Скорость воздушной струи в горных выработках

Поступая в шахту, воздушная струя меняет свою скорость в зависимости от площади поперечного сечения горных выработок.

 

Максимально допустимые скорости воздуха в горных выработках

Горные выработки, вентиляционные устройства	Максимальная скорость воздуха, м/с
Вентиляционные скважины	Не ограничена
Стволы и вентиляционные скважины с подъемными установками, предназначенными только для подъема людей в аварийных случаях, вентиляционные каналы	15
Стволы, предназначенные только для спуска и подъема грузов	12
Кроссинги трубчатые и типа перекидных мостов	10
Стволы для спуска и подъема людей и грузов, квершлаги, главные откаточные и вентиляционные штреки, капитальные и панельные бремсберги и уклоны	8
Все прочие горные выработки, проведенные по углю и породе	6
В лавах и тупиковых горных выработках	4

 

Замеряют горные мастера службы аэрогазового контроля участка ВТБ специальными приборами.

ПБн п.124.   Средняя по сечению скорость воздуха в лавах и подготовительных горных выработках шахт должна быть не менее 0,25 м/с.

Минимальная скорость воздуха:

- в подготовительных горных выработках, проводимых по угольным пластам мощностью более 2 м, при разности между природной и остаточной метаноносностью пласта на участке их проведения 5 м3/т и выше - 0,5 м/с;

- в подготовительных горных выработках, проводимых по мощным пластам после отработки верхнего слоя, в призабойных пространствах подготовительных горных выработок независимо от мощности оставшейся пачки угля и разности природной и остаточной метаноносности пласта - 0,25 м/с;

- при проходке и углубке вертикальных стволов и шурфов, в тупиковых горных выработках негазовых шахт и в остальных горных выработках шахт всех категорий, проветриваемых за счет общешахтной депрессии (компрессии), - 0,15 м/с;

- в камерах - не регламентируется.

- Максимальная скорость воздуха в стволах, предназначенных для спуска и подъема грузов и используемых при аварии для вывода персонала, составляет 10 м/с.

125. Температура воздуха, поступающего в горные выработки шахты, должна быть не ниже 2 °C.

Для шахт, расположенных в зонах многолетней мерзлоты, температуру воздуха, поступающего в шахту, устанавливает технический руководитель (главный инженер) шахты.

ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА

 

ПБ п.137. Распределение воздуха в горных выработках шахты при нормальном и аварийном режимах проветривания, предусмотренных ПЛА, осуществляют с помощью вентиляционных устройств.

Вентиляционные устройства, устанавливаемые в горных выработках, соединяющих стволы (подающий и вытяжной), а также предназначенные для предотвращения закорачивания вентиляционных струй, поступающих на крыло, панель, группу выемочных участков, сооружают из негорючих материалов.

Вентиляционные устройства должны иметь блокировку, препятствующую одновременному открыванию дверей, приводящему к закорачиванию вентиляционной струи.

Конструкцию вентиляционных устройств утверждает технический руководитель (главный инженер) шахты.

На газовых шахтах осуществляется автоматический контроль положения дверей вентиляционных шлюзов в соответствии с Положением об аэрогазовом контроле в угольных шахтах, утвержденным приказом Ростехнадзора от 1 декабря 2011 г. N 678.

На вентиляционных устройствах устанавливают аншлаг с указанием номера сооружения, нормативных и фактических утечек воздуха.

п.138. Вентиляционные устройства сооружают таким образом, чтобы были обеспечены безопасные расстояния от перевозимого груза до элементов конструкции дверных проемов по высоте не менее 0,5 м, по ширине не менее 0,25 м.

Двери для прохода людей устраивают в проемах размерами не менее 0,7 м шириной и 1,8 м высотой.

Вентиляционные двери оборудуют устройствами, облегчающими их открывание при перепаде давления на вентиляционном устройстве более 50 даПа.

Нормальное положение вентиляционных дверей закрытое.

Запрещается установка вентиляционных сооружений с дверями в наклонных горных выработках, по которым осуществляют доставку напочвенным рельсовым транспортом, не оборудованным устройствами аварийного торможения.

