CC BY
19
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО Том 84 ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА 1956
К ВОПРОСУ УСТАНОВЛЕНИЯ ФАКТОРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ВЫБОР СПОСОБОВ, СХЕМ И СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ ШАХТ
А. Ф. КАРАТАЕВ
(Представлено научной конференцией горно-эксплуатационного
факультета).
Общие замечания
В данной работе поставлена задача обобщения и установления факторов, определяющих выбор способов, схем и систем вентиляции шахт.
Рассмотрение указанных факторов производится с учетом горно-геологических условий Кузбасса.
Угольные месторождения Кузбасса представлены свитами пластов с наличием в них большого количества мощных пластов крутого и наклонного падения. Отдельные пласты в свитах бывают сближенными. Все угли мощных пластов, а некоторые и средней мощности склонны к самовозгоранию. Почти все пласты угля также газоносны и опасны по пыли.
Эти специфические свойства месторождений Кузбасса требуют (для правильного установления области применения основных способов, схем и систем вентиляции шахт) детального исследования факторов, определяющих их выбор. Это положение подтверждает и практика ведения горных работ на шахтах Кузбасса. Так, например, на шахте им. Орджоникидзе треста Куйбышевуголь при запроектированной центральной схеме вентиляции действующие забои в замковой части шахтного поля оказывались сильно загазованными. Это постоянно приводило к остановке горных работ. Замена центральной схемы вентиляции шахты фланговой обеспечила бы действующие забои достаточным количеством воздуха. Если бы стволы шахты и главный квершлаг были заложены вблизи замковой части шахтного поля, то и при центральной схеме вентиляции шахты действующие забои получали бы достаточное количество воздуха, потому что пути движения воздуха были бы более короткими. Применение нагнетательно-всасывающего способа также обеспечило бы забои воздухом и при центральной схеме вентиляции шахты. При этом способе вентиляции вентиляторы обеспечили бы требуемую депрессию, необходимую для перемещения расчетного количества воздуха. При принятом способе вскрытия шахтного поля, центральной схеме вентиляции м при обратной выемке этажа, а не прямой, как это принято на шахте, забои и при существующей вентиляторной установке получили бы требуемое количество воздуха, потому что основной и вентиляционный штреки находились бы в условиях, при которых сохранялись бы их поперечные размеры.
Этот пример указывает, что на шахтах с неравномерным газовыделением пластов, газообильность является решающим фактором при выборе способа и схемы вентиляции шахты, расположения стволов шахты, подающих воздух, и направления выемки угля в этаже.
Разработка газоносных, склонных к самовозгоранию и опасных по пыли пластов угля приводит к еще большей взаимосвязи между способом вскрытия и подготовки шахтного поля, системами разработки, способом, схемой и системой вентиляции шахт. Эта взаимосвязь возрастает с увеличением производительности шахты и глубины ведения горных работ. Следовательно, установление и обобщение факторов, определяющих выбор рациональных способов, схем и систем вентиляции шахт, является весьма актуальным.
Требования, предъявляемые к рациональным способам, схемам и системам вентиляции шахт
В стране победившего социализма и строящегося коммунизма применяемые способы, схемы и системы вентиляции шахт, прежде всего должны обеспечить безопасность, надежность и экономичность вентиляции. Эти требования достигаются:
1. Строгим выполнением требований правил безопасности в отношении способов и схем вентиляции шахт.
2. Применением разветвления вентиляционных струй, что имеет особое значение при разработке газоносных и склонных к самовозгоранию пластов угля. Этот принцип обеспечивает безопасность и экономичность.
3. Устойчивой работой параллельно работающих вентиляторов.
4. Обеспечением минимальных потерь угля в предохранительных и охранных целиках.
5. Минимальными капитальными и эксплуатационными затратами.
Изложенные выше данные позволяют сделать заключение, что основными показателями рациональности применения способов, схем и систем вентиляции шахт, с точки зрения вентиляции, являются:
1) величина общешахтной или максимальной депрессии, необходимой для перемещения расчетного количества воздуха по шахте;
2) величина потерь воздуха;
3) величина потерь угля в околоствольных целиках и надштрековых целиках;
4) размеры капитальных и эксплуатационных затрат.
Факