Вентиляция. Вентиляция итог. Реферат на тему Вентиляция подземных горных выработок Власенко В. Н. Научный
 Скачать 1.16 Mb.
|
|
7.3 Вентиляция тупиковых горных выработок Основной задачей вентиляции тупиковых выработок является подача в забой достаточного количества воздуха, обеспечивающего скорость его движения, достаточную для эффективного проветривания как призабойной части, так и всей выработки в целом. Скорость движения воздуха устанавливается Правилами безопасности, исходя из необходимости исключения местных и слоевых скоплений метана, удаления из проводимой выработки в кратчайшее расчетное время ядовитых продуктов взрыва и создания нормальных температурных условий в выработке. Вентиляция наклонных выработок при их проведении – один из важнейших процессов технологии строительства выработки. Вместе с тем, время проветривания призабойного пространства после взрывных работ, когда все другие производственные процессы в выработке прекращаются, является составной частью продолжительности цикла. Поэтому эффективная вентиляция является одним из факторов, обеспечивающих скоростное проведение горных выработок. При строительстве и реконструкции шахт часто возникает необходимость проветривания тупиковых горизонтальных и наклонных выработок большой протяженности, которая составляет для бремсбергов и уклонов – до 1,5 км, для коренных штреков, наклонных шахтных стволов – до 2 км и более. Эффективное проветривание таких выработок представляет определенную техническую сложность, т.к. возникает необходимость применять специальные устройства и средства. Без применения средств вентиляции могут проводиться выработки длиной не более 10 м и только в негазовых шахтах. Наиболее часто при строительстве тупиковых выработок их вентиляцию осуществляют с использованием вентиляторов местного проветривания (ВМП). Применяют три способа вентиляции: нагнетательный, всасывающий и комбинированный. Вентиляцию тупиковых выработок производят с помощью продольных перегородок, вентиляционных труб и параллельных выработок за счёт работы вентиляторов местного и главного (общешахтной депрессии) проветривания. Вентиляция тупиковых выработок вентиляторами местного проветривания в зависимости от условий проходки осуществляется нагнетательным, всасывающим или комбинированным способами. При нагнетательном способе (рис. 1, а),  Рис. 1а , 1б наиболее распространённом, а на газовых шахтах единственно допустимом, вентилятор (несколько вентиляторов) устанавливается в сквозной воздухоподающей выработке, проветриваемой за счёт общешахтной депрессии. Нагнетаемый им воздух по вентиляционным трубам поступает в призабойное пространство тупиковой выработки. Эффективная вентиляция призабойного пространства обеспечивается при удалении конца трубы от забоя на расстояние l не более чем 4S, где S — площадь поперечного сечения выработки. Ввиду того, что исходящая струя проходит по всей тупиковой выработке, вентиляция должна обеспечивать снижение концентрации вредных газов до допустимой нормы в любой точке выработки. При всасывающем способе (рис. 1, б) вентилятор местного проветривания устанавливается в сквозной выработке, проветриваемой за счёт общешахтной депрессии, а конец вентиляционной трубы подводится в зону забоя тупиковой выработки. В процессе работы вентилятора воздух, засасываемый из призабойного пространства, выдаётся в сквозную воздухоподающую выработку. Эффективная вентиляция призабойной тупиковой выработки достигается при l = 0,5S. Объём пространства, подлежащий вентиляции, сравнительно невелик. Близкое расположение конца трубы от забоя выработки вызывает необходимость защиты его при ведении взрывных работ. Комбинированный способ вентиляции тупиковых выработок сочетает в себе достоинства нагнетательного и всасывающего способов вентиляции. При этом всасывающий вентилятор считается основным; количество воздуха, поступающее во всасывающий трубопровод, должно не менее чем на 30% превышать расход вспомогательного вентилятора (нагнетательного). Bo всех способах вентиляции тупиковых выработок вентиляторами местного проветривания их максимальная производительность при установке в сквозной выработке должна составлять не более 30% количества воздуха, проходящего по выработке (за счёт общешахтной депрессии). П  ри вентиляции тупиковых выработок вентиляторами главного проветривания продольные перегородки (рис. 2, а) перекрывают сечение сквозной выработки, по которой за счёт общешахтной депрессии подводится свежий воздух, а также делят тупиковую выработку на две части. По одной из них воздух поступает к забою, по другой — удаляется. Продольные перегородки выполняются из навесных полотнищ, досок, кирпича, других материалов и наращиваются по мере продвижения забоя тупиковой выработки. Используют их, когда для вентиляции тупиковых выработок (протяжённостью до 60 м) требуется большое количество воздуха.