Технологии проветривания рудников и шахт

ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПА СНОСТЬ

УДК 622.4.012.2

ТЕХНОЛОГИИ ПРОВЕТРИВАНИЯ РУДНИКОВ И ШАХТ

М.Ю. Лискова

Рассмотрены технологии проветривании подземных горнодобывающих предприятий с использованием подземных главных вентиляторных установок, с помощью которых достаточно просто решаются многие проблемы, связанные с вентиляцией шахт и рудников. А также в рудниках и шахтах для перераспределения воздушных потоков между забоями, участками и даже отдельными частями шахтных полей стали использовать эжектирующие установки.

Ключевые слова: вентиляция шахт, подземная вентиляторная установка, эжектирующая установка, рудник, коэффициент эжекции.

В настоящее время в большинстве случаев вентиляция шахт и рудников осуществляется вентиляторными установками, размещаемыми на поверхности. Однако в последнее время наметилась тенденция устанавливать их под землей. В зарубежной практике вентиляции шахт и рудников использование подземных вентиляторных установок - обычное дело. Как показал богатый опыт эксплуатации вентиляторных установок (в основном за рубежом), подземные установки обладают рядом преимуществ перед поверхностными. Сравнительный анализ расположения главных вентиляторных установок (ГВУ) приведен ниже в таблице.

Запущена в работу и эксплуатируется уже более 10 лет подземная вспомогательная вентиляторная установка главного проветривания на базе вентиляторов ВОД-ЗОм в руднике 2-го Березниковского калийного рудоуправления (Пермский край). Проект установки был выполнен проектной организацией ОАО «Галургия» (г. Пермь) по исходным данным, подготовленным в Пермском государственном техническом университете (ПГТУ). На данном руднике эксплуатируются две установки - поверхностная главная и подземная вспомогательная. Если поверхностная установка на базе

14

вентиляторов ВРЦД-4,5 характеризуется утечками воздуха в пределах от 23 до 26 % производительности этой установки, то подземная - в пределах от 4 до 7 % производительности данной установки (таблица).

Сравнительный анализ расположения главной _вентиляторной установки_

Параметры Подземная ГВУ ГВУ на поверхности

1. Утечки воздуха Не превышают 5 % 18 %

2. Стоимость сооружения вентиляционных каналов и машинных камер Дешевле В 2-3 раза дороже

3. Эксплуатационные затраты на 15.. .20 % меньше Больше

4. Надежность и стабильность работы Выше

4. Шум на производственной площадке Ниже (особенно актуально, если в качестве установки применяются быстроходные осевые вентиляторы, создающие высокооктавный шум значительного звукового давления (до 110 децибел). Выше

Также в настоящее время подземная главная вентиляторная установка, состоящая из двух вентиляторов типа 200J AEROFOIL M2BA 315 SMS (Канада - Финляндия), эксплуатируется на руднике Порецкого гипсо-ангидритового комбината ОАО «Энергоконсалтинг» [1]. Выполнены проекты, прошедшие государственную экспертизу в Ростехнадзоре РФ, на установку в бокситовых шахтах «Красная Шапочка», «Черемуховская» (рис.1) и «Кальинская» ОАО "Севуралбокситруда" (г. Североуральск, Свердловская обл.) подземных главных вентиляторных установок. Эти шахты уникальны тем, что имеют связи с поверхностью через выработан-

ные пространства, поэтому при работе главных вентиляторных установок, располагаемых на поверхности, потоки воздуха, составляющие до 34,0 % их производительности, поступают в шахты по этим выработанным пространствам. До рабочих горизонтов этот воздух не доходит.

Даже значительные затраты на изоляцию выработанных пространств дают небольшой эффект, и действие вентиляторных установок на рабочих глубинах этих шахт заканчивается.

Рис. 1. Эжектирующие установки на базе вентиляторов ВМЭ-6: а - шахта «Черемуховская»; б - шахта 16-16 бис

За рубежом уже более 25 лет поверхностные установки не проектируются и не строятся ввиду их значительной стоимости, особенно в процессе эксплуатации, а при реконструкции рудников поверхностные установки стараются переместить под землю (никелевый рудник Creighton в Канаде).

На базе Тюбегатанского месторождения калийных солей построен Дехканабадский завод калийных удобрений (ДЗКУ). Месторождение калийных солей находится в юго-западных отрогах Гиссарского хребта и расположено на границе Узбекистана (Кашкадарьинская область) и Туркменистана (Чарджоуская область) и разделяется пограничной рекой Шор-дарья на две части.

Месторождение вскрыто двумя наклонными стволами, один из которых транспортный и служит для подачи свежего воздуха, другой - кон-вейерно-вентиляционный и служит для выдачи из шахты исходящего воздуха. На шахте используется подземная вентиляторная установка главного проветривания на базе вентиляторов ВОМ-20 Артемовского машинострои-

тельного завода «Вентпром».

В последнее время в горнодобывающей промышленности России и за рубежом для проветривания тупиковых забоев нашло широкое использование различного рода воздуходувок, работающих без вентиляционных труб, эжектирующих установок, доставляющих без вентиляционных труб воздух в тупиковые забои на расстояние до 120 м и более. Для распределения воздуха между пунктами потребления широкое распространение в рудниках нашли эжектирующие установки.

Принцип работы эжектирующей установки достаточно прост: вентилятор (чаще всего местного проветривания) или сопло со сжатым воздухом создаёт свободную струю воздуха, которая, раскрываясь и заполняя сечение горной выработки или воздуховода (камеры смешения) на некотором расстоянии, действует уже как гидравлический поршень (рис. 2).

а б

Рис. 2. Эжектирующая установка на базе вентилятора ВМЭ-12 в западном транспортном штреке рудника СКРУ-1

Второй пример использования нескольких вентиляторов во вспомогательной вентиляторной установке эжектирующего типа для проветривания панели, включающей несколько забоев, показан на рис. 3. Данная установка использовалась в руднике БКПРУ-1 ОАО «Уралкалий» (г. Березники) для вентиляции западной панели 10 и располагалась на панельном транспортном штреке. Установка состояла из двух вентиляторов типа СВМ-6м, помещенных на основании, выполненном из шпал (рис. 3, б). Схема размещения самой установки в выработках показана на рис. 3, а: южный транспортный штрек 1 соединялся с панельным транспортным штреком 2 под прямым углом. Для прохода транспорта эти два штрека соединили дополнительной плавно закругляющейся сбойкой 4 (на рис. 3, б эта сбойка видна слева), а в тупиковой части 3 установили эжектирующую установку 5, состоящую из двух вентиляторов.

Как показано на рис. 3, а, струи вентиляторов раскрываются в панельном транспортном штреке, т.е. в данном случае камерой смешения яв-

лялся панельный транспортный штрек 2. Параметры, развиваемые эжекти-рующей установкой: суммарная производительность вентиляторов 12,6 м3/с; общий поток воздуха в панельном транспортном штреке 2 составлял 28,3 м3/с, т.е. коэффициент эжекции равнялся 2,24; общий поток воздуха на рабочий участок (10-ю панель) возрастал с 6,8 (проветривание без установки за счет только общешахтной депрессии) до 28,3 м /с или в 4,16 раза.

Рис. 3. Эжектирующая установка в руднике БКПРУ-1 ОАО «Уралкалий»

Другой пример использования многовентиляторных эжектирующих установок показан на рис. 4. Установка работала в калийном руднике БКПРУ-2 (ОАО «Уралкалий, г. Березники, Пермский край.) и использовалась в течение 6 лет для проветривания двух панелей: собственно 10-й северо-восточной, в выемочном штреке которой и была размещена, и 12-й северо-восточной. Общее количество добычных забоев было 8. Панелями отрабатывались два пласта - Красный-2 и АБ. По панельному транспортному штреку (он же и выемочный 10-й восточной панели), в котором размещалась вентиляторная установка, свежий воздух подавался сразу на две панели - 10-ю и 12-ю восточные.

