Детальный расчет устойчивости осуществляется на ЭВМ по специальной (для расчета устойчивости струй в диагоналях) или любой обычной программе расчета распределения воздуха.
Специальная программа расчета устойчивости на ЭВМ предусматривает определение показателя устойчивости KR путем расчета распределения воздуха в сети при нулевом расходе в рассматриваемой диагонали, достигаемом за счет автоматического изменения сопротивления определяющей ветви. Рассчитанное по этому сопротивлению значение KR сравнивается
со значением максимально возможного изменения аэродинамического сопротивления этой ветви (пR).
Если значение показателя устойчивости (KR) больше максимально возможного изменения сопротивления определяющей ветви (nR), то опрокидывание струи в диагонали считается
практически невозможным и наоборот.
Значения максимально возможных изменений сопротивлений определяющих ветвей получены опытным путем и для основных горных выработок приведены в табл. 11.1.
Таблица 11.1
Фактические значения максимально возможного
изменения аэродинамического сопротивления горных
выработок и вентиляционных сооружений
|
Выработки и сооружения
|
Максимально возможные изменения сопротивлений ветви пR, число раз
|
|
Основные горные выработки, закрепленные бетонной и железобетонной крепью
|
3
|
|
Основные горные выработки, закрепленные другими видами крепи
|
5
|
|
Участковые откаточные выработки
|
7
|
|
Участковые вентиляционные выработки
|
15
|
|
Очистные выработки
|
15
|
|
Загрузочные устройства
|
100
|
|
Вентиляционные сооружения, шлюзы
|
100
|
Аэродинамическое сопротивление шлюзов при открытых дверях измеряется или рассчитывается как сопротивление выработки, в которой они установлены, плюс сопротивление дверных проемов.
Расчет устойчивости по программе распределения воздуха заключается и следующем. Для конкретной выработки (диагонали) задаются максимально возможным изменением сопротивления определяющей ветви (открыты двери шлюза) или, используя табл. 11.1, рассчитывают распределение воздуха и определяют расход и направление струи исследуемой выработки (диагонали).
Если расход воздуха уменьшился ниже нормы или произошло опрокидывание струи, то выработка (диагональ) относится к неустойчивой и наоборот.
Для более полного анализа устойчивости может быть использована программа, комбинирующая предыдущие две и производящая расчет распределения воздуха при измененных сопротивлениях определяющих ветвей и дополнительно расчет показателей устойчивости для диагоналей, в которых происходит опрокидывание струи.
По результатам расчета устойчивости для всех подлежащих анализу выработок определяют категорию устойчивости схемы проветривания шахты.
11.2.2. Определение устойчивости опытным путем
При оценке устойчивости проветривания опытным путем фактический расход воздуха на выемочном участке и в очистной выработке должен соответствовать расчетному.
Определение устойчивости опытным путем сводится к изменению сопротивлений только шлюзов (поочередно) и измерению расхода воздуха в анализируемых выработках. Все работы выполняются по плану, утвержденному главным инженером шахты, в нерабочие дни (смены) при выводе всех людей из шахты или выемочного поля. В плане указывается порядок проведения измерений, время начала и окончания работы, время отключения и включения электроэнергии, мероприятия по обеспечению безопасности ведения работ, лица, ответственные за их выполнение, способ информации руководителя работ и т.п. Работы по определению устойчивости производятся в следующем порядке.
В выработках, где необходимо осуществлять измерения расхода воздуха и концентрации метана, располагаются замерщики. При проверке устойчивости проветривания тупиковых выработок измерение расхода воздуха производится в 10 м перед ВМП. Назначается время начала опыта.
Два наблюдателя измеряют скорость воздуха и определяют направление его движения в анализируемой выработке (диагонали) . Измеряют каждые 2-3 минуты с начала и до окончания опыта, причем каждый раз точно фиксируется время измерения.
Два других наблюдателя изменяют сопротивление определяющей ветви (открывают двери) и также фиксируют время каждого режима. Продолжительность одного режима должна быть 10-12 мин, чтобы за это время можно было сделать 3-5 измерений расхода воздуха в выработке (диагонали), а всего опыта — не более 30 мин.
Контролируется концентрация метана в исходящих струях очистных и тупиковых выработок с изменяющимся расходом, а также в опрокинутых струях непрерывно с помощью переносных автоматических приборов. При повышении концентрации газа выше норм, установленных Правилами безопасности, восстанавливается нормальное проветривание выработки. Продолжительность опыта при повторении сокращается до 5-6 мин. Пример определения устойчивости опытным путем и оформление результатов приведены в приложении 8. Результаты опытной проверки устойчивости оформляются актом, который прилагается к паспорту выемочного участка.
