IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Одна из проблем вентиляции шахты - утечки воздуха, которые происходят через вентиляционные сооружения в шахте и на поверхности, обрушенные породы, нарушенные целики, иногда достигающие 50-70% от дебита вентилятора. Они уменьшают поступление воздуха к участкам потребления, могут вызвать нарушение вентиляции шахты.

Утечки воздуха по характеру классифицируются на местные и равномерно распределенные. Местные утечки воздуха можно подразделить:

1. На утечки или подсос через устье вентиляционного ствола;

2. Утечки через шлюзовые устройства околоствольного двора;

3. Утечки через вентиляционные сооружения в выработках шахты. Утечки через шлюзовые здания (подсос «накоротко») и шлюзы околоствольного двора должны быть минимальны.

При работе главного вентилятора, высасывающего воздух из шахты, имеет место подсос воздуха с поверхности, а при работе нагнетающего – выход воздуха на поверхность. О том и другом виде утечек будем говорить как о подсосе воздуха «накоротко».

Подсос воздуха «накоротко» через неплотности шлюзового устройства и канал резервного вентилятора вызывает снижение количества воздуха, высасываемого вентилятором из шахты. В зимнее время при низкой температуре и большом подсосе холодного воздуха может обмерзнуть канал и рабочее колесо вентилятора, чем нарушится проветривание всей шахты.

Зная температуру и объем воздуха, высасываемого из шахты, и минимальную температуру воздуха в зимнее время для данного района, нетрудно, исходя из температуры смеси +2°, подсчитать предельно допустимый процент подсоса воздуха «накоротко». Расчеты, произведенные для рудников центрального Казахстана, показали, что величина подсоса не должна выходить за пределы 5 – 17% от дебита вентилятора. Примем подсос «накоротко» в среднем равным 10% от дебита вентилятора. Тогда по формуле параллельного соединения нетрудно определить требуемое соотношение сопротивлений надшахтного здания и шахты.

Как известно, (1)

где P – подсос «накоротко», %;

Q_подс – подсос воздуха «накоротко», м³/сек;

Q_в – дебит вентилятора, м³/сек;

Q_ш – количество воздуха, высасываемого вентилятором из шахты, м⁸/сек.

Пользуясь соотношением

(2)

где R_{н. з} – сопротивление надшахтного здания, kµ;

R_ш – сопротивление шахты, kµ, и подставив значения Q_ш и Q_подс из формул (1) в формулу (2), получим

(3)

Подставив вместо P среднее значение процента подсоса, равное 10%, получим

или , (4)

где A_ш и А_{н. з} – эквивалентные отверстия шахты и надшахтного шлюзового здания, м³.

При отнесении процента подсоса воздуха «накоротко» к количеству воздуха, высасываемого вентилятором из шахты, получим аналогично или .

По соотношению сопротивлений для шахты с различными эквивалентными отверстиями в табл. 1 подсчитана величина сопротивления шлюзового устройства в устье вентиляционной выработки при P равном 10% от Q_ш. Как видно из таблицы, на труднопроветриваемых шахтах сопротивление надшахтного здания должно быть в пределах 14,4 – 231,0 kµ, на средних – от 9,2 до 3,6 kµ и на легкопроветриваемых – от 2,3 kµ и ниже. На основании обследования вентиляторных установок шахт Казахстана получены данные о величине сопротивления различного типа качественно выполненных шлюзовых устройств. Они могут служить исходным материалом для принятия норм утечек воздуха «накоротко».

Вентиляционный параметр	Труднопроветриваемые шахты					Средние шахты					Легкопровет- риваемые шахты
Эквивалентное отверстие шахты, м2	0,25	0,50	0,75	1,0	1,25		1,50	1,75	2,0	2,5		3,0
Сопротивление шахты, кµ	2,310	0,575	0,257	0,144	0,0924		0,0640	0,0470	0,036	0,023		0,016
Требуемая величина сопротивления шлюзового устр.,кµ	231,0	57,5	25,7	14,4	9,2		6,4	4,7	3,6	2,3		1,60

Таблица 1. Величина сопротивления шлюзового устройства шахты

Кафедрой рудничной аэрологии и охраны труда Карагандинского государственного технического университета была обследована работа главных вентиляционных установок на шахтах ТОО «Корпорация Казахмыс», ТОО «КазЦинк», АО «Арселор Миттал Темиртау».

Анализируя данные о сопротивлении надшахтных зданий скиповых стволов, следует сделать вывод, что увеличение сопротивления надшахтных зданий до 1,3 kµ (даже 1,5 kµ) вполне возможно, но для этого необходимо производить оштукатуривание здания с двух сторон, тщательно застеклять и промазывать окна, устраивать плотно прилегающие двери в шлюзах, устанавливать автоматические затворы в разгрузочных устройствах для скипа в бункерах и устраивать клапаны в отверстиях в крыше здания для прохода каната. При сопротивлении надшахтного здания скипового ствола, равном 1,3 kµ, подсос «накоротко» в размере 10% от количества воздуха, высасываемого из шахты, может иметь место только на шахтах с величиной эквивалентного отверстия более 3 м². Эквивалентные отверстия действующих шахт в основном колеблются от 1 до 2 м², а сопротивления от 0,144 до 0,036 kµ.

Подставляя в формулу (3) R_{н. з}= 1,3 kµ, R_ш= 0,036 kµ и решая задачу относительно Р, находим, что на шахтах средних по трудности проветривания величина подсоса для зданий скиповых стволов будет примерно 15%. При таком подсосе на шахтах Центрального Казахстана, при сравнительно средней температуре исходящих струй воздуха (14-18^о), явлений обмерзания канала и рабочего колеса вентилятора не произойдет. Сопротивление надшахтных зданий клетевых стволов колеблется от 18 до 82 kµ. При такой величине сопротивления подсос не более 10% от количества воздуха, высасываемого из шахты, может быть обеспечен даже на шахтах с эквивалентным отверстием 1 м² и более. При установке вентиляторе на флангах шахтного поля у выработок, не оборудованных подъемом (шурфов, наклонных сбоек и т.п.), устье выработки можно перекрыть плотно и добиться большого сопротивления шлюзового устройства. Как показывает обследование вентиляторов, сопротивление достаточно плотных шлюзов в устье фланговых выработок колеблется от 260 до 190 kµ. При такой величине сопротивления подсос воздуха «накоротко» будет ниже 5% от количества воздуха, высасываемого вентилятором из шахты. Когда выработка на фланге шахтного поля используется в качестве запасного выхода или для транспорта, достичь сопротивления шлюза 200 kµ очень трудно, приходится строить шлюзовые здание или шлюз, сопротивление которых примерно 80 – 100 kµ, а следовательно, подсос следует принимать равным 10% от количества воздуха, высасываемого из шахты.

Код для цитирования: Скопировать