Аэрология

Таблица 25.1 Таблица 25.2

	k при пор	боковых
		одах
Перемычки
	нетрещи-	трещи НО--
	новатых	ватых
Шла ко- и буто-	0,60	1,05
бетонные
Каменные	0,70	1,20
Шлакоблочные	0,80	1,40
Чураковые	1,00	1,75
Дощатые	1,40	2,45

317

Рис. 25.2. График зависимости площади пере- ^-^м мычки 5 от коэффициента приведения k_n_ _п
через перемычки. Утечки воздуха в параллельных выработках за­висят от расстояния между сбойками, в которых установлены пе­ремычки, состояния окружающих пород и перепада давления между ними. Они определяются по формуле
_п __ 0,0\nk_yQ_K. _B
Чут. п — »
"п. п
где п — число перемычек; k_y — коэффициент приведения утечек воздуха (табл. 25.2); Q_K. в — количество воздуха, которое необхо­димо подать к концу параллельных выработок, м³/мин; /г_п. _п — коэффициент приведения площади перемычки (рис. 25.2).
Нормативные утечки воздуха на угольных шахтах находятся в пределах 7—42; 19—82 и 35—100 м³/мин соответственно через глухие перемычки, вентиляционные шлюзы из двух дверей, крос­синги.
Для сопоставления нормируемых утечек воздуха с действи­тельными на шахтах необходимо производить периодические кон­трольные замеры. При значительных утечках воздуха через вен­тиляционное сооружение контрольные замеры производятся непо­средственно в выработке перед вентиляционным сооружением. При небольших утечках воздуха перед вентиляционным сооружением возводится легкая перемычка, в окне которой производится конт­рольный замер (рис. 25.3). Утечки воздуха через шлюз замеря­ются следующим образом. Приоткрывается одна из дверей так, чтобы было заметно движение воздуха через образованную щель и в проеме этой щели замеряется количество воздуха Q₂, которое проходит через перемычку с закрытой дверью. Одновременно че­рез эту закрытую дверь измеряется перепад давления Л₂. Аэро­динамическое сопротивление (Н • с²/м⁸) второй двери определя­ется по формуле
Затем закрывается первая дверь и измеряется перепад давле­ния через вторую дверь h/. Утечки воздуха (м³/мин) через шлюз при двух закрытых дверях определяются по формуле
Qyr. _ш - л/^т₂.
Утечки воздуха через вентиляционное сооружение можно опре­делить по разности замеров количества воздуха в выработках на свежей и исходящей струях. Замер выполняют два человека (один измеряет воздух в выработке перед сбойкой, где установлено вен­тиляционное сооружение, а другой — после сбойки). После этого с целью устранения индивидуальной погрешности они меняются местами и повторяют измерения. Замеры выполняются со стороны вентиляционной выработки.
Герметичность вентиляционных сооружений не остается посто­янной во времени. Из-за проявлений горного давления, сейсмиче­ского воздействия, переменной влажности и температуры воздуха
318

N

1,0 /А
Рис. 25.3. Схемы измерений утечек воздуха: 0

а — непосредственное измерение через перемычку; б ~ косвенное измерение через шлюз

у;
6i
_х

и~

' XV

_л

*

■1- -Л--

Рис. 25.4. График зави­
симости степени воздухо­
проницаемости k'lkv!
вентиляционной пере­
мычки от расстояния до
очистного забоя L₃

Фн

1,0 П8

О гО 40 60 80 100 1_3гм
происходит разрушение перемычек, прилегающих к ним пород и покрытий. По данным ВНИИГ на калийных шахтах при умень­шении расстояния от фронта очистных работ до места установки перемычки со 100 до 10 м коэффициент воздухопроницаемости перемычки увеличивается в 1,5 раза (рис. 25.4). Практика пока­зывает, что после ремонта перемычки не восстанавливают своих первоначальных аэродинамических свойств, так как с течением времени разрушается не только покрытие перемычки и ее тело, но и боковые породы. Влияние вентиляционного сооружения на структуру горного массива распространяется на расстояние 2— 3 м вдоль выработки и на расстояние 0,5—1 м в глубину массива. Эти расстояния зависят от физико-механических и химических свойств горных пород, величины горного давления, способа прове­дения выработки. При прочих равных условиях зона трещинова-
319

