 |
Проветривание угольных шахт
Выделяющиеся в шахте из угля и вмещающих пород вредные и опасные газы, а также газы, которые выделяются в процессе проведения выработок и добычи угля, удаляют из шахты с помощью проветривания. Для этого используются вентиляционные установки, оборудуемые на поверхности вблизи устьев стволов или шурфов. Существует три способа проветривания шахт: нагнетательный, при котором вентилятор устанавливается на воздухоподающем стволе; всасывающий, при котором вентилятор устанавливается на вентиляционном стволе и за счет создаваемого на всасе разряжения (депрессии) обеспечивает тягу воздуха через всю вентиляционную сеть; воздухоподающий ствол, горные выработки и воздухоотводящий ствол; комбинированный, при котором движение воздушной струи создается за счет одновременной работы нагнетательного и всасывающего вентиляторов.
На современных крупных шахтах с протяженностью горных выработок до 80 — 100 км и более для проветривания требуется воздуха от 20 до 40 тыс. м3/мин. Для обеспечения такого количества воздуха оборудуют две-три и более вентиляторные установки и соответствующее число подающих и вентиляционных стволов. Если горные работы сконцентрированы в центре шахтного поля, воздухоподающие и вентиляционные стволы располагают на центральной промплощадке. Такая схема называется центральной схемой проветривания.
При расположении вентиляторных установок на крыльях шахтного поля шахта проветривается по фланговой схеме. Вентиляторные установки, которые проветривают всю шахту или одно из крыльев, называются главными вентиляторными установками. Вспомогательные вентиляторные установки проветривают отдельные участки или камеры (например, камеру зарядки аккумуляторных электровозов, камеры складов взрывчатых материалов).
Главные вентиляторные установки оборудуют реверсивными устройствами, которые позволяют изменять направление вентиляционной струи (опрокидывание) в случае пожара в шахте или при других авариях, если это предусмотрено планом ликвидации аварий. Совокупность всех горных выработок в шахте образует вентиляционную сеть. Для надежного удаления вредных и опасных газов необходимо, чтобы поступающий в шахту воздух непрерывно омывал все без исключения выработки.
Воздух по выработкам вентиляционной сети распределяют с помощью вентиляционных сооружений: перемычек, кроссингов, вентиляционных сбоек, перегородок и других устройств. В вентиляционной сети выработки могут быть соединены последовательно или параллельно. При схеме последовательного соединения выработок, например, квершлаг — откаточный штрек — вентиляционный штрек, воздух последовательно омывает эти выработки; при схеме параллельного соединения каждая выработка проветривается обособленной струей воздуха.
Вентиляционные перемычки играют важную роль в правильном распределении воздуха по шахтным выработкам. 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. Для прохода людей и пропуска транспортных средств в вентиляционных перемычках оборудуют двери.
Двери открывают и закрывают вручную или дистанционно с помощью электрического привода. По виду используемого материала вентиляционные и изолирующие перемычки могут быть бетонными, кирпичными, чураковыми, дощатыми. Для предупреждения утечек воздуха между стенками выработки и телом перемычки по периметру выработки делают вруб глубиной 0,5-0,7 м. 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.
Многие шахтные выработки пересекаются под прямым углом, например бремсберги и отходящие от них вентиляционные и конвейерные штреки. С целью обеспечения забоев обособленным проветриванием поступающая по бремсбергу свежая воздушная струя не должна смешиваться с воздушной струей, проходящей по вентиляционному Штреку.
Для разделения струи оборудуют обводные выработки — кроссинги, которые бывают типа «перекидной мост» или выполняются из металлических труб. В кроссингах типа «перекидной мост» одну из пересекаемых выработок проходят выше другой. Трубчатые кроссинги изготавливают из одной, двух или трех труб, встроенных в герметические перемычки, устанавливаемые с обеих сторон пересекаемой выработки.
Проветривание очистных выработок. Наибольшее количество газа выделяется при очистных работах. Поэтому очистные забои потребляют примерно половину воздуха, поступающего в шахту.
При проветривании очистных забоев струя воздуха движется в восходящем направлении: свежий воздух, поступая по откаточному или конвейерному штреку, омывает лаву, а отработанный выдается на верхний вентиляционный штрек. Это так называемая возвратноточная схема проветривания.
При значительном выделении метана возникают трудности с проветриванием верхней части лавы в связи с тем, что воздух по мере движения по лаве насыщается метаном и в районе верхнего сопряжения с вентиляционным штреком содержит его больше нормы. При таких условиях проветривание осуществляется по более сложной схеме: прямоточной с подсвежением.
Если на выемочном участке работает не одна, а два и более лав, то их проветривание осуществляется обособленно. Для этого в бремсберге (уклоне) оборудуют кроссинги.
Такая схема требует значительных затрат на содержание и сооружение кроссингов и сложна в эксплуатации, поэтому при невысокой газообильности разрабатываемого пласта допускается последовательное проветривание очистных забоев, при котором исходящая струя из нижней лавы поступает для проветривания верхней лавы. При такой схеме Правилами безопасности устанавливается ряд требований.