Контроль за устойчивостью утечек воздуха осуществляется при небольших (до 20 даПа) перепадах депрессии путем определения разности давления через вентиляционные сооружения. Достаточно просто и удобно это делать о помощью обыкновенного водяного U-образного стеклянного манометра и резиновой трубки.
Минимально допустимое значение перепада давления — 5 даПа. Периодичность контроля — один раз в десять дней.
11.3. Основные пути повышения устойчивости проветривания
Для повышения устойчивости проветривания рекомендуются следующие основные меры.
Применять схемы проветривания шахт с минимальным числом сооружений и диагоналей. Наименьшим числом сооружений и диагоналей характеризуются схемы проветривания выемочных участков, отрабатываемых столбами по воc-
станию (падению). При отработке выемочных участков по простиранию и панельной подготовке снижения числа сооружений и диагоналей можно достигнуть при применении прямоточных схем проветривания выемочных участков с выдачей исходящих струй по фланговым выработкам. Из схем проветривания, обеспечивающих обособленное разбавление вредностей по источникам выделения, наиболее полно отвечает требованию устойчивости прямоточная схема с нисходящим движением воздушной струи в лаве. Наивысшую степень устойчивости имеют схемы с автономным проветриванием вентиляционных участков.
На шахтах крутого падения не следует допускать одновременного ведения эксплуатационных работ, когда выработки одного горизонта используются как для подачи свежей, так и выдачи исходящей струй, а последние разделяются только шлюзами или вентиляционными перемычками. Групповые штреки (откаточный и вентиляционный) следует проводить по одному и тому же пласту или пропластку.
Сокращать число дополнительных выработок между свежей и исходящей струями (сбоек, печей, просеков и т.д.) и вентиляционных сооружений, особенно кроссингов, шлюзов, и дверей. Не допускать соединения горными выработками смежных панелей.
Обеспечивать необходимую нагрузку на шахту при минимальном числе очистных забоев, так как с увеличением числа последних пропорционально растет количество сооружений и диагоналей в схеме.
Устанавливать регуляторы расхода воздуха (отрицательные регуляторы) непосредственно на объектах регулирования до слияния исходящей из забоя струи с другими воздушными струями, включая сосредоточенные диагональные утечки воздуха, или на ветвях, опасных при уменьшении сопротивления.
Вместо кроссингов проводить обходные выработки. При необходимости сооружения кроссингов их удельное аэродинамическое сопротивление не должно существенно отличаться от удельного сопротивления выработки.
Сводить к минимуму соединения горизонтальных выработок с наклонными, по которым проходят свежая и исходящая струи, а при необходимости сооружать шлюзы, предусматривая расстояние между дверями, равное 1,5-2 длинам состава из максимального числа вагонеток, проходящих по каждой выработке.
Загрузочные устройства конвейерных выработок (бункеры) оборудовать блокировкой, не позволяющей выгружать уголь ниже уровня, необходимого для герметизации бункеров.
В схемах проветривания, имеющих несколько выработок для исходящей струи, соединять их между собой специальными выработками (диагоналями), что обеспечивает при завале одной выработки выход для воздуха на другую и исключает опрокидывание струи.
Стремиться к тому, чтобы выработки, в которых располагаются шлюзы, проводились минимальным сечением, определяемым только требованиями ПБ.
Противопожарные двери, как правило, устанавливать в ветвях, опасных при уменьшении сопротивления, то есть в начале выработки.
На шахтах III категории устойчивости в первую очередь необходимо:
• наметить мероприятия по переводу выемочного (вентиляционного) участка во 2-ю категорию устойчивости;
• увеличить подачу воздуха на выемочный участок, проветривание которой оказалось неустойчивым;
• шлюзы, служащие для изоляции свежей и исходящей струй и являющиеся причиной неустойчивого проветривания, оборудовать механической или электрической блокировкой, которая бы исключала одновременное открывание дверей (обычные шлюзы заменять на шлюзы с автоматизированными дверями АШУ), с выводом информации о положении дверей на пульт горного диспетчера (оператора АКМ) и отключением электроэнергии с токоприемников на участке при одновременно открытых дверях шлюза в соответствии с намеченными мероприятиями.
