В соответствии с Правилами безопасности при геологоразведочных работах за счет диффузии (естественным путем) проветриваются горизонтальные выработки протяженностью менее 10 м, а вертикальные глубиной менее 5 м; подземные горизонтальные выработки протяженностью более 10 м, а вертикальные глубиной более 5 м при нахождении в них людей должны непрерывно проветриваться с помощью вентилятора
Проветривание методом естественной тяги системы подземных выработок
При проветривании методом естественной тяги воздух здесь перемещается по выработкам за счет гравитационных сил при наличии разности высотных отметок устьев двух выработок; направление потока зависит от разности наружной температуры и внутри выработок. Проветривание выработок естественной тягой хотя и достаточно экономично, однако зависит от температуры воздушной среды и не всегда эффективно.
Неглубокие шурфы иногда проветривают за счет скоростного напора ветра, рассечки небольшой длины можно проветривать с помощью продольных перегородок струей воздуха, проходящего, например, по штреку
Принудительное проветривание
Однако в условиях проходческих работ горная выработка не может проветриваться сквозным воздушным потоком, так как только один ее конец (устье) выходит на поверхность или в другую ранее пройденную выработку; такие выработки называют тупиковыми. Проветривания тупиковых выработок осложнено -- подача атмосферного (свежего, чистого) воздуха в такую выработку или удаление из нее загрязненного воздуха осуществляется, как правило, вентиляторами по трубам достаточно большого диаметра, проложенным в этих выработках.
Даже при большом количестве и протяженности подземных разведочных выработок, соединенных с дневной поверхностью одной вскрывающей выработкой, в большинстве случаев их проветривают с использованием вентиляционных труб и вентиляторов так называемого «местного проветривания». Однако проходка второй вскрывающей выработки (шурф, штольня, восстающий, ствол) или скважины большого диаметра может обеспечить эффективную вентиляцию всего комплекса подземных выработок сквозной воздушной струей. Интенсивное проветривание выработок -- одно из главнейших условий, обеспечивающих высокую производительность и безопасность горных работ. Проветривание комплекса уже существующих подземных выработок сквозным воздушным потоком наиболее эффективно.
Существует несколько различных схем вентиляции подземных выработок, из них в условиях разведочных выработок наиболее широко используется только три.
Схема нагнетания. Свежий воздух при помощи вентилятора подается по трубам к забою выработки, а воздух, содержащий вредные газы, удаляется по самой выработке к ее устью. Призабойное пространство быстро очищается от вредных или ядовитых газон, однако выработка в течение некоторого времени еще заполнена ими и поэтому в самой выработке на протяжении всего времени ее вентиляции нельзя работам,. Если выработка имеет значительную протяженность, то для ее вентиляции требуемся длительное время. Схема нагнетания, в принципе, может быть применена при вентиляции любой горноразведочной выработки небольшой протяженность, за исключением выработок опасных по газу и пыли, где применение ее весьма ограничено. Для того, чтобы работающий вентилятор не засасывал воздух, выходящий из забоя выработки, его следует устанавливать на расстоянии не менее 10 м от устья выработки.
Схема всасывания. Вентилятор отсасывает по трубам воздух, который содержит вредные примеси, а свежий воздух поступает по выработке. Схема применима в любых условиях при любом материале труб, кроне брезентовых.
Комбинированная схема. Проветривание здесь производится двумя вентиляторами. Основной вентилятор отсасывает воздух с взрывными газами, а вспомогательный нагнетает свежий воздух в призабойное пространство. Назначение нагнетающего вентилятора - интенсивное перемешивание свежего воздуха с газами взрыва. Нагнетающий вентилятор обычно устанавливают перед парусной или дощатой перемычкой. По мере продвигания забоя перемычку и вспомогательный вентилятор перемещают также. Расстояние ох перемычки до забоя принимается от 30 до 60 м. Конец всасывающих труб должен находиться от забоя на большем расстоянии, чем конец нагнетательных труб.
При комбинированной схеме проветривания можно обходиться и без перемычки. Вспомогательный вентилятор, в таком случае, устанавливает у устья выработки по аналогии с основным.
При проходке горноразведочных выработок, как правило, чаще всего применяют схему нагнетания. В значительной мере это объясняется материалом и качеством применяемых труб (брезентовые и металлические из кровельного железа), а также характером их соединений. Потеря воздуха в трубах и в местах соединений их здесь будут значительно меньшими, чем при схеме всасывания, где, кстати, матерчатые трубы вообще нельзя применять.
5.2. Оборудование и расчет вентиляции
Вентиляторы.
По роду используемой анергии вентиляторы могут быть с ручным приводом (ручные вентиляторы) и с механическим. Первые имеют довольно ограниченное применение - при проходке шурфов. Вентиляторы с механическим приводом более производительны и могут применяться для вентиляции любых горных выработок.
По принципу работы вентиляторы бывают центробежными и осевыми. Центробежные вентиляторы, как правило, более легкие, монтаж их и установка будут более простыми. Поэтому для вентиляции геологоразведочных выработок применяются преимущественно они.
Характеристика вентиляторов, применяемых для целей проветривания горноразведочных выработок, приводится в справочниках. Выбор вентилятора для конкретных условий проветривания рассматривается ниже.
