2; 2 північний вентиляційний штрек пласта L 1 ухилу № 2; монтажний ходок 17 південної лави пласта L 1 ухилу № 1), «Росія» (1 південний вентиляційний штреку північного ухилу II ступеня пласта L 1; 2 південний вентиляційний штрек південного ухилу II ступені пласта L 1) і «Україна»(ухил № 1 пласта К8 III ступеня).
Провівши аналіз встановлено, що тупикові виробки провітрюються нагнітальніим засобом за допомогою ВМП типу ВМ-6 та ВМЕУ-10 і гнучких трубопроводах діаметром 0,8 м.
Незадовільний стан провітрювання тупикових виробок часто буває причиною травматизму і загибелі людей в цих виробках і на примикаючих до них ділянках шахт.
Так на шахті «Україна» в тупиковій виробціі довжиною 1100 м, де провітрювання здійснювалося вентилятором місцевого провітрювання, вентиляційні труби знаходилися лише на довжині 620 м, інша частина виробки не провітрюється. Проби рудникової атмосфери показали, що вміст кисню становило всього 2,8%, що призвело до загибелі людини.
З-за поганого провітрювання значною мірою зберігаються незадовільні кліматичні умови в тупикових виробках. Для провітрювання виробок в більшості випадків використовують малоефективні з низьким ККД вентилятори (ВМ-6, вмц-8 та інші). Подача цих вентиляторів досить велика, а дебіт повітря у виробленні не завжди достатній, щоб забезпечити зазначену в Правилах безпеки вимогу. Для здійснення контролю надходження повітря в тупикові виробки розроблена спеціальна апаратура. На підставі проведених досліджень стану провітрювання тупикових вироблень встановлено, що аеродинамічний опір трубопроводів в 1,5-2 рази, а повітропроникності в 2-3 рази більше нормативних значень.
Розрахунок витрати повітря по виділенню метану (вуглекислого газу) здійснюється наступним чином.
При виїмці вугілля в тупикових виробках комбайном, відбійними молотками або вибуріваніем шару, а також при проходки стволів за формулою
де Qз.п - витрати повітря, які необхідно подавати до прізабойного простіру тупикової виробки, м3/хв; Iз.п - метановиділення на прізабойній ділянці, м3/хв; С - допустима згідно ПБ концентрація метану в вихідного з виробки вентиляційного струменя,%; Со - концентрація метану в струмені повітря, що надходить в тупикових виробок. %.
При вибуховому засобі виїмки вугілля в тупикових виробках, що проводяться по вугільних пластах визначається за формулою
де S - площа поперечного перерізу виробки в світу, м2; lз.тр - відстань від кінця вентиляційного трубопроводу до вибою виробки, м; kт.д - коефіцієнт турбулентної дифузії; Iз.п max - максимальне метановиділення в прізабойному просторі після взривання по вугіллю, м3/хв; Cmax - допустима максимальна концентрація метану в прізабойному просторі після взривання по вугіллю,%.
Розрахунок витрати повітря для провітрювання тупикової виробки по газу, які утворюються при підривних роботах, здійснюється за формулою
де Vвв - обсяг шкідливих газів, що утворюються після взривання, л; Т - час провітрювання виробки після взривання, хв; S - середня площа поперечного перерізу виробки в світлі при змінному перерізі, м2; lп-довжина тупиково частини виробки, м; kобв - коефіцієнт , що враховує обводнення тупикової виробки; kут.тр - коефіцієнт витоків повітря в вентиляційних трубопроводах.
Розрахунок витрати повітря по кількості людей здійснюється за формулою
де nчол.з.п., - найбільша кількість людей, які одночасно працюють у прізабойном просторі тупикової виробки, чол.
Витрата повітря по мінімальній швидкості у виробці розраховується за формулою
де Vn min - мінімально допустима згідно ПБ швидкість повітря в тупиковою виробки, м / с.
Витрата повітря по мінімальній швидкості в прізабійному просторі тупикової виробки у залежності від температури визначається за формулою
При використанні комбінованого гнучкого трубопроводу коефіцієнт витоків повітря визначається за формулою
де kут.тр 1 - коефіцієнт витоків повітря для кінцевої ділянки трубопроводу без поліетиленового рукава; kут.тр 2 - коефіцієнт витоків повітря для ділянки трубопроводу з поліетиленовим рукавом.
Аеродинамічний опір гнучкого комбінованого вентиляційного трубопроводу визначається за формулою
де rтр - питомий аеродинамічний опір гнучкого вентиляційного трубопровода без витоків повітря, кµ / м; n1 і n2 - число поворотів трубопроводу на 90° і 45° відповідно; lтр1 - довжина кінцевого ділянки трубопроводу без поліетиленового рукава, м; dтр1 - діаметр кінцевого ділянки трубопроводу без поліетиленового рукава, м; rтр.к - аеродинамічний опір 1 м трубопроводу з поліетиленовим рукавом; lтр2 - - довжина ділянки трубопроводу з поліетиленовим рукавом, м; dтр2 - діаметр ділянки трубопроводу з поліетиленовим рукавом, м.
Подача вентилятора, що працює на гнучкий або жорсткий трубопровід, визначається за формулою
Тиск вентилятора, що працює на гнучкий вентиляційний трубопровід чи гнучкий комбінований трубопровід, визначається за формулою
Витрата повітря у вибою складе
Вибір ВМП проводиться після побудови аеродинамічної характеристики трубопроводу, після чого проводиться перевірка витрати повітря в гирлі тупикової виробки
де k'ут.тр - коефіцієнт витоків повітря в трубопроводі на ділянці від ВМП до гирла тупикової виробки.
Витрата повітря в місці встановлення ВМП повинен задовольняти наступні умови
При виконанні роботи планується виявити особливості провітрювання протяжних тупикових вироблень, розробити заходи по вдосконаленню їх провітрювання, а також встановити можливі закономірності.
На даний момент магістерська робота знаходиться в стадії розробки. Після грудня 2009 року більш детальну інформацію можна отримати у наукового викладача.
 Рисунок - 1. Нагнітальний спосіб провітрювання. (10 кадрів, 5 повторень, 41,8 Кб) |  Рисунок - 2. Всмоктуючий спосіб провітрювання. (10 кадрів, 5 повторень, 43,8 Кб) |
|---|
Література