Вентиляцию тупиковых выработок с помощью вентиляционных труб (рис. 2, б) осуществляется путём перекрытия сечения воздухоподающей сквозной выработки перемычкой, через которую проходит вентиляционная труба, направляемая далее к забою тупиковой выработки. Ввиду значительного аэродинамического сопротивления труб, проходящих через перемычку, способ применяется для вентиляции коротких тупиковых выработок. Вентиляцию с использованием параллельных выработок (рис. 2, в) применяют при необходимости подачи значительных объёмов воздуха на большие расстояния. В этом случае рядом с основной проходят вспомогательную выработку (главным образом выработки по полезным ископаемым) и соединяют их между собой сбойками (через каждые 10-20 м) или скважинами. По мере проходки новой сбойки (скважины) предыдущая перекрывается перемычкой (герметизируется). Непосредственно в забои воздух подаётся с помощью продольных перегородок, вентиляционных труб или вентиляторов. Все схемы вентиляции тупиковых выработок за счёт общешахтной депрессии, ввиду непрерывности действия вентиляции и отсутствия в выработке дополнительных побудителей тяги воздуха, отличаются высокой надёжностью и безопасностью. 7.4 Проветривание выработок за счет общешахтной депрессии При проветривании за счет общешахтной депрессии подача воздуха в забой тупиковых выработок производится за счет работы вентиляторов главного проветривания с применением продольных перегородок, вентиляционных труб, скважин и параллельных выработок. Продольные перегородки (рис.1а) применяются тогда, когда к забою нужно подать большое количество воздуха при небольшой длине выработок (не более 60 м). Продольные перегородки возводятся из прорезиненной ткани, досок, кирпича и др. Основное требование к перегородкам - воздухонепроницаемость. Для борьбы с потерями воздуха перегородки должны покрываться цементным раствором или глиной, торкретбетоном или пенополиуретаном. Продольные перегородки используются редко. Проветривание тупиковых выработок с помощью жестких вентиляционных труб (рис.1 б, в) может быть осуществлено в сочетании с перемычкой. Так как сопротивление труб сравнительно велико, этот способ применяется для проветривания коротких выработок. В зависимости от конкретных условий по трубе может подаваться свежий воздух или удаляться загазированный.  Рис. 1. - Схемы проветривания тупиковых выработок за счет общешахтной депрессии с применением продольной перегородки (а) и вентиляционной трубы, подающей воздух в забой (б) и отсасывающей воздух из забоя (в). Проветривание с использованием параллельных выработок применяется тогда, когда выработка большой длины проводится по полезному ископаемому и для ее проветривания требуется подавать значительное количество воздуха. В этом случае рядом с основной выработкой проводится вспомогательная выработка. Через определенные промежутки (10-20 м) выработки сбиваются между собой. По мере проведения новых сбоек между выработками в старых сбойках должны возводиться перемычки, покрываемые воздухонепроницаемыми составами. Основное достоинство всех перечисленных способов подачи воздуха в тупиковые забои за счет общешахтной депрессии - непрерывность действия вентиляции в течение суток и отсутствие в выработке механических возбудителей тяги, что обеспечивает надежность и безопасность работ. 7.5 Нагнетательный способ проветривания Нагнетательный способ проветривания – наиболее распространен. Достоинство его заключается в том, что проветривание призабойного пространства осуществляется деятельной струей свежего воздуха, выходящего из трубопровода с большой скоростью. 