 

Перемычки

Воздух по выработкам вентиляционной сети распределяют с помощью вентиляционных сооружений: перемычек, кроссингов, вентиляционных сбоек, перегородок и других устройств.

 

В зависимости от назначения, конструкции, применяемых ма­териалов и от других факторов перемычки делятся:

по назначению: на вентиляционные, изолирующие, противопо­жарные, водоупорные, взрывоустойчивые, комбинированные;

Распределение и регулирование количества воздуха в шахтах производится при помощи вентиляционных устройств, которые по своему назначению делятся на две группы:

1 - устройства для преграждения движения воздуха: перемычки, вентиляционные двери, шлюзы, герметические надшахтные здания вентиляционных стволов;

2 - устройства для пропускания по ним воздуха: кроссинги (где скрещиваются выработки – одна над другой), каналы вентиляторов (от ГВУ в ствол); устройства для изменения направления движения воздуха (перемычки).

Вентиляционные перемычки играют важную роль в правильном распределении воздуха по шахтным выработкам. Перемычка служит для предотвращения движения воздуха по отдельной горной выработке или системе выработок отработан­ного участка, а также для отделения одной вентиляционной струи от другой.

 Для изоляции отработанных участков или временно остановленных выработок применяют изолирующие перемычки, которые не имеют ни дверей, ни окон, благодаря чему полностью прекращается движение воздуха по выработкам.

Перемычки сооружают в сбойках, соединяющих параллельные выработки со свежей и исходящей струями, и перемычками изолируют отработанные участки.

по расположению в выработках: на поперечные и продольные;

по конструкции: на перемычки глухие, с дверями, лядами (лазами), арочные, врубовые, безврубовые, комбинированные;

Для устранения просачивания воздуха по контуру перемычки ее устанавливают во вруб глубиной 0,5 м по породе и 1 м по углю; безврубовые – при помощи анкеров.

по роду применяемых материалов: на брезентовые, резиновые, дощатые, мешочно-насыпные (баррикадные), глинобитные, чура­ковые, породные, шлакоблочные (цементные и литые), кирпичные (2,5 кирпича), бетонные, железобетонные, металлические, комбинированные, текбленд (очень эластичный материал, взрывоустойчивые перемычки).

 Шлако-, железо- и бетонные  перемычки обычно сооружают для изоляции пожарных участков, затопленных выработок или отработанных участков.

по сроку службы: временные и постоянные перемычки.

Временные перемычки сооружают из прорезиненных тканей или досок и устанавливают обычно на время, необходимое для возведения постоянных перемычек.

Двойные дощатые (глинобитные) представляют собой две одинарные перемычки, установленные на расстоянии 0,5—1 м одна к другой; пространство между ними заполняют глиной  смешанной с песком или мелкой породой, и утрамбовывают.

Вентиляционная дверь сооружается в перемычке, установ­ленной в подземной выработке, и предназначается для пропуска через нее грузов и людей. Дверь вместе с перемычкой служит для частичного или полного прекращения движения воздуха по неко­торым выработкам.

 

 

Кроссинги

Кроссингом называется сооружение для разделения потоков воздуха в местах пересечения выработок со свежей и исходящей струями. Кроссинги обычно сооружают в выработках с исходя­щей вентиляционной струей, так как в этом случае в откаточных выработках не нужно устанавливать дверей.

Различают участковые и капитальные кроссинги (последние обслуживают крыло пласта или несколько участков), трубчатые и на пересечении выработок «перекидной мост» (одна выработка над другой).

 

Бывают типа " перекидной мост ", или из металлических труб диаметром не менее 30 см.

 

 

Ляда (типа лаза с крышкой, двери в перемычке, кроссинге)— вентиляционное устройство для отделения одних вентиляционных потоков от других и для прекращения доступа воздуха в вертикальные и наклонные выработки, слепые стволы, шурфы. Ляды изготовляются из дерева и металла на деревянной или бетонной раме.

 

Вентиляционный шлюз

 

Вентиляционный шлюз — две и более вентиляционные пере­мычки с дверями, расположенные друг от друга на определенном расстоянии. Шлюз служит для пропуска людей и грузов без на­рушения режима вентиляции, т.е. предназначены для предупреждения закорачивания воздушной струи.

