Вентиляция шахт и карьеров
..pdfШироко применяемое орошение водой выработок скреперова ния очистных блоков сохраняет свое значение до тех пор, пока тепловыделение горных пород незначительно и охлаждающее дей ствие атмосферы достаточно интенсивно для нормальной работы в забоях. На больших глубинах теплоотдача пород настолько уси ливается, что становится затруднительным достижение комфорт ных условий на рабочих местах даже при соблюдении сухого ре жима в шахтах. Поэтому в глубоких шахтах орошение водой скре перных выработок становится неприемлемым.
Переход на отбойку руды глубокими скважинами позволяет уменьшить число взрывов и снизить пылепоступление от буровых работ. Наблюдениями в шахтах Криворожского бассейна установ лено, что запыленность воздуха при бурении глубоких скважин уменьшается в 6—8 раз по сравнению с мокрым бурением шпуров. Это говорит о том, что совершенствование технологии разработки представляет собой один из решающих факторов в борьбе с руд ничной пылью.
Не менее важным в данном отношении является выбор пра вильной схемы проветривания очистных блоков, предусматри вающей:
а) селективное проветривание очистных блоков, а внутри их — выработок горизонта выпуска руды и очистного пространства;
б) движение вентиляционных струй свежего воздуха в первую очередь через рабочие места бурильщиков и скреперистов;
в) применение в каждом блоке сборной вентиляционной выра ботки для отвода загрязненных струй воздуха из выработок вы пуска руды и рабочих подэтажей;
г) эффективное регулирование и распределение воздуха по блоковым выработкам;
д) подачу в каждый блок достаточного количества воздуха, что бы скорость движения воздуха в выработках скреперования была не менее 0,5—1 м/сек и в остальных выработках блока — 0,25— 0,5 м/сек;
е) замену скреперной погрузки руды непосредственно в ваго нетки через окна в кровле откаточных выработок на скреперование руды в аккумулирующие восстающие.
При погрузке руды непосредственно в вагонетки через окна в кровле откаточных выработок пыль выносится струей воздуха в зону дыхания машинистов скреперных лебедок. Применение ак кумулирующих восстающих устраняет это, так как наличие руд ных пробок в восстающих препятствует выходу воздуха по ним с откаточного горизонта на рабочие места скреперистов.
Положительно сказывается на снижении количества выделяю щейся пыли применение скреперов большой емкости, что сокра щает время выпуска руды в блоках и уменьшает пылевыделение, приходящееся на единицу транспортируемого материала.
В лаборатории рудничной вентиляции КГРИ были проведены исследования на экспериментальной установке по определению 82
эффективных по выносу пыли скоростей движения воздуха в выра ботках скреперования железной руды.
На рис. 46 приведен полученный график зависимости запылен ности воздуха в выработке скреперования от скорости вентиля ционной струи при различной производительности очистного забоя. Из графика видно, что наиболее эффективными по выносу пыли в очистных выработках неглубоких шахт следует считать скорости движения воздуха от 0,5—1 до 3,8 м/сек. Начиная со скорости
п , т / м *
Рис. 46. Зависимость запыленности воздуха в штреке скреперо вания от скорости вентиляционной струн:
1, 2, 3 — при емкости скрепера соответственно 0,2; 0,35, 0,6 м8
3,8—4 м/сек и выше имеет место сдувание пыли с почвы и стенок выработки, что приводит к увеличению запыленности атмосферы.
На рис. 47 показана зависимость запыленности воздуха от роста производительности скреперной доставки. При скорости воздушной струи 1 м/сек и увеличении производительности доставки в 3 раза за счет применения скреперов большой емкости запыленность ат мосферы возрастает всего лишь в 1,6 раза. Следовательно, кон центрация горных работ, при которой резко увеличивается произ водительность забоев и уменьшается их число, является реальным резервом более эффективного использования имеющихся вентиля ционных возможностей шахт.
