ДонНТУ

RU

UA

EN

Магiстри ДонНТУ

Юхименко Ірина Юріївна

Факультет:  Геотехнологій та управління виробництвом Спеціальність:  Безпека трудової діяльності Тема магістерської роботи: Провітрювання тупикових виробок при нормальних і аварійних режимах в умовах шахти «Прогрес» ДП «Торезантрацит» Керівник:  доцент каф. «Охорони праці та аерології» Чистюхін В'ячеслав Володимирович

Біографія

АВТОРЕФЕРАТ

ЗМІСТ

1. ВСТУП

      Вугільна промисловість є однією з базових у народно-господарському комплексі України. Вугілля споживається майже у всіх галузях народного господарства та визначає в основному темпи й можливий рівень розвитку виробництва чорних і кольорових металів, електричної й теплової енергії та інших галузей промисловості.

      Інтенсифікація проведення гірничих виробок, застосування продуктивних машин і механізмів, безперервне збільшення глибини гірничих робіт і пов'язане з ним зростання температури повітря й порід, газоносність та газовиділення призводять до того, що провітрювання тупикових виробок стає усе більше складним.

      Основним завданням вентиляції тупикових виробок є подання у забій необхідної кількості повітря, що забезпечує швидкість його руху, достатньої для ефективного провітрювання як призабійної частини, так і всієї виробки в цілому. Швидкість руху повітря встановлюється Правилами безпеки, виходячи з необхідності виключення місцевих і пластових скупчень метану, видалення із проведеної виробки в найкоротший розрахунковий час отрутних продуктів вибуху та створення нормальних температурних умов у виробці.

2. МЕТА РОБОТИ

3. КОРОТКА ХАРАКТЕРИСТИКА ШАХТИ «ПРОГРЕС» ДП «ТОРЕЗАНТРАЦИТ»

      Шахта «Прогрес» здана в експлуатацію у грудні 1973 року із проектною потужністю 1800 тис. тон на рік.

     Шахтне поле розкрите головними центральними стволами: скіповим, клітьовим і клітьовим №2, а також вентиляційними: північним і південним. За кількістю метана шахта відноситься до надкатегорної. За раптовими викидами і пилом - не небезпечна. Приплив води у шахті становить: нормальний - 350-400 м³/годину, максимальний – 500 м³/годину.

      Шахтою розробляється пласт h₈ «Фомінскій», запаси 650 тис. тон на рік, з переважною потужністю 1,1-1,3 м. Система розробки на розкритій частині запасів пласта h₈ комбінована та стовпова. В очисних вибоях добування вугілля здійснюється комбайнами РКУ-10 із кріпленням очисного простору механізованим кріпленням 2КД-90. Спосіб керування покрівлею – повне обвалення.

      Подача свіжого повітря до шахти здійснюється двома клітьовими стволами, діаметром 8 м кожний. У навколоствольному дворі свіже повітря розподіляється на північну та південну панелі. Вихідний струмінь із південної панелі надходить до південного вентиляційного стволу до вентиляційної установки, обладнаної двома вентиляторами головного провітрювання типу ВЦД - 31,5. Вихідний струмінь із виробок північної панелі та похилого поля надходить до північного вентиляційного стволу, обладнаного двома вентиляторами головного провітрювання типу ВЦД - 32М.

4. СТАН ТЕПЛОВОГО РЕЖИМУ ШАХТИ «ПРОГРЕС» ДП «ТОРЕЗАНТРАЦИТ»

     Параметри мікроклімату у всіх діючих та запланованих до введення в роботу лавах і тупикових підготовчих виробок за поєднанням сполученню температури, відносній вологості та швидкості повітря на робочих місцях не задовольняють вимогам Правил безпеки у вугільних шахтах.

     На підставі шахтних обстежень температурного режиму гірничих виробок, аналізу матеріалів шахтних депрессіонних зйомок, вивчення гірничнотехнічних рішень, паспортів відпрацьовування лав і проведення підготовчих виробок, установлені основні джерела нагрівання рудничного повітря. За реальних умов шахти при температурах навколишнього гірничого масиву 37-40 ⁰С основними причинами формування несприятливого мікроклімату в лавах і тупикових підготовчих виробках є:

• недостатні витрати повітря для провітрювання виїмкових ділянок, лав і тупикових підготовчих виробок;
• більша довжина та розгалуженість повітроподавальних виробок;
• обводненість повітроподавальних виробок;
• застосування неефективних за тепловим фактором схем провітрювання виїмкових ділянок і технологічних схем очисної виїмки;
• незадовільний стан дільничних повітроподавальних і вентиляційних виробок;
• незадовільний стан гнучких вентиляційних трубопроводів для провітрювання тупикових підготовчих виробок.

