Способ проветривания подземных горных выработок при комбинированной разработке синклинальных угольных месторождений
METHOD FOR VENTILATION OF UNDERGROUND MINING OPERATIONS IN COMBINED DEVELOPMENT OF SYNCLINAL COAL DEPOSITS

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для проветривания подземных горных выработок при комбинированной разработке угольных месторождений.
Известен способ проветривания шахтных выработок [1], характеризуется тем, что атмосферный воздух с отрицательной температурой подают в сеть теплообменных выработок с увеличенной поверхностью теплообмена за счет использования глубинных процессов теплопередачи геотепла. Геотепло аккумулируют в окружающих выработки горных породах. Теплопроводность горных пород усиливают путем нагнетания воды в начальный период зимнего сезона в породы, окружающие теплообменные выработки. Повышают эффективность процесса теплопередачи за счет установки теплопроводных анкеров по периметрам теплообменных выработок. Перемещают воздух до сети сбоечных угольных скважин, в которых осуществляют дополнительный подогрев воздуха в результате теплообмена и окисления угля до получения им положительной температуры, и подают его в эксплуатационные выработки. Анкеры используют переменной длины. В устьевой зоне теплообменных выработок устанавливают анкеры длиной не более среднего радиуса выработок, остальные анкеры длиной не менее 2-5 радиусов выработки.
Технический результат - значительное снижение затрат на проветривание за счет упразднения искусственного процесса подогрева воздуха, подаваемого в шахту в зимнее время.
Известном способ проветривания карьеров [2], включающем отвод отработанного воздуха и подачу свежего воздуха в зону ведения горных работ и в нижнюю часть карьера по проведенным горным выработкам с помощью источника тяги и вытеснения загрязненного воздуха из карьера, отвод отработанного воздуха и подачу свежего воздуха осуществляют через вертикальную и горизонтальные горные выработки, пройденные по всему периметру карьера по ломаной трассе под углом до 90°, при этом отвод отработанного и подачу свежего воздуха осуществляют вентилятором, установленным на поверхности, в устье вертикальной горной выработки, причем вентилятор обеспечивает реверс потока воздуха.
Недостатком способа являются большие капитальные затраты на проведение вентиляционных выработок.
Известен способ проветривания глубоких карьеров, включающий вскрытие карьера [3] системой подземных горных выработок и организацию воздухообмена между атмосферой карьера и окружающей средой путем нагнетания или отсасывания воздуха через подземные горные выработки работой вентиляторных установок, воздухообмен осуществляют по гибким воздуховодам, которые перемещают в выработанном пространстве карьера.
Недостатком способа является невозможность проветривания подземных горных выработок.
Известен способ проветривания подземной отработки подкарьерных запасов кимберлитовой трубки [4], который включает проходку вертикальных стволов, спирального автомобильного уклона и соединенных с ним капитальных и блочных выработок. В верхней части спирального автомобильного уклона к поверхности земли бурят вентиляционные скважины, а к месту соединения спирального автомобильного уклона с блочной горизонтальной выработкой за вентиляционными скважинами 10 проходят восстающие. При этом между местом выхода струй воздуха из спирального автомобильного уклона в вентиляционные скважины и восстающими установлены шлюзы герметизации спирального автомобильного уклона.
Недостатком способа является сложная система вентиляционных скважин.
Наиболее близким техническим решением является способ проветривания кимберлитовых карьеров, работающих в многолетнемерзлых породах [4], в котором вентиляционный ствол проходит на предельную глубину отработки кимберлитовой трубки открытым способом, а по центру карьера проходит восстающий, соединенный с вентиляционным стволом горизонтальной выработкой, и в месте сопряжения горизонтальной выработки и вентиляционного ствола проходит камера, где монтируют калориферную установку, проветривание карьера происходит естественной тягой через горные выработки, пройденные в многолетнемерзлом массиве горных пород, а интенсивность тяги в зимний период регулируют степенью подогрева воздуха калориферной установкой, определяемой уравнениями аэродинамики и теплофизики. Способ позволяет уменьшить затраты энергии на создание тяги воздуха.
Недостатком способа является сложность проведения стволов и наличие калориферных установок.
Задачами изобретения являются снижение капитальных затрат, энергоемкости и повышение качества проветривания системы вентиляции.
Решение задач достигается тем, что при подготовке и отработке шахтных полей в бортах разреза проветривание подземных горных выработок проводят в два этапа: на первом при подготовке и отработке пластов до глубины 100-150 м подземные выработки проветривают за счет вентиляционных установок, расположенных с наветренной стороны бортов разреза, на которые крепят гибкие или жесткие воздуховоды для подачи струи воздуха в очистные и подготовительные забои, а отработанную струю через выработанное пространство и подземные горные выработки выдают в вентиляционные выработки, имеющие выход на поверхность в выработанное пространство разреза; на втором - их проветривание ведут от вентиляционных стационарных установок, расположенных на фланговых вентиляционных стволах и/или скважинах и работающих независимо друг от друга.