Двери в шлюзе должны иметь бло­кировку, чтобы при открывании одной другая была закрыта. Перемычки должны изготовляться из одинакового материала, а вентиляционные двери в перемычках — быть однотипными. Рас­стояние между перемычками в шлюзе, установленном в выра­ботке с рельсовым транспортом, должно равняться сумме мак­симальной длины состава и его тормозного пути.

Вентиляционные двери должны открываться навстречу движе­нию воздушной струи при нормальном режиме проветривания и снабжаться специальными устройствами против открывания под действием давления при реверсировании воздушной струи.

Аэродинамические сопротивления перемычек с дверями в шлюзе должны быть одинаковыми.

За исправностью вентиляционных дверей должен быть уста­новлен систематический контроль, осуществляемый лицом над­зора. В книге нарядов участка ВТБ нужно делать отметку о не­исправном состоянии вентиляционных дверей с указанием даты, времени поломки и длительности ремонта.

 

Основные требования, предъявляемые к перемычкам и шлюзам

Перемычки должны удовлетворять следующим общим требо­ваниям: противостоять горному давлению, размыву водами и раз­рушающему действию агрессивной шахтной среды (кислотные воды, влажный воздух и др.), сейсмическому воздействию; быть экономичными при сооружении и эксплуатации (долговечность перемычек постоянного типа, минимальная трудоемкость возве­дения, минимальная первоначальная стоимость и небольшая стои­мость поддержания перемычек в период их эксплуатации); воз­водиться в минимальные сроки. Последнее требование является очень важным, а в аварийных условиях первостепенным.

В зависимости от назначения перемычек к ним предъявляются следующие специфические требования: противопожарные пере­мычки должны обладать высокой газонепроницаемостью, огне­стойкостью; водоупорные — водонепроницаемостью и устойчи­востью к напорному давлению воды; взрывоустойчивые— достаточной устойчивостью против воздей­ствия ударной воздушной волны взрыва.

 

Дегазация угольных пластов

 

(ПБ п.278.) В газовых шахтах, где средствами вентиляции невозможно обеспечить содержание метана в воздухе в пределах установленных норм, должна осуществляться дегазация (т.е. комплекс мероприятий по дегазации разрабатываемых пластов).

Дегазация угольного пласта обязательна:

- когда природная метаноносность пласта превышает 13 м³/т.

Использование дегазации позволяет:

- уменьшить концентрацию метана, выделяющегося из угольных пластов и пород в горные выработки;

- улучшить проветривание шахты;

- полностью прекратить или значительно снизить простои выемочных (добычных) участков из-за загазованности выработок;

- использовать в газовых шахтах электроэнергию вместо менее эффективной пневматической энергии;

- повысить производительность труда рабочих и безопасность ведения горных работ в газовых шахтах;

- предотвратить или снизить интенсивность необычных газопроявлений — суфляров, внезапных выбросов угля и газа и т.п.

Дегазация шахт - совокупность мероприятий, направленных на извлечение, улавливание и удаление метана из подземных горных выработок, с изолированным отводом его на поверхность или в горные выработки, в которых возможно разбавление до безопасных концентраций.  Вывод газа из шахты производится по проложенным в горных выработках трубопроводам или по буровым скважинам, соединяющим выработки с поверхностью.

Вакуумнасосные станции сооружаются на поверхности шахт и в исключительных случаях (временные) на свежей струе в подземных вы­работках.

Дегазация осуществляется специальными установка­ми, оборудуемыми на основании проектов и принятыми в эксплуатацию государственной комиссией.

Дегазационные скважины бурят строго в соответст­вии с паспортом, утвержденным главным инженером шахты.

Конструк­ция газоотсасывающих установок исключает искрообразование и возможность воспламенения в них отсасывае­мой метановоздушной смеси.

Дегазационная система состоит из вакуум-насосной станции, газопроводов с защитными устройствами, буровых скважин, а также регулирующей запорной и предохранительной аппаратуры, включающей средства контроля и управления, а в случаях утилизации газа — также и газопровода к потребителю. Входящие в систему отдельные звенья размещаются на сравнительно больших площадях. Удаленность некоторых скважин от вакуум-насосной станции составляет до 5 км и более. Число скважин достигает иногда 50—60.

