Исследование состояния проветривания шахты ГП «Октябрьский рудник» и разработка мероприятий по его совершенствованию с учетом доработки запасов

Аннотация

Д.В. Иваненко - Исследование состояния проветривания шахты ГП «Октябрьский рудник» и разработка мероприятий по его совершенствованию с учетом доработки запасов
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.

Актуальность. 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.

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, из–за разработки запасов угля на больших глубинах и в сложных горно–геологических условиях, на шахтах сформировалась сложная схема горных выработок, не обеспечивается расчетным расходом воздуха объекты проветривания. Вентиляция шахты существенно влияет на безопасность труда горняков, а также требует больших энергозатрат вентиляторами главного проветривания. Поэтому необходимо исследовать причины ухудшения проветривания, чтобы разработать меры для повышения эффективности проветривания шахты, экономии электроэнергии и сокращения непроизводительных потерь воздуха.

Краткое изложение результатов магистерской работы Краткие сведения о шахте

Шахта «Октябрьский рудник» построена по проекту института «Донгипрошахт» и введена в эксплуатацию в декабре 1974 года, сдана с проектной мощностью 1800 тыс. т угля в год. За период эксплуатации, в связи с ухудшением горно–геологических условий и доразведкой шахтного поля, проект развития шахты и производственная мощность неоднократно корректировались, и с 01.01.1996 года производственная мощность установлена в объеме 800 тыс. т угля в год.

В административном отношении шахта расположена в Куйбышевском районе г.Донецка, в производственном отношении является обособленным подразделением ГП «ДУЭК» Минуглепрома Украины.

Размеры шахтного поля по простиранию – 9000м, по падению – 3500м. Техническими границами шахтного поля являются: на западе – поле шахты им. Абакумова, на востоке – поле шахты им. А.Ф. Засядько, на севере – граница со старыми горными работами ликвидированной шахты «Панфиловская», нижняя техническая граница проходит по изогипсе – 1400м.

Промышленные запасы угля в границах шахтного поля составляют более 96, 663т. Шахта имеет перспективный срок службы более 100 лет.

Шахта «Октябрьский рудник» отнесена к сверхкатегорным по газу, опасна по взрывам пыли, пласты не склонны к самовозгоранию, угрожаемы по внезапным выбросам угля и газа в зависимости от глубины разработки, кроме k8 не опасны по горным ударам. Относительная газообильность шахты составляет 33,17 м3/т, абсолютная 7,36 м3/мин.

Шахтное поле вскрыто по одногоризонтной схеме пятью вертикальными стволами: центрально – сдвоенными главным (скиповым) и вспомогательным (клетьевым), отнесенными восточным и западным воздухоподающими (на гор. 995м) и вентиляционным стволом № 1 (на гор. 741м). Вскрытие пластов осуществлено капитальными квершлагами на горизонтах 995м и 741м, проведенными от околоствольных дворов центрально – сдвоенных и вентиляционного стволов. Эти квершлаги делят шахтное поле на бремсберговую и уклонную часть. Околоствольные дворы заложены между крайними пластами mз и k8 в почве пласта l7. Основным рабочим горизонтом является гор. 995м, горизонт 741м – вентиляционный.

Способ подготовки шахтного поля панельный. Приняты столбовая, комбинированная и сплошная системы разработки в вариантах по падению и по простиранию пласта. Способ проветривания шахты – всасывающий. Основными видами транспорта на шахте являются: конвейерный транспорт; электровозная откатка; канатная откатка.

На шахте произведена полная конвейеризация угля от забоя до скипового ствола. Для доставки людей по горизонтальным магистральным выработкам используется локомотивный транспорт в людских вагонетках ВЛ–18– 900 с помощью электровозов 2АМ8Д. По наклонным магистральным выработкам доставка материалов и оборудования осуществляется с помощью подъемной машины Ц 2,5x2 в вагонетках УВГ2,5 или на спецплощадках, выполненных на базе этих вагонеток.

В настоящее время шахтой разрабатываются два пласта l8 «София» и k8 «Паровичный».

Способ проветривания и типы используемых вентиляторов главного проветривания

Способ проветривания шахты – всасывающий, схема проветривания— секционно–блочная. Свежий воздух поступает в шахту по клетевому стволу и двум воздухоподающим стволам, исходящая из шахты выдаётся на поверхность по скиповому и вентиляционному стволам.

Для снабжения шахты сжатым воздухом используется компрессорные установки 4ВМ-10-100/8 (2 штуки), 4ВМ-10-120/9, турбокомпрессор 5Г-100/8 (в ремонте) которые смонтированы в здании поверхностной компрессорной станции. Производительность компрессорной станции – до 200 м³/мин, что не всегда удовлетворяет потребностям шахты в сжатом воздухе.

Для обеспечения необходимым количеством сжатого воздуха всех потребителей в шахте смонтированы передвижные компрессорные установки УКВШ-15/7 и УКВШ-5/7.

Проветривание осуществляется вентиляторными установками главного проветривания: скипового ствола с двумя вентиляторами ВОКД-1,8 и вентиляционного ствола №1 с двумя вентиляторами ВЦД-40.

Вентилятор главного проветривания ВЦД-40 работает устойчиво с КПД равным 0,75 в зоне промышленного использования, имеет резерв по производительности и по депрессии на существующую вентиляционную сеть. Общие внешние подсосы на вентиляторной установке ВЦД-40 составляют 52,8 м³/с или 34% к количеству воздуха поступающего в шахту, превышают расчетную величину (46,5 м³/с).

Вентилятор главного проветривания ВОКД-1,8 работает устойчиво с КПД равным 0,6 в зоне промышленного использования, имеет резерв по производительности и по депрессии на существующую вентиляционную сеть. Общие внешние подсосы на вентиляторной установке ВОКД-1,8 составляют 17,0 м3/с или 11% к количеству воздуха поступающего в шахту, превышают расчетную величину (15,7 м³/с).

Шахта «Октябрьский Рудник» является труднопроветриваемой.

В результате анализа состояния проветривания установлены следующие основные недостатки: необеспеченность воздухом объектов проветривания шахты, большие утечки воздуха, неудовлетворительное состояние вентиляционных сооружений, недостаточное сечение горных выработок, необособленное проветривание некоторых подготовительных выработок.

Анализ состояния проветривания действующей шахты

В исследуемый период в шахту поступало 154,6 м³/с воздуха, по расчету требовалось 91,8 м³/с, обеспеченность шахты расчетным количеством воздуха составила 168 %.

По группам объектов проветривания поступающий в шахту воздух распределялся следующим образом:

1.выемочные участки – 23,8 м³/с (16 % от поступающего в шахту);

2.поддерживаемые выработки – 81,4 м³/с (52 % от поступающего в шахту);

3.подготовительные забой – 12,1 (6 % от поступающего в шахту);

4.камеры – 24,7м³/с (16 % от поступающего в шахту);

5.внутренние утечки – 12,6 м³/с (8 % от поступающего в шахту).

Выемочные участки в целом обеспечены воздухом на 149 %.

Расход воздуха на обособленное проветривание подготовительных забоев составил 12,1 м³/с. По расчёту требовалось 5,9 м³/с, обеспеченность составила 205%. Все действующие подготовительные забои обеспечены расчетным количеством воздуха. Температура воздуха в подготовительных забоях не превышала норм допустимых ПБ.

Расход воздуха на обособленное проветривание камер составил 24,7 м³/с. По расчёту требовалось 19,9 м³/с, обеспеченность составила 124%. Ряд камер не был обеспечен расчетным количеством воздуха: электровозный гараж 1 (ветвь 67, участок 100-78); электровозный гараж 2(ветвь 68, участок 86-78); камера холодильных установок (ветвь 333, участок 149-140); камера водосборника (ветвь 58, участок 109-46).

Камеры не обеспечены расчетным расходом воздуха из– за неудовлетворительного и несвоевременного регулирования расхода воздуха вентиляционным надзором участка ВТБ шахты.

Расход воздуха на обособленное проветривание поддерживаемых выработок составил 81,4 м³/с. По расчёту требовалось 37,3 м³/с. Фактическая обеспеченность расчетным количеством воздуха составила 218%. Ряд поддерживаемых выработок не был обеспечен расчетным количеством воздуха: 1 западный вентиляционный штрек пл.l8 (ветвь 165, участок 57-237); сбойка на скиповый ствол гор. 741м (ветвь 8, участок 324-322); камера холодильных установок (ветвь 330, участок 153-140); выработка ленточного конвейера (ветвь 55, участок 71-119); ходок чистки зумфа (ветвь 50, участок 24-104).

Данные поддерживаемые выработки не обеспечены расчетным расходом воздуха из–за неудовлетворительного и несвоевременного регулирования расхода воздуха вентиляционным расходом участка ВТБ шахты.

