На сьогоднішній день, внаслідок розробки запасів вугілля на великих глибинах і в складних гірничо-геологічних умовах, на шахтах сформувалася складна схема гірничих виробок, не забезпечуються розрахунковими витратами повітря об'єкти провітрювання. Вентиляція шахти істотно впливає на безпеку праці гірників, а також потребує великих енерговитрат вентиляторами головного провітрювання. Тому необхідно досліджувати причини погіршення провітрювання, щоб розробити заходи для підвищення ефективності провітрювання шахти, економії електроенергії і скорочення непродуктивних втрат повітря.

     Зробити аналіз існуючої схеми вентиляції гірничих виробок та воздухорозподілу по виробкам шахти «Центральна», вивчити проект доопрацювання запасів, дослідити теплові умови, стійкість провітрювання шахти.
Розробити заходи щодо поліпшення провітрювання на перспективний період, з підвищення стійкості провітрювання, зниженню труднощів провітрювання та витрат на електроенергію, споживану вентиляторами шахти, нормалізації теплових умов у вибоях.

     Поле шахти «Центральна» розташоване в центральній частині Красноармійського геолого-промислового району Донбасу. Шахта входить до складу Державного підприємства «Красноармійськвугілля». Введена в експлуатацію в 1914 році. З 1959 по 1964 роки проведена реконструкція шахти.

     На балансі шахта має п'ять вугільних пластів. В даний час роботи ведуться на пластах l₁, l₇, k₇.
Марки вугілля: l₇ — Г^к+ГЖО^к, l₁ — Г^к, k₇ — Г^к, h₁₀ — ГЖ.

     Технічними межами поля шахти «Центральна» є: на півночі — технічна межа шахти «Краснолиманська», що відстоїть від стволів шахти «Центральна» на відстані до 4000 м, на півдні — технічна межа шахти імені Г.М. Димитрова, що проходить по умовної лінії, що ділить поле між цими шахтами навпіл і відстоїть від стволів шахти «Центральна» на відстані 2500 м; на заході — технічна межа раніше відпрацьованого поля шахти «3-3«біс» і шахти «Новатор», а також гірські виробки старих шахт і виходи пластів під наноси; на сході — кордон шахтного поля проходить ізогіпсою з відміткою «мінус» 650 м — верхня межа шахти імені А.Г. Стаханова.

     Протяжність поля: по простяганню — 5,7 - 6,6 км; з падіння — 3,4 - 4,0 км. Площа шахтного поля — 19,38 - 26,4 км². Група складності родовища — I. Протяжність гірничих виробок — 56,8 км. Проектна потужність шахти — 700 тис. т/рік. Плановий видобуток — 90 тис. т/рік.

     Категорійність шахти: по газу — зверхкатегорна; по пилу — небезпечна; по викидах — не небезпечна; по самозайманню — не небезпечна. Спосіб розтину — вертикальними стволами. Система розробки — довгими стовпами по простяганню з відпрацюванням стовпів зворотним ходом. Максимальна глибина розробки — 660 м. Схема підготовки — панельна. Управління покрівлею — повне обвалення. Види транспорту — конвеєрний, рейковий. У період з 2010 року по 2013 рік планується відпрацювання запасів вугілля по пластах l₁, l₇, h₁₀: 1 північна лава південного похилу пл.l₇; 2 південна лава пл.h₁₀; цілики пл.l₁.

     За даними на березень 2010 року видобуток вугілля здійснювався однією виїмковою ділянкою на південній панелі пл.l₇. Виймання вугілля здійснюється комбайном 1К101У з механізованим кріпленням 1КД-90. Транспортування вугілля з лави здійснюється конвеєром СП-25. По конвеєрним штрекам вугілля транспортується стрічковими конвеєрами типу 1Л-80 і 1Л-100, по магістральних — 2Л-100 і 3л-100. Вантажі по горизонтальних гірських виробках доставляються акумуляторними електровозами АМ-8Д, 2АМ-8Д, по похилих виробках — підйомними машинами БМ-2000; Ц2,0 х 1,5; Ц2,5 х 2,0. Доставка людей по горизонтальних і похилих виробках здійснюється в людських вагонетках ВЛН-10 і ВП-12.

