Опыт использования всасывающего способа проветривания подземного рудника в условиях комбинированной разработки месторождений

УДК 622.34

Л. В. Ладыничев

ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВСАСЫВАЮЩЕГО СПОСОБА ПРОВЕТРИВАНИЯ ПОДЗЕМНОГО РУДНИКА В УСЛОВИЯХ КОМБИНИРОВАН НОИ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Одним из путей интенсификации горного производства является комбинированный способ разработки месторождений, который получает все более широкое распространение на отечественных рудниках.

Опыт показывает, что при комбинированной разработке нередко вопросы вентиляции подземных выработок на многих предприятиях решаются без учета специфических особенностей совместного ведения открытых и подземных горных работ на одном месторождении. Проветривание шахт организуется преимущественно по аналогии с рудниками, ведущими добычу руд только подземным способом. На большей части таких рудников запроектирована всасывающая вентиляция. Предполагалось, что наличие барьерного целика, разделяющего открытые и подземные работы, а также применение систем разработки с закладкой выработанного пространства исключает образование аэродинамических связей горных выработок с поверхностью. *

Однако в результате проведения массовых взрывов в карьере и шахте, взаимного влияния открытой и подземной разработки выработанное пространство нарушается и становится аэродинамически активным. В этих условиях возникает опасность проникновения ядовитых газов в зону подземных горных работ после производства массовых взрывов в карьере. Такие случаи имели место на шахтах Кривого Рога, Кузбасса, комбината «Каззолото», Лениногорском, Тишинском, Никитовском рудниках и др. В результате высокой загазованности подземных выработок на длительное время прекращалось производство горных работ.

Для исключения возможности попадания газов в подземные выработки специальной инструкцией, регламентирующей ведение горных работ комбинированным способом, при наличии аэродинамических связей разрешается применять на шахтах только нагнетательное проветривание. Это ограничение создает значительные трудности для действующих рудников, использующих всасывающую вентиляцию. Переход на нагнетательный способ проветривания в случае появления аэродинамических связей требует времени и значительных капитальных затрат на реконструкцию вентиляционной сети. Он далеко не всегда возможен в условиях непрерывного производства.

В связи с этим большая часть рудников, ведущих комбинированную отработку, проветривается по временным схемам, предусматривающим создание избыточного давления в районах влияния открытых горных работ. Вынужденное применение таких схем, где вентиляционная сеть рассчитана на всасывающий способ, приводит к снижению эффективности общешахтного проветривания и является одним из основных факторов, сдерживающих рост производственной мощности горнорудных предприятий.

Аналогичная проблема возникла при освоении Гайского месторождения, которое отрабатывается одновременно открытым и подземным способами совмещением горных работ в вертикальной плоскости. На подземных работах внедрена прогрессивная технология добычи руды методом сплошной выемки без оставления междукамерных целиков с последующей закладкой отработанных камер твердеющим материалом.

Разработка месторождения осуществлялась в две стадии: первая ступень вскрытия (при высоте этажа 60 м) включала гор. 170—440 м, вторая —гор. 440—685 м. На первом этапе месторождение было вскры-

то двумя центральными стволами: «Скиповым» и «Клетевым». На флангах пройдены вентиляционные стволы: «Южный-1» и «Северный». С борт*а карьера проходился наклонный съезд в шахту. Проветривание предусматривалось осуществлять всасывающим способом по фланговой схеме с подачей свежего воздуха по стволам ш. «Скиповая» и «Клетевая» и-выдачи загрязненного по стволам ш. «Южная-1» и «Северная» вентиляторами ВЦД-32, работающими на всас (рис. 1).

ЗОЛ- 32

? , ецеьг? ^

гор.,«

Рис. 1. Схема вентиляции Гайского подземного рудника на I стадии отработки месторождения комбинированным способом: / — ш. «Южная-1»; 2 —наклонный съезд; 3 —скиповой ствол; Л — клетевой ствол; 5 — ш. «Северная»; 6 — отработанные камеры, заложенные твердеющей закладкой; 7 — подготовленные блоки к отработке; в — «экранирующий» горизонт

В начале разработки между открытыми и подземными работами имелся рудный целик, который с понижением очистных работ был отработан и в настоящее время пердставлен массивом из твердеющей закладки. Вследствие обнажения карьером отработанных камер верхних этажей появились аэродинамические связи подземных выработок с открытыми работами, которые прослеживались в основном на » южном фланге месторождения до гор. 260 м. Наличие аэродинамических связей значительно осложнило условия проветривания подземного рудника из-за возможности проникновения газов из карьера в шахту через выработанное пространство.

В связи с этим рудник стал проветриваться по временным схемам: вначале нагнетательным, а затем нагнетательно-всасываюшим способами с созданием избыточного давления в районах влияния открытой разработки. Из-за необходимости поддержания под дном действующего карьера подпора в горных выработках установленные вентиляторы работали в нерациональных режимах. Обеспеченность шахты свежим воздухом не превышала 65 %• Неудовлетворительная организация вентиляции сдерживала рост добычи полезного ископаемого и внедрение самоходного оборудования. Нарушалась цикличность работ. За счет недостатка воздуха увеличивалось время проветривания шахты после массовых взрывов, что приводило к простоям рабочих блоков и, как следствие, к значительным экономическим убыткам.

