СПОСОБ ПРОВЕТРИВАНИЯ ВЫЕМОЧНОГО УЧАСТКА ПРИ ОБРАТНОМ ПОРЯДКЕ ОТРАБОТКИ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО, РАСПОЛОЖЕННОГО ПО ПАДЕНИЮ ПЛАСТА
VENTING OF EXTRACTION BLOCK AT INVERSE WORKING OF ON-DIP MINERAL

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для проветривания выемочных участков (панелей и блоков), в частности, калийных рудников.
Известен нагнетательный способ проветривания тупиковых выработок, при котором вентилятор устанавливается в магистральной (сквозной) выработке, от которой осуществляется проходка, со стороны подачи свежего воздуха (Мохирев Н.Н., Радько В.В. Инженерные расчеты вентиляции шахт. Строительство. Реконструкция. Эксплуатация, М., ООО «Недра-Бизнесцентр», 2007, с. 324). В известном способе вентилятор засасывает свежий воздух из магистральной выработки и подает его в забой.
Недостатки известного способа следующие:
- отсутствие регулирования производительности вентилятора местного проветривания;
- применение его только для проветривания тупиковых выработок (забоев).
e min
e max
e min
min
e max
max
min
max
e min
e max
Известен способ проветривания выемочного участка при обратном порядке отработки полезного ископаемого, расположенного по падению пласта, в котором подают свежий воздух в выемочный штрек, устанавливают вентиляционную перемычку на выемочном штреке за рабочими камерами, отработанный воздух из которых удаляют по вентиляционным сбойкам в конвейерно-вентиляционный штрек, предварительно осуществляют расчет минимальной и максимальной тепловых депрессий h и h, соответственно, возникающих между выемочным штреком и вентиляционными сбойками, а также между выемочным и заглубленным конвейерно-вентиляционным штреками, как функций от минимальной h=f(ΔH) и максимальной h=f(ΔH) величин разностей высотных отметок между местом отработки рабочих камер и местом выхода воздуха из выемочного штрека в уклон ΔH и ΔH, соответственно, при этом в процессе увеличения количества отработанных камер и при достижении величины тепловой депрессии, равной h, перемычку демонтируют, а при достижении величины тепловой депрессии, равной h, перемычку устанавливают вновь (RU 2529459, опубл. 27.09.2014). Данный способ принят за прототип.
Недостатки способа-прототипа следующие.
e min
e max
1. При расчетах минимальной (h) и максимальной (h) тепловых депрессий учитывался только угол наклона выемочного участка относительно горизонта и не учитывался угол наклона отработанных и отрабатываемых камер относительно оси выемочного штрека.
2. Возведение передвижных перемычек повышает общее аэродинамическое сопротивление выемочного участка, что требует создания на этом участке большего перепада давлений и влечет за собой повышение энергетических затрат на проветривание.
3. В известном способе не предусмотрены иные варианты расположения конвейерного штрека кроме параллельного относительно выемочного штрека.
Кроме того, способ не учитывает утечки воздуха через рабочие рудоспускные скважины (рудоспуски), которые при использовании заглубленного конвейерного штрека в качестве вентиляционного по мере приближения фронта очистных работ к началу выемочного участка «закорачивают» через себя значительные объемы свежего воздуха.
Технический результат заключается в разработке энергоэффективного способа проветривания выемочного участка при обратном порядке отработки полезного ископаемого, расположенного по падению пласта, обеспечивающего регулирование работы вентиляторов местного проветривания в зависимости от величин тепловых депрессий, возникающих между выработками выемочного участка, а также угла γ наклона камер относительно оси выемочного штрека.
e min
e max
e2
e3
e1
Сущность изобретения заключается в том, что способ проветривания выемочного участка при обратном порядке отработки полезного ископаемого, расположенного по падению пласта, включает подачу свежего воздуха в выемочный штрек, удаление отработанного воздуха по вентиляционным сбойкам в конвейерно-вентиляционный штрек, предварительный расчет минимальной и максимальной тепловых депрессий h и h, возникающих между выемочным штреком и вентиляционными сбойками h и h и между выемочным и заглубленным конвейерно-вентиляционным штреками h, соответственно.
e2
e3
e max
e min
e2
e3
Согласно п. 1 формулы, в отличие от прототипа расчеты каждой из величин h и h проводят с учетом угла γ наклона камер относительно оси выемочного штрека, по результатам расчетов выбирают участки отработки выемочного штрека, для которых требуется проветривание, и осуществляют проходку конвейерно-вентиляционного штрека параллельно либо под углом к оси выемочного штрека, при этом нагнетание свежего воздуха в рабочие камеры осуществляют с помощью вентиляторов местного проветривания, выполненных с возможностью изменения производительности по мере отработки камер в зависимости от максимального h и минимального h значений величин h и h, соответственно, а также при тупиковой проходке камеры и при сквозном ее проветривании в зависимости от угла γ.
