Рис. П.2.1. Схема проветривания шахты: а — схема вентиляции; б — схема вентиляционных соединений
Рис. П.2.2. Характерные варианты схем I-VI проветривания вентиляционных участков. На схемах I, II,
V вентиляционные участки включают по четыре выемочных участка, на схемах III и IV — два, на схеме
VI — три
Рис. П.2.3. Варианты схем проветривания выемочных участков (1 тип)
поля при этажной подготовке (без разделения этажа на подэтажи) .
П. Схемы проветривания панели со встречным движением струй по наклонным выработкам. Эти схемы характерны для панелей, подготовленных уклонами, в дальнейшем они называются уклонными.
Ко второй группе относятся также схемы проветривания уклонных полей при этажной подготовке и системе разработки лава-этаж, а также схемы проветривания одиночных пластов, закрытых наклонными стволами, при тех же условиях.
Рис. П.2.3. Варианты схем проветривания выемочных участков (2 и 3 тип)
Рис. П.2.4. Схемы проветривания вентиляционных участков: а — проветривание выемочных участков по схеме 3-В-Н-пт с выдачей исходящей струи на фланговую выработку; б — то же с выдачей исходящей струи на центральные выработки по опережающему штреку
Рис. П.2.5. Схемы проветривания вентиляционных участков: а — проветривание выемочных участков по схеме 1-В-Н-в-вт; б — проветривание выемочных участков по схеме 1-М-Н-в-вт
III. Схемы проветривания выемочных полей, подготовленных столбами и отрабатываемых лавами, движущимися по восстанию или падению.
IV. Схемы проветривания выемочных полей при этажной подготовке с разделением этажа на подэтажи и отработкой на промежуточные бремсберги (скаты).
V,VI. Схемы проветривания выемочных полей на пластах, вскрытых этажными квершлагами и отрабатываемых системой лава-этаж.
По одному характерному варианту каждой из шести групп схем проветривания вентиляционных участков представлено на рис. П.2.2.
На рис. П. 2.3 приведены варианты схем проветривания выемочных участков и их классификация.
Схемы проветривания вентиляционных участков определяются главным образом схемами проветривания выемочных участков.
Рис. П.2.6. Схемы проветривания вентиляционных участков: а — проветривание выемочных участков по схеме 3-В-Н-н-пт при полевой подготовке; б — проветривание выемочных участков по схеме 3-В-Н-н-пт при подготовке выработок широким ходом
На рис. П.2.4-П.2.11 приведена увязка основных схем проветривания выемочных участков при отработке пластов пологого и наклонного падения со схемами проветривания крыла, панели (вентиляционного участка).
На рис. П.2.12-П.2.14 показаны схемы проветривания выемочных участков с обособленным разбавлением вредностей на крутых пластах.
Подготовка выемочного поля (блока панели) может осуществляться как пластовыми, так и полевыми выработками.
Рис. П.2.7. Схемы вентиляционных участков при полевой подготовке: а — проветривание выемочных участков по схеме 3-В-Н-г-пт при отработке пласта столбами по падению; б — то же по схеме 3-В-Н-г-пт при отработке столбами по восстанию
Рис. П.2.8. Схемы вентиляционных участков: а — проветривание выемочных участков по схеме 3-В-З-г-пт; б — проветривание выемочных участков по схеме 3-В-Н-г-вт
Рис. П.2.9. Схема проветривания бремсберговой панели при столбовой системе разработки.
Условные обосначения на рис. П.2.9-П.2.11 — шлюзовое устройство; — шлюзовое устройство с регулятором;— автоматизированное шлюзовое устройство с регулятором;— вентиляционная перемычка; — взрывоустойчивая перемычка; — взрывоустойчивая перемычка с регулятором: - гезенк-бункер с постоянно поддерживаемым слоем угля;
скважина; рельсовый транспорт; конвейерный транспорт; монорельсовый транспорт; напочвенная дорога;- ВМП
Рис. П.2.10. Схема проветривания уклонной панели при столбовой системе разработки
Рис. П.2.11. Схема проветривания горизонта при отработке лав столбами по восстанию
Рис. П.2.12. Схема проветривания выемочных участков на крутом пласте при групповой подготовке с обособленным разбавлением и удалением вредностей и выпуском исходящей струи на вентиляционный горизонт по гезенку
Рис. П.2.13. Схема нисходящего проветривания группы очистных выработок на нижнем этаже при восходящем проветривании другой группы очистных выработок на вышележащем этаже
Рис. П.2.14. Схема проветривания выемочных участков с обособленным разбавлением и удалением вредностей при групповой разработке крутых пластов и расположением забоев на двух этажах
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Способы предупреждения и ликвидации слоевых и местных скоплений метана в горных выработках средствами вентиляции
П.3.1. Предупреждение и ликвидация слоевых и местных скоплений метана в горных выработках с помощью средств вентиляции осуществляются за счет общего или местного (у источника газовыделения) увеличения скорости воздуха, а также отвода метана с помощью специальных установок, допущенных Госнадзорохрантруда Украины для борьбы с местными скоплениями метана.
