ДонНТУ
RU
UA
EN
Магистры ДонНТУ| ДонНТУ |
RU |
UA |
EN |
Магистры ДонНТУ |
 |
Факультет: Геотехнологии и управления производствомСпециальность: Безопасность трудовой деятельностиТема магистерской работы:Проветривание тупиковых выработок при нормальных и аварийных режимах в условиях шахты «Прогресс» ГП «Торезантрацит»Руководитель: доцент каф. «Охраны труда и аэрологии» Чистюхин Вячеслав Владимирович |
Угольная промышленность является одной из базовых в народно-хозяйственном комплексе Украины. Уголь потребляется почти во всех отраслях народного хозяйства и определяет в основном темпы и возможный уровень развития производства черных и цветных металлов, электрической и тепловой энергии и других отраслей промышленности.
Интенсификация проведения горных выработок, применение производительных машин и механизмов, непрерывное увеличение глубины горных работ и связанное с ним возрастание температуры воздуха и пород, газоносности и газовыделений приводят к тому, что проветривание тупиковых выработок становится все более сложным.
Основной задачей вентиляции тупиковых выработок является подача в забой достаточного количества воздуха, обеспечивающего скорость его движения, достаточную для эффективного проветривания как призабойной части, так и всей выработки в целом. Скорость движения воздуха устанавливается Правилами безопасности, исходя из необходимости исключения местных и слоевых скоплений метана, удаления из проводимой выработки в кратчайшее расчетное время ядовитых продуктов взрыва и создания нормальных температурных условий в выработке.
Цель работы – исследование и обоснование способов проветривания тупиковых выработок при нормальных и аварийных режимах в условиях шахты «Прогресс» ГП «Торезантрацит».
Шахта «Прогресс» сдана в эксплуатацию в декабре 1973 года с проектной мощностью 1800 тыс. тонн в год.
Шахтное поле вскрыто главными центральными стволами: скиповым, клетевым и клетевым №2, а также вентиляционными: северным и южным. По метанообильности шахта относится к сверхкатегорной. По внезапным выбросам и по пыли – не опасная. Приток воды по шахте составляет: нормальный – 350-400 м3/час, максимальный – 500 м3/час.
Шахтой разрабатывается пласт h8 «Фоминской», запасы 650 тыс. тонн/год, с преобладающей мощностью 1,1-1,3 м. Система разработки на вскрытой части запасов пласта h8 комбинированная и столбовая. В очистных забоях выемка угля осуществляется комбайнами РКУ-10 с креплениями очистного пространства механизированными крепями 2КД-90. Способ управления кровлей - полное обрушение.
Подача свежего воздуха в шахту осуществляется по двум клетевым стволам, каждый диаметром 8 м. В околоствольном дворе свежий воздух распределяется на северную и южную панели. Исходящая струя из южной панели поступает на южный вентиляционный ствол к вентиляционной установке, оборудованной двумя вентиляторами главного проветривания типа ВЦД - 31,5. Исходящая струя из выработок северной панели и уклонного поля поступает на северный вентиляционный ствол, который оборудован двумя вентиляторами главного проветривания типа ВЦД - 32М.
Параметры микроклимата во всех действующих и планируемых к вводу в работу лавах и тупиковых подготовительных выработках по сочетанию температуры, относительной влажности и скорости воздуха на рабочих местах не удовлетворяют требованиям Правилам безопасности в угольных шахтах.
На основании шахтных обследований температурного режима горных выработок, анализа материалов шахтных депрессионных съемок, изучения горнотехнических решений, паспортов отработки лав и проведения, подготовительных выработок установлены основные источники нагрева рудничного воздуха. В реальных условиях шахты при температурах окружающего горного массива 37-40 0С основными причинами формирования неблагоприятного микроклимата в лавах и тупиковых подготовительных выработках являются:
Недостаточная обеспеченность рабочих мест воздухом, является одной из основных причин формирования неблагоприятных тепловых условий, и обусловлена как сложностью шахтной вентиляционной сети, так и неудовлетворительным состоянием вентиляционных сооружений.
Фактические значения внешних утечек воздуха на южном, северном и скиповом стволах, являющимися вентиляционными стволами шахты, превышают нормативные значения утечек воздуха на 25-30 %.
Из-за неудовлетворительного состояния гибких вентиляционных трубопроводов к забоям тупиковых подготовительных выработок поступает 100-150 м/мин воздуха. Вследствие недостаточных расходов воздуха в призабойных зонах тупиковых выработок формируются неблагоприятные тепловые условия даже при их протяженности 70-100 м.
