Основные задачи проектирования тупиковых выработок и стволов

Воздух в забои тупиковых выработок и стволов может подаваться: за счет диффузии, общешахтной депрессии и вентиляторами местного проветривания. За счет диффузии разрешается проветривать выработки длиной до 10 м. На газовых шахтах разрешается проветривать тупики длиной до 6 м, кроме восстающих, при отсутствии в них слоевых и местных скоплений метана, а размещение в них электрооборудования разрешается при условии установки в них датчиков автоматического контроля метана.

Подача воздуха в забой за счет общешахтной депресии может осуществляться:

-при помощи продольных перегородок (рис.9.1);

-при помощи параллельной выработки (например, при проведении парных выработок широким ходом) (рис.9.2);

-при помощи жестких вентиляционных труб (рис.9.3);

-комбинированным способом - сочетание параллельной выработки и жестких труб (рис.9.4)

В зависимости от условий проходки подача воздуха в забой вентиляторами местного проветривания может осуществляться: нагнетательным (рис.9.5), всасывающим (рис.9.6) и комбинированным (рис.9.7) способами.

1-основная вентиляторная установка

2-вспомогательная вентиляторная установка

3-перемычка для уменьшения зоны отброса газов

Нагнетательный способ проветривания (рис.9.5) – наиболее распространен. На газовых шахтах он является обязательным и единственным. Достоинства его заключаются в том, что проветривание призабойного пространства осуществляется деятельной струей свежего воздуха, выходящего из трубопровода с большой скоростью. В призабойном пространстве выработки образуется неполная свободная струя, которая обеспечивает быстрое и эффективное проветривание призабойного пространства за счет турбулентной диффузии газа в струю из окружающего объема. По данным В.Н.Воронина, этот способ обеспечивает эффективную вентиляцию в призабойной зоне, если конец воздухопровода, расположенного у одной из стенок выработки, будет находиться от забоя на расстоянии

L≥4* (9.1)

где L - дальнобойность неполной свободной струи;

S_в - площадь поперечного сечения выработки, м².

По Правилам безопасности на газовых угольных шахтах конец воздухопровода должен располагаться на расстоянии от забоя ≤8 м, в негазовых – на расстоянии ≤12 м, а при проходке стволов ≤15 м и при погрузке породы грейфером ≤20 м.

Из формулы (9.1) следует, что при увеличении площади сечения выработки расстояние Lвозрастает а, следовательно, интенсивность проветривания призабойной зоны будет также возрастать. К достоинствам нагнетательного способа следует отнести возможность использования гибких труб, а также 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 исходящей струе непрерывно повышается вплоть до выхода воздуха в выработку, проветриваемую за счет общешахтной депрессии. Однако прирост содержания газа сдерживается за счет дополнительного поступления свежего воздуха через неплотности нагнетательного воздухопровода. Таким образом, утечки воздуха в определенных пределах здесь играют положительную роль.

Если подача нагнетательного вентилятора, установленного в сквозной выработке, больше расхода подаваемого по ней воздуха, то часть исходящего воздуха будет вновь засасываться вентилятором и направляться по воздухопроводу в забой. Такое явление носит название рециркуляции воздуха, что приводит к увеличению времени проветривания выработки и создает опасность ее загазования. Для предотвращения рециркуляции Правила безопасности предписывают устанавливать вентилятор на расстоянии не ближе 10 м от устья проводимой выработки. При этом подача вентилятора должна быть не более 70% расхода воздуха, движущегося по сквозной выработке. Однако и при соблюдении последнего условия не всегда предотвращается рециркуляция воздуха, особенно в выработках большого сечения, когда скорость движения воздуха по сквозной выработке у вентилятора меньше скорости диффузии газов.

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.

Всасывающий способ проветривания(рис.9.6)может применяться на угольных и рудных шахтах не опасных по газу. Достоинство его заключается в том, что несвежий воздух отводится из забоя по воздухопроводу, а так как свежий воздух поступает по выработке, то большая ее часть не загазована.

Эффективное проветривание призабойной зоны и зоны отброса газов обеспечивается при расстоянии от конца всасывающего воздухопровода до забоя, определяемом по формуле

L_т=0.5* (9.2)

Это расстояние выдержать практически невозможно, так как конец воздухопровода находится в зоне разлета кусков породы и вероятность его повреждения весьма высокая. К недостаткам этого способа также следует отнести то, что применяется жесткий воздухопровод.

Комбинированный способ проветривания(рис.9.7) чаше применяется при скоростной проходке на негазовых шахтах. В нем сочетаются достоинства нагнетательного способа и всасывающего. Подача нагнетательного вентилятора Q₂ должна быть на 20-30 % меньше количества воздуха, которое поступает во всасывающий трубопровод. Для уменьшения зоны отброса газов в сторону устья иногда в выработке на расстоянии 30-50 м от забоя устанавливается перемычка. В этом случае подача нагнетательного вентилятора может быть на 10% меньше количества воздуха, поступающего во всасывающий трубопровод.

На угольных шахтах, а также в горнорудной промышленности почти исключительно применяются различные схемы нагнетательного способа проветривания тупиковых выработок, поэтому в дальнейшем речь будет идти только об этом способе.

Вентилятор и воздухопровод вместе составляют вентиляторную установку, которую принято называть установкой местного проветривания. При проектировании таких установок приходится последовательно решать три основные задачи:

1 - Расчет потребной подачи воздуха в забой.

2 - Выбор и расчет воздухопровода.

3 - Определение необходимых параметров рабочего режима и выбор вентилятора.