Кроме того, для предотвращения утечек воздуха из выемочного штрека напрямую в конвейерно-вентиляционный штрек рудоспуски оборудованы механизмами защиты от утечек (п. 2 формулы).
Сущность изобретения поясняется следующими фигурами.
На фиг. 1 показана схема проветривания выемочного участка заявляемым способом. На фиг. 2 показан фронтальный разрез А-А выемочного участка на фиг. 1 На фиг. 3 представлен боковой разрез Б-Б выемочного участка на фиг. 1.
1 - камеры;
2 - выемочный штрек;
3 - вентиляторы местного проветривания;
4 - заглубленный конвейерно-вентиляционный штрек;
5 - транспортный штрек;
6 - вентиляционные сбойки;
7 - трубопроводы;
8 - уклон;
9 - вентиляционный штрек;
10 - рудоспускные скважины (рудоспуски);
11 - механизмы защиты от утечек воздуха, например, в виде подвижной шторки с грузом-противовесом.
Способ проветривания выемочного участка осуществляется следующим образом.
e min
e max
e2
e3
e2
e3
e1
Предварительно осуществляют расчет минимальной и максимальной тепловых депрессий h и h для каждой из величин для h и h, действующих между выемочным штреком 2 и расположенными по обе стороны выемочного участка вентиляционными сбойками 6. При расчетах учитывают угол γ наклона камер 1 относительно центральной оси выемочного штрека 2. В результате расчетов выбирают участки отработки выемочного участка, на которых требуется проветривание с применением вентиляторов местного проветривания (ВМП) 3, и участки, где оно не требуется, когда утечки воздуха из выемочного штрека 2 в конвейерно-вентиляционный штрек 4 предотвращаются за счет действия тепловых депрессий h и h. Также выбирают вариант проходки конвейерно-вентиляционного штрека 4. Если максимальная по величине тепловая депрессия h будет наблюдаться при проходке конвейерно-вентиляционного штрека 4 параллельно выемочному штреку 2, то принимают данный вариант его расположения. В обратном случае конвейерно-вентиляционный штрек 4 проходят под углом к выемочному штреку 2, например, горизонтально.
e3
e2
e3
e2
e3
Свежую струю воздуха для проветривания выемочного участка подают из транспортного штрека 5 на выемочный штрек 2, откуда он поступает в первые (рабочие) камеры 1. В случае расположения камер 1, представленном на фиг. 2, тепловая депрессия h будет больше по величине тепловой депрессии h, а следовательно в камеру со стороны действия тепловой депрессии h будет поступать большее количество воздуха. На первоначальном этапе проветривания ввиду малой величины тепловых депрессий h и h воздух через выемочный штрек 2 будет напрямую поступать в конвейерно-вентиляционный штрек 4.
e2
e3
e1
В зависимости от величины тепловых депрессий h и h, а также с учетом действия тепловой депрессии h будет осуществляться регулирование производительности ВМП 3, например, в результате работы частотно-регулируемого электропривода.
Исходящая струя воздуха после проветривания первых (рабочих) камер 1 будет удаляться по вентиляционным сбойкам 6, отработанным камерам 1 в конвейерно-вентиляционный штрек 4.
e2
e3
e2
e3
e3
В процессе увеличения количества отработанных камер 1 будут расти значения тепловых депрессий h и h. В период отработки выемочного участка, когда тепловые депрессии h и h способны предотвратить утечки воздуха с выемочного штрека 2 напрямую в конвейерно-вентиляционный штрек 4, отключается ВМП 3, проветривающие камеру 1 со стороны действия большей по величине тепловой депрессии (на фиг. 2 - со стороны действия тепловой депрессии h). Со стороны действия меньшей по величине тепловой депрессии ВМП 3 по трубопроводу 7 будет продолжаться нагнетание воздуха в камеру 1 таким образом, чтобы в обе камеры 1 подавалось одинаковое количество воздуха.
e2
e3
e1
На этапе отработки выемочного участка, когда тепловые депрессии h и h превысят значение общешахтной депрессии на этом участке и тепловую депрессию h у ВМП 3, находящемся со стороны действия большей тепловой депрессии, отсоединяют трубопровод 7, и он начинает подавать воздух в выемочный штрек 2. ВМП 3, работающий со стороны действия меньшей тепловой депрессии, в зависимости от ее абсолютного значения, либо отключается, либо продолжает нагнетать через трубопровод 7 воздух в рабочую камеру 1.
Исходящая струя через вентиляционные сбойки 6 по уклону 8 поступает в конвейерно-вентиляционный штрек 4, через который удаляется в вентиляционный штрек 9.
Механизмы 11 предотвращают утечки свежего воздуха из выемочного штрека 2 напрямую в конвейерно-вентиляционный штрек 4 через рудоспуски 10.