Проветривание тупиковых выработок при их проветривании

Проветривание тупиковых выработок может быть осуществлено двумя способами: за счет общешахтной депрессии, а также с применением параллельной вспомогательной выработки; установкой вентиляторов местного проветривания.

В зависимости от условий проходки применяют нагнетательный, всасывающий и комбинированный способы вентиляции.

Нагнетательный способ проветривания (рисунок 13.2) наиболее распространен.

Рисунок 13.2 - Нагнетательный способ проветривания с применением вентилятора местного проветривания

Нагнетательный способ проветривания заключается в интен­сивном перемешивании воздуха в призабойном пространстве и разбавлении его свежим воздухом, поступающим из конца воздухопровода. Исходящая из забоя струя движется по выработке к устью, захватывая по пути все вредные газообраз­ные примеси.

Достоинством способа является возможность применения гибких трубопро­водов, удобных в эксплуатации.

Таблица 13.14 - Расчет потребного количества воздуха для проветривания Малеевского рудника производительностью 2,25 млн. т в год

Наименование забоев, выработок и камер, виды работ	Вентиляционное сечение выработок. м2	Количество забоев	На один забой	На все забои	Расчетноая скорость движения воздуха, м/с
Проветривание выемочных блоков
Проветривание очистных работ
Доставка руды Tоро-1400, Cat R-1700	18,8		25,0	125,0	1,3
Доставка руды Tоро-400 (верхние горизонты)	18,8	0,5	17,9	9,0	1,0
Бурение скважин Соло	18,8		9,4	18,8	0,5
Дробление негабаритов бутобоем с ДВС	18,8		11,3	11,3	0,6
Крепление, возведение перемычек (резервные забои 25%)	16,4		4,1	8,2	0,25
Итого				172,2
Всего с учетом коэффициента запаса Кз =1,2				206,6
Проходка нарезных и подготовительных работ в выемочных блоках
Проходка горизонтальных выработок с применением Tоро-400	18,8		17,9	17,9	1,0
Проходка вертикальных выработок	5,5		3,5	3,5	0,6
Итого				21,4
Всего с учетом коэффициента Кт =1,43; К =1,07				32,8
Всего по выемочным блокам				239,4
Проветривание горных выработок, проводимых вне выемочных блоков (Малевский рудник, ТОО «Казцинкшахтострой»
Проходка горизонтальных выработок с применением Торо-400	18,8		17,9	17,9	1,0
Применение Tоро-35Д при доставке горной массы к рудоспуску при проходке горизонтальных выработок	18,8	0,5	27,2	13,6	1,4
Проходка горных выработок с применением Торо-400 (ТОО «Казцинкшахтострой»)	11,6	0,5	17,9	9,0	1,5
Проходка горизонтальных выработок под рельсовый транспорт (ППН-1С)			2,3	4,5	0,25
Проходка вертикальных выработок	5,5		3,5	3,5	0,6
Проходка горных выработок с применением Торо-400 (верхние горизонты)	18,8	0,5	17,9	9,0	1,0
Итого				57,4
Всего с учетом коэффициента Кт =1,43; К=1,07				87,8
Проветривание технологических камер обособленной струей				23,4
Проветривание поддерживаемых выработок обособленной струей				28,3
Утечки воздуха через вентиляционные сооружения				7,6
Итого по руднику				386,5
Всего по по руднику с учетом коэффициента неравномерности Кн =1,2

Недостаток - загазованность всей выработки и необходимость постепенного разбавления этих газов до санитарных норм. При подсчете количества воздуха для выработок большой протяженности следует определять критическую длину, на протяжении которой двигающаяся волна после взрывных работ разбавляется до предельно допустимого содержания ядовитых газов.

По правилам безопасности на газовых угольных шахтах конец трубопровода должен располагаться на расстоянии от забоя ≤ 8 м, а в негазовых и рудных шахтах - на расстоянии ≤ 12 и ≤ 10 м соответственно. Правила безо­пасности требуют, чтобы скорость движения воздуха в выработках была ≥ 0,25 м/с. При ведении взрывных работ содержание ядовитых газов в выработке в пересчете на условную окись углерода не должно пре­вышать 0,008 % по объему.