Как видно из рис. 4, установка состояла из четырех вентиляторов типа СВМ-6м, смонтированных на специальных передвижных металлических «этажерках» (подмостях). Подмости с вентиляторами располагались в выработке таким образом, чтобы не мешать движению самоходного транспорта и обеспечивать необходимые зазоры. Параметры, развиваемые данной установкой: суммарная производительность 4 работающих одновременно вентиляторов в установке 25,2 м3/с; поступление воздуха по данному штреку (производительность эжектирующей установки) 47,5 м3/с, т.е коэффициент эжекции установки составлял в среднем 1,9. Сравнитель-

но небольшой коэффициент эжекции говорил о том, что установкой преодолевалось значительное аэродинамическое сопротивление. Поступление воздуха в панели за счет работы эжектирующей установки возрастало с 16,2 (при проветривании только за счет общешахтной депрессии) до 47,5 м/с, или в 2,9 раза, чем обеспечивалось достаточное снабжение свежим воздухом рабочих забоев.

Рис. 4. Эжектирующая установка в выемочном штреке 10-й восточной панели рудника БКПРУ-2

Использование эжектирующих установок позволило в большинстве случаев увеличить поступление воздуха в рабочие зоны более чем в 2 раза, обеспечив нормальные условия труда и безопасность работ.

Список литературы

1. ФГУП «Гипроцветмет»: опыт проектирования горного производства / А.М. Птицын [и др.]// Горный журнал. 2003. № 10. С.24 - 29.

2. Патент № 2114310 на изобретение «Подземная вентиляторная установка главного проветривания» / Поликша А.М., Суховой В.Н., Романовский А.А., Мохирев Н.Н., Панасюк Б.Ф. Патентообладатель АО «Урал-калий», приоритет 6.05.96, 6Е 21 F 1/08.

3. Мохирев Н.Н., Радько В.В. Инженерные расчеты вентиляции шахт. Строительст-во. Реконструкция. Эксплуатация. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2007. 324 с.

4. ФГУП «Гипроцветмет»: опыт проектирования горного производства / А.М. Птицын [и др.] // Горный журнал. 2003. № 10. С. 24-29.

Лискова Мария Юрьевна, канд. техн. наук, доц. mary. 18.02@mail. ru, Россия, Пермь, Пермский национальный исследовательский университет

19

TECHNOLOGIES OF VENTILATING MINES M.J. Liskova

Technologies of ventilating underground mining enterprises with using underground ventilators, which allowing getting solutions a lot of problems by ventilation of mines were considered. Ejectors were used for redistributing air flows between different mining workings too.

Key words: mining ventilation, underground ventilator, ejector, mine, coefficient of

ejection.

Liskova Maria Jurevna, candidate of technical sciences, docent, mary. 18.02@mail.ru , Russia, Perm, Perm National Research University

УДК 622.817.4

АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОВЫДЕЛЕНИЕМ ПРИ ОТРАБОТКЕ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ ВОРКУТСКОГО

МЕСТОРОЖДЕНИЯ

М.С. Кислицын, В.В. Ярошенко

Рассмотрена история развития способов управления газовыделением на шахтах Воркуты. Отмечена определяющая роль дегазации в обеспечении безопасности горных работ по газовому фактору. Показано, что основным резервом повышения эффективности дегазации является вовлечение в этот процесс нижних спутников пласта «Четвертый». Даны рекомендации по перспективному развитию дегазации на угольных шахтах Воркутского месторождения.

Ключевые слова: угольный пласт, подземная разработка, метанообильность, управление газовыделением, дегазация.

Методами и средствами борьбы с газовыделением в угольных шахтах являются проветривание горных выработок, дегазация и отвод метано-воздушной смеси. Проблема снятия ограничений нагрузки на очистной забой по газовому фактору на угольных шахтах России остается до сих пор острой. Важность и сложность решения данной проблемы, в первую очередь, связаны с ежегодным увеличением глубины ведения горных работ, которые обусловлены ухудшением горно-геологических условий. Эффективность методов управления газовыделением на выемочных участках при отработке высокогазоносных пластов во многом определяет конкурентоспособность угольной шахты в современных условиях.