Общее увеличение скорости воздуха достигается за счет увеличения расхода воздуха в выработках, а местное — за счет установки в выработках дополнительных вентиляторов местного проветривания, эжекторов, специальных установок для борьбы с местными скоплениями метана, взвихривающих трубопроводов, перемычек, наклонных щитков и других устройств.
П.3.2. Среднюю по сечению выработки скорость воздуха, необходимую для предупреждения и ликвидации метановых слоев, образованных концентрированными источниками газовыделения из кровли выработок (выделение метана из отдельных трещин, шпуров или скважин), в горизонтальных выработках следует определять по формуле
4
vлc= ( P √Ic) / S (П.З.1)
где vлc — средняя по сечению выработки скорость воздуха,
необходимая для предупреждения, ликвидации слоевого скопления метана, м/с;
Р — периметр выработки, м;
P= kф √S; (П.3.2)
kф — коэффициент, учитывающий форму поперечного сечения выработки; принимается для выработок круглого сечения равным 3,54, сводчатого - 3,8 и трапециевидного — 4,16;
Iс — расход Метана из источника, образующего слой, м3/мин;
S— площадь поперечного сечения выработки в свету, м2.
П.3.3. Расход метана из источника, образующего слой, определяется по формуле
Ic = 0,01 Q(C2-C1), (П.3.3)
где Q — расход воздуха в выработке у источника метановыделения, мЗ/мин;
C1, С2 — средние по сечению концентрации метана в выработке соответственно до и после источника метановыделения по направлению движения вентиляционной струи, %.
Для правильного измерения С2 необходимо обеспечить перемешивание метана по сечению выработки за источником метановыделения. Это достигается перекрытием нижней части (примерно 4/5 высоты) выработки парусом на расстоянии 1 -2 м от источника. Концентрацию метана C1 и расход воздуха следует измерять в 5 м перед источником, а С2 — в 5 м за парусом по ходу вентиляционной струи.
П.3.4. При образовании слоевых скоплений за счет суфлярных выделений метана из почвы или боковых стенок выработки необходимая для их ликвидации скорость воздуха определяется по графику (таблице П.3.1) или формуле
vлc =k р.с.в Ic 0,86, (П.3.4)
где kpce — коэффициент, учитывающий место расположения суфлярного выделения в выработке; принимается равным 0,6 при суфлярных выделениях из почвы выработки и 1,2 при суфлярных выделениях из боковых стенок.
Таблица П.3.1
Значение скорости движения воздуха, необходимой для ликвидации слоевого скопления метана
|
Значение Ic , м3/мин
|
Значение vлc, м/с при источнике суфлярного выделения, расположенного |
|
|
|
в почве выработки
|
в боковых стенах выработки |
|
0,2 |
0,3 |
0,15 |
|
0,4 |
0,55 |
0,27 |
|
0,6 |
0,77 |
039 |
|
0,8 |
1,00 |
0,50 |
|
1,0 |
1,20 |
0,60 |
|
1,2 |
1,40 |
0,70 |
|
1,4 |
1,60 |
0,80 |
|
1,6 |
1,80 |
0,90 |
|
1,8 |
2,0 |
1,00 |
П.3.5. Скорость воздуха, необходимую для ликвидации метановых слоев при повышенном метановыделении из кровли на площади более 1 м2, следует определять по формуле
Vл.с = (2,26 Ic 0,5 р0,25 ) / (S 0,25 S 0,25 ) (П.3.5)
где SM — площадь, с которой выделяется метан, м2.
В тех случаях, когда невозможно определить площадь, которой выделяется метан, необходимую скорость воздуха следует определять по формуле (П.3.1).
П.3.6. Скорость воздуха, необходимая для ликвидации скоплений метана у бутовых полос, определяется по формуле
Vл.с = I уд / (0,06 + 0,3* I уд ) (П.3.6)
где I уд — расход метана с 1 м2 бутовой полосы в месте образования скопления, м3/мин;
I уд = ( Q2С2-QgС1) / 100 S6.п (П.3.7)
Ql, Q2, C1, C2 — соответственно расходы воздуха (м3/мин) и концентрация метана перед скоплением и за ним по ходу вентиляционной струи;
S6 n — площадь бутовой полосы, на которой наблюдается скопление метана, м2.
П.3.7. Перемычки рекомендуется применять при концентрированных источниках выделения метана с расходом не более 0,5 м3/мин.
Их устанавливают перед источниками выделения метана расстоянии не более 3 м от них с наклоном в cтopoну направления движения вентиляционной струи с тем, чтобы перекрыть нижнюю часть сечения выработки и увеличить скорость воздуха под кровлей.
Площадь окна в верхней части выработки при установке перемычки определяется по формуле
Soк = 0,8 Qs / vл c (П.3.8)
где SOK — площадь окна в верхней части выработки, м2;
Qs— расход воздуха в месте установки перемычки, м3/мин;
vлс — скорость воздуха, необходимая для ликвидации слоевого скопления, м/с.
П.3.8. Наклонные щитки рекомендуется применять для ликвидации слоевого скопления метана у кровли или бутовых полос, если скорость воздуха в центре выработки не меньше расчетной, необходимой для размывания данного скопления, а расход метана из источника, образующего скопление, не
превышает 1 м3/мин.
Щитки шириной 1 м устанавливаются на участке метановыделения на расстоянии 0,2-0,3 м от кровли или стенки выработки (рис. П.3.1) под углом 45° к кровле. Расстояние между щитками — около 3 м.
П.3.9. Слоевые скопления метана с помощью вентиляторов местного проветривания (эжекторов) ликвидируются как при рассредоточенных, так и при концентрированных источниках метановыделения. В этом случае воздух из трубопровода следует выпускать в направлении движения вентиляционной струи. Если эта мера окажется недостаточной, что может иметь место при рассредоточенных источниках с расходом газа более 1 м3/мин, в верхней части выработки на участке выделения метана устанавливается продольная перегородка, в пространство между продольной перегородкой и кровлей выработки вводится вентиляционный трубопровод (рис. П.3.2).
Слоевые скопления, образовавшиеся в результате выделения метана на большой площади, можно ликвидировать за счет выпуска струи воздуха через отверстия диаметром 2-4 см, расположенные по длине специального вентиляционного трубопровода, подвешиваемого у кровли выработки в месте образования скопления. Отверстия на трубопроводе следует рас-
Рис. П.3.1. Схема установки наклонных щитков у кровли выработки для ликвидации слоевых скоплений метана
Рис. П.3.2. Схема размещения в выработке продольной перегородки и вентиляционного трубопровода для ликвидации слоевых скоплений метана, образованных рассредоточенными источниками с расходом газа более 1 м3/мин
полагать в два ряда в шахматном порядке на расстоянии 1 м от другого.
Если невозможно точно определить место источника метановыделения, слоевые скопления метана можно ликвидировать с помощью циркуляционного возвратноточного проветривания, создаваемого эжектором, вентилятором местного проветривания с пневматическим двигателем ( при условии применения вентиляторов, в которых исключена возможность воспламенения метана при ударах вращающихся частей о корпус вентилятора) или специальной установкой для борьбы с местными скоплениями. Эжектор, вентилятор или специальная установка устанавливаются вблизи места образования слоя. На участке выработки, имеющем слоевое скопление метана, прокладывают вентиляционный трубопровод. Часть воздушной струи, проходящей по этому участку, засасывается эжектором (вентилятором или специальной установкой) в трубу и движется по ней в направлении, обратном потоку воздуха в выработке. Выходящий из трубопроводов -воздух вместе с основным воздушным потоком движется по участку выработки, на котором наблюдается слой метана. В результате расход и скорость воздуха увеличиваются.
Для более эффективного размывания скоплений метана целесообразно использовать энергию свободной струи воздуха, выходящей из трубопровода. С этой целью выходное отверстие трубопровода необходимо располагать на расстоянии 0,3-0,4 м от кровли выработки, а воздушную струю направлять в сторону скопления метана по ходу движения воздушного потока (рис. П.3.3).
Скорость воздуха, необходимая для ликвидации слоя, определяется по формулам (П.3.1), Щ.3.5).
Для обеспечения такой скорости производительность эжектора (вентилятора) с использованием энергии свободной струи определяется по формуле