Обводненность основных воздухоподающих выработок и участковых выработок приводит к интенсивному тепло- и влагонасыщению воздуха, поступающего на проветривание выемочных участков.
Нормализация тепловых условий в лавах и подготовительных выработках шахты возможна на основе выполнения комплекса мер по снижению нагрева воздуха и искусственному его охлаждению.
Проветривание выработок за счет общешахтной депрессии
Проветривание тупиковых выработок должно производиться с помощью вентиляторов местного проветривания (ВМП) или за счет общешахтной депрессии.
При проветривании за счет общешахтной депрессии подача воздуха в забой тупиковых выработок производится за счет работы вентиляторов главного проветривания с применением продольных перегородок, вентиляционных труб, скважин и параллельных выработок.
Продольные перегородки (рис.1а) применяются тогда, когда к забою нужно подать большое количество воздуха при небольшой длине выработок (не более 60 м). Продольные перегородки возводятся из прорезиненной ткани, досок, кирпича и др. Основное требование к перегородкам - воздухонепроницаемость. Для борьбы с потерями воздуха перегородки должны покрываться цементным раствором или глиной, торкретбетоном или пенополиуретаном. Продольные перегородки используются редко.
Проветривание тупиковых выработок с помощью жестких вентиляционных труб (рис.1 б, в) может быть осуществлено в сочетании с перемычкой. Так как сопротивление труб сравнительно велико, этот способ применяется для проветривания коротких выработок. В зависимости от конкретных условий по трубе может подаваться свежий воздух или удаляться загазированный.
Рисунок 1. - Схемы проветривания тупиковых выработок за счет общешахтной депрессии с применением продольной перегородки (а) и вентиляционной трубы, подающей воздух в забой (б) и отсасывающей воздух из забоя (в).
Проветривание с использованием параллельных выработок применяется тогда, когда выработка большой длины проводится по полезному ископаемому и для ее проветривания требуется подавать значительное количество воздуха. В этом случае рядом с основной выработкой проводится вспомогательная выработка. Через определенные промежутки (10-20 м) выработки сбиваются между собой. По мере проведения новых сбоек между выработками в старых сбойках должны возводиться перемычки, покрываемые воздухонепроницаемыми составами.
Основное достоинство всех перечисленных способов подачи воздуха в тупиковые забои за счет общешахтной депрессии - непрерывность действия вентиляции в течение суток и отсутствие в выработке механических возбудителей тяги, что обеспечивает надежность и безопасность работ.
Проветривание выработок с использованием вентиляторов местного проветривания
При проветривании выработок с помощью вентиляторов местного проветривания применяют следующие способы вентиляции: нагнетательный, всасывающий и комбинированный.
Нагнетательный способ проветривания – наиболее распространен. Достоинство его заключается в том, что проветривание призабойного пространства осуществляется деятельной струей свежего воздуха, выходящего из трубопровода с большой скоростью. По Правилам безопасности на газовых угольных шахтах конец трубопровода должен располагаться на расстоянии от забоя <8 м, а в негазовых и рудных шахтах – на расстоянии <12 и <10 м соответственно.
К достоинствам нагнетательного способа проветривания относится и то, что в призабойное пространство (где имеет место максимальное газовыделение и находятся люди) поступает свежий воздух, что облегчает создание безопасных условий труда. По мере движения воздуха от забоя к устью в него выделяется из поверхности выработки газ. Содержание газа в исходящем потоке непрерывно повышается вплоть до выхода воздуха в выработку, проветриваемую за счет общешахтной депрессии.
Если подача нагнетательного вентилятора, установленного на сквозной выработке, больше расхода подаваемого по ней воздуха, то часть исходящего воздуха будет вновь засасываться вентилятором и направляться по трубопроводу в забой. Такое явление носит название рециркуляции воздуха. Для предотвращения рециркуляции Правила безопасности предписывают устанавливать вентилятор на расстоянии >10 м от устья проветриваемой выработки. При этом подача вентилятора должна быть <70% расхода воздуха, движущегося по сквозной выработке.
Недостаток нагнетательного способа проветривания заключается в том, что при ведении взрывных работ ядовитые газы взрыва движутся по выработке. Поэтому люди могут войти в выработку только тогда, когда содержание ядовитых газов в ней в пересчете на условную окись углерода составляет 0,008 % по объему.
Рисунок 2. - Схема проветривание выработок нагнетательным способом с использованием вентилятора местного проветривания.
Параметры анимации: gif-анимация, число кадров - 3, число циклов - 6, размер 95 кБ. Для запуска анимации необходимо обновить страницу.