Всасывающий способ проветривания (рисунок 13.3) применяется на угольных и руд­ных шахтах, не опасных по газу.

Рисунок 13.3 - Всасывающий способ проветривания с применением вентилятора местного проветривания

Всасывающий способ заключается в том, что из призабойного пространства воздух, содержащий продукты взрыва, удаляется по вентиляцион­ным трубам, а по выработке от устья к забою движется свежая струя. В первые минуты проветривание происходит интенсивно вследствие засасывания в трубы воздуха с очень высокой концентрацией ядовитых газов. Затем интенсивность проветривания снижается из-за засасывания в трубы относительно чистого воз­духа, а в призабойной части образуются зоны застоя. Основной недостаток спо­соба заключается в невозможности применения гибких трубопроводов.

Этот недостаток устраняется, если вентилятор устанавливать не в выработке со свежей струей, а непосредственно в тупиковой выработке вблизи забоя. В этом случае воздуховод состоит из отрезка жесткого трубопровода, наращиваемого по мере проведения выработки и гибкого трубопровода. При такой установке вентилятора сочетаются преимущества всасывающего проветри­вания с возможностью применения гибкого трубопровода.

Комбинированный способ проветри­вания применяется при проходке тупико­вых выработок с большой протяженностью (рисунок 13.4).

Рисунок 13.4 - Нагнетательно-всасывающий способ проветри­вания с использованием вентиляторов местного проветривания

Комбинированное проветривание сочетает в себе элементы вса­сывающего и нагнетательного способов, что в значительной степени повышает его эффективность.

Комбинированное проветривание также может осуществляться одним вентилятором, работающим сразу после взрыва на всасывание, а затем через некоторое время переключенным на нагнетание. В этом случае на расстоянии до 50 м от забоя устанавливается перемычка.

На рудных шахтах опасных по газу и пыли, правилами безопасности запрещается использование всасывающего и комбинированного способов проветривания.

В качестве вентиляторов местного проветривания преимущественно используются осевые вентиляторы типа ВМ с электроприводом (ВМЭ) или пневмоприводом (ВМП) и в отдельных случаях центробежные вентиляторы типа ВЦ.

Практика эксплуатации вентиляторов местного проветривания показала, что в условиях проведения выработок, когда длина трубопровода сравнительно невелика (до 150 м), вентилятор должен быть одноколесным, а в дальнейшем к нему может быть последовательно присоединен другой вентилятор.

Вентиляторы типа ВМ обеспечивают производительность от 1 до 30 м³/с при давлении от 0,7 до 4,2 кПа. Эти вентиляторы делятся на нерегулируемые (ВМ-ЗМ и ВМЭ-4М) и регулируемые (ВМЭ-5М, ВМЭ-6М, ВМЭ-8М и ВМ-12М).

Характеристики вентиляторов местного проветривания приведены в таблице 13.15.

Проект проветривания тупиковой выработки при ее проходке на Малеевском руднике составляется следующим способом.

Технические условия:

- длина выработки = 24 м;

- сечение выработки = 18,8 м²;

- количество взрываемого ВВ = 290 кг;

- способ проветривания - нагнетательный;

- время проветривания = 1800 с;

- количество ядовитых газов выделяющихся при взрывании 1 кг ВВ в пересчете на условную окись углерода = 41,3 л/кг;

- минимальная скорость движения воздуха = 0,25 м/с;

- диаметр прорезиненных вентиляционных труб = 800 мм;

- количество воздуха на одного работающего человека = 0,1 м³/с;

- количество людей, одновременно работающих в забое = 3 чел.;

- наличие дистанционного отбора проб воздухане требуется.

Таблица 13.15 - Характеристики вентиляторов местного проветривания

Показатели	ВМЭ-6М	ВМЭ-8М	ВМ-12М
Номинальный диаметр трубопровода, мм
Диаметр рабочего колеса, мм
Производительность, м3/с: - оптимальная - в рабочей зоне	5,7 2,3-8	4-13	10-32
Полное давление, Па: - оптимальное - в рабочей зоне	3400-750	4200-800	3800-800
Потребляемая мощность в рабочей области, кВт	10-22,5	15-50	40-110
Габариты, мм: длина ширина высота
Электродвигатель	ВАОМ62-2	ВРМ200	ВРМ280
Напряжение, В	380/660	380/660	380/660
Масса агрегата, кг

Расчет потребности количества воздуха.

По газовыделению при взрывных работах:

= 1,5 м³/с,

где - коэффициент обводненности, для Малеевского рудника = 0,8;

- коэффициент утечек воздуха в трубопроводе (при длине 150 м, диаметре вентиляционного рукава 800 мм)

- длина тупиковой части выработки, = 24 м.

По количеству одновременно работающих людей в забое:

= 0,3 м³/с.

По минимальной скорости движения воздуха:

= 4,7 м³/с.

По мощности ДВС:

= 17,9 м³/с,

где - мощность ДВС, для ПДМ Торо-400 = 215 л.с.;

- удельный расход воздуха на 1 л.с. ДВС, = 5 м³/мин.

По выделению пыли:

- при бурении СБУ

= 4,28 м³/с.

- при уборке ПДМ

= = 1,87 м³/с,

где - интенсивность пылевыделения (для СБУ I=6 мг/с, для ПДМ I=13 мг/с), = 6 мг/с;

- коэффициент учитывающий пылеподавление при применении средств гидрообеспыливания, = 0,5;

- ПДК по пыли на рабочих местах, = 2 мг/м³;

- запыленность во входящей струе, = 0,6 мг/м³;

- коэффициент, учитывающий число одновременно работающих машин (для СБУ =2, для ПДМ =0,2), = 0,2.

Выбор вентилятора.

Производительность вентилятора по максимальной потребности воздуха:

= 19,87 м³/с,

где - коэффициент доставки по трубопроводу, = 0,934 (таблица 13.16, 13.17).

Таблица 13.16 - Значения R при различных длинах трубопровода

Длина трубопровода	Значение R при диаметре трубопровода, мм
до 50 м				1,2
до 100 м				2,4
до 150 м			5,5	3,3
до 200 м				4,25
до 300 м
до 400 м				-

Таблица 13.17 - Значения r при различных длинах трубопровода

Длина трубопровода	Значение r при диаметре трубопровода 700-1000 мм
до 100 м	0,934
до 150 м	0,901
до 200 м	0,877
до 300 м	0,841
до 400 м	0,8
до 500 м	0,769

Депрессия вентилятора

= 224,16 мм.вод.ст.

По найденным величинам выбираем тип вентилятора ВМЭ-8м в количестве 2штук, 10 м³/с, = 224,16 мм.вод.ст.

Производительность = 10·2 = 20 м³/с.

До забоя будет поступать = 18,68 м³/с.

Минимально необходимое количество воздуха, подаваемое к вентиляторам 1,43 м³/с, = 1,43·20 = 28,6 м³/с.

Меры по борьбе с запыленностью:

- горная масса, борта и кровля выработки орошаются на расстоянии не менее 10 м от груди забоя;

- ороситель (туманообразователь) устанавливается на расстоянии не более 20 м от груди забоя.

Организация и планирование работ.

Проветривание подземной горной выработки про­изводится в строгом соответствии с паспортом проветри­вания. Этот обязательный документ составляется для прове­дения всех подземных выработок. Паспорт проветривания составляется начальником участка утверждается главным инженером рудника; с паспортом должны быть ознакомлены под расписку ра­бочие и технический персонал, связанные с выполнением горно-проходческих работ.

Паспорт проветривания содержит схему вентиляции, изобра­женную на плане и поперечном разрезе выработки, характери­стики выработки, системы вентиляции, вентилятора, вентиля­ционных труб, а также содержит необходимые дополнительные сведения о средствах и способах проветривания.

При проведении и эксплуатации выработок контролируются содержание в их атмосфере кислорода, углекислого газа, вред­ных веществ, в том числе пыли, а также скорость воздуха, его температура и влажность, которые не должны превышать пре­дельно допустимых концентраций и норм.

Применяются два метода контроля состава воздуха - хими­ко-аналитический и экспресс-метод. Химико-аналитический ме­тод основан на отборе проб воздуха и последующем их анализе в химической лаборатории. Экспресс-метод позволяет быстро определять содержание газов в воздухе непосредственно во вре­мя измерения с помощью переносных приборов.

Экспрессный анализ рудничного воздуха осуществляется с помощью газоопределителя ГХМ с набором индикаторных трубок на оксид углерода, окислы азота, сернистый газ, сероводород, углекислый газ и кислород.

Аспираторы закреплены за горными участками, индикаторные трубки хранятся в специальных ящиках-ячейках участковых раскомандировок. Выдача аспираторов и индикаторных трубок бригадирам (звеньевым) и горнорабочим производится мастером смены при выдаче нарядов на работу.

При выдаче аспираторов и перед отбором проб воздуха они должны проверятся на герметичность меха и исправность работы обратного клапана, а индикаторные трубки на годность по сроку хранения.

Для проверки герметичности аспиратора необходимо сжать мех до упора и вставить в мундштук невскрытую индикаторную трубку. В таком положении аспиратор оставляют на 3-5 мин. Если за это время аспиратор не раскрывается, прибор считается герметичным.

В течение рабочей смены меховые аспираторы, закрепленные за бригадирами (звеньевыми) или отдельными горнорабочими, и индикаторные трубки должны находиться в специальных ящиках недалеко от места работы со стороны свежей струи. В трудно проветриваемых выработках, при проходке стволов шахт, восстающих, шурфов, и отдельных забоях, меховые аспираторы, закрепленные за бригадирами (звеньевыми) или отдельными горнорабочими и индикаторные трубки должны находиться при себе.

Использованные индикаторные трубки должны сохраняться до конца смены.

При проходке восстающих проходческими комплексами обычным способом или с вентиляционной скважиной отбор, проб осуществляется с помощью дистанционного пробоотборника под восстающим.

Экспрессный анализ рудничного воздуха производится работниками рудников:

- после взрывных работ перед допуском людей в забой;

- перед допуском людей в забой, в которых в предыдущую смену (сутки и более) не производились работы;

- перед допуском людей в трудно проветриваемые забои и в забои с быстрым падением кислорода;

- во время работы людей.

Перед допуском горнорабочих в отдаленные и трудно проветриваемые выработки, в очистные и подготовительные забои лицом горного надзора, бригадиром (звеньевым) производится анализ воздуха на содержание вредных газов. При обнаружении в рудничной атмосфере вредных газов выше ПДК люди в забои выработки не допускаются и принимаются меры для полного проветривания.

После взрывных работ анализ воздуха должен производиться на содержание оксида углерода (СО), окислов азота (NО₂), а на рудниках, опасных по взрыву сульфидной пыли - и на сернистый газ (SO₂).

Горнорабочие, направленные в отдаленные и трудно проветриваемые выработки, на проходку восстающих и стволов шахт, обязаны периодически самостоятельно проверять наличие вредных газов в этих выработках.

В каждом конкретном случае частота проведения экспрессного анализа рудничного воздуха записывается в книге нарядов или наряд - допусках.

Во избежание отравления людей первая проба (замер) воздуха должна производиться у входа в очистной или подготовительный забой со стороны свежей струи. Последующие точки отбора проб устанавливаются начальником участка и записываются в книге нарядов.

При выполнении измерения в проветриваемой выработке становятся против направления движения воздушной струи и держат газоопределитель на вытянутой руке.

Ответственность за организацию и проведение экспрессного контроля рудничного воздуха возлагается на главного инженера рудника, начальников участков, горных мастеров.

