Влияние выработанных пространств на вентиляцию рудников в переходный период аварийной вентиляции

УДК 622.4

М.Ю. Постникова

ВЛИЯНИЕ ВЫРАБОТАННЫХ ПРОСТРАНСТВ НА ВЕНТИЛЯЦИЮ РУДНИКОВ

В ПЕРЕХОДНЫЙ ПЕРИОД АВАРИЙНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ

Рассмотрено влияние больших пустот в отработанных пространствах на аварийную вентиляцию рудников, в том числе и в переходный период. Выработанные пространства, имеющие достаточно большой объем пустот, могут долго (как показывают исследования в рудниках, до 90 минут) не позволять реверсировать струи в воздухоподающих стволах и прилегающих к ним выработках, создавая в аварийных ситуациях опасные и неблагоприятные условия для эвакуации рабочих.

Ключевые слова: план ликвидации аварий, выработанные пространства, главная вентиляторная установка, вентиляционная сеть, реверсия.

~ИЪ связи с развитием техники и

.М-3 технологии добычи полезного ископаемого увеличивается сечение проводимых горных выработок и добычных камер, увеличиваются размеры шахтных полей и количество добычных участков, что связано с увеличением добычи полезного ископаемого. В связи с этим появился большой объем пустот в выработанных пространствах. Эти пустоты представляют пути движения воздуха, а поэтому становятся путями утечек или, наоборот, притечек воздуха, что затрудняет управление вентиляционными сетями. В любом случае выработанные пространства, как пути движения воздуха, являются частью вентиляционных сетей (расчетных моделей), в которых их необходимо как-то представлять, чтобы иметь возможность рассчитывать вентиляционные сети любой сложности.

В аварийной ситуации (в основном -пожар) при изменении режима работы ВГП (переход от нагнетательного способа проветривания к всасывающему, от нагнетательного способа к нулевой вентиляции и наоборот) в первую очередь заполняются воздухом или отдают воз-

дух выработанные пространства, вследствие чего изменение режима проветривания шахты (рудника) растягивается на длительный период.

В настоящее время на каждую аварийную ситуацию в шахте составляются планы ликвидации аварий (ПЛА). При разработке мероприятий по ликвидации последствий аварии и эвакуации горнорабочих из аварийных участков, которые закладываются в позициях ПЛА, исходят из того, что изменение режима вентиляции шахты происходит мгновенно с момента изменения режима работы ВГП. Однако наличие выработанных пространств затягивает процесс изменения режима вентиляции и условия безопасной эвакуации рабочих из аварийных участков могут не состояться. В этих случаях эвакуация рабочих по обозначенным эвакуационным путям может стать не только затруднительной, но и невозможной.

Как правило аварийная ситуация возникает случайно (неожиданно) при нормальной работе рудника (шахты). За переходный период берется условно время, в течение которого главная вентиляторная установка переводится в ре-

Рис. 1. Начальное состояние системы

Рис. 2. Начальный момент реверсии общерудничной вентиляционной струи

жим реверсии общерудничной вентиляционной струи (подача вентилятора становится равной нулю, переводятся ляды реверсивных устройств в рабочее реверсивное состояние, подача вентилятора увеличивается). Согласно [1] это время не должно превышать 10 минут. Весь

алгоритм расчета будет представлен на примере рис. 1, показывающего вентиляционную сеть с выработанными пространствами в двух крыльях шахты -ветвями 17 и 18.

Исходные данные для расчета сети -главная вентиляторная установка, раз-

Рис. 3. Распределение газового облака в выработках (ветвях) к концу второй минуты

Рис. 4. Распределение газового облака в выработках (ветвях) к 17-й минуте

мещенная на вентиляционном стволе на 1. Вводится условная ветвь - сток га-п°верхности, имеет характеристику, зов 100 %-ной концентрации при воз-

описываемую уравнением никновении пожара. Параметры газов,

h = 300 0 - 0 00678 • О2 их характеристику и объемный расход в

Алгоритм расчета аварийной ситуа-

работ [2, 3];

ции следующий: г Л

м/с можно определить на основании

2. Поскольку главная вентиляторная установка (ГВУ) находится в состоянии перехода в реверсивный режим, то ее подача равна нулю, она отключена;

3. В первый момент отключения ГВУ в выработанных пространствах сохраняется разрежение. В ветви 17-10,43 даПа, в ветви 18-66,19 даПа. Эти ветви становятся источниками тяги с первоначальными депрессиями 10,43 и 66,19 даПа. Это состояние системы приведено на рис. 2. На этом же рисунке показано направление действия источников тяги -выработанных пространств.

Как видно из рис.2, в первый момент происходит реверсия струй со стороны вентиляционного ствола. Но поскольку депрессия в ветви 18 огромная по сравнению с депрессией в ветви 17, то часть воздуха из выработок со стороны вентиляционного ствола перетекает по ветвям 8, 5 и 7 в ветвь 18. Это означает, что в первый момент в этих выработках струи воздуха не реверсируются. Итак, расчет показывает, что реверсия струй со стороны вентиляционного ствола может происходить не во всех выработках одновременно.

1. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом (ПБ 03-553-03). Серия 03. Выпуск 33/Колл. авт. -М.: ГУП «НТЦ по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2003. -200 с.

2. Egan M.R. Smoke, carbon monoxide and hydrogen chloride production from the pyrolysis conveyor belting and brattice cloth // Inf. Circ.

Также результаты расчетов показывают, что ветвь 20 уже к концу второй минуты окажется полностью загазованной

Окончательное распределение газовых потоков к 16-й минуте приводится на рис. 4. При этом с изменением депрессий источников тяги дважды реверсируются струи воздуха в ветвях 7, 8, 9 и 13, однажды в ветвях 7 и 12. В результате этого часть загазованной длины ветви 8 уменьшается, ветви 12 и 13 начинают наполняться газами с другой стороны.

Расчеты показывают, что за время переходного периода пожарными газами могут наполниться большое количество выработок. Но эта же ситуация будет складываться и в том случае, если будет применена нулевая аварийная вентиляция рудника (шахты). Как следует из расчетов на 16-й минуте действие выработанных пространств как источников тяги заканчивается. На данном горизонте устанавливается нормальное для данной глубины атмосферное давление.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Bur. Mines US Dep. Inter. - 1992. - № 93G4. - p. 1 - 14.

3. Осипов С.Н., Жадан В.М. Вентиляция шахт при подземных пожарах. -М.: Недра, 1973. -152 с.

4. Мохирев Н.Н., Радько В.В. Инженерные

расчеты вентиляции шахт. Строительсво. Реконструкция. эксплуатация. - М.: ООО «Недра-Бизнес-центр», 2007. - 324 с. ШИН

— Коротко об авторе -----------------------------------------------

Постникова М.Ю. - ассистент, кафедра ЭАГП,

Пермский государственный технический университет, mary. 18.G2@mail.ru