Вентиляционные трубы
При вентиляции горных выработок применяют трубы матерчатые (брезентовые просмоленные или прорезиненные), текстовинитовые, пластикатные, железные и, в редких случаях, деревянные, диаметром 200, 300, 400, 500 и 600 мм.
Расчет вентиляции и выбор оборудования.
Потребность в свежем воздухе для целей вентиляции горных выработок может определяться по расходу взрывчатых веществ и объему ядовитых газов, которые выделяются при их взрыве
При взрывных работах в условиях подземных выработок применяются только те ВВ, при взрыве 1 кг которых образуется не более 40 л условной окиси углерода.
В соответствии с Правилами безопасности при всех способах и схемах вентиляции после взрывных работ в выработке необходимо подавать такое количество свежего воздуха, которое обеспечит разжижение ядовитых газов (условной окиси углерода) до концентрации 0,008% за время не более 30 минут. Время вентиляции можно увеличить только в том случае, если проветривание будет производиться в интервале между рабочим» сменами.
Количество воздуха, необходимое дня вентиляции выработки определяем по формуле:
Q=A*q*m*k/t
где:
А - количество ВВ, взрываемое за одну отпалку, кГ
q - объем условной окиси углерода, образующейся при взрыве каждого килограмма ВВ - 0,04 м8
m - коэффициент разжижения окиси углерода - 18500. Это отношение стопроцентной концентрации окиси углерода в начале вентиляции к допустимой в 0,008% в конце проветривания
k - коэффициент, предусматривающий потери воздуха в трубопроводе. Вне зависимости от длины трубопровода, потери воздуха не должны превышать 15%
t - время вентиляции - 30 минут.
Если вентиляция выработки входит в состав рабочей смены, то ее продолжительность не должна превышать 30 мин. При соответствующей организации работ вентиляция выработки может быть вынесена за пределы смены. В этом случае ее продолжительность ограничивается размерами интервала времени между двумя сменами или иными соображениями.
Рассчитанное количество воздуха следует проверять на скорость движения воздуха по выработке из формулы:
V=Q/S
v - скорость, м/с
S- сечение выработки, м2.
Эта скорость должна быть не менее 0,15 и не более 4,0 м/сек, Если скорость движения воздуха по выработке находится вне названных пределов, то расчетное количество воздуха следует изменить в нужном направлении за счет времени вентиляции.
Однако, одной потребности в свежем воздухе еще недостаточно для того, чтобы правильно выбрать вентилятор. Кроме этого, нужно знать еще и то сопротивление, которое будет оказывать трубопровод движущемуся по нему воздуху. Сопротивлением самой выработки можно пренебречь, так как оно будет незначительно. В условиях действующих шахт и рудников, которые имеют широкую сеть различных выработок большой протяженности, с сопротивлением самих выработок приходится считаться.
Сопротивление, которое оказывает трубопровод воздуху, равна разностии давлений в местах входа воздуха и выхода его из трубопровода. Эта разница в давлениях измеряется в миллиметрах водного столба, она будет тем большей, чем меньшим будет диаметр трубопровода и чем большей шероховатостью будет обладать его внутренняя поверхность, чем большей будет протяженность трубопровода и чем 'большее количество воздуха будет по нему проходить в единицу времени:
h=4 а LV2/d
где h- падение давления в трубопроводе, мм водного столба
а - коэффициент аэродинамического сопротивления трубопровода, зависящий, как от характера его внутренней поверхности, так и от размеров его поперечного сечения
d - диаметр трубопровода, м
L - общая длина трубопровода, м
V - скорость движения воздуха по трубопроводу, м/с
Пользуясь техническими характеристиками вентиляторов, которые приведены в справочниках, можно выбрать вентилятор для конкретных условий вентиляции.
6. Крепление горных выработок
6.1. Горное давление
Горные выработки испытывают воздействие сил, возникающих при нарушении изостатического равновесия в горном массиве в результате создания в нем искусственной выемки. Они проявляются как горное давление.
Характер проявления горного давления зависит от геологических факторов, размеров горных выработок, а также способов проведения последних.
При проведении горных выработок вокруг выработки происходит перераспределение существующих напряжений, которое вызывает те или иные деформации. Если возникшие деформации не выходят за пределы упругих то выработка может простоять без крепи долгое время.
Однако, такие идеальные условия встречаются далеко не всегда. В тех случаях, когда возникающие деформации становятся пластическими, контуры выработки могут изменяться. При дальнейшем развитии деформации происходит разрыв сплошности массива, сопровождающийся выпадением отдельных кусков породы, а иногда обрушением кровли к обвалами стенок.
Чтобы воспрепятствовать развитию чрезмерных напряжений в массиве горных пород и предотвратить разрушение горных выработок применяют различные конструкции, которые называются крепью, а процесс их возведения и установки - креплением.
Установлено, что горное давление изменяется во времени, В начале оно нарастает довольно быстро, давление этого периода называется первичным. Затем его рост постепенно уменьшается и по истечении некоторого времени прекращается; горное давление этого периода называется вторичным или установившимся. На протяжении второго периода в кровле горизонтальных выработок завершается образование трещин и формирование свода обрушения, а величина нагрузки, испытываемая крепью, в дальнейшем оказывается постоянной. Лучше всего результаты горного давления проявляются в горизонтальных выработках.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13
