Для предупреждения поступления в помещение башенного копра метановоздушной смеси (МВС) устье ствола перекрывается воздушной завесой, создаваемой с помощью вентилятора (3) и коробов (4) со щелевыми окнами, направленными к оси ствола.
При выборе вентиляторов отсасывающей установки (6) необходимо учитывать, что его подача должна быть не менее суммарной подачи двух вентиляторов: нагнетающего воздух к забою ствола (1) и создающего в устье ствола воздушную завесу (3). При этом должна также учитываться величина подсосов воздуха через нулевую площадку, составляющая 10-15% суммарной подачи вентиляторов.
С целью предотвращения скоплений метана у электроприводов проходческого оборудования схемой предусматривается постоянный воздухообмен и в здании копра. Обеспечивается это с помощью ВМП (8), установленных в проемах наружных стен копра и нагнетающих воздух под кожухи (7), которыми закрываются электроприводы работающих машин и механизмов.
В зависимости от схемы вскрытия шахтного поля вентиляционные сбойки могут иметь различную длину, что и предопределяет схему их проветривания.
Сбойки, соединяющие центрально-сдвоенные стволы, и сбойки между центрально-отнесенными стволами проветриваются при помощи вентиляционных установок, ранее обеспечивавших вентиляцию стволов при их проходке (рис. 5.6 а).
Проветривание сбоек большой длины, проводимых от основного горизонта, проветриваемого за счет общешахтной депрессии, до флангового ствола, осуществляется с помощью ВМП по схеме, приведенной на рис. 5.6 б.
При проведении сбоек большой длины между одиночным центральным и фланговым стволами их проветривание производится по схемам, приведенным на рис. 5.6 в, г и д. При этом ВМП для проветривания сбойки устанавливаются в специально пройденной воздухозаборной камере (рис. 5.6б) или же в одной из выработок околоствольного двора, соединенной с другой выработкой параллельно и используемой вместо воздухозаборной камеры (рис. 5.6 г и д).
Воздухозаборная камера может быть оборудована в тупиковой части выработки околоствольного двора.
Воздух в воздухозаборную камеру подается по трубопроводу вентилятором, установленным на поверхности (рис. 5.60). При использовании вместо воздухозаборной камеры одной из двух параллельно соединенных выработок воздух в выработку
Рис. 5.6. Схемы проветривания сбоек между стволами: а — центрально-сдвоенными или центрально-отнесенными стволами; б — основным горизонтом и фланговым стволом; в — одиночным центральным и фланговым стволами с использованием воздухозаборной камеры; г и д — одиночным центральным и фланговым стволами с использованием параллельно соединенных выработок околоствольного двора
может нагнетаться вентилятором по трубопроводу (рис. 5.6г) или же отсасываться из нее (рис. 5.6d).
Воздухозаборная камера изолируется от других выработок перемычкой с вентиляционной дверью, имеющей регулировочное окно. В параллельной выработке со стороны подвода трубопровода с поверхности возводится глухая вентиляционная перемычка.
При применении схем с использованием воздухозаборных камер необходимо выполнять следующие требования: суммарная подача одновременно работающих ВМП, установленных в камере, не должна превышать 70% расхода воздуха в конце трубопровода, проложенного с поверхности; при применении электроэнергии в стволах, переведенных на газовый режим, должен осуществляться контроль расхода воздуха в конце трубопровода, проложенного с поверхности, с помощью аппаратуры автоматического контроля расхода воздуха и контроль концентрации метана у всаса ВМП с электрическими двигателями в соответствии с требованиями ПБ. Кроме того, в стволах, переведенных на газовый режим, тупиковые выработки, проветриваемые ВМП с электрическими двигателями, установленными в стволах, воздухозаборных камерах, должны оборудоваться резервными ВМП с пневматическими двигателями, в которых исключена возможность воспламенения метана при ударах вращающихся частей о корпус вентилятора. Эти вентиляторы используются как резервные и для разгазирования выработок.
Проведение выработок околоствольного двора начинается, как правило, после сбойки стволов. Для обеспечения проветривания выработок устье одного из стволов герметически перекрывается, к нему присоединяется с помощью трубопровода или вентиляционного канала всасывающий вентилятор главного проветривания, после чего обеспечивается движение воздуха между стволами за счет депрессии, создаваемой вентилятором.