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. К достоинствам нагнетательного способа проветривания относится и то, что в призабойное пространство (где имеет место максимальное газовыделение и находятся люди) поступает свежий воздух, что облегчает создание безопасных условий труда. По мере движения воздуха от забоя к устью в него выделяется из поверхности выработки газ. Содержание газа в исходящем потоке непрерывно повышается вплоть до выхода воздуха в выработку, проветриваемую за счет общешахтной депрессии. Если подача нагнетательного вентилятора, установленного на сквозной выработке, больше расхода подаваемого по ней воздуха, то часть исходящего воздуха будет вновь засасываться вентилятором и направляться по трубопроводу в забой. Такое явление носит название рециркуляции воздуха. Для предотвращения рециркуляции Правила безопасности предписывают устанавливать вентилятор на расстоянии >10 м от устья проветриваемой выработки. При этом подача вентилятора должна быть <70% расхода воздуха, движущегося по сквозной выработке. Недостаток нагнетательного способа проветривания заключается в том, что при ведении взрывных работ ядовитые газы взрыва движутся по выработке. Поэтому люди могут войти в выработку только тогда, когда содержание ядовитых газов в ней в пересчете на условную окись углерода составляет 0,008 % по объему.  Рис. 2. - Схема проветривание выработок нагнетательным способом с использованием вентилятора местного проветривания.7.6 Всасывающий способ проветривания Всасывающий способ проветривания применяется на угольных и рудных шахтах, не опасных по газу. Достоинство его заключается в том, что несвежий воздух отводится из призабойного пространства по трубопроводу, а так как свежий воздух поступает к забою по выработке, то большая ее часть незагазована. Эффективность проветривания выработки всасывающим способом зависит от расстояния между концом всасывающего трубопровода и забоем. По мере увеличения этого расстояния в призабойной части образуется застойная зона и продолжительность проветривания выработки резко возрастает. Основной недостаток этого способа проветривания заключается в трудности выдерживания расстояния от забоя, так как конец трубопровода находится в зоне разлета кусков породы и вероятность его повреждения весьма высокая. Рис.3. Схема проветривание выработок всасывающим и нагнетательно-всасывающим способом с использованием вентилятора местного проветривания.  7.7 Комбинированный способ проветривания Комбинированный способ проветривания применяется при проходке тупиковых выработок с большой протяженностью при скоростной проходке на негазовых шахтах (рисунок 13.4).  Рисунок 13.4 - Нагнетательно-всасывающий способ проветривания с использованием вентиляторов местного проветривания В нем сочетаются достоинства нагнетательного способа (активное перемешивание газов в призабойной зоне) и всасывающего (ограниченный объем проветривания). При комбинированном способе проветривания используется один или два вентилятора. В случае использования одного вентилятора он работает вначале на всасывание, а после удаления высококонцентрированного газового облака из забоя по трубопроводу в исходящую струю вентилятор переключается на нагнетание. При использовании двух вентиляторов основной вентилятор устанавливается вблизи устья выработки (на расстоянии >10 м) и работает на всасывание. Второй вентилятор (вспомогательный) снабжается коротким нагнетательным трубопроводом и устанавливается в выработке вблизи забоя. Подача нагнетательного вентилятора должна быть на 20-30 % меньше количества воздуха, которое поступает во всасывающий трубопровод. Для предотвращения распространения газового облака в сторону устья иногда в выработке на расстоянии 30-50 м от забоя устанавливается перемычка. 7.8 Вентиляционное оборудование Вентиляторы местного проветривания (ВМП) предназначены для подачи воздуха по гибким вентиляционным трубопроводам в тупиковые или труднодоступные горные выработки в шахтах при ведении проходки как буровзрывным способом так и механизированным, в туннелях. Вентиляторы местного проветривания могут приводиться в движение как электрическим двигателем, так и оснащаться пневматическим приводом. Электродвигатель может быть вынесен за пределы корпуса вентиляционной установки через вал (кардан). Вентилятор состоит из: рабочего колеса со ступицей и лопатками; спрямляющего аппарата; всасывающего патрубка с решеткой. Конструкция вентиляторов способна обеспечить последовательное соединение двух или даже трех вентиляторов для увеличения депрессии. Необходимое количество вентиляторов зависит от длины выработки и от качества вентиляционного трубопровода. При необходимости вентиляторы могут оснащаться с шумоглушителями. Для запуска вентилятора используется пусковое устройство. В момент запуска электродвигателя пусковой ток больше нормального