     Система провітрювання шахти — секційна. Спосіб провітрювання — всмоктуючий. Поле шахти розкрите шістьма вертикальними стволами № 1, № 1 «біс», № 2, № 2 «біс», № 3 та північним вентиляційним. Ствол № 1 пройдений до гор. 217 м, діаметром 4,27 м. Ствол № 1 «біс» пройдений до гор. 217 м, діаметром 5,25 м. Ствол № 2 пройдений до гор. 622 м, діаметром 6,0 м, обладнаний двухклетєвим підйомом. Ствол № 2 «біс» пройдений до гор. 622 м, діаметром 6,0 м, обладнаний двухскіповим підйомом. Ствол № 3 пройдений до гор. 622 м, діаметром 6,0 м, обладнаний двухклетєвим підйомом. Північний вентиляційний ствол пройдений до гор. 400 м, діаметром 5,0 м.

     Гірничі виробки шахти «Центральна» провітрюються двома вентиляційними установками на стволах № 1 «біс» і № 2 «біс».
Вентиляційна установка ствола № 1 «біс» обладнана двома однотипними вентиляторами ВЦ-31,5. Провітрює виробки південної панелі пл. l₇, виробки гор. 217 м і бремсбергів № 9 і № 10 пл.l₁.
Вентиляційна установка ствола № 2 «біс» обладнана двома однотипними вентиляторами ВЦО-3,1. Провітрює виробки руддвора гор. 622 м, похилу № 1 пл.k₇ і виробки пл.h₁₀.
Кількість повітря, що надходить в шахту для провітрювання — 9030 м³/хв.

     У шахту на провітрювання гірських виробок надходить 150,5 м³/с повітря, яке витрачається наступним чином: на провітрювання виїмкової ділянки — 9,5 м³/с або 6,3%; на провітрювання підтримуваних виробок — 100,0 м³/с або 66,4%; на відокремлене провітрювання камер — 13,0 м³/с або 8,6%. Внутрішні витоки повітря складають 28,0 м³/с або 18,6% від загальних витрат повітря, що надходить в шахту, що перевищує розрахункові в 4,0 рази.

     Розрахункові витрати повітря для провітрювання шахти на лютий 2010 склали 91,7 м³/с. Забезпечення шахти повітрям — 164%. В експлуатації шахти знаходяться: одна виїмкова ділянка; п'ять відособлено провітрюваних камер; 27 підтримуваних виробок. Розрахункові витрати повітря для виїмкової ділянки 1 північної лави південного похилу пл.l₇ прийняті за пиловим чинником і склали 6,9 м³/с. Забезпеченість повітрям виїмкової ділянки склала 138%. На відокремлене провітрювання камер витрачається 13,0 м³/с повітря при розрахунковому — 10,8 м³/с. Забезпеченість складає 120%. На провітрювання підтримуваних виробок витрачається 100,0 м³/с повітря або 66% від витрат повітря, що надходить в шахту. Забезпеченість розрахунковими витратами повітря підтримуваних виробок становить 170%.

     Аналіз стану провітрювання шахти і результати розрахунку вентиляційної мережі на ЕОМ дозволяють зробити наступні висновки. Основними недоліками в провітрюванні шахти на період проведення депресійної зйомки були:

• Понаднормові витрати повітря на провітрювання камер і підтримуваних виробок. Фактичні витрати повітря становлять відповідно 8,6% і 66,4% від витрат повітря, що надходить у шахту (забезпеченість 120 і 170% відповідно) (порушення ПБ п. 3.1.1).
• Незадовільний стан ряду вентиляційних споруд, в результаті чого внутрішні витоки в цілому по шахті перевищують розрахункові в 4,0 рази (порушення ПБ п. 3.1.1).
• Застосування горючого матеріалу, що не має вогнезахисного покриття, для виготовлення вентиляційних дверей в шлюзах, призначених для запобігання закорочування вентиляційних струменів, що надходять на крило, панель, групу виїмкових ділянок (порушення ПБ п. 3.2.1).
• Відсутність шлюзування у ряді виробок з встановленими в них вентиляційними спорудами (порушення ПБ п. 3.2.1).
• Відсутність в ряді виробок пристроїв, що полегшують відкривання вентиляційних дверей з депресією шлюзів 50 мм вод. ст. і більше (порушення ПБ п. 3.2.2).
• Незадовільний стан окремих гірських виробок, у результаті чого швидкість вентиляційного струменя у них перевищує допустимі норми ПБ, а аеродинамічний опір і депресія цих виробок великі (порушення ПБ п. 2.2.3 та п. 3.1.3).
• Значні зовнішні підсоси повітря через елементи будівельних споруд вентиляційної установки ствола № 2 «біс» (порушення ПБ п. 3.1.1).
• Перевищення швидкості струменя в каналах вентиляційних установок ствола № 2 «біс» і ствола № 1 «біс» (порушення ПБ п. 3.1.3).
• Робота ВГП ствола № 2 «біс» поза зоною промислового використання (порушення ПТЕ п. 9.10.2).
• Відсутність резервування ВГП ствола № 2 «біс» (порушення ПБ п. 3.3.2).
• Відсутність (несправність) у виробках чотирьох ПД необхідних для забезпечення сталого провітрювання похилих виробок при впливі теплової депресії пожежі (порушення ПБ п. 6.1.3).
• Установка (ремонт) ПД (згідно ПБ п. 6.1.3), що служать для локалізації можливих пожеж у п'яти виробках.
• Відсутність шлюзування у двох виробках з встановленими в них вентиляційними спорудами (порушення ПБ п. 3.2.1).

     Першочерговими заходами, що забезпечують виконання оперативної частини ПЛА і безпечне ведення гірничорятувальних робіт, на найближчий період є:

1. Установка ПД, що служать для запобігання перекидання вентиляційного струменя під впливом теплової депресії пожежі, в наступних виробках:
   - в 4 північному відкаточному штреку похилів 7-9 пл.l₁ гор. 400 м між квершлагом №2 гор. 400 м і квершлагом №3 гор. 400 м;
   - у південному корінному штреку пл.l₇ гор. 622 м між камерою приводів машин і головним відкаточним квершлагом гор. 622 м;
   - у верхній частині південного вантажного ходка бремсберга №9 пл.l₁;
   - у порожняковій гілці ствола № 2 на ділянці між стволом № 2 і діагональною збійкою.
2. Установка (ремонт) ПД (згідно ПБ п. 6.1.3), що служать для локалізації можливих пожеж, в наступних виробках:
   - у верхній частині північного вантажного ходка бремсберга № 9 пл.l₁;
   - в нижній частині бремсберга № 9 пл.l₁;
   - в нижній частині північного вантажного ходка бремсберга № 9 пл.l₁;
   - в нижній частині механізованого ходка бремсберга № 9 пл.l₁;
   - у вентиляційному квершлазі на стовбур №2.
3. Обробка вогнезахисним покриттям або застосування негорючого матеріалу для виготовлення полотен вентиляційних дверей в шлюзах, призначених для запобігання закорачування вентиляційних струменів, що надходять на крило, панель, групу виїмкових ділянок встановлених на верхньому приймальному майданчику похилу №1 пл.k₇ і конвеєрному квершлагу пл.k₅.
4. Ремонт резервного ВГП вентиляторної установки ствола № 2 «біс».