Имеет место значительный перерасход воздуха в других поддерживаемых выработках: сбойка на западный конвейерный бремсберг пл.l8 (ветвь 174, участок 239-182); западный конвейерный бремсберг пл.l8 (ветвь 175, участок 241-240); сбойка между квершлагами (ветвь 28, участок 53-85); сбойка на главный западный полевой вентиляционный штрек (ветвь 189, участок 183-187); главная вентиляционная выработка скипового ствола гор. 741м (ветвь 37, участок 192-28); сбойка между стволами гор. 547м (ветвь 6, участок 23-25); сбойка на скиповой ствол гор. 1034м (ветвь 161, участок 96-104).

Расход воздуха в ряде поддерживаемых выработок превышает расчетное значение из–за неудовлетворительного и несвоевременного регулирования расхода воздуха, нерационального его использования вентиляционным надзором участка ВТБ шахты.

Согласно результатам исследования распределения воздуха по шахте, некоторые объекты проветривания обеспечены недостаточным количеством воздуха: сеть вентилятора скипового ствола 1 (94%), электровозный гараж 1 (82%), электровозный гараж 2 (77%), холодильная камера (73%), камера водосборника (61%), 1 западный вентиляционный штрек (79%), сбойка на скиповой ствол горизонта 741м (92%), выработка на скиповой ствол 1 (20%), выработка на скиповой ствол 2 (93%), выработка ленточного конвейера (38%), ходок чистки зумфа (20%). В ряде камер и вспомогательных поддерживаемых выработок фактический расход воздуха значительно превышает расчетные значения: конвейерный уклон (205%), склад ВМ (700%), сеть вентилятора вентиляционного ствола 1 (235%), лебедочная камера западного вспомогательного бремсберга (500%), сеть вентилятора вентиляционного ствола 2 (232%), сбойка между квершлагами (206%), сбойка на западный конвейерный бремсберг (590%), западный конвейерный бремсберг (293%), вентиляционный ходок 10 панельной лавы (113%), вентиляционный штрек параллельных лав (113%), сбойка на главный западный полевой вентиляционный штрек (229%), главная вентиляционная выработка скипового ствола горизонта 741м (413%), вентиляционная сбойка горизонта 741м (315%), конвейерный ходок пласта l8 (710%), сеть вентилятора скипового ствола 2 (115%), сбойка между стволами горизонта 547м (731%), сбойка на скиповой ствол горизонта 1034м (638%), выработка скребкового конвейера (200%), 8 панельная лава (135%), 1 западная лава (162%).

Для устранения нерационального расходования воздуха шахты, необходимо вентиляционному надзору ВТБ произвести регулировку расхода воздуха (увеличить до расчетного значения, путем увеличения сечения вентиляционного окна на регуляторах расхода воздуха, или снизить – уменьшением сечения вентиляционного окна).

Расход воздуха на внутренние утечки составил 12,6 м³/с. По расчёту требовалось 4,3 м³/с. Фактические внутренние утечки превысили расчетную величину в 2,9 раза.

Причиной значительных утечек воздуха через вентиляционные сооружения является их негерметичность.

Расход воздуха на внешние утечки составил 69,8 м³/с. По расчёту требовалось 62,2 м³/с. Фактические внешние утечки превысили расчетную величину в 1,1 раза.

Внешние и внутренние утечки превышают расчетные, вследствии нарушения герметизации поверхности надшахтного здания и вентиляционных каналов, негерметичного прилегания ляд вентиляционных каналов.

Сверхнормативные общие потери воздуха в шахте составили 52,2 м³/с (сверхнормативный расход полезного воздуха и утечки).

Первоочередные мероприятия по совершенствованию состояния проветривания шахты

Для повышения эффективности проветривания шахты и оптимального регулирования воздуха по объектам проветривания рекомендуются к выполнению следующие мероприятия:

Обеспечить расчетным количеством воздуха следующие выработки:

1.Обеспечить расчетным количеством воздуха следующие выработки:

— 1 западный вентиляционный штрек пл.l8 (ветвь 165, участок 57-237);

— сбойка на скиповый ствол гор. 741м (ветвь 8, участок 324-322);

— выработка на скиповый ствол (ветвь 330, участок 153-140);

— выработка ленточного конвейера (ветвь 55, участок 71-119);

— ходок чистки зумфа (ветвь 50, участок 24-104).