тока в разы, поэтому в электродвигателях большой мощности используется устройства плавного пуска или преобразователь частоты для понижения тока. Пуск может быть прямой или по схеме звезда-треугольник. Основными характеристиками вентилятора являются давление и объем воздуха. На эти характеристики влияет мощность двигателя. Взаимосвязь давления и объема воздуха отражается на графике характерной кривой. На то, как будут распределяться характеристики вентилятора на этой кривой, влияет строение рабочего колеса – количество и размер лопаток. Рабочая точка кривой отражает наиболее эффективный момент работы вентиляционной установки. ВЕНТИЛЯТОРЫ МЕСТНОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ ВМЭ Предназначены для нагнетательного проветривания подземных тупиковых выработок по гибким или жестким вентиляционным трубопроводам в шахтах, опасных по газу и пыли, туннелях, системах промышленной вентиляции. Осевые одноступенчатые вентиляторы ВМЭ-5 и ВМЭ-6 (рис, 2.78), состоят из коллектора 1, входного патрубка 2, противосрывного устройства 3, рабочего колеса 5, корпуса 6, выходного патрубка 7, электродвигателя 8.  Рис. 2.72. Вентиляторы типа ВМЭ с глушителями шума В случае необходимости вентиляторы могут устанавливаться с глушителями шума (исполнение ВМЭ-5/1, ВМЭ-6/1), изготовленными в виде секций 10, которые присоединяются к вентилятору. При близком расположении к рабочему месту на входе вентилятора могут устанавливаться две секции глушителя шума. Коллектор вентилятора улучшает условия входа воздуха и улучшает аэродинамические характеристики вентилятора. Способствует повышению полного давления также спрямляющий аппарат, лопатки которого приварены к корпусу. На конусной втулке, консольно насаженной на вал двигателя рабочего колеса, установлены профилированные лопатки 4, выполненные из пластмассы. Поворот лопаток при остановленном вентиляторе позволяет осуществлять регулирование его параметров (подача и полное давление) в зависимости от условий проветривания и длины вентиляционного трубопровода. Оригинальная конструкция осевого рабочего колеса с меридиональным ускорением потока, в сочетание с противосрывным устройством обеспечивают высокие аэродинамические показатели вентилятора: устойчивую напорную характеристику в широком диапазоне подачи воздуха, высокий КПД при хороших шумовых характеристиках. Вентиляторы ВМЭ-5 обеспечивают эффективное проветривание выработок сечением 8-10 м2, а ВМЭ-6 — до 14 м2. Конструкция вентиляторов обеспечивает последовательное соединение двух, а в отдельных случаях и трех вентиляторов. • Так, выработки длиной до 600 м проветриваются одним вентилятором ВМЭ-6, длиной до 1000 м —двумя последовательно соединенными вентиляторами при эксплуатации с вентиляционными трубопроводами диаметром 600 или 800 мм. Хорошее качество вентиляционного трубопровода существенно увеличивает длину проветривания. Так, два вентилятора ВМЭ-6 при хорошем трубопроводе проветривают выработки длиной до 1800 м при подаче в забой не менее 200 м воздуха в минуту. Присоединение вентилятора к ставу осуществляется при помощи патрубка 7, на котором прорезиновые трубы закрепляются хому-" том. Направления потока воздуха и вращение колеса обозначаются стрелками на корпусе вентилятора. Для удобства транспортирования и установки вентилятор закреплен на салазках 9 и имеет на корпусе проушины, позволяющие подвешивать его к кровле выработки. Более мощным вентилятором, предназначенным для проветривания выработок сечением до 20 м , является вентилятор ВМЭ2-10. Этот осевой двухступенчатый вентилятор состоит из входного коллектора 7, входного патрубка 2 с ограждающей решеткой, воздушного сепаратора 3 первой ступени, рабочего колеса 4 первой ступени, корпуса б со спрямляющими лопатками 7, электродвигателя 8, воздушного сепаратора 9 второй ступени, рабочего колеса 10 второй ступени, выходного спрямляющего аппарата 11, сменного патрубка 12 для присоединения вентиляционного трубопровода диаметром 800 или 1000 мм и салазок 13. Исполнение вентилятора ВМЭ2-10/1 состоит из этих же элементов. Кроме того, между коллектором 1 и входным патрубком 2, а также между аппаратом 11 и патрубком 12 распложены секции глушителя шума. Длина установки в этом исполнении равна 4 м. Регулировка режима работы вентилятора осуществляется поворотом рабочих лопаток 5 после остановки вентилятора и отключения напряжения при снятом патрубке 2. Технические характеристики вентиляторов
|