Отбор проб и определение содержания оксида углерода с помощью индикаторной трубки и аспиратора производится следующим образом. В выработке, где нужно замерить содержание оксида углерода, вскрывают индикаторную трубку, отломав оба ее конца с помощью приспособления, имеющегося в аспираторе, так, чтобы не нарушить прокладку и слой порошка. Трубку плотно вставляют в гнездо аспиратора так, чтобы стрелка показывала направление к аспиратору.

Аспиратор приводят в действие, сжимая сильфон до упора, а затем отпуская его. Конец всасывания определяется натяжением цепочек. В целях безопасности необходимо сделать вначале один ход аспиратора, то есть пропустить через трубку 100 см³ газовой пробы согласно методике. Если длина изменившего окраску слоя индикаторной массы в трубке достигла второго деления шкалы или превысила его, дальнейшее измерение необходимо прекратить и немедленно выйти в безопасное место или включиться в изолирующий дыхательный аппарат (респиратор, самоспасатель), так как содержание газа в этом случае выше предельно допустимого.

Если окраска после одного аспиратора не появилась или не достигла кольца с цифрой 1 - делают еще 9 сжатий аспиратора (всего 10). Длина окрашенной зоны трубки при этом является мерой для определения концентрации оксида углерода при просасывании 1000 мл воздуха.

Значение концентрации оксида углерода определяют тот час же после просасывания через трубку 100 или 1000 мл воздуха по соответствующей шкале, имеющейся и на трубке.

Градуированную часть индикаторной трубки совмещают с соответствующей шкалой и берут на ней то значение концентрации, которое соответствует границе окраски.

Следует иметь в виду, что при концентрациях оксида углерода превышающих 0,001 процента по объему, реактивный порошок в первый момент может быть окрашен в коричневый цвет, быстро переходящий в зеленый.

Зеленая окраска реактива сохраняется несколько дней, если её защитить от влаги (для этого концы трубки необходимо герметизировать). Использованная трубка может сохраняться как доказательство выполненного размера.

При отрицательном результате первого измерения индикаторную трубку СО-0,25 можно использовать для последующих (не более двух) измерений в ту же смену.

Если содержание оксида углерода в объемных долях в рудничном воздухе превышает 0,25% - использовать индикаторную трубку СО-5.

Поступающий из трубки в аспиратор газ (пары серной кислоты) нужно после каждого применения удалять. Для этого необходимо сделать несколько холостых ходов аспиратора без индикаторной трубки.

Учитывая, что порошок, всасывающийся из неправильно вскрытой трубки, может вызвать порчу одежды, не следует помещать их в карманы без футляра.

Газоопределители химические конструктивно-унифицированного ряда ГХМ служат для обнаружения:

- диоксида углерода СО₂. Метод определения диоксида углерода газоопределителями основан на взаимодействии диоксида углерода со щелочным реагентом и изменении цвета индикатора из сине-сиреневого в белый.

- оксидов азота NO + NO₂. Метод определения суммарного содержания оксидов азота (NO + NO₂) газоопределителем основан на последовательном окислении оксида азота до диоксида марганцево-кислым калием в кислой среде и окислении йодида калия диоксидом азота с образованием йодокрахмального комплекса синего цвета.

- диоксид серы SO₂. Метод определения содержания диоксида серы газоопределителем основан на окислении оксида серы йодом в присутствии крахмала с изменением цвета индикаторной массы из серо-синего в белый.

- сероводорода H₂S. Метод определения содержания сероводорода газоопределителем основан на образовании сульфида тяжелого металла с переходом окраски индикаторной массы из белой в коричневую.

- для определения кислорода О₂. Метод определения газоопределителем основан на окислении кислорода хлорида хрома в соединении хрома, с переходом окраски индикаторной массы из голубого в зеленый цвет.

Каждый газоопределитель состоит из аспиратора АМ-5 и из соответствующей индикаторной трубки.

Концентрация ядовитых газов определяется по формуле:

, %.

В случае обнаружения вредных газов выше ПДК работы немедленно прекращаются, люди выходят из забоя (рабочего места) и принимаются меры по проветриванию этих выработок.