5. ПРОВІТРЮВАННЯ ТУПИКОВИХ ВИРОБОК ПРИ НОРМАЛЬНИХ РЕЖИМАХ

Провітрювання виробок за рахунок загальшахтної депресії

      Провітрювання тупикових виробітків повинно проводитися за допомогою вентиляторів місцевого провітрювання (ВМП) або за рахунок загальшахтної депресії.

      При провітрюванні за рахунок загальшахтної депресії подача повітря у забій тупикових виробок відбувається за рахунок роботи вентиляторів головного провітрювання із застосуванням поздовжніх перегородок, вентиляційних труб, свердловин і паралельних виробок.

      Поздовжні перегородки (рис.1а) застосовуються тоді, коли до забою потрібно подати велику кількість повітря при невеликій довжині виробок (<60 м). Поздовжні перегородки зводяться із прогумованої тканини, дощок, цегли та ін. Основна вимога до перегородок – повітронепроникливість. Для боротьби із втратами повітря перегородки повинні покриватися цементним розчином або глиною, торкретбетоном або пінополіуретаном. Поздовжні перегородки використовуються рідко.

     Провітрювання тупикових виробок за допомогою твердих вентиляційних труб (рис.1б,в) може бути здійснено в поєднанні з перемичкою. Оскільки опір труб порівняно великий, цей спосіб застосовується для провітрювання коротких виробок. Залежно від конкретних умов по трубі може подаватися свіже повітря або відводитися загазоване.

Рисунок 1. Схеми провітрювання тупикових виробок за рахунок загальшахтної депресії із застосуванням поздовжньої перегородки (а) і вентиляційної труби, що подає повітря у забій (б) або відсмоктує повітря із забою (в).

     Провітрювання з використанням паралельних виробок застосовується тоді, коли виробка великої довжини проводиться по корисній копалині та для її провітрювання потрібно подавати значну кількість повітря. У цьому випадку поруч із основною проводиться допоміжна виробка. Через певні проміжки (10-20 м) виробки збиваються між собою. У міру проведення нових збійок між виробками в старих збійках повинні зводитися перемички, що покриваються повітронепроникними сумішами.

      Основна перевага всіх перерахованих способів подачі повітря до тупикових забоїв за рахунок загальшахтної депресії – безперервність дії вентиляції протягом доби та відсутність у виробці механічних збудників тяги, що забезпечує надійність і безпеку робіт.

Провітрювання виробок з використанням вентиляторів місцевого провітрювання

      При провітрюванні виробок за допомогою вентиляторів місцевого провітрювання застосовують наступні способи вентиляції: нагнітальний, усмоктувальний і комбінований.

      Нагнітальний спосіб провітрювання – найпоширеніший. Його перевага полягає в тому, що провітрювання призабійного простору здійснюється діяльним струменем свіжого повітря, що виходить із трубопроводу з великою швидкістю. За Правилами безпеки на газових вугільних шахтах кінець трубопроводу повинен розташовуватися на відстані від вибою <8 м, а в негазових і рудних шахтах – на відстані <12 і <10 м відповідно.

      До переваг нагнітального способу провітрювання відноситься ще й те, що до призабойного простору (де має місце максимальне газовиділення й знаходяться люди) надходить свіже повітря, що полегшує створення безпечних умов праці. У повітря яке рухається із забою до устя виділяється з поверхні виробки газ. Зміст газу у вихідному потоці безперервно підвищується аж до виходу повітря у виробку, провітрювану за рахунок загальшахтної депресії.

      Якщо подача нагнітального вентилятора, установленого на наскрізній виробці, більша за витрати подавального по ній повітря, то частина вихідного повітря буде знову засмоктуватися вентилятором і спрямовуватися трубопроводом до забою. Таке явище зветься рециркуляція повітря. Для запобігання рециркуляції Правила безпеки вимагають установлення вентилятору на відстані >10 м від устя провітрюваної виробки. При цьому подача вентилятора повинна бути <70% ніж витрати повітря, що рухається по наскрізній виробці.

     Недолік нагнітального способу провітрювання полягає в тому, що при веденні підривних робіт отрутні гази вибуху рухаються по виробці. Тому люди можуть увійти у виробку тільки тоді, коли зміст отрутних газів у ній у перерахуванні на умовний окис вуглецю становить 0,008 % за обсягом.

Рисунок 2. Схема провітрювання виробок нагнітальним способом з використанням вентилятора місцевого провітрювання.
Параметри анімації: gif-анімація, число кадрів - 3, число циклів - 6, розмір 95 кб. Для запуску анімації необхідно обновити сторінку.

     Усмоктувальний спосіб провітрювання застосовується на вугільних і рудних шахтах, не небезпечних за газом. Перевага його полягає в тому, що несвіже повітря відводиться із призабійного простору трубопроводом, а оскільки свіже повітря надходить до забою по виробці, більша її частина незагазована. Ефективність провітрювання виробки усмоктувальним способом залежить від відстані між кінцем усмоктувального трубопроводу та забоєм. У міру збільшення цієї відстані у призабійній частині утвориться застійна зона, та тривалість провітрювання виробки різко зростає.

      Основний недолік цього способу провітрювання полягає в тяжкості витримування відстані від вибою, тому що кінець трубопроводу знаходиться в зоні розльоту шматків породи та імовірність його ушкодження досить висока.

Рисунок 3. Схема провітрювання виробок усмоктувальним і нагнітально-усмоктувальним шляхом із використанням вентилятора місцевого провітрювання.

      Комбінований спосіб провітрювання частіше застосовується при швидкісній проходці на негазових шахтах. У ньому поєднуються переваги нагнітального способу (активне перемішування газів у призабійній зоні) і усмоктувального (обмежений обсяг провітрювання). При комбінованому способі провітрювання використовується один або два вентилятори. У випадку використання одного вентилятора він працює спочатку на усмоктування, а після видалення висококонцентрованої газової хмари з вибою по трубопроводу у вихідний струмінь вентилятор перемикається на нагнітання. При використанні двох вентиляторів основний вентилятор установлюється поблизу устя виробки (на відстані >10 м) і працює на усмоктування. Другий вентилятор (допоміжний) споряджається коротким нагнітальним трубопроводом і встановлюється у виробці поблизу вибою. Подача нагнітального вентилятора повинна бути на 20-30 % менше кількості повітря, що надходить до усмоктувального трубопроводу. Для запобігання поширення газової хмари убік устя іноді у виробітку на відстані 30-50 м від вибою встановлюється перемичка.

6. ПРОВІТРЮВАННЯ ТУПИКОВИХ ВИРОБОК ПРИ АВАРІЙНИХ РЕЖИМАХ

     Відновлення нормального режиму вентиляції в тупикових виробках при аваріях є складним технічним завданням, тому що доступ до аварійної виробки можливий тільки з боку вихідного струменя повітря, де, як правило, висока концентрація метану та температура. Ситуація погіршується, якщо вентиляційний трубопровід, що забезпечував провітрювання виробки до аварії, частково або повністю вийшов з ладу.

      Для відновлення провітрювання тупикових виробок при збереженні цілісності вентиляційного трубопроводу розроблена велика кількість способів і заходів. На тому ж, для випадку вигоряння трубопроводу або руйнування його в результаті вибуху є єдиний спосіб - прокладування нового трубопроводу вручну. Однак застосування цього способу поєднано з небезпекою.

      Для підвищення безпеки й зниження трудомісткості робіт із прокладування трубопроводу та відновлення провітрювання тупикової виробки може бути використаний спосіб, сутність якого полягає в тому, що самопрокладення гнучкого трубопроводу здійснюється шляхом його вивертання навиворіт під дією надлишкового тиску, що впливає на торець трубопроводу. Цей спосіб дозволяє прокласти трубопровід по виробці без присутності в ній людини, однак експлуатація трубопроводу можлива тільки після розгерметизації його кінця, а для цього необхідна присутність людини.

      Пристрій для гасіння пожежі, забезпечує самопрокладення водопостачального шланга по гірничий виробці. Недолік способу – не дозволяє використовувати трубопровід з метою вентиляції виробки в будь-який момент його прокладення.

7. ВИСНОВКИ

     Застосування холодильної техніки на шахті «Прогрес» ДП «Торезантроцит» дозволить знизити температуру у виробці до встановленої Правилами безпеки. Приводяться описи способів провітрювання тупикових виробок при нормальних і аварійних режимах, вказуються їхні переваги та недоліки.

8. ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

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 І.Ю.