     Першочерговими заходами, що забезпечують підвищення економічних показників роботи шахти, економію електроенергії і скорочення непродуктивних втрат повітря, на найближчий період є:

1. Скорочення витрат повітря до розрахункових в камерах шляхом перерозподілу повітря і герметизації вентиляційних споруд:
   а) у мережі гірничих виробок, що провітрюються вентиляційною установкою ствола № 1 «біс» - в насосній камері гор. 217 м: але не менш Q = 252 м³/хв;
   б) у мережі гірничих виробок, провітрюваних вентиляційної установкою ствола № 2 «біс»:
   - у гараж-зарядної: але не менш Q = 132м³/хв;
   - в трансформаторній камері гараж-зарядної: але не менш Q = 114м³/хв.
2. Скорочення витрат повітря до розрахункових в підтримуваних виробках шляхом перерозподілу повітря і герметизації вентиляційних споруд:
   а) у мережі гірничих виробок, провітрюваних вентиляційної установкою ствола № 1 «біс»:
   - у механізованому ходку між основним конвеєрним штреком пл.l₁ і корінним відкаточним штреком бремсберга № 10 пл.l₁: але не менш Q = 72 м³/хв;
   - у збійці між північним і південним вантажним ходком бремсберга № 9 пл.l₁: але не менш Q = 138м³/хв;
   - у бремсбергу № 9 пл. l₁: але не менш Q = 96м³/хв;
   - в 1 північній лаві бремсберга № 9 пл.l₁: але не менш Q = 78м³/хв;
   - у північному груповому штреку пл.l₁ гор. 622 м: але не менш Q = 84м³/хв;
   - у квершлазі пл.l₁ - l₇: але не менш Q = 102м³/хв;
   - у північному корінному штреку пл.l₁ гор. 622 м: але не менш Q = 174м³/хв;
   - у вентиляційному квершлазі гор. 622 м: але не менш Q = 174м³/хв;
   - у бремсбергу № 10 пл.l₁: але не менш Q = 90м³/хв;
   - у південному вантажному ходку бремсберга № 10 пл.l₁: але не менш Q = 186м³/хв;
   б) у мережі гірничих виробок, провітрюваних вентиляційною установкою ствола № 2 «біс»:
   - в похилі №1 пл.k₇: але не менш Q = 90м³/хв;
   - у вентиляційному квершлазі пл.h₁₀: але не менш Q = 120м³/хв;
   - в магістральному польовому конвеєрному штреку пл.k₅: але не менш Q = 114м³/хв;
   - у ходку чищення зумпфа ствола № 2 «біс»: але не менш Q = 78м³/хв;
   - у ходку вугільного опрокиду № 1: але не менш Q = 36м³/хв;
   - в південному магістральному конвеєрному штреку пл.h₁₀: але не менш Q = 156м³/хв;
   - у вентиляційній збійці між основним вентиляційним штреком і південним магістральним відкатувальним штреком пл.h₁₀: але не менш Q = 108м³/хв;
   - у південному магістральному відкатувальному штреку пл.h₁₀: але не менш Q = 252 м³/хв;
   - в 3 південній лаві похилу № 1 пл.k₇: але не менш Q = 102м³/хв.
3. Герметизація вентиляційних споруд з метою скорочення внутрішніх витоків повітря до нормативних показників у наступних виробках:
   а) у мережі гірничих виробок, провітрюваних вентиляційною установкою ствола № 1 «біс»:
   - у вентиляційної збійки № 1 між вентиляційним квершлагом і головним відкаточним квершлагом гор. 622 м: до не більше Q = 20м³/хв;
   - у вентиляційної збійки № 2 між вентиляційним квершлагом і головним відкаточним квершлагом гор. 622 м: до не більше Q = 46м³/хв;
