Вентиляция шахт и карьеров

Тогда

Для того чтобы депрессии ветвей АМВ и АСВ были равны, необ­ ходимо, чтобы сопротивление АМВ было меньше сопротивления ветви АСВ. Пусть требуемое сопротивление ветви АМВ будет R AMB- Тогда будем иметь равенство

Зная проектное значение RAMB и требуемое R'AMB сопротивле­ ния блока АМВ, нетрудно определить необходимое сечение венти­ ляционных выработок блока для пропуска по нему проектногоколичества воздуха Ца м в . Такой расчет позволяет проверять сече­ ния выработок очистных блоков о целью более правильного рас­ пределения воздуха.

§ 7. Определение сопротивления и депрессии шахты

После выбора схемы проветривания шахты, подсчета и рас­ пределения количества воздуха приступают к подсчету общешахт­ ной депрессии. Необходимость тщательных расчетов депрессии объясняется тем, что от ее величины зависят параметры главных шахтных вентиляторов, мощность их двигателей и, следовательно, расход электроэнергии. При выборе вентилятора в расчет прини­ мается максимальная депрессия шахты или ее крыла.

Между депрессией и сопротивлением шахты существует линей­ ная зависимость, а между депрессией и количеством воздуха — квадратичная. Поэтому для подсчета депрессии необходимо оп­ ределять сопротивление выработок и учитывать количества прохо­ дящего по ним воздуха.

На схеме вентиляции намечается маршрут для подсчета деп­ рессии, представляющий собой наиболее протяженную сеть после­ довательно соединенных выработок, по которым движется наибольшее количество воздуха. Если количества воздуха, ответ­ вляющиеся в очистные блоки или участки, равны, то для подсчета сопротивления и депрессии намечается самый длинный маршрут.

Путь движения воздуха разбивается на отдельные участки с таким расчетом, чтобы в пределах длины каждого участка не из­ менялись количество воздуха и параметры выработок (сечение, периметр, вид крепления).

депрессии Нр с помощью табл. 17.

Величинаэквивалентного отверстия шахтыопределяется по

шахта не имеет непроизводительных подсосав воздуха через зону обрушения. Появление подсосов воздуха через зону обрушения об­ разует дополнительный параллельный путь для движения воздуха. В связи с этим уменьшается сопротивление шахты и ее депрессия.

Для определения сопротивления и депрессии шахты, имеющей непроизводительные подсосы воздуха через зону обрушения, ре­ комендуется пользоваться следующим расчетом.

На рис. 66 изображена принципиальная схема вентиляционной сети шахты, имеющей связь с зоной обрушения и, следовательно,

подсосы воздуха. Участки шахты АВС и СЕ представляют собой

две ветви открытого параллельного соединения АВСЕ. Депрессия шахты будет равна

и CD, мм вод. ст.

Как указывалось выше, согласно существующим проектным нормам величина депрессии местных сопротивлений принимается равной некоторой части величины депрессии прямолинейных участков пути движения воздуха, т. е.:

Значения депрессий h'ABC и h'CD можно легко подсчитать, поль­

зуясь табл. 18.

При наличии подсосов воздуха величина общешахтной депрес­ сии h'u получаемая по формуле (127), всегда будет меньше обще­

шахтной депрессии Нш, подсчитываемой из выражения (114) без учета подсосов воздуха. Снижение депрессии Ишобъясняется тем,

что по ветви АВС поступает в шахту воздуха меньше, чем его уда­ ляется из нее, на величину подсосов воздуха.

и СЕ;

RCD— сопротивление участка шахты от вентиляционного гори­ зонта до земной поверхности по ходу исходящей загряз­ ненной струи воздуха-

Найдем значение £ 0бщ. Согласна свойствам параллельных соединений имеем

иСЕ.

Всоответствии с существующей методикой подсчета местных сопротивлений получаем

Депрессию прямолинейных участков ветвей представим в сле-

где R'CD — сопротивление прямолинейных участков ветви CD.

Зная (143) и (145), определяем величину общешахтного сопро­ тивления:

АВС и CD можно подсчитать, пользуясь табл. 18.

Величину эквивалентного отверстия шахты Аш при наличии под­

После подстановки в (148) и (149) значений из (143) и (145), окончательно получим

в шахту количества свежего воздуха и величину его подсосов и тем самым отражает общее состояние проветривания шахты.

участка АВС в том случае, копда величина подсосов больше ко­ личества воздуха, подаваемого в шахту.

2. Соотношение R'CE ^ ^ авс мажет быть при Qn< Qdh т. е.

