Способы проветривания шахт и рудников

В зависимости от того, каким образом обеспечивается необходимый перепад давлений воздуха на пути его движения по шахтной вентиляционной сети, различают нагнетательный, всасывающий и комбинированный способы проветривания. Нагнетательный способ проветривания состоит в том, что перепад давлений в шахте создается путем повышения давления воздуха вентилятором в воздухоподающем стволе (рис. 2.1).

В воздухоподающем стволе (устье) давление Р1 выше атмосферного, а в воздуховыдающем стволе Р0, оно остается равным атмосферному. Таким образом, в выработках шахты создается перепад давления представляющий собой депрессию шахты, которая определяется по формуле h = P1 - P0

Достоинства нагнетательного способа: – применение одной вентиляционной установки; – надежность подачи электроэнергии на один вентилятор; – через вентиляционную установку проходит чистый воздух; – отсутствие подсосов воздуха через обрушенные породы. Недостатки нагнетательного способа: – необходимость устройства герметичного надшахтного здания у воздухоподающего ствола; – необходимость установки мощного главного вентилятора с большим диапазоном регулирования расхода воздуха и депрессии; – возможность загазования выработок и возникновения взрывоопасной среды при аварийной остановке вентилятора в газовых шахтах.

Всасывающий способ проветривания основан на том, что необходимый для движения воздуха перепад давления создается путем разрежения воздуха вентилятором в устье ствола, выдающего воздух (рис. 2.2).

За счет механической работы вентилятора давление воздуха в устье ствола уменьшается до значения Р2, меньшего нормального атмосферного давления. В этом случае депрессия шахты определяется по формуле h = P0 - P2

Достоинства всасывающего способа: – так как давление воздуха в любой точке горных выработок ниже нормального барометрического, то в случае остановки вентилятора воздух с дневной поверхности будет поступать в горные выработки под действием разности между атмосферным давлением и давлением воздуха в шахте, что особенно важно для газовых шахт, так как в таких случаях давление в выработках будет повышаться, вызывая замедление процесса загазирования выработок; – возможность применять как одну центральную вентиляционную установку, так и несколько их, которые устанавливаются на флангах шахтного поля; легче осуществляется регулирование распределения воздуха в выработках и реверсирование струи.

Недостатки всасывающего способа: – подсосы воздуха с поверхности через зоны обрушения, трещины и провалы, что вызывает загрязнение воздуха в очистных забоях и снижение интенсивности вентиляции; – необходимость систематически осматривать и очищать канал вентилятора от рудничной пыли; – необходимость систематически контролировать содержание метана в общей исходящей струе, так как вероятность взрыва метана при проходе воздушной струи через вентиляционную установку возрастает. – на пластах, опасных по самовозгоранию, может явиться причиной возникновения пожаров, в связи с чем всасывающий способ проветривания применяется при разработке угольных пластов, не склонных к самовозгоранию (на глубине >200 м) и не имеющих аэродинамической связи с поверхностью через зоны обрушения, провалы, трещины и др.

Комбинированный (нагнетательно-всасывающий) способ вентиляции заключается в том, что в одной части выработок шахты нагнетательным вентилятором создается избыточное давление воздуха, а в другой части всасывающим вентилятором – разрежение (рис. 2.3)

Достоинства комбинированного способа: – уменьшение аэродинамической связи с поверхностью, в связи с уменьшением разности давлений между выработками шахты и дневной поверхностью; – распределение общешахтной депрессии на два вентилятора.

Недостатки комбинированного способа: – наличие нескольких вентиляционных установок; – трудность управления вентиляцией. Способ применяется на шахтах при значительной протяженности горных выработок и разработке самовозгорающихся углей и руд.

Схемы проветривания шахт

Выбор схемы проветривания должен производиться с учетом требований Правил безопасности. В частности: – запрещается подача воздуха в шахту по скиповым и наклонным стволам, оборудованным конвейерами; – не разрешается выдача воздуха через обрушенные зоны и завалы; – должны соблюдаться допустимые минимальные и максимальные скорости движения воздуха в выработках;

В зависимости от числа и взаимного расположения выработок, по кото рым подается свежий и отводится загрязненный воздух, различают центральные, фланговые и комбинированные схемы вентиляции.

Центральная схема проветривания (рис. а) характеризуется расположением воздухоподающего и воздуховыдающего стволов в центре шахтного поля. Расстояние между стволами находится в пределах 30 – 100 м. Эта схема применяется при глубине разработки >200 м.

Если стволы располагаются на значительном расстоянии один от другого, такая схема называется центрально-отнесенной. Данная схема применяется при отработке верхней части шахтного поля. Так как при центрально-сдвоенной и центрально-отнесенной схемах воздух движется по параллельным выработкам, но в противоположном направлении (свежий воздух – к забоям, загрязненный – из забоев), то эти схемы называются возвратноточными.

Достоинства центральных схем: – относительно малые капитальные затраты, т.к. проходятся два ствола; – быстрый ввод шахты в эксплуатацию; – незначительные потери полезного ископаемого в целиках; – наличие одной вентиляционной установки; – концентрация всех поверхностных сооружений шахты; – простота управления проветриванием.