   - в 4 північному відкаточному штреку похилу 7-9 пл.l₁ гор. 400 м: до не більше Q = 62м³/хв;
   - у квершлазі гор. 400 м: до не більше Q = 46м³/хв;
   - в трубному ходку гор. 400 м: до не більше Q = 49м³/хв;
   б) у мережі гірничих виробок, провітрюваних вентиляційною установкою ствола № 2 «біс»:
   - у вентиляційному штреку 3 південної лави похилу № 1 пл.k₇: до не більше Q = 78м³/хв;
   - у збійки № 2 з магістрального польового конвеєрного штреку пл. k₅ на магістральний відкатувальний штрек пл.k₅: до не більше Q = 64м³/хв;
   - у збійки на ствол № 2 «біс»: до не більше Q = 60м³/хв;
   - у конвеєрному квершлагу пл.k₇: до не більш Q = 62м³/хв;
   - у вентиляційної збійки № 1 з відкатувального квершлагу пл.h₁₀ на конвеєрний квершлаг пл.h₁₀: до не більше Q = 20м³/хв;
   - у вентиляційної збійки №2 пл.h₁₀: до не більше Q = 37м³/хв;
   - у збійки між основним вентиляційним штреком і південним магістральним відкатувальним штреком пл.h₁₀: до не більше Q = 37м³/хв;
   - у вентиляційному штреку 2 південної лави похилу № 1 пл.k₇: до не більше Q = 55м³/хв;
   - у вентиляційному штреку 3 північної лави похилу № 1 пл.k₇: до не більше Q = 49м³/хв;
   - у збійки № 1 з магістрального польового конвеєрного штреку пл.k₅ на магістральний відкатувальний штрек пл.k₅: до не більше Q = 60м³/хв;
   - у збійки № 1 трансформаторної камери гараж - зарядної 8 АРП: до не більше Q = 94м³/хв;
   - у збійки № 2 трансформаторної камери гараж - зарядної 8 АРП: до не більше Q = 81м³/хв.
4. Обладнання шлюзів пристроями, що не допускають одночасного відкривання вентиляційних дверей.
5. Встановлення додаткових перемичок для забезпечення шлюзування у виробках:
   - у вентиляційної збійки №1 пл.h₁₀між вантажним ходком пл.h₁₀ і основним вентиляційним штреком пл.h₁₀;
   - в нижній частині механізованого ходка бремсберга № 9 пл.l₁.
6. Обладнання вентиляційних дверей пристроями, що полегшують їх відкривання, у виробках з депресією шлюзів 50 мм вод. ст. і більше в наступних виробках:
   - квершлазі гор. 400 м;
   - вентиляційному ходку похилу №7;
   - вентиляційному квершлагу на ствол №2.
7. Перекріплення наступних гірничих виробок, що мають недостатній поперечний переріз:
   - механізованого ходка південного бремсберга пл. l₃ окремих ділянок виробки загальною довжиною 180 м до перетину не менш S= 11,2 м²;
   - похилого квершлагу ствола № 1 «біс» завдовжки 120 м до перетину не менш S= 13,2 м²;
   - вентиляційного ходка похилу №7 пл.l₇ гор. 400 м довжиною 170 м до перетину не менш S= 12,3 м².
8. Герметизація надшахтної будівлі та ремонт перемикаючих ляд вентиляційної установки ствола № 2 «біс», який включає в себе:
   - герметизацію надшахтної будівлі;
   - ремонт і герметизацію дифузорних ляд;
   - герметизацію ляди резервного ВГП.
9. Герметизація та ремонт відтинаючих і перемикаючих ляд вентиляційної установки ствола № 1 «біс», який включає в себе:
   - герметизацію атмосферної ляди;
   - ремонт і герметизацію дифузорних ляд и ляд обвідних каналів;
   - герметизацію ляди резервного ВГП.