Известны три основных способа дегазации шахт:

- предварительная дегазация разрабатываемых угольных пластов,

- дегазация смежных угольных пластов,

- отсос концентрированной метано-воздушной смеси из выработанных пространств.

Наиболее распространенный способ дегазации — от­качка метана из выше- и нижерасположенных угольных пластов через скважины, пробуренные из подготовитель­ных выработок отрабатываемого пласта и вывод ме­тана на поверхность по дегазационному трубопрово­ду.

Работа ПДУ происходит в автоматическом режиме. В процессе функционирования установки происходит постоянная фиксация основных технологических параметров.

 Управление установкой может осуществляться как в местном режиме (оператором), так и в режиме телеуправления (диспетчером).

 

На ш.Распадская по паспорту закладывается до 40% удаления газа при дегазации. (2,5% - по факту)

 

Вентиляционные двери

Для прохода людей и пропуска транспортных средств в вентиляционных перемычках оборудуют двери. Двери открывают и закрывают вручную или дистанционно с помощью электрического привода.

Вентиляционные двери устанавливают в перемычках для того, чтобы можно было полностью или частично прекратить доступ воздуха в отдельные выработки, а также предупредить «короткие токи» между свежей и исходящей струями и вместе с тем обеспе­чить проход людей и вагонеток через перемычки.

Для регулирования количества проходящего воздуха иногда устанавливают так называемые регулировочные двери, снабженные окном с задвижкой. При помощи задвижки можно изменять площадь сечения окна и таким образом увеличивать или уменьшать поток воздуха.

На случай разрушения вентиляционных дверей во время взрыва в шахте устанавливают предохранительные двери, которые автоматически закрываются после взрыва.

Изготовляют двери из дерева или металла.

Деревянные двери (рис. 71) сбивают из одного ряда досок. Доски между собой соединяют в шпунт и обивают листовой сталью. В зависимости от сечения выработки двери могут быть одноствор­чатыми или двухстворчатыми. Для самозакрывания дверей двер­ную раму ставят под углом 80° к почве выработки в направлении движения воздуха или же снабжают их пружиной или противо­весом.

По краям двери прибивают полоски прорезиненной ткани для устранения просачивания воздуха. В тех же целях в выработках с рельсовыми путями укладывают порог с прорезями для рельсов и реборд колес, а на низ двери навешивают резиновый фартук.

Металлические двери изготовляют из листовой стали толщиной не менее 3 мм и для жесткости усиливают вертикальными и гори­зонтальными полосами из уголковой стали. Основное преиму­щество стальных дверей заключается в их огнестойкости.

В горизонтальных выработках должны устанавливаться автоматические двери.

В качестве примера можно привести автоматическую одно­створчатую дверь с приводом от электрической лебедки 1 (рис. 72). Дверь 2 представляет собой раму из уголка, обшитую листовой сталью. Опускаясь сверху, дверь закрывает проем, плотно прилегая к наклонной перемычке благодаря собственному весу и давлению на нее воздуха. Дверь оснащается световой и звуковой сигнализацией, которая включается при ее подъеме.

Для прохода людей в месте установки каждой автоматической двери сооружен шлюз из двух дверей, открываемых вручную.

Наиболее простую конструкцию имеют двухстворчатые авто­матические двери, изготовленные из листовой резины, толщиной 20—25 мм. Листовая резина прикрепляется к металлическим рамам и усиливается ребрами. В верхней части каждая створка имеет смотровое окно из небьющегося стекла. Двери открываются от удара проходящего электровоза, а закрываются под действием цилиндрических пружин, установленных на петлях. Открываться они могут в любую сторону. Многократные удары электровоза амортизируются листовой резиной.

В восстающих выработках в перемычках устанавливают ляды. Ляды изготовляют из 3-мм металла, по контуру ходового отвер­стия прибивают резиновые прокладки. Дощатые перемычки, в которых устанавливают ляды, для герметичности обивают прорезиненной тканью и около стенок выработки присыпают глиной.