Решением вентиляционных задач на ЭВМ было установлено, что до пуска в эксплуатацию вентиляторной установки на шахте «Северная» увеличить количество воздуха можно только за счет повышения производительности всасывающего вентилятора, установленного на стволе ш. «Южная-1», и использования в вентиляционной сети пройденного к этому времени наклонного съезда.

На основании исследований аэродинамических параметров выработанного пространства и процессов фильтрации газов из карьера в подземные выработки руднику был рекомендован всасывающе-нагнетатель-ный способ проветривания.

Для улавливания и разбавления поступающих из карьера газов в схеме вентиляции предусматривался «экранирующий» горизонт, представляющий собой откаточные выработки отработанного гор. 260 м. Таким образом появилась возможность увеличить производительность всасывающего вентилятора до максимальной величины. Поступающие из карьера газы «закорачивались» на «экранирующем» горизонте 260 м и удалялись на поверхность через вентиляционный ствол щ. «Южная-1». За счет обеспечения восходящего общешахтного проветривания исключалась возможность проникновения вредностей на рабочие горизонты. Предлагаемая схема вентиляции показана на рис. 1.

В результате внедрения на подземном руднике Гайского ГОКа всасы-вающе-нагнетательного способа проветривания количество воздуха, поступающего на горные работы, увеличилось в 1,6 раза, что дало возможность более интенсивно вести подготовку нижних горизонтов. Предлагаемый способ проветривания был согласован с Госгортехнадзором и использовался на руднике до ввода в эксплуатацию вентиляторной установки на стволе ш. «Северная».

При проектировании второй очереди рудника была поставлена задача значительно увеличить его производственную мощность за счет внедрения высокопроизводительного самоходного оборудования. Количество воздуха, необходимое для проветривания горных работ, возросло до 800 м3/с.

С этой целью введены в строй новые вентиляционные стволы и вентиляторные установки. В соответствии с проектом проветривание глубоких горизонтов должно осуществляться всасывающим способом в сочетании с фланговой схемой. Предполагалось, что к этому времени добыча руды карьером будет закончена. Нодготовка горизонтов, развитие вентиляционной сети и размещение вентиляторных установок проводилось для запроектированной схемы. Однако в связи с продолжением отработки месторождения одновременно открытым и подземным способами переход на проектную схему вентиляции противоречил положению действующей инструкции.

Оценка возможных вариантов проветривания рудника при существующей схеме вентиляции показала, что резервы увеличения подачи в шахту требуемого количества воздуха при нагнетательном и комбинированном способах полностью исчерпаны. Выходом из создавшегося положения может служить применение всасывающей фланговой схемы вентиляции с включением в шахтную сеть ствола ш. «Средняя вентиляционная», пройденного в центральной части месторождения.

Подземные горные работы к этому времени велись в основном на нижних горизонтах (в этажах 440/380 м и 510/440 м), которые отделены от открытых работ искусственным целиком (отработанные заложенные камеры) мощностью 120—150 м. Изменение горно-технических условий значительно увеличивало аэродинамическое сопротивление выработанного пространства.

В этой связи были дополнительно проведены теоретические и экспериментальные исследования в лабораторных и промышленных условиях. В результате установлено, что фильтрация газов из карьера в шахту может происходить только в выработки верхних горизонтов, имеющих аэродинамическую связь с поверхностью через заложенные камеры, вскрываемые карьером. Аэродинамическое сопротивление отработанных заложенных камер, находящихся между рабочими и вентиляционными горизонтами и не имеющих выходов на поверхность, весьма велико. Эта

часть выработанного пространства с вертикальной мощностью более 100 м практически воздухонепроницаема.

На основании данных исследований были разработаны схема вентиляции и дополнительные мероприятия, позволяющие обеспечить безопасность горных работ при всасывающем способе проветривания в условиях комбинированной отработки месторождения.

ВЦД-47 АНД-32

^иАЖ

вРиД-

П№:М

Рис. 2. Схема вентиляции Гэйского подземного рудника на II стадии отработки месторождения комбинированным способом:

/ — ш. «Южная-1»; 2 — ш. «Южная-2»: 3 — наклонный съезд; 1 — ш. «Сред--няя вентиляционная»; 5 —скиповой ствол; 6 — клетевой ствол; 7—ш. «Северная»; « — «экранирующие» горизонты: 9 — регуляторы расхода воздуха

Для исключения попадания газов из карьера на рабочие участки подземных работ в схеме вентиляции предусмотрено обособленное проветривание подкарьерной зоны с помощью улавливающих «экранирующих» горизонтов 260 и 320 м и вспомогательного всасывающего вентилятора, расположенного на воздуховыдающем стволе ш. «Южная-1» (рис. 2).

Экономическая оценка результатов внедрения показала, что использование на руднике предлагаемых схем вентиляции в сочетании с «экранирующими» горизонтами позволяет не только обеспечить безопасность на подземных работах, но и повышает эффективность общешахтного проветривания, что в конечном итоге создает условия для наращивания производственной мощности предприятия без значительных затрат на подачу в шахту дополнительного количества воздуха.

УДК 622.271.324 :625.16.7

А. Д. Стариков, В. В. Макаров

МЕТОДЫ ВЫЯВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ИНФРАСТРУКТУРНЫХ РЕЗЕРВОВ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ С УЧЕТОМ ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ

Деятельность горных предприятий в рыночных условиях предопределяет тенденцию к пересмотру и корректировке методов и форм развития инфраструктуры предприятий. Предпосылками к этому являются изменившиеся условия финансирования деятельности предприятий: произошел переход от преимущественно дотационной системы к финан-