Большой прогресс в борьбе с пылью достигнут за счет выпуска руды из дучек без вторичного дробления ее в блоках. Для этого
размеры сечения выпускных дучек и люков увеличиваются соот- 6*
ветственно до 1,8X1,8 и 0,9X1,2 м, а дробление руды переносится в подземные дробилки. В результате число взрывов накладных зарядов по вторичному дроблению на горизонте выпуска руды в блоках может быть сведено до минимума и запыленность руд-
Ш у |
|
|
|
|
ничной |
атмосферы |
в |
выра |
||||||||
|
|
|
|
ботках |
|
этого |
|
горизонта |
||||||||
VI ^ |
|
/о |
|
|
|
|
уменьшена |
в несколько |
раз. |
|||||||
«Г|«? |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
•I |
|
500\ |
|
|
|
1 гК -Т* |
Кроме |
того, |
весьма |
пер |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
спективным |
с точки |
зрения |
||||||
ч |
|
Ш\ |
|
|
vT'( |
|
пылеподавления |
|
является |
|||||||
% |
|
|
|
|
|
|
|
применение |
для дробления |
|||||||
1 |
300 |
|
|
|
|
руды гидравлических пушек, |
||||||||||
1 |
|
200 |
|
|
|
|
созданных |
|
в |
Советском |
||||||
I |
|
|
|
|
п/сек — |
Союзе. |
|
скреперовании руды |
||||||||
§ |
|
|
|
|
|
|
|
При |
||||||||
| |
|
100 |
|
|
|
|
без орошения и слабом про |
|||||||||
Ч |
|
|
|
|
|
|
|
ветривании |
запыленность |
|||||||
|
|
|
|
wo |
iso |
zoo 250 |
зоо 350 % |
|||||||||
§ |
|
|
|
воздуха |
колеблется |
в |
пре |
|||||||||
|
|
|
Фост производительности скреперной. |
делах |
150—250 мг/м3. |
Уси |
||||||||||
|
|
|
|
доставки &100 |
|
ление |
проветривания |
выра |
||||||||
|
|
|
|
|
|
го |
|
боток |
скреперования |
совме |
||||||
Рис. 47. Изменение запыленности воз |
стно с орошением |
приводит |
||||||||||||||
духа |
от |
роста |
производительности за |
к тому, |
что |
запыленность |
||||||||||
боя |
|
при |
различной |
скорости |
вентиляци |
|||||||||||
|
|
|
|
онной струи |
|
снижается ниже санитарной |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
нормы. |
|
|
|
|
|
|
|
Одним из основных пылеобразующих процессов на горизонтах скреперования руды является движение канатов на барабанах
скреперной лебедки. Из барабанов интенсивно выделяется пыль, воздух загрязняется и запыленность его значи тельно превышает до пустимое содержание, особенно когда лебедки размещаются в нишах.
Для подавления пыли |
|
|||
Криворожским филиалом |
|
|||
ИГД АН УССР примене |
|
|||
но на шахтах «Сакса- |
|
|||
гань» |
и им. Кирова |
оро |
|
|
шение |
барабанов лебед |
|
||
ки с помощью оросителей |
|
|||
(рис. |
48). |
Установка |
со |
Рис. 48. Орошение барабанов скреперной |
стоит |
из |
воздушного |
1 и |
лебедки |
|
гибкйТшлан^0Ко°в?опому Т ° рЫМ Чбре3 смеситель 3 подключен
Аи втоРомУ концу шланга присоединена металли-
ром 12 мм кретя?ВУщйткамиИТСЛЯМИ 5' ТрУбКУ °Рос"тел” диамет' стороны на„рРав” ,оГ й рамки К° РЛуСУ скрелери0и лебсдки С°
84
шим весом фильтра навеска пыли составляет 1—2 мг (вместо 6 мг при ватном фильтре), что в несколько раз сокращает время отбора пробы. Сопротивление чистого фильтра постоянное и зависит от диаметра рабочей части самого фильтра и скорости просасывания через него воздуха.
Под действием паров ацетона фильтр ФПП-15 просветляется, превращаясь в прозрачную пленку, поэтому его можно использо вать и для определения дисперсности пыли. Запыленный фильтр помещают на предметное стекло и подвергают действию паров ацетона. Полученный препарат просматривают под микроскопом и определяют размер пылинок.
Питание двигателя от аккумуляторов дает в единицу времени постоянное количество воздуха, протягиваемого через аллонж.
Достоинствами пылезаборщика являются: безопасность в обра щении (напряжение, создаваемое аккумуляторами, не превышает 12 в), небольшие размеры и вес, а также малая стоимость изготов ления. Как корпус пылезаборщика, так и магазин с кассетами же лательно изготавливать из пластмассы. При оснащении пылевен тиляционных лабораторий таким пылезаборщиком значительно увеличится их пропускная способность. Ниже приведена техниче ская характеристика пылезаборщика ДН-1.