Фланговые вентиляционные стволы и/или скважины проходят до границы по поверхности, а по глубине - до нижнего пласта горного отвода по обе стороны от основной траншеи разреза, при этом на месте их сопряжений с подземными горными выработками обустраивают вентиляционные раздаточные камеры, обеспечивающие геотермальный нагрев воздуха в зимнее время, в которых с помощью шторок, шлюзов, перемычек, ворот и других приспособлений производят регулирование скорости и подачи струи в сопряженные горные выработки обоих крыльев антиклинали.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена общая схема проветривания подземных и открытых выработок, на которой используются следующие условные обозначения: 1 - разрез; 2 - борт разреза; 3 - подземная горная выработка, 4 - временная вентиляционная установка; 5 - воздуховод; 6 - стационарная вентиляционная установка; 7 - фланговый вентиляционный ствол; 8 - граница горного отвода; 9 - вентиляционная раздаточная камера.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Проветривание подземных горных выработок проводят в два этапа:
- при подготовке и отработке шахтных полей в бортах разреза 2 до глубины 100-150 м, где уголь в основном окисленный и отсутствуют внезапные выбросы газа и пыли, а также горные удары, подземные выработки 3 проветривают за счет вентиляционных установок 4, расположенных с наветренной стороны бортов разреза 2, на которых закрепляют гибкие или жесткие воздуховоды 5 для подачи струи воздуха в забои, а отработанную струю после обмывания выработанного пространства забоев по подземным горным выработкам 3 выдают в подземные вентиляционные выработки, имеющие выход на поверхность в выработанное пространство разреза 1;
- на большей глубине ниже дна разреза и бортах проветривание подземных выработок ведут вентиляционной стационарной установкой 6, расположенной на фланговом вентиляционном стволе и/или скважине 7.
Вентиляционный ствол и/или скважина 7 проходят до границы на поверхности, а по глубине - до нижнего пласта горного отвода 8, при этом в местах их сопряжений с подземными горными выработками 3 обустраивают вентиляционные раздаточные камеры 9, обеспечивающие геотермальный нагрев воздуха в зимнее время, в которых производят с помощью шторок, шлюзов, перемычек, ворот и других приспособлений регулирование скорости и подачи струи в сопряженные горные выработки 3.
Техническим результатом является снижение капитальных затрат за счет проходки фланговых вентиляционных стволов и скважин с применением буровой техники, уменьшение энергоемкости за счет отсутствия калориферов для нагрева воздуха в зимнее время, повышение эффективности проветривания систем горных выработок и упрощение схем проветривания за счет прямоточной и/или возвратно-поступательной вентиляции очистных и подготовительных забоев.
Список использованных источников
1. Патент РФ №2 166 094. Способ проветривания шахтных выработок. МПК E21F 1/00 (2000.01). Патентообл. и авторы: А.А. Атрушкевич, А.И. Субботин, А.В. Сурков и др. Заявл. 17.06.1997. Опубл. 27.04.2001 Бюл. №12.
2. Патент РФ №2357084. Способ проветривания карьеров. МПК E21F 1/00 (2006.01). Патентообл. ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет». Авторы: А.В. Андреев, А.И. Федоренко, О.В. Залеская. Заявл. 19.12.2007. Опубл. 27.05.2009. Бюл. №15.
3. Патент РФ №2164602. Способ проветривания глубоких карьеров. МПК E21F 1/00 (2006.01). Патентообл. Красноярская государственная академия цветных металлов и золота». Авторы: А.С. Морин, В.Д. Буткин. Заявл. 15.05.1999. Опубл. 27.03.2001. Бюл. №9.
4. Патент РФ №2299988. Способ проветривания глубоких карьеров. МПК E21F 1/00 (2006.01). Патентообл. ФГБОУ ВПО «Российский университет Дружбы народов». Авторы: И.Л. Машковцев, С.Н. Деб, А.А. Захарова, К. Чоудхурди. Заявл. 06.12.2005. Опубл. 27.05.2007 Бюл. №15.
5. Патент РФ №2122121. Способ проветривания кимберлитовых карьеров, работающих в многолетнемерзлых породах. МПК E21F 1/00 (2006.01). Патентообл. Институт горного дела Севера СО РАН. Авторы: В.Ю. Изаксон, М.Д. Новопашин, В.И.,Слепцов, В.Н. Власов Заявл. 13.05.1997. Опубл. 20.11.1998. Бюл. №18.