На действующих шахтах наряду с изложенными выше мерами необходимо, если это возможно, придерживаться следующих правил.
Располагать горные выработки так, чтобы установка вентиляционных сооружений (шлюзов) не приводила к изменению направления движения воздуха в выработках по сравнению с естественным распределением без сооружений. При соблюдении этого правила опрокидывание струй в очистных выработках не будет иметь места.
Не должно быть на каждом действующем горизонте, как правило, более двух шлюзов (одного транспортного и одного людского).
Располагать шлюзы, при необходимости их установки, по возможности между второстепенными струями, проветривающими, например, камеры или другие объекты, имеющие регуляторы. Следует также учитывать, что устойчивость струй повышается, если в маршрут закорачивания (выработка, в которой установлен шлюз), кроме выработки со шлюзом, входит несколько других (участки бремсбергов, ходков или уклонов, обходные выработки и др.).
Производить подачу и отвод воздуха по рядом расположенным наклонным выработкам следует так, чтобы все выработки со свежей и все выработки с исходящей струями располагались рядом, а не чередовались между собой, образовывая не более одной пары свежей и исходящей струй.
Каждый вентиляционный участок должен иметь, по возможности, только один вход для свежей и только один выход для исходящей струи и проветриваться на один вентилятор главного проветривания.
При переходе на новые горизонты и изменении назначения выработок связи между свежими и исходящими струями должны ликвидироваться за счет установки глухих перемычек.
Наиболее эффективным способом повышения устойчивости проветривания является переход на автономное проветривание объектов (выемочных участков, тупиковых выработок).
Изменение аэродинамических сопротивлений элементов сети с целью повышения устойчивости проветривания должно включать уменьшение аэродинамических сопротивлений выработок с исходящей струей, особенно кроссингов (за счет увеличения поперечного сечения, уменьшения шероховатости), а также увеличение аэродинамического сопротивления выработок со шлюзами за счет изменения, если возможно, маршрута закорачивания или установки в них дополнительного сопротивления. В качестве дополнительного сопротивления могут быть дополнительная вентиляционная дверь, устанавливаемая в выработке со шлюзом на возможно большем расстоянии от него, либо дверные проемы (один или несколько).
Определение необходимой величины дополнительного сопротивления (Rдon), обеспечивающего устойчивое проветривание конкретного выемочного участка, производится на ЭВМ путем расчетов минимум трех вариантов распределения воздуха при увеличенном значении аэродинамического сопротивления открытого шлюза. По трем точкам строят график относительного (в % от расчетного) изменения расхода воздуха на участке от аэродинамического сопротивления выработки с открытым шлюзом и по графику определяют значение аэродинамического сопротивления выработки с открытым шлюзом, обеспечивающего расход воздуха на выемочном участке равный 50% от расчетного. Величина необходимого для обеспечения устойчивости дополнительного сопротивления определяется как разность между полученным сопротивлением и сопротивлением выработки при полностью открытых дверях шлюзов. С помощью одного дверного проема может быть создано дополнительное сопротивление от 1 до 82 мюргов (табл. 11.2). Зная Rдоn и используя данные табл. 11.2, можно определить размеры дополнительных проемов и их количество.
Таблица 11.2
Аэродинамическое сопротивление одного проема в выработках различного сечения
|
Плошадь проема м2 |
Сопротивление одного проема (мюрги) при сечении выработки, м2 |
|||||||||||
|
|
5 |
6 |
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
|
1,3
|
63,7
|
67,9
|
71
|
73,4
|
75,2
|
76,7
|
78
|
79
|
80
|
80,7
|
81,4
|
82
|
|
1,5
|
41,6
|
45,1
|
47,6
|
49,5
|
51,1
|
52,3
|
53,4
|
54,2
|
55,0
|
55,6
|
55,2
|
56,7
|
|
2,0
|
19,8
|
22,2
|
24,0
|
25,4
|
26,5
|
27,4
|
28,1
|
28,7
|
29,3
|
29,7
|
30,1
|
30,5
|
|
3,0
|
6,0
|
7,3
|
8,4
|
9,2
|
9,9
|
10,4
|
10,9
|
113
|
11,6
|
11,9
|
12,2
|
12,4
|
|
3,8
|
0,7
|
1,7
|
2,6
|
4,8
|
5,3
|
5,7
|
6,0
|
6,3
|
6,6
|
6,8
|
7,0
|
7,2
|