•ностью ликвидируются или становятся практически не ощутитель­ ными в том случае, когда сопротивление зоны обрушения в 81 раз больше сопротивления входного участка. Отсюда становится осо­ бенно понятным, какое значение имеет герметизация зоны обруше­ ния от вентиляционной сети шахты.

§ 8. Определение категории шахт по эффективности проветривания

Правильное разделение шахт на категории по трудности про­ ветривания необходимо для сравнительной оценки условий пода­ чи свежего воздуха к рабочим местам и установления соответствую­ щих требований к контролю за состоянием их вентиляции.

В настоящее время нет единого мнения о том, что следует по­ нимать под термином «труднопроветриваемая шахта», каковы ее характерные признаки и мероприятия, необходимые для улучше­ ния состояния общерудничного проветривания.

Величина эквивалентного отверстия шахты определяется из вы­ ражения (119).

Углубление горных работ сопровождается увеличением общешахтной депрессии. Поэтому величина эквивалентного отверстия шахты, определяемая по формуле (119), непрерывно уменьшается с глубиной разработки и шахты автоматически приближаются к категории труднопроветриваемых. При достижении некоторых глу­ бин вообще все шахты по величине эквивалентного отверстия будут относиться к категории труднопроветриваемых, и тогда исчезнет признак, отличающий их одну от другой по условиям проветривания.

Изучение состояния вентиляции подземных выработок на руд­ никах различных горных районов показало, что принятые катего­ рии шахт по величине эквивалентного отверстия не характеризу­ ют действительного состояния их проветривания и при современ­ ном развитии вентиляционной техники не имеют практического зна­ чения. Это объясняется тем, что степень трудности проветривания шахт в конечном итоге зависит от ряда факторов, главными из которых являются: 1) аэродинамическая связь вентиляционной се­ ти шахты с поверхностью через зону обрушения, создающая под­ сосы воздуха и снижающая общешахтную депрессию, и 2) величи­ на сопротивления шахтной вентиляционной сети, обусловленная сложностью, разбросанностью и конфигурацией залежей месторож­ дения, расположением их в двух или нескольких параллельных про­ стираниях, наличием нескольких этажей, отрабатываемых одно­ временно различными 'методами, и т. д.

Эквивалентное отверстие характеризует лишь величину аэро­ динамического сопротивления шахты, но не состояние вентиляции ее в целом. Данные табл. 5, составленной на основании обследо­ вания шахт Криворожского бассейна, показывают, что примерно одинаковым сопротивлением в виде эквивалентного отверстия об­ ладают шахты, не имеющие подсосов через зону обрушения (шахта «Южная» рудоуправления им. Ильича), с небольшими подсосами (шахта «Северная» рудоуправления им. Кирова) и имеющие значи­ тельные подсосы (шахта «Новая» рудоуправления им. К. Либкнехта). Между тем обеспеченность воздухом рабочих мест и эф­ фективность .использования вентиляторных установок шахт различ­ ны, несмотря на равенство их эквивалентных отверстий.

Проведенные в Криворожском бассейне ‘многолетние обследо­ вания показали, что в большинство шахт бассейна поступает всего лишь 40—70% потребного количества воздуха. Остальную долю дебита главных шахтных вентиляторов составляют непроизводи­ тельные подсосы воздуха через зону обрушения и устья вентиля­ ционных стволов.

Подсосы воздуха возникают потому, что аэродинамическое со­ противление выработок внутри шахты великоNпо сравнению с со­ противлением зоны обрушения и вентиляторы не в состоянии про­ толкнуть по ним требующиеся количества воздуха.

Количество поступающего в шахту воздуха и величина непро­ изводительных подсосов его взаимосвязаны. Поэтому подстанов­ ка в формуле (119) только количества действительно поступаю­ щего в шахту воздуха не характеризует собой величины подсосов и, следовательно, общего состояния проветривания шахты. Под­ становка же в эту формулу общего количества воздуха, удаляемо­ го из шахты, также не дает правильного результата, так как в дей­ ствительности в шахту подается воздуха значительно меньше и ве­ личина эквивалентного отверстия ее получается завышенной. От­ сюда видно, что по фактору количества воздуха формула (119) не отражает фактического состояния проветривания шахты.