Всасывающий способ проветривания применяется на угольных и рудных шахтах, не опасных по газу. Достоинство его заключается в том, что несвежий воздух отводится из призабойного пространства по трубопроводу, а так как свежий воздух поступает к забою по выработке, то большая ее часть незагазована. Эффективность проветривания выработки всасывающим способом зависит от расстояния между концом всасывающего трубопровода и забоем. По мере увеличения этого расстояния в призабойной части образуется застойная зона и продолжительность проветривания выработки резко возрастает.
Основной недостаток этого способа проветривания заключается в трудности выдерживания расстояния от забоя, так как конец трубопровода находится в зоне разлета кусков породы и вероятность его повреждения весьма высокая.
Рисунок 3. Схема проветривание выработок всасывающим и нагнетательно-всасывающим способом с использованием вентилятора местного проветривания.
Комбинированный (нагнетательно-всасывающий) способ проветривания чаще применяется при скоростной проходке на негазовых шахтах. В нем сочетаются достоинства нагнетательного способа (активное перемешивание газов в призабойной зоне) и всасывающего (ограниченный объем проветривания). При комбинированном способе проветривания используется один или два вентилятора. В случае использования одного вентилятора он работает вначале на всасывание, а после удаления высококонцентрированного газового облака из забоя по трубопроводу в исходящую струю вентилятор переключается на нагнетание. При использовании двух вентиляторов основной вентилятор устанавливается вблизи устья выработки (на расстоянии >10 м) и работает на всасывание. Второй вентилятор (вспомогательный) снабжается коротким нагнетательным трубопроводом и устанавливается в выработке вблизи забоя. Подача нагнетательного вентилятора должна быть на 20-30 % меньше количества воздуха, которое поступает во всасывающий трубопровод. Для предотвращения распространения газового облака в сторону устья иногда в выработке на расстоянии 30-50 м от забоя устанавливается перемычка.
Восстановление нормального режима вентиляции в тупиковых выработках при авариях является сложной технической задачей, так как доступ в аварийную выработку возможен только со стороны исходящей струи воздуха, где, как правило, высокие концентрация метана и температура. Положение усугубляется, если вентиляционный трубопровод, обеспечивавший проветривание выработки до аварии, частично или полностью вышел из строя.
Для восстановления проветривания тупиковых выработок при сохранении целостности вентиляционного трубопровода разработано большое количество способов и средств. В то же время для случая выгорания трубопровода или разрушения его в результате взрыва имеется единственный способ - прокладка нового трубопровода вручную. Однако применение этого способа сопряжено с опасностью.
Для повышения безопасности и снижения трудоемкости работ по прокладке трубопровода и восстановлению проветривания тупиковой выработки может быть использован способ. Сущность которого состоит в том, что самопрокладка гибкого трубопровода осуществляется путем его выворачивания наизнанку под действием избыточного давления, воздействующего на торец трубопровода. Этот способ позволяет проложить трубопровод по выработке без нахождения в ней человека, однако эксплуатация трубопровода возможна только после разгерметизации его конца, для этого необходимо присутствие человека.
Устройство для тушения пожара, обеспечивает самопрокладку водоподающего шланга по горной выработке. Недостаток способа – не позволяет использовать трубопровод для целей вентиляции выработки в любой момент его прокладки.
Применение холодильной техники на шахте «Прогресс» ГП «Торезантроцит» позволит снизить температуру в выработке до установленной в Правилах безопасности. Приводятся описания способов проветривания тупиковых выработок при нормальных и аварийных режимах, указываются их достоинства и недостатки.
1. Информация технического отдела шахты «Прогресс» ГП «Торезантрацит».
2. http://miningrocks.ru/?p=27 Приводится определение «Проветривание тупиковых выработок».
3. http://www.diclib.com/cgi-bin/d1.cgi?l=ru&base=bse&page=showid&id=57349 Значение слова «Проветривание шахты» в Большой советской энциклопедии.
4. Ушаков К.З., Бурчаков А.С., Пучков Л.А., Медведев И.И. Аэрология горных предприятий: Учебник для вузов. – 3-е изд., перераб. И доп. –М.:Недра, 1987. 420 с.
5. Правила безпеки у вугiльных шахтах. – К, 2005.-с.246-249
6. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. – К.: Основа, 1991.
7. Абрамов Ф.А. Рудничная аэродинамика. –М.:Недра, 1972.
8. Бурчаков А.С., Мустель П.И. Рудничная аэрология.– М.: Недра, 1971.
9. Медведев И.И. Проветривание калийных рудников.– М.: Недра, 1970.
10. Иванов О.П., Мамченко В.О. Аэродинамика и вентиляторы. Учебник для вузов. – Л.:Машиностроение, 1986.
© ДонНТУ, 2009, Юхименко И.Ю.