При установке дверей в выработках, через которые возможно образование «короткого тока», необходимо соблюдать следу­ющие условия:

устанавливать в выработке не менее двух дверей с расстоянием между ними, на 5—10 м превышающим длину состава вагонеток;

толщину деревянных дверей принимать не менее 40 мм, причем они должны быть обшиты листовой сталью, а металлических — не менее 3 мм;

в каждой выработке, соединяющей воздухоподающие и венти­ляционные шахтные стволы, устанавливать две бетонные или каменные перемычки, каждая с парой дверей, открывающихся в противоположные стороны; таким образом можно избежать «короткого тока» при реверсировании воздушной струи.

 

В откаточных выработках для пропуска подвижного состава на время прохода поезда приходится открывать двери в вентиляционных перемычках. Это может привести к опасному нарушению проветривания (при открытых дверях, как правило, происходит закорачивание воздушной струи). Чтобы исключить такие явления, оборудуют шлюзы.

Шлюз — это сдвоенная вентиляционная перемычка, расстояние между перемычками несколько больше, чем самый длинный состав поезда.

 

Кроссинги

Кроссингом называется сооружение для разделения потоков воздуха в местах пересечения выработок со свежей и исходящей струями.

Различают участковые и капитальные кроссинги. Последние обслуживают крыло пласта или несколько участков.

Капитальные кроссинги типа перекидного моста сооружают из бетона. Если расход воздуха превышает 20 м³/с, то необходимо сооружать обходные выработки с плавным сопря­жением такого сечения, при котором депрессия не превышала бы 15 кгс/м².

Участковые кроссинги обычно сооружают из металли­ческих труб круглого или квадратного сечения общей площадью не менее 0,75 м². Для уменьшения сопротивления кроссинга трубы, подводящие и отводящие воздух, должны плавно сужаться и расширяться. Количество проходящего через участковый крос­синг воздуха не должно превышать 5 м³/с.

Для прохода людей и вагонеток по выработке, расположенной ниже труб, устанавливают вентиляционные двери, которые обра­зуют шлюз. Кроссинги обычно сооружают в выработках с исходя­щей вентиляционной струей, так как в этом случае в откаточных выработках не нужно устанавливать дверей.

Вентиляционный шлюз — две и более вентиляционные пере­мычки с дверями, расположенные друг от друга на определенном расстоянии. Шлюз служит для пропуска людей и грузов без на­рушения режима вентиляции.

Ляда — вентиляционное устройство для отделения одних вентиляционных потоков от других и для прекращения доступа воздуха в вертикальные и наклонные выработки, слепые стволы, шурфы и восстающие. Ляды изготовляются из дерева и металла на деревянной или бетонной раме.

Кроссинги предназначены для разделения воздушных пото­ков с поступающей и исходящей струями. Устанавливаются в ме­стах сопряжений или пересечения выработок. Кроссинги раз­деляются на капитальные и участковые в зависимости от места их установки, формы конструкции и количества проходящего через них воздуха.

Капитальные кроссинги типа «перекидной мост» предназна­чены для пропуска воздуха до 20 м³/с и более при обслужива­нии нескольких объектов проветривания, расположенных в пре­делах шахтного поля, крыла, горизонта. На сверхкатегорных шах­тах, а также шахтах, опасных по внезапным выбросам угля и газа, при больших расходах воздуха (до 50 м³/с) рекомендуется строить кроссинги типа «обходная выработка».

Участковые кроссинги могут быть типа «перекидной мост» или трубчатые. Трубчатые кроссинги, возводимые из труб круглого или квадратного сечения, предназначены для пропуска воздуха не более 10 м³/с; устанавливаются они в участковых вентиля­ционных выработках с исходящей струей. Участковые кроссинги типа «перекидной мост» предназначены для пропуска воздуха не более 20 м³/с и проветривания одного или нескольких объектов в пределах выемочного участка.

6. Воздушные завесы в одно- и двухпутных выработках могут быть односторонними и двусторонними со встречным и попутным взаимодействием.

7. Оклады из крепежных рам.

8. Дверные проемы стационарные и передвижные или переносные.

9. Пластинчатые регуляторы.

Комбинированный способ представляет собой сочетание поло­жительного и отрицательного способов регулирования количества воздуха по выработкам.