Величина общешахтной депрессии сама по себе также не мо- л$ет характеризовать степень трудности проветривания шахт. Как видно из табл. 5, она может быть значительно меньше расчетной величины у шахт, не имеющих подсосов воздуха через зону обру­ шения (шахты «Южная» рудоуправления им. Ильича и «Гигант» рудоуправления им. Дзержинского), и достигать максимальных значений у шахт, обладающих большими подсосами через обру­ шения (шахты «Саксагань» рудоуправления им. Дзержинского и «Новая» рудоуправления им. К. Либкнехта). Первое получается при уменьшении сопротивления шахты за счет проходки дополни­ тельных вентиляционных выработок, а второе — при его увеличе­ нии в случае недостаточного количества таких выработок. Таким образом, фактическая величина общешахтной депрессии не может быть использована для определения трудности проветривания

Эквивалентное отверстие необходимо определять с учетом со­ противления выработок шахты, фактически поступающего >в нее количества воздуха и величины непроизводительных подсосов его через зону обрушения. Расчет эквивалентного отверстия шахт, имеющих подсосы воздуха через зону обрушения, произведен в пре­ дыдущем параграфе. На основании расчета получена новая фор­ мула (150) для определения эквивалентного отверстия шахты, учи­ тывающая подсосы воздуха.

Исследования влияния подсосов воздуха через зону обрушения на фактически поступающее в шахту количество воздуха, обще­ шахтную депрессию и величину эквивалентного отверстия шахты, проводившиеся на аэродинамической модели в лаборатории руд­ ничной вентиляции Криворожского горнорудного института, дали следующие результаты.

С увеличением подсосов величина эквивалентного отверстия шахты уменьшается, если для ее подсчета в формулу (119) под­ ставлять фактическое количество воздуха (2ф, поступающее в шах­ ту. Зависимость между эквивалентным отверстием и подсосами воздуха для этого случая представлена кривой 1 на рис. 67. Если же эквивалентное отверстие определять по общему количеству воз­ духа, удаляемого из шахты, то его величина плавно возрастает по мере увеличения подсосов воздуха через обрушение (кривая 2 на рис. 67).

Таким образом, получается, что подсосы воздуха увеличива­ ют эквивалентное отверстие шахты и одновременно снижают коли­ чество поступающего в нее воздуха. Формула (119) этого не учиты­ вает и поэтому не может применяться для подсчета эквивалентно­ го отверстия шахты, имеющей подсосы воздуха через зону обру­ шения.

Кривая 3 на рис. 67 показывает характер изменения эквива­ лентного отверстия шахты, величина которого подсчитывалась по формуле (150), в зависимости от роста подсосов воздуха. Как вид­ но из рисунка, особенно резко увеличивается эквивалентное отвер­ стие тогда, когда подсосы составляют 50% и более от производи-

тельности главных вентиляторов. По этой же формуле определено также эквивалентное отверстие для конкретных условий южного крыла шахты «Гигант» рудоуправления им. Дзержинского. Кривая 4 рис. 67 изображает зависимость эквивалентного отверстия крыла названной шахты от величины подсосов воздуха через зону обру­ шения. Характер изменения кривой 4 соответствует опытной кри­

вой 3 и тем самым свидетельствует о справедливости формулы (150). Кривые 3 и 4 показывают, J

что при отсутствии подсосов воздуха величина эквивалентного отверстия является минимальной для данной шахты и равняется ее расчетному значению. При этом проветривание шахты будет наи­ более эффективным. Увеличение эквивалентного отверстия по сравнению с его расчетной вели­ чиной за счет зоны обрушения свидетельствует об увеличении подсосов воздуха и ухудшении общего состояния проветривания шахты. Следовательно, характе­ ризовать трудность проветрива­ ния шахт нужно не по величине эквивалентного отверствия, а по отношению фактического эквива­ лентного отверстия Аф к расчет­ ному Лр. Чем ближе отношение

к единице, тем меньше под-

сосов воздуха и тем более благо­ приятными являются условия проветривания шахты.

Наиболее трудные условия работы главных шахтных венти­

ляторов и наиболее полное ис­ пользование их будет тогда, когда шахта имеет расчетное эквива­

лентное отверстие, т. е. когда нет непроизводительных подсосов воздуха через зону обрушения. Отсюда следует, что при выборе главных шахтных вентиляторов необходимо пользоваться только расчетной величиной эквивалентного отверстия шахты.

На рис. 68 изображены кривые, показывающие зависимость от эквивалентного отверстия количества фактически поступающего в шахту воздуха (кривая 1), величины подсосов (кривая 2), произ­ водительности главных вентиляторов (кривая 3) и величины общешахтной депрессии (кривая 4). Кривые 1, 2 и 4 характеризуют общее состояние проветривания шахты.