Точность определения пыльности воздуха, % |
± 5 |
||
Максимальная |
Ьроизводительность, |
л)мин . |
180 |
Максимальный |
развиваемый напор, |
мм вод. cm. |
235 |
Тарировочный |
коэффициент анемометра |
. . . . 3,4 |
Количество протягиваемого |
воздуха |
черезфильтр |
ФПП-15 |
|||||||||||
диаметром 32 мм при h = |
200 мм вод. cm., |
л/мин . |
. |
60 |
||||||||||
Скорость прохождения воздуха через фильтр ФПП-15, |
м/сек . 1,2 |
|||||||||||||
Номинальное напряжение |
|
аккумуляторов |
З-МТМ-14 |
при |
на |
|||||||||
грузке, в . |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
п ,з |
|
Номинальный ток, |
потребляемый электродвигателем |
при |
на |
|||||||||||
грузке, а |
|
. |
|
|
вт |
|
|
|
|
|
|
|
4,3 |
|
Номинальная мощность двигателя, |
|
|
|
|
|
|
|
50 |
||||||
Номинальное число оборотов двигателя |
в минуту |
|
|
|
7800 |
|||||||||
Ресурс |
работы двигателя |
от |
двух |
последовательно |
соединен |
|||||||||
ных |
аккумуляторов при |
|
полной |
их |
зарядке, |
ч |
|
|
|
2 |
||||
Время, затрачиваемое на отбор одной пробы при содержании |
||||||||||||||
пыли в воздухе |
2 мг/м3 |
и при |
навеске |
пыли |
2 мг |
на |
||||||||
фильтре ФПП-15 диаметром 32 мм, мин |
|
|
|
|
|
15 |
||||||||
То же, при диаметре 50 мм, мин |
за |
смену |
в |
|
|
|
|
10 |
||||||
Количество произведенных |
замеров |
зависимости |
||||||||||||
от средней запыленности |
воздуха |
и расстояний |
между точ |
|||||||||||
ками отбора проб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* |
Ю—30 |
||
Общий вес с аккумуляторами и магазином, кг |
|
|
|
|
|
10 |
||||||||
Предполагаемая стоимость |
|
при серийном |
заводском |
изготов |
||||||||||
лении (с аккумуляторами), |
руб. |
|
|
|
|
|
|
|
|
40—50 |
Принципиальная схема устройства переносного радиационного пылемера ПРП-2 * приведена на рис. 51. Пылемер состоит из двух
* Пылемер создан проф. С. И. Луговским совместно с инженерами Е. Ф. Бур цевым, А. Ф. Хивренко и И. А. Редько (авторское свидетельство № 142077 от 18/IX 1961 г.).
основных частей: аэродинамической и электрометрической. Аэро динамическая часть прибора содержит диффузор 1 с установлен ным на входе съемным электростатическим коагулятором тумана (водяного и масляного), присутствие которого иногда наблюдается в рудничном воздухе. Диффузор 2 крепят к устью корпуса 3 иони зационной камеры. Электрод 4 отрицательной полярности, на по верхности которого нанесен слой радиоактивного вещества, разме
3 6 |
W |
|
щен в контейнере, име |
|||||||
|
ющем |
коллиматор |
в |
|||||||
|
|
|
форме узкой щели. Вы |
|||||||
|
|
|
ход |
из |
коллиматора |
|||||
|
|
|
герметизирован пласти |
|||||||
|
|
|
катом или полиэтилено |
|||||||
|
|
|
вой |
пленкой |
так, |
что |
||||
|
|
|
контролируемый воздух |
|||||||
|
|
|
при его движении вдоль |
|||||||
|
|
|
оси |
камеры |
не |
имеет |
||||
|
|
|
непосредственного кон |
|||||||
|
|
|
такта с радиоактивным |
|||||||
|
|
|
источником. На |
проти |
||||||
|
|
|
воположной |
стороне |
||||||
|
|
|
ионизационной |
камеры |
||||||
|
|
|
установлен |
|
собираю |
|||||
|
|
|
щий электрод 5, элект |
|||||||
|
|
|
рически изолированный |
|||||||
|
|
|
от |
ионизационной |
ка |
|||||
|
|
|
меры посредством про |
|||||||
|
|
|
ходного |
изолятора |
6 в |
|||||
|
|
|
охранном |
электроде 7. |
||||||
|
|
|
Пыле- |
и |
влагозащита |
|||||
|
|
|
собирающего |
электро |
||||||
|
|
|
да |
5 осуществляются |
||||||
Рис. 51. Принципиальная схема устройства пе |
специальным |
лабирин |
||||||||
том, |
выполненным |
из |
||||||||
реносного радиационного пылемера |
ПРП-2 |
|||||||||
де ионизационная камера соединена |
с |
полистирола. На выхо |
||||||||
всасывающей |
камерой |
<9, |
||||||||
в которой установлен быстроходный |
центробежный |
вентилятор 9 |
с приводом от специального пружинного двигателя 10. Завод дви гателя производится перед каждым циклом измерения посредством вращения установленного на корпусе двигателя ключа 11. Пуск двигателя осуществляется нажатием кнопки, блокированной с ме ханизмом завода в том случае, если пружина двигателя закручена до заданного предела. Для обеспечения необходимой ламинарности воздушного потока в полости ионизационной камеры последняя отделена от рабочего пространства ротора вентилятора 9 специаль ной антитурбулентной решеткой 12.