тести имеет максимальные размеры при использовании буровзрыв­ного способа, а минимальные — при использовании отбойных мо­лотков.
Периодичность ремонта вентиляционных сооружений зависит от их материала, горного давления, микроклиматических пара­метров, качества изготовления и изменяется в пределах 3—12 мес. Покрытия на вентиляционные сооружения наносятся вручную и с помощью специальных аппаратов. В качестве покрытий исполь­зуются латексы, хлоридно-глинистая паста, изолирующая мастика, силикатный, глинистый и цементный растворы. Для приготовле­ния изолирующих составов используется установка УП—1 про­изводительностью 1,5—2,5 м³/ч. Изолирующие составы наносятся с помощью переносного аппарата АП-1 производительностью 40 м³/ч. Тщательно заделываются места прохода канавок, рель­совый путь утапливается в деревянном настиле, места примыка­ния дверей к крепежной раме и крепежной рамы к перемычке тщательно уплотняются или изолируются с помощью фартуков.
Поверхностные утечки воздуха (подсосы) достигают 40 % (и более) производительности вентилятора главного проветривания. У участковых вентиляторов, установленных на шурфах, утечки воздуха иногда достигают 50 % их дебита. С увеличением поверх­ностных утечек воздуха уменьшается количество воздуха, посту­пающего в очистные и подготовительные забои, увеличивается расход мощности, отнесенный к 1 м³ полезно используемого воз­духа. Потребляемая мощность у осевого вентилятора несколько уменьшается, а у центробежного — увеличивается. Поверхност­ные утечки воздуха характеризуются коэффициентом внешних уте­чек, определяемым по формуле
^.y-Qn/Qm- (25-1)
Для скиповых стволов /г_в. у=1,25, для клетьевых k_B, _у = 1,2, для стволов и шурфов без подъема k_{Bm у}=1,1, для шурфов, используе­мых для спуска k_B, у =1,3.
Так как аэродинамическое сопротивление шахты R_UI и сопро­тивление /?_п. _и всех поверхностных изоляторов, через которые про­исходят поверхностные утечки воздуха представляют открытое параллельное сопротивление, то при равенстве депрессий шахты и всех изоляторов найдем, что
Яп.и=(—^—ТДш, (25.2)
V Чут. пов /
где Q_yT. пов — поверхностные утечки воздуха, м³/мин;
Уут. пов "~^r Vb Чш* \2Ъ*д).
Из выражений (25.1). .(25.2) и (25.3) получим
R,.»-RJ%._y~-\f. (25.4)
Аэродинамическое сопротивление всех поверхностных изолято­ров должно быть в 16, 25, 100 и 11 раз больше сопротивления
320
шахты соответственно при расположении вентилятора на стволах скиповом, клетьевом, на стволах и шурфах без подъема, на шур­фах, используемых для спуска материалов. Чем меньше аэроди­намическое сопротивление шахты, тем легче обеспечить указан­ные требования. Так, для случая установки вентилятора на ски­повом стволе при эквивалентном отверстии шахты 1 и 3 м² аэро­динамическое сопротивление всех поверхностных изоляторов равно соответственно 2,3 и 0,256 Н-с²/м⁸. Для уменьшения поверхност­ных утечек воздуха необходимо тщательно изолировать ту часть надшахтного здания, которая примыкает к вентиляционному стволу (окна должны иметь резиновые прокладки, а шлюзы -— тщательно герметизированы). Особое внимание необходимо обра­щать на герметизацию всех реверсивных устройств.
25,3. Утечки воздуха через выработанное пространство
Утечки воздуха через выработанное пространство с откаточного на вентиляционный штрек, огражденный от действующих выра­боток (бутовыми полосами, целиками угля), относятся к непре-рывнораспределенным утечкам. На угольных шахтах они < 5 % (редко 10%) производительности вентилятора. Если же отнести эти утечки к количеству воздуха, поступающего к началу отка­точного штрека, то они составят 30 % и более. Утечки воздуха через выработанное пространство на газовых шахтах могут вы­полнять полезную роль, разбавляя метан и недопуская его выход в рабочее пространство лавы при прямом порядке отработки и возвратноточной схеме проветривания (рис. 25.5, а). Но они могут создавать и опасные концентрации метана на сопряжении венти­ляционного штрека с лавой при прямом порядке отработки и пря­моточной схеме проветривания (см. рис. 25.5,в). При возвратно-точной схеме проветривания и обратном порядке отработки в средней части лавы количество воздуха в результате переме­щения через выработанное пространство уменьшается, что также может привести к повышению концентрации метана (см. рис. 25.5,6). Величина утечек воздуха через выработанное про­странство зависит от перепада давления между свежей и исходя­щей струями, схемы проветривания добычного участка (прямо­точная, возвратноточная), аэродинамического сопротивления вы­работанного пространства, которое, в свою очередь, определяется физико-механическими свойствами вмещающих пород, мощностью пласта, длиной лавы, углом падения пласта, способом управления кровлей. Максимальные утечки воздуха имеют место на расстоя­нии до 50 м от забоя. Здесь воздух движется в зоне неуплотнив-шегося выработанного пространства в соответствии с квадратич­ным или близким к нему законом. По мере удаления от лавы вы­работанное пространство все больше уплотняется, утечки воз­духа уменьшаются и на расстоянии 500—600 м от забоя становятся равными нулю (рис. 25.6).
321

Рис. 25.5. Схемы утечек воздуха в выработанном пространстве:
а — при прямом порядке отработки и возвратноточной схеме вентиляции' б — при обрат­ном порядке отработки и возвратноточной схеме вентиляции- в — при 'прямом порядке отработки и прямоточной схеме вентиляции

Рис. 25.6. График зависимости удельного сопротивления г, утечек Q_YT и расхода Q воз­духа от расстояния до очист­ного забоя х
Воздухопроницаемость выработанного пространства оценива­ется его удельным аэродинамическим сопротивлением (сопротив­ление 1 м³ выработанного пространства)

R*