Дальнейшая организация проветривания выработок околоствольного двора сводится к постоянному расширению проветривания за счет общешахтной депрессии. В выработках, проветриваемых за счет общешахтной депрессии, устанавливаются ВМП, которые обеспечивают подачу воздуха в тупиковые выработки.
На рис. 5.7 представлены схемы проветривания на различных этапах развития работ по проведению выработок околоствольного
Рис. 5.7. Схемы проветривания выработок околоствольного двора: а, б, в — схемы проветривания на различных этапах проведения выработок околоствольного двора
двора с указанием расположения вентиляционных сооружений и направлений движения свежей и исходящей струй.
При организации проветривания выработок околоствольных дворов, когда сложно осуществить разделение свежей и исходящей струй, возможно применение воздухозаборных камер.
Проветривание зумпфов до глубины 6 м осуществляется за счет диффузии. При большей глубине зумпфов проветривание их осуществляется с помощью ВМП или за счет общешахтной депрессии.
5.1.2. Схемы проветривания горизонтальных и наклонных тупиковых выработок
Основные схемы проветривания горизонтальных и наклонных выработок приведены на рис. 5.8.
Основным способом проветривания тупиковых выработок является нагнетательный (рис. 5.8а).
При проведении выработок проходческими комбайнами рекомендуется применять нагнетательно-всасывающий способ с использованием пылеотсасывающих установок (рис. 5.86). В этом случае в нагнетательном трубопроводе на расстоянии
Рис. 5.8. Основные схемы проветривания тупиковых выработок: а — нагнетательным способом; б — нагнетательно-всасывающим способом с применением пылеотсасывающей установки; в — комбинированным способом с использованием параллельной выработки; г — всасывающим способом с использованием параллельной выработки
3-5 м от пылеотсасывающей установки в сторону забоя устанавливается воздуховыпускной клапан, через который основная часть воздуха (65-75%) выпускается в выработку и поступает к забою за счет работы вентилятора пылеотсасывающей установки. Пылеотсасывающая установка располагается на расстоянии 30-50 м от забоя выработки. Она включается только при работе комбайна.
Выработки, проводимые по мощным и средней мощности пластам, можно проветривать комбинированным способом (рис. 5.86). В этом случае основная часть выработки проветривается за счет общешахтной депрессии с использованием для отвода исходящей струи специально проводимой параллельной выработки, сбиваемой с основной выработкой, а тупики небольшой длины — с помощью ВМП. Возможно также проветривание тупиков за счет общешахтной депрессии с помощью продольных перегородок или жестких вентиляционных труб.
При незначительной глубине залегания выработки для ее проветривания, когда это экономически оправдано, могут быть использованы скважины диаметром 200-1000 мм. Последние бурят с поверхности через определенное расстояние и используют для отвода исходящей струи за счет общешахтной депрессии при нагнетательном способе проветривания. Тупиковая часть выработки проветривается при помощи ВМП. Скважины можно бурить на вышележащий горизонт, если там имеется выработка, которая может служить для отвода исходящей струи.
Всасывающий способ проветривания, приведенный на рис. 5.8г, рекомендуется применять на негазовых шахтах. Этот способ может применяться в газовых шахтах при использовании ВМП, допущенных для отсоса метановоздушных смесей, а также эжекторов.
На газовых шахтах ВМП, работающие последовательно на один трубопровод, должны устанавливаться каскадом не более двух. Рассредоточенное расположение ВМП допускается на негазовых шахтах. При этом между вентиляторами должен быть проложен жесткий трубопровод, а все вентиляторы должны быть сблокированы, чтобы в случае выключения одного из них автоматически выключались все последующие. Места расположения ВМП при рассредоточенной работе их на один трубопровод определяются по рекомендациям МакНИИ.
Для повышения надежности проветривания выработок в газовых шахтах они должны быть оборудованы резервными ВМП в соответствии с требованиями Правил безопасности.
5.2. Расчет расхода воздуха для проветривания тупиковых выработок и вертикальных стволов
5.2.1. Общие положения
Расход воздуха, необходимый для проветривания тупиковых выработок и стволов, рассчитывается по выделению метана или углекислого газа, по газам, образующимся при взрывных работах, числу людей, средней минимальной скорости воздуха
в выработке и минимальной скорости воздуха в призабойном пространстве выработки с учетом температуры. Окончательно принимается наибольший результат.