Недостатки центральных схем: – относительно высокая депрессия шахты, вследствие удлинения пути движения воздуха по вентиляционной сети; – большие утечки воздуха в околоствольном дворе и на пути движения свежей и исходящей струй; – необходимость обеспечения глубины регулирования вентилятора (в связи с тем, что изменяется расстояние очистных забоев до стволов); – потребность в вентиляционном горизонте по всей длине шахтного поля.

Фланговые (диагональные) схемы проветривания применяются при вскрытии шахтного поля в центре и на границах. В центре шахтного поля располагаются один или два ствола (как правило, воздухоподающие), а на границах шахтного поля – фланговые стволы (как правило, воздухоотводящие). Воздух по всей длине крыла движется в одном направлении, т. е. фланговые схемы вентиляции являются прямоточными. Схема применяется при разработке верхних горизонтов, т. е. при незначительной глубине горных работ.

Достоинства фланговых схем проветривания: – отсутствие утечек воздуха при его движении от воздухоподающего ствола до очистного забоя; – уменьшение общешахтной депрессии за счет сокращения пути движения воздуха; – равномерное распределение депрессии вентилятор главного проветривания на весь период отработки шахтного поля; – отсутствие необходимости поддержания выработок вентиляционного горизонта в течение всего периода отработки шахтного поля.

Недостатки фланговых схем: – большие капитальные затраты связанные с необходимостью проведения выработок основного горизонта перед началом очистных работ до границ шахтного поля; – увеличение потерь полезного ископаемого в охранных околоствольных целиках; – наличие большого числа вентиляционных установок усложняющих управление вентиляторами, их электроснабжение и обслуживание; – трудности реверсирования струй при аварийных режимах.

Комбинированные схемы проветривания шахт построены на сочетании в себе элементов центральных и фланговых схем с целью использования их преимуществ. В этих схемах в качестве воздухоподающего используется центральный ствол, а в качестве воздухоотводящих – центральные и фланговые стволы. В этих схемах в качестве воздухоподающего используется центральный ствол, а в качестве воздухоотводящих – центральные и фланговые стволы. При использовании таких схем часть выработок (особенно выработки, удаленные от воздухоподающего ствола участков) проветривается по прямоточным схемам, а другая часть – по возвратноточным. Если по условиям проветривания шахтное поле целесообразно разделить на ряд участков (секций), то применяется комбинированная секционная схема проветривания. В этом случае в центре шахтного поля проходятся воздухоподающие и воздухоотводящие стволы, а на флангах для отвода воздуха – шурфы.

Секционная схема применяется на крупных шахтах и рудниках, где для подачи и отвода воздуха используются до 10 шахтных стволов.

Достоинства комбинированных схем проветривания: – при значительном числе выработок и больших размерах шахтного поля депрессия вентиляционных установок остается относительно невысокой; – повышается надежность проветривания отдельных участков; – упрощается регулирование распределения воздуха на участках; – повышается безопасность работ благодаря увеличению числа выходов из шахты на поверхность.

Недостатки комбинированных схем: – сложность вентиляционной сети; – трудность управления работой вентиляторов и регулирования распределения воздуха по шахте в целом; – большие капитальные затраты.

12. Электрическое взрывание. Электродетонаторы. (Схема)

Достоинства:

+ безопасность взрывника т.к во время подключения ЭД к цепи и в момент взрыва он находится на безопасном расстоянии.

+ взрывание массовых зарядов при мгновенном, короткозамедленном и замедленном взрывании

Недостатки:

- сложность выполнения и необходимость расчета эл/взрывной сети

- высокая стоимость средств взрывания.

- опасность в отношении блуждающих токов.

Электродетонатор представляет собой капсюль-детонатор с закрепленным в нем электровоспламенителем в одной гильзе. Эл/воспламенитель состоит: из воспламенительной головки, устройства ее зажигания и выводных проводов.

Принцип действия ЭД состоит в том, что при прохождении эл/тока мостик накаливается, воспламенительный состав вспыхивает и пламенем через отверстие чашечки возбуждает взрыв первичного и вторичного ВВ. в КД.

ЭД различают:

1. по типу находящегося в них заряда инициирующего ВВ.: гремучертутно-тетриловые и азидо-тетриловые;

2. по времени срабатывания: мгновенного, короткозамедленного и замедленного действия;

3. по условиям применения: в сухих или обводненных местах; в шахтах опасных или пне опасных по газу и пыли.

1-гильза; 2-заряд детонатора; 3-мостик; 4-внутренние и наружные слои воспламенителя; 6-выводные провода; 7-пластиковая пробочка.

ЭД замедленного действия (ЭД-ЗД) – в них между эл/воспламенителем и первичным инициирующим ВВ помещен столбик замедляющего состава. Столбик замедляющего состава воспламеняется пламенем эл/воспламенителя и сгорает в течении строго определенного времени, вызывая в конце горения взрыв заряда инициирующего ВВ. ЭД-ЗД изготавливают двух типов: гремучертутно-тетриловые и азидовые. ЭД-ЗД (отечественные) изготавливаются с 9 ступенями замедления.

ЭД короткозамедленного действия (ЭД-КЗ) – имеет замедляющий состав, который сгорает в течении времени, измеряемого миллисекундами. Необходимая величина замедления достигает подбором состава замедления и высотой его столба.