Измерительная часть прибора представляет собой электромет рический усилитель постоянного тока, собранный на двойном тетро-
де Л\ по балансной схеме. Электрометрическая часть тетрода реа
гирует на падение напряжения, создаваемое ионизационным |
то |
ком, протекающим по высокоомному входному сопротивлению |
Rex• |
Компенсируя начальный ток встречным током от компенсационных выводов блока питания, схему приводят в положение баланса посредством переменного сопротивления R. Ионизационный ток, принятый собирающим электродом. 5, поступая на сетку электро метрической части тетрода, создает условия электрической разба лансировки схемы. Ток разбаланса затем измеряется микроампер метром 13. Управление электрометрической схемой осуществляется четырехпозиционным переключателем П\. В положении переключа теля «О» все электрическое питание отключено. В положении «1» включается питание накала лампы (выводы), а микроамперметр, включается параллельно катоду. В положении «2» включаются вы воды блока питания, задающие напряжения на аноды лампы, а микроамперметр подключается через сопротивление параллельно катодной сетке. Регулировка напряжения в анодной цепи осущест вляется изменением величины падения напряжения в этой цепи посредством переменного сопротивления. В положении «3» подклю чается дополнительное напряжение компенсации (выводы блока питания), а микроамперметр включается между анодами тетрода. Питание ионизационной камеры включено все время, подсветка шкалы микроамперметра (лампа Л2) сопровождает работу схемы в положениях «1», «2» и «3» переключателя П\.
Пылемер может быть применен для определения запыленности рудничного возДУха, воздуха производственных помещений и в дру гих случаях.
Переносится пылемер в футляре из кожзаменителя на плечевом ремне.
Техническая характеристика пылемера приведена ниже.
Предел измерения |
от 0 до |
700 |
мг,'м3 разделен |
0—7; 0—70; |
|
на три |
диапазона |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0—700; м г/м 3 |
Точность |
измерения |
на всех |
диапазонах |
± 5% измеряемой |
|
Продолжительность |
одного цикла |
измерения |
величины |
||
Не более 3 мин |
|||||
Габариты, |
|
|
|
|
|
пылемера |
|
|
|
82 X 168x180 |
|
блока |
питании |
|
|
|
50X 120X 110 |
Вес, кг: |
|
|
|
|
3,43 |
пылемера |
|
|
|
||
блока |
питания |
|
|
|
1,2 |
Разработанный переносный радиационный пылемер обладает портативностью, бь1СХр0действием, повышенной точностью измере ния и универсаДЬВОстыо, допускающей заводскую настройку при бора на пыль любого вещественного состава. Опытные испытания пылемера показалй, что он обладает точностью измерения, пре восходящей тоц й ^ь «классического» весового метода (с пробоот
бором в аллонжах на фильтр ФПП-{5). Максимальная чувстви тельность пылемера в первом диапазоне измерения составляет ве личину 0,5—1 мг/м3.
Глава IV
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВЕНТИЛЯЦИИ ШАХТ
§ 1. Выбор схемы проветривания шахты
Выбор схемы проветривания шахты является важным этапом в составлении проекта ее вентиляции. Схема проветривания шахты
|
зависит от |
конфигурации |
|||
|
месторождения, применяе |
||||
|
мых систем разработки, |
||||
|
производительности |
шах |
|||
|
ты, а также от требований |
||||
|
безопасности, предъявляе |
||||
|
мых к рудничной вентиля |
||||
|
ции. Она должна |
обеспе |
|||
|
чить безопасность |
горных |
|||
|
работ, быть высокоэффек |
||||
|
тивной и наиболее |
деше |
|||
|
вой. Поэтому выбор схемы |
||||
|
фоветриваиия шахты про |
||||
|
изводится |
применительно |
|||
|
к конкретным |
условиям |
|||
|
месторождения. |
|
|
|
|
|
В зависимости от рас |
||||
|
положения |
в |
пределах |
||
Рис. 52. Центральная схема проветривания |
шахтного |
поля |
|
вентиля |
|
шахт |
ционных стволов, |
подаю |
|||
|
щих свежий и удаляющих |
загрязненный воздух, различают две основные схемы проветрива ния — центральную и фланговую.
