Проветривание тупиковых забоев должно обеспечивать:
- удаление из выработки в расчетное время ядовитых газообразных продуктов разложения взрывчатых веществ (ВВ);
- разбавление и удаление из выработок ядовитых и взрывчатых газов, выделяющихся из пород и полезного ископаемого;
- создание нормальной температуры воздуха в забое и во всей выработке.
- разбавление пылевого облака и вынос пыли вентиляционной струей.
Проветривание осуществляется за счет совместного действия вентиляторов главного проветривания и естественной тяги, а также местных побудителей вентиляции, вентиляторов местного проветривания (ВМП), эжекторов и т.п. Выработки, проводимые парным забоем, в большинстве случаев проветриваются за счет общешахтной вентиляции и работы ВМП.
При составлении схем проветривания необходимо учитывать требования ПБ: вентилятор местного проветривания должен быть установлен в выработке со свежей струей на расстоянии не менее 10 м от струи, выходящей из устья тупиковой выработки; производительность ВМП не должна превышать 70 % от дебита струи, из которой вентилятор забирает свежий воздух.
При проведении горных выработок в угольных шахтах могут быть использованы различные способы и схемы проветривания.
В настоящее время преобладающим способом вентиляции тупиковых выработок является проветривание с помощью ВМП.
Преимущественное распространение в нашей стране и во многих других странах получил нагнетательный способ проветривания с использованием гибких вентиляционных труб и вентиляторов местного проветривания (рис. 1.16).
Достоинства этого способа заключаются в интенсивном перемешивании воздуха в призабойном пространстве и разбавлении его свежим воздухом, поступающим из конца воздухопровода. Исходящая из забоя струя выходит по выработке к устью, захватывая по пути все вредные и взрывчатые газообразные примеси, выделяющиеся из стенок, кровли и почвы выработки. К достоинствам следует отнести и то, что возможно применение гибких (матерчатых прорезиненных и иных) трубопроводов, удобных в эксплуатации.
Рис. 1.16. Схема нагнетательного проветривания тупиковой выработки:
1 – нагнетательный вентилятор; 2 – нагнетательный трубопровод.
Основной недостаток способа – загазирование всей выработки и необходимость постепенного разбавления этих газов до санитарных норм, что при большом объеме (длине) выработок требует установки вентиляторов значительной производительности и труб большого диаметра.
Всасывающий способ проветривания (рис. 1.17) может применяться, когда из стенок, кровли и почвы выработки не выделяются взрывчатые и ядовитые газы.
Рис. 1.17. Схема всасывающего проветривания тупиковой выработки:
1 – всасывающий вентилятор; 2 – всасывающий трубопровод.
Достоинства этого способа заключаются в том, что высасываемый из призабойного пространства воздух, содержащий продукты разложения ВВ, удаляется по вентиляционным трубам, а по выработке от устья к забою движется свежая струя, поэтому работы могут не прекращаться. Этот способ проветривания очень эффективен в тех случаях, когда конец вентиляционных труб отстоит от забоя на расстояние 2–3 м, но последнее осуществить трудно.
Зависимость эффективности всасывающего проветривания от длины выработки невелика, поэтому данный способ рекомендуется для проветривания выработок большой протяженности.
Основной недостаток способа – невозможность применения гибких трубопроводов. Этот недостаток может быть устранен, если вентилятор устанавливать не в выработке со свежей струей, а непосредственно в тупиковой выработке близ забоя (рис. 1.18). В этом случае трубопровод состоит из отрезка жесткого трубопровода l1, наращиваемого по мере проведения выработки, и гибкого трубопровода l2. Через некоторое расстояние вентилятор переносят ближе к забою, а часть жесткого трубопровода, оказавшуюся при этом на стороне нагнетания, заменяют гибким. При такой установке вентилятора сочетаются преимущества всасывающего проветривания с возможностью применения гибких трубопроводов.
Рис. 1.18. Всасывающее проветривание призабойным вентилятором.