На строящихся шахтах дополнительно рассчитывается расход воздуха по газам, образующимся при сварочных работах. Окончательно принимается наибольший результат.
Для тупиковых выработок протяженностью до 300 м и стволов независимо от глубины расчет выполняется сразу для максимальной длины. Для тупиковых выработок большей протяженности допускается расчет на отдельные периоды для промежуточных значений длины 300, 600, 900 м и т.д., включая максимальную длину.
Расчет расхода воздуха производится для призабойного пространства (Q з.n) и в целом для выработки (Qn).
5.2.2. Расчет расхода воздуха для проветривания призабойного пространства
Расчет расхода воздуха по выделению метана (углекислого газа) производится следующим образом.
При выемке угля в тупиковых выработках комбайнами, отбойными молотками или выбуриванием пласта, а также при проходке стволов по формуле
Q з.n= 100 I з.n/ ( С — С 0) , (5.1)
где Q з.n — расход воздуха, который необходимо подавать в призабойное пространство тупиковой выработки, ствола, м3/мин;
I з.n — метановыделение на призабойном участке (для стволов принимается I з.n), м3/мин; определяется в соответствии с пунктом 3.2.1;
С — допустимая согласно ПБ концентрация метана в исходящей из выработки вентиляционной струе, %;
С0 — концентрация метана в струе воздуха, поступающего
в тупиковую выработку, %; определяется для тупиковых выработок действующих шахт по результатам измерений, для проектируемых — принимается равной 0,05%,
а для стволов С0 = 0.
При взрывном способе выемки угля в тупиковых выработках, проводимых по угольным пластам (для шахт, опасных по газу), определяется по формуле
Q з.n=( Sl з.тр/ k m.д.) [(71 I з.n max)/( Sl з.mp (Cmax - С0) + 18 I з.n max) ] (5. 2)
где S — площадь поперечного сечения выработки в свету, м2
l з. mp — расстояние от конца вентиляционного трубопровода
до забоя выработки, м; принимается согласно требованиям ПБ;
k т.д — коэффициент турбулентной диффузии; принимается равным 1,0 при S <10 м2 и 0,8 при большем сечении выработки в свету;
I з.n тах — максимальное метановыделение в призабойном
пространстве после взывания по углю, м3/мин; определяется согласно пунктом 3.2.1;
Сmах — допустимая максимальная концентрация метана
в призабойном пространстве после взрывания по углю, %; принимается равной 2%.
Для тупиковых выработок, вскрывающих тонкие крутые пласты, расчет Q з.n по формуле (5.2) не производится.
При нагнетательно-всасывающем способе проветривания тупиковых выработок с использованием пылеулавливающих установок (см. рис. 5.86) расход воздуха в нагнетательном трубопроводе перед воздуховыпускным клапаном Q' з.n должен быть больше или равен 1,2 Q з.n, где Q з.n — расход воздуха, определенный по формуле (5.1).
Расход воздуха через воздуховыпускной клапан Q в.к принимается (0,65-0,75) Q’ з.n, а подача пылеулавливающей установки Q n.у = 1,2 Q з.n. При этом должно выполняться условие
Q’ з.n > Q n.у, а Q в.к>15 S.
Расчет расхода воздуха для проветривания тупиковой выработки, ствола по газам, образующимся при взрывных работах, осуществляются по формуле
3
Q з.n = 2,25/ T * √ V ввŚ2l 2nk обв / k2m.mp(5.3)
где Vвв — объем вредных газов, образующихся после взрывания, л;
Vвв = 100 Вуг + 40 В пор (5.4)
Вуг, В пор — масса одновременно взрываемых ВВ по углю
и породе соответственно, кг; если взрывание по углю и породе
производится раздельно (в несколько приемов), то при расчете
Q з.n принимается максимальное значение Vвв;
Т — время проветривания выработки после взрывания, мин; принимается согласно ПБ;
Ś — средняя площадь поперечного сечения выработки в свету при переменном сечении, м2;
Ś =(S1l1+ S2l2+ … + Snln) / (l1+l2+…+ln), (5.5)
S1S2 … Sn— площади поперечных сечений отдельных
участков выработки (ствола), м2;