При типичной центральной схеме проветривания воздухоподаю
щий и воздуховыдающий вентиляционные |
стволы расположены |
в центральной части шахтного поля (рис. |
52). Свежий воздух |
подается в шахту по стволу 1 и вентиляционному квершлагу 2 и По откаточным штрекам 3 и 4 движется к флангам шахтного поля. Из штреков он заходит в орты-заезды 5 и далее по вентиляционным восстающим 6 поднимается на горизонты скреперования. Провет рив очистные забои 7, воздух, будучи загрязненным, собирается в блоковых вентиляционных ортах 8 и по блоковым вентиляцион ным восстающим 9 уходит на вентиляционный горизонт. По венти ляционному штреку 10 он возвращается к центру шахтного пОдя и по выдающему вентиляционному стволу 11 удаляется в атмосферу на поверхности.
При фланговой схеме проветривания (рис. 53) воздухоподающий ствол 1 расположен в центральной части шахтного поля, а воздухо
выдающие стволы 12 — на |
|
|
|
|||||||
его флангах. В этой схеме |
|
|
|
|||||||
путь |
движения |
свежего |
|
|
|
|||||
воздуха |
до |
вентиляцион |
|
|
|
|||||
ного горизонта аналогичен |
|
|
|
|||||||
центральной |
схеме |
(обоз |
|
|
|
|||||
начения те же, что и на |
|
|
|
|||||||
рис. 52). На вентиляцион |
|
|
|
|||||||
ном |
горизонте |
загрязнен |
|
|
|
|||||
ный |
воздух |
|
движется |
|
|
|
||||
по вентиляционному штре |
|
|
|
|||||||
ку 10 к флангам шахтного |
|
|
|
|||||||
поля |
и |
по |
вентиляцион |
|
|
|
||||
ным |
квершлагам |
11 |
и |
|
|
|
||||
стволам |
12 |
удаляется |
в |
|
|
|
||||
атмосферу. |
Достоинства |
|
|
|
||||||
и недостатки |
обеих |
схем |
|
|
|
|||||
проветривания |
шахт |
при |
|
|
|
|||||
ведены В табл. 4. |
|
|
Рис. 53. Фланговая схема проветривания шахт |
|||||||
___________________________________ |
|
Т а б л и ц а |
4 |
|||||||
|
|
Достоинства |
|
|
|
Недостатки |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Центральная схема |
|
|
|
1. Меньшие |
капитальные |
затраты |
1. Меньшая |
безопасность — всего |
лишь |
|||||
(имеются всего |
два |
вентиляцион |
два выхода на поверхность и один |
|||||||
ных ствола и два |
квершлага) |
главный |
вентилятор |
|
2.Более быстрый ввод вентиляции в 2. Двойной путь, проходимый воздухом эксплуатацию
3. Концентрация всех поверхностных |
3. |
Большая |
общешахтная депрессия |
||
сооружений и удобство надзора за |
|
|
|
|
|
вентиляторами |
4. |
Большие затраты |
на электроэнергию |
||
|
|||||
|
5. |
Необходимость применения |
вспомо |
||
|
|
гательных |
вентиляторов для |
провет |
|
|
|
ривания |
очистных |
блоков, |
располо |
|
|
женных на флангах шахтного |
поля |
Фланговая схема
1. |
Повышенная |
безопасность горных |
1. |
Большие капитальные затраты |
||||||
|
работ — имеются три выхода на по |
|
|
|
|
|
|
|||
|
верхность и два главных вентилятора |
|
|
|
|
|
|
|||
2. |
Сокращение |
пути |
движения воз |
2. |
Удлинение |
срока |
ввода |
вентиляции |
||
3. |
духа |
общешахтная депрессия |
3. |
в эксплуатацию |
вентиляционных со |
|||||
Меньшая |
Разбросанность |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
оружений и неудобство надзора за |
||||
|
|
|
|
|
|
главными |
вентиляторами |
|
||
4. |
Меньшие |
затраты |
на электроэнер |
4. |
Необходимость |
применения |
вспомога |
|||
|
гию |
|
|
|
|
тельных вентиляторов для |
проветри |
|||
|
|
|
|
|
|
вания очистных блоков в централь |
||||
|
|
|
|
|
|
ной части |
шахтного |
поля |
|