Комбинированное проветривание может осуществляться одним вентилятором (рис. 1.19), работающим после взрывания ВВ на всасывание, а затем переключаемым на нагнетание. На расстоянии от забоя, не более 50 м, устанавливается перемычка. Достоинство такого способа проветривания заключается в том, что за время всасывающей работы вентилятора, определяемое расчетом, по вентиляционным трубам выносится основная масса ядовитых газов, а за последующее время (режим нагнетания) газы, в небольшом количестве оставшиеся в призабойном пространстве, рассредоточиваются по части выработки, прилегающей к забою, не доходя до ее устья, вследствие чего исключается рециркуляция воздуха. Недостаток способа – необходимость применения жесткого трубопровода и реверсии вентилятора, что усложняет его установку.
Рис. 1.19. Комбинированное проветривание одним вентилятором и перемычкой
Комбинированное проветривание двумя вентиляторами с перемычкой (рис.1.20) или без перемычки заключается в том, что основной вентилятор, устанавливаемый в устье выработки, работает на всасывание, а вспомогательный, меньшей производительности, работает в нагнетательном режиме и предназначен для перемещения воздуха в заперемыченном пространстве или, при работе без перемычки, в пространстве, определяемом зоной активного действия вспомогательного вентилятора, с тем чтобы ядовитые газы были распределены по этому объему как можно равномернее.
Достоинство такого способа проветривания заключается в том, что выработка заполнена свежим воздухом, проветривание осуществляется быстро, что позволяет использовать этот способ при большой длине выработок, применяя относительно небольшие вентиляторы, а также при скоростных проходках. Для подготовительных выработок, в которых имеет место метановыделение, возможно применение нагнетательно-всасывающей схемы проветривания, комплексно учитывающей пылевой, газовый и другие факторы. До последнего времени нагнетательно-всасывающие схемы комбинированного способа проветривания не применялись из-за отсутствия технических средств для осуществления этого способа. В настоящее время с освоением выпуска пылеулавливающих агрегатов серии ППУ, стала возможной реализация различных нагнетательно-всасывающих схем комбинированного проветривания.
Рис. 1.20 – Комбинированное проветривание двумя вентиляторами с перемычкой:
1 – нагнетательный вентилятор; 2 – всасывающий вентилятор; 3 – трубопроводы;
4 – перемычка.
Для проветривания подготовительных выработок, проводимых по газоносным угольным пластам, предложена схема (рис. 1.21). Она предусматривает подачу свежего воздуха с нагнетательной установки в два пункта: непосредственно в призабойное пространство Q1I, и в зону расположения пылеулавливающего агрегата Q3.
Рис. 1.21. Схема нагнетательно-всасывающего проветривания: 1 – комбайн;
2 – датчик контроля воздуха; 3 – пылеулавливающая установка; 4 – ВМП;
5 – воздуховыпускной клапан
Для проветривания тупиковых выработок, как правило, используются осевые вентиляторы местного проветривания с электрическим и пневматическим приводами. Наибольшее применение нашли осевые вентиляторы СВМ-4М, СВМ-5, СВМ-6М, ВМ-ЗМ, ВМ-4М, ВМ-5М, ВМ-6М, ВМ-8М, ВМ-12М (цифра означает размер входного и выходного патрубков в дециметрах).
Подача вентилятора регулируется с помощью направляющего аппарата с резиновыми профилированными лопатками, которые поворачиваются специальным механизмом на угол от +45 до –50°. Двигатели этих вентиляторов изготавливаются также во взрывобезопасном исполнении, что позволяет применять их в шахтах, опасных по газу и пыли.
Вентиляторы ВМП-ЗМ, ВМП-4; ВМП-5М, ВМП-6М (с пневматическим приводом) предназначены для проветривания тупиковых выработок в шахтах, опасных по внезапным выбросам угля и газа и суфлярным выделениям.
Подача вентиляторов типа ВМП регулируется с помощью сопел, подающих сжатый воздух на лопатки пневматического привода.
Вопросы для самоконтроля
1. Охарактеризуйте составные части вентиляционной системы шахты.
2.Какие требования предъявляются к главным и вспомогательным вентиляционным установкам?
3. Какие бывают способы проветривания шахты?
4. Какие бывают схемы проветривания шахты?
5. Требования ПБ при проветривании тупиковых выработок. Способы проветривания тупиковой выработки?