2.Сократить до нормативных величин расход воздуха в следующих выработках за счет герметизации и уплотнения вентиляционных сооружений:

— сбойка на западный конвейерный бремсберг пл.l8 (ветвь 174, участок 239-182);

— западный конвейерный бремсберг пл.l8 (ветвь 175, участок 241-240);

— сбойка между квершлагами (ветвь 28, участок 53-85);

— сбойка на главный западный полевой вентиляционный штрек (ветвь 189, участок 183-187);

— главная вентиляционная выработка скипового ствола гор. 741м (ветвь 37, участок 192-28);

— сбойка между стволами гор. 547м (ветвь 6, участок 23-25);

— сбойка на скиповой ствол гор. 1034м (ветвь 161, участок 96-104).

Годовая экономия электроэнергии при выполнении вышеуказанных первоочередных мероприятий по совершенствованию проветривания составит 4380480 кВт*ч/год.

Мероприятия по совершенствованию проветривания шахты на перспективный период

Для организации и обеспечения надежного проветривания объектов шахты на перспективный период развития необходимо выполнить ряд мероприятий:

1. Произвести перекрепление следующих выработок:

— западный полевой откаточный штрек (ветвь 97, участок 197-142);

— воздухоподающий квершлаг пл. k8 (ветвь 277, участок 64-65);

— конвейерный уклон пл. k8 (ветвь 146, участок 80-155);

— вспомогателный уклон (ветвь 208, участок 156-157);

2. Произвести подрывку в заезде на вспомогательный уклон пл. k75 .

3. Погасить вентиляционный штрек панельных лав пл. m3 (ветвь 205, участок 276-208).

Оценка эффективности мероприятий по улучшению проветривания шахты

С целью проверки эффективности предлагаемых для внедрения мероприятий по улучшению проветривания шахты «Октябрьский Рудник» был произведен расчет по сокращению расхода воздуха по объектам проветривания и внутренним утечкам до расчетных значений, который показал, что при существующей вентиляционной сети депрессия ВГП на вентиляционном стволе составляет 732 даПа при затратах электроэнергии 1759 кВт/ч. После сокращения расхода воздуха по объектам проветривания и внутренним утечкам до расчетных значений и изменения угла установки лопаток направляющего аппарата, депрессия ВГП составит 476 даПа при затратах электроэнергии 1252 кВт/ч. При этом ВГП будет находиться в зоне промышленного использования, КПД = 0,76 экономия электроэнергии составит 4380480 кВт*ч/год.

Заключение

В данной работе произведен тщательный анализ состояния проветривания действующей шахты ГП «Октябрьский рудник», установлены недостатки в необеспеченности объектов шахты достаточным количеством воздуха, состояние аэродинамических параметров горных выработок, нерационального использования свежего воздуха, значительных утечек воздуха через вентиляционные сооружения в горных выработках и на поверхности. Предложены мероприятия по нормализации климатических условий в горных выработках и по совершенствованию проветривания шахты на текущий и перспективный период. На данный момент магистерская работа находится в стадии разрабоки, в январе 2012 года более подробную информацию можно получить у автора Иваненко Дарьи Викторовны или у научного руководителя Стукало Виталия Антоновича.

Литература

1. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт.- Киев: "Основа",1994. -311с.
2. Правила технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт.— М.: Недра, 1976. -303с.
3. Инструкция по расчету количества воздуха необходимого для проветривания действующих угольных шахт.-М.:Недра,1975г.-80с.
4. Александров С.Н., Булгаков Ю.Ф., Яйло В.В. Охрана труда в угольной промышленности: Учебное пособие для студентов горных специальностей высших учебных заведений / Под общей ред. Ю.Ф. Булгакова.— Донецк: РИА ДонНТУ, 2007.— 516 с.
5. Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах. — М.: Недра, 1986.-387с.
6. Стукало В. А. Шахтная атмосфера: Учебное пособие. -К.: УМК ВО, 1989.-104с.
7. Стукало В.А. Аэрологические аспекты закрытия угольных шахт Донецкого региона // Проблемы экологии.- №1.- 2002.- с. 90-96.
8. 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.–421с.
9. Стукало А.А. Характеристика действующих глубоких угольных шахт по тепловому фактору // Геотехнологий и управления производством XXI века. Сборник научных трудов 2 международной научно-практической конференции в г.Донецке.— Донецк: ДонНТУ, 2007.— с.112-114.
10. Депрессионная съемка шахты «Октябрьский рудник», г. Донецк, 2010г.