     На підставі аналізу результатів розрахунку варіантів провітрювання на перспективний період роботи шахти в 2010-2013 рр., що передбачає відпрацювання виїмкової ділянки та виїмкових камер розроблені рекомендації щодо вдосконалення провітрювання.

     Для організації провітрювання об'єктів на перспективний період розвитку необхідно:

1. Ізолювати раніше відпрацьовану виїмкову ділянку 1 північної лави південного похилу пл.l₇.
2. Демонтувати вентиляційні споруди в наступних виробках:
   - вентиляційна збійка № 1 з південного магістрального конвеєрного штреку пл.h₁₀ на основий вентиляційний штрек пл.h₁₀ між південним магістральним відкатувальним штреком пл.h₁₀ та вантажним ходком пл.h₁₀;
   - вентиляційний квершлаг пл.h₁₀ між вентиляційною збійкою №1 на конвеєрний квершлаг пл.h₁₀ и вентиляційною збійкою на ствол №2 «біс».
3. Встановити вентиляційні споруди в наступних виробках:
   - південний магістральний відкатувальний штрек пл.h₁₀ між вентиляційною збійкою №2 і південним похилом пл.h₁₀;
   - південний магістральний конвеєрний штрек пл.h₁₀ між вентиляційною збійкою №1 і конвеєрным ходком пл.h₁₀;
   - вентиляційний штрек 2 північної лави пл.h₁₀ між вантажним ходком пл.h₁₀ и конвеєрним ходком пл.h₁₀;
   - вентиляційна збійка №1 між конвеєрним квершлагом пл.h₁₀ і вентиляційним квершлагом пл.h₁₀;
   - вентиляційна збійка №2 між конвеєрним квершлагом пл.h₁₀ і вентиляційним квершлагом пл.h₁₀;
   - вентиляційний штрек 2 північної лави пл.h10 між вантажним ходком пл.h₁₀ і очисною виробкою 2 північної лави пл.h₁₀;
   - магістральний відкатувальний штрек пл.k₅ між головним відкатувальним квершлагом гор. 622 м і вентиляційним квершлагом пл.h₁₀.
4. Перевести кут установки лопаток осьового направляючого апарату ВГП ствола № 2 «біс» на кут - 0 град.
5. Виконати всі вентиляційні споруди відповідно до типового альбому «Основні вентиляційні споруди ...».
6. Герметизувати надшахтні будівлі, виконати ремонт, при необхідності заміну відтинаючих і перемикаючих ляд вентиляційної установки ВГП ствола № 2 «біс».
7. Герметизувати вентиляційні споруди з метою скорочення внутрішніх витоків повітря до нормативних величин в наступних виробках:
   - вентиляційна збійка № 1 з південного магістрального відкатувального штреку пл.h₁₀ на основний вентиляційний штрек пл.h₁₀ між вантажним ходком пл.h₁₀ і основним вентиляційним штреком пл.h₁₀;
   - вентиляційна збійка № 2 з південного магістрального відкатувального штреку пл.h₁₀ на основний вентиляційний штрек пл.h₁₀;
   - вентиляційна збійка № 1 з південного магістрального відкатувального штреку пл.h₁₀ на південний магістральний конвеєрний штрек пл.h₁₀.
8. Всі проекти розкриття і підготовки виїмкових полів, паспорти проведення гірничих виробок та відпрацювання виїмкових ділянок погоджувати зі службою депресійних і газових зйомок 10 ВГСО з питань надійності та стійкості обраних схем провітрювання.

     Застосування перерахованих вище заходів дозволить вдосконалити провітрювання шахти, забезпечити більш раціональне використання свіжого повітря і отримати економію електроенергії при повному забезпеченні відособленого провітрювання об'єктів шахти розрахунковою витратою повітря.

     У роботі проведений ретельний аналіз стану провітрювання діючої шахти «Центральна» ДП «Красноармійськвугілля», встановлені недоліки в незабезпеченості об'єктів шахти достатньою кількістю повітря, стан аеродинамічних параметрів гірських виробок, нераціонального використання свіжого повітря, значних витоків повітря через вентиляційні споруди в гірничих виробках і на поверхні. Запропоновано заходи щодо вдосконалення провітрювання шахти на поточний і перспективний період.

На даний момент магістерська робота знаходиться в стадії розробки, в січні 2011 року більш докладну інформацію можна отримати у автора Груєнко Вікторії Вікторівни або у научного керівника Стукало Віталія Антоновича.