Аэрология

1

,)					/
ч			^Jv	/ /J	f
J
Z					z
/

f,Z f,6 И₇м

0 O_tZ 0,4 0,6 0,8Qy_T/Q_w

Рис. 25.9. График зависимости со­противления изолятора \gR от вы­соты насыпного слоя Н: 1 — при содержании 70 % фракций круп­ностью <30 мм; 2 — то же, крупностью> > 25 мм (изолятор, используемый в прак­тике)

Рис. 25.8. График к определению оптимальной величины подземных утечек воздуха:
i — удельные безразмерные затраты на электроэнергию; 2 — то же, на сооруже­ние изоляторов-рудоспусков; 3 — общие удельные безразмерные затраты, по ми­нимуму которых определяются подзем­ные утечки воздуха
Аэродинамическое сопротивление рудоспуска зависит от вы­соты насыпаемого слоя (рис. 25.9) и определяется по формуле
где со = 500, А = 2,25 — эмпирические коэффициенты,
327

Количество воздуха, которое необходимо подавать к началу панели, определяется по формуле
^{Q„=Qs(1+^yzzj, (25.9)}
где L_m — длина панельного штрека, м; /_р — расстояние между ру­доспусками, м;
^г\, г2 — удельное аэродинамическое сопротивление выработок со­ответственно со свежей и исходящей струей.
Для различных значений аэродинамического сопротивления рудоспуска и длины панели определяем утечки воздуха и затраты на возведение всех изоляторов по формуле
„' ^си i . ^си. min
t-и — ~ . —— — »
Чиоп I Qnoл. min
где с_Иг/<2пол г — затраты на возведение вентиляционных сооруже­ний, отнесенные к 1 м³ полезного количества воздуха при i-u зна­чении утечек воздуха, руб.; c_min — минимальные удельные за­траты, руб.; фполтт — полезное количество воздуха при минималь­ных затратах, м³/мин.
Приведенная выше методика позволяет определить оптималь­ную величину утечек воздуха для любой шахты.
26. ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ СООРУЖЕНИЯ НА ШАХТАХ 26.1. Назначение вентиляционных сооружений
Различают три группы вентиляционных сооружений.
Группа I. Вентиляционные сооружения для пропуска воздуха (каналы вентиляторов, кроссинги, продольные перегородки и др.).
Группа II. Вентиляционные сооружения для изоляции вентиля­ционных потоков.
Группа III. Вентиляционные сооружения для регулирования воздушных потоков в горных выработках.
Вентиляционные сооружения играют важную роль в организа­ции проветривания. От правильного устройства и эксплуатации вентиляционных сооружений зависит обеспеченность рабочих мест необходимым количеством воздуха. От их состояния зависят ус­тойчивость проветривания, глубина регулирования количества воз­духа, безопасность работ, а в аварийных ситуациях и сама жизнь трудящихся.
Вентиляционные сооружения группы I должны обладать мини­мальным аэродинамическим сопротивлением. Это требование вы­звано тем, что через них проходит большое количество воздуха, что вызывает значительные потери депрессии. Самыми ответствен-328
ными сооружениями этой группы являются каналы вентиляторов. Неудачная конструкция каналов (с точки зрения аэродинамиче­ских свойств) вызывает увеличение затрат мощности на преодоле­ние их сопротивления и связанных с этим затрат.
Кроссинги, или воздушные мосты, устанавливаются на пересе­чении выработок со свежей и исходящей струями и служат для разделения потоков. Кроссинги должны обладать минимальным сопротивлением и достаточной герметичностью во избежание больших утечек воздуха.
Используемые на шахтах перемычки могут быть вентиляцион­ные и противопожарные, водоподпорные и фильтрационные, взры-воустойчивые и буферные, а также комбинированные. Вентиляци­онные перемычки возводятся в выработках с целью изоляции све­жей струи от исходящей, а также при вентиляционных маневрах во время аварии (пожары, внезапные выбросы газа и др.)- Их аэродинамическое сопротивление должно быть по возможности максимальным, чтобы свести утечки воздуха через них к мини­муму. Все вентиляционные сооружения должны быть огнестой­кими и устойчивыми против горного давления и сейсмического воздействия и не должны разрушаться при взрывах газа и пыли. Они должны сохранять заданные свойства при воздействии агрес­сивной шахтной среды (кислых вод, переменной влажности и тем­пературы воздуха). Трудоемкость и стоимость их возведения, а также затраты на поддержание в процессе эксплуатации должны быть минимальными. Глухие перемычки применяются на уголь­ных шахтах, разрабатывающих пласты, склонные к самовозго­ранию, а также на калийных шахтах при камерной системе раз­работки. По данным ВостНИИ, на шахтах Минуглепрома СССР в эксплуатации находятся 35 тыс. вентиляционных сооружений, что в пересчете на одну шахту составляет 48 единиц (исключая глухие перемычки). Наибольшее применение получили перемычки с вентиляционными дверями. Так, на шахтах Кузнецкого и Кара­гандинского угольных бассейнов они составляют соответственно 76,9 и 98,2%. Остальные 23,1 и 1,8% сооружений составляют кроссинги и ляды.
26.2. Вентиляционные перемычки
Глухие вентиляционные перемычки могут быть временные и посто­янные. Временные перемычки — сравнительно легкие конструк­ции. Они выполняются из парусины, отходов вентиляционных труб и досок. При ликвидации аварий применяются надувные и пара­шютные перемычки. Дощатые перемычки имеют следующую конструкцию. Доски или горбыли прибиваются внахлестку к специ­ально установленным стойкам или рамам деревянной крепи в на­правлении сверху вниз. Щели промазываются глиной или цемент­ным раствором. Парусные перемычки представляют собой полотна из брезента, плащ-палаточной или синтетической ткани. МГИ со­вместно с Уфимским заводом резинотехнических изделий разра-
329

А-А

ботаны надувные герметизирующие перемычки, которые позволяют перекрывать сечения площадью 4—12 м². Перемычки изготавли­ваются из двухслойной капроновой прорезиненной ткани, обла­дающей большой механической прочностью. Надувная пере­мычка состоит из двух оболочек-каркасов, служащих для поддер­жания полога и обтюратора, соединяющего обе надувные секции по периметру перемычки. Обтюратор в средней части находится в свободном состоянии, что позволяет ему под действием пере­пада давление, создаваемого воздушным потоком, занимать любое положение, соответствующее форме выработки и шерохова­тости окружающих пород. Перемычка устанавливается в выра­ботке между крепежными рамами после снятия затяжек обтюра­тором навстречу воздушному потоку. Продолжительность уста­новки перемычки с помощью шахтной воздушной магистрали или других средств, которые обеспечивают давление воздуха в секциях 800—1000 даПа, составляет 15—20 мин.
Скорость движения воздуха в месте установки перемычки дол­жна быть <6 м/с, а перепад давления через перемычку 50 даПа, Без дополнительной подкачки воздуха перемычка может работать не более 5 сут. Перемычку можно переставлять в разных выра­ботках до 20 раз. Масса перемычки не более 70 кг.
ВНИИГД разработана парашютная вентиляционная пере­мычка, которая может быть установлена в выработке при скоро­сти движения воздуха 0,5—12 м/с, перепаде давления 0,7— 250 даПа, температуре от —50 до +70 °С и относительной влаж­ности воздуха <100 %. Парашютные перемычки имеют диаметр 4; 5 и 6 м и способны перекрыть выработки любой формы с пло­щадью сечения соответственно 9; 15 и 20 м². Масса перемычек 9, 15 и 20 кг. Продолжительность установки перемычки 2—3 мин. Аэродинамическое сопротивление, создаваемое парашютной пе­ремычкой, зависит от вида крепи и изменяется в пределах 2— 50 Н • с²/м⁶. Перемычка позволяет уменьшить расход воздуха в 5—10 раз.
Парашют крепится к кровле или стенке выработки при помощи анкерного болта, а в выработках без крепи — к стойке, специально устанавливаемой для этой цели. Для на­дежной изоляции устанавливаются последовательно две пере­мычки (когда хотят создать шлюз).
Во ВНИИгалургии разработана конструкция универсальной переносной вентиляционной перемычки (рис. 26.1), состоящей из складывающегося щита /, шарнирного соединения 2, полосового упруго-эластичного уплотнителя 3, располагаемого по периметру сооружения, и специальных приспособлений 4 для ее закрепления в выработке. Площадь щита перемычки в раскрытом состоянии превышает сечение изолируемых выработок. Поэтому за счет ре­гулирования изменения угла раскрытия щита перемычки в соче­тании с уплотнителем достигается надежная герметизация выра­боток с изменяющейся площадью поперечного сечения. Другой отличительной особенностью конструкции перемычки является
330
Рис. 26.1. Схема универсальной переносной перемычки
эффект уменьшения воздухопроницаемости при увеличении пере­пада давления за счет расклинивания ее в выработке.
Постоянные перемычки сооружаются из шлако- и бутобетона, камня, кирпича, шлакоблоков, чураков, пенопласта, других мате­риалов. Перед возведением перемычки производится оборка от­слоившейся породы. Перемычки из чураков выкладываются с при­менением глины, пасты или мастики. Высокими изолирующими свойствами обладают перемычки из полиуретана, карбамидного пенопласта МФП-Б, фенольного пенопласта ФРП. Перемычки из этих материалов огнестойки. По сравнению с бетонными, кирпич­ными, брусчатыми и чураковыми перемычками их воздухопрони­цаемость в 3—15, а трудоемкость возведения в 2,5—9 раз меньше, скорость возведения в 2—5 раз больше, стоимость в 1,5—2 раза меньше.
ш

Шпренгельные перемычки применяются для изоляции пожар­ных участков при наличии угрозы взрыва горючих газов в изо­лируемом пространстве. В выработке возводятся две перемычки; гасящая (щелевая) и на расстоянии от нее, не превышающем трех диаметров выработки, изоляционная (герметичная). Эти пе­ремычки уменьшают давление ударной волны перед гасящей пе­ремычкой до величины безопасной для людей и сооружений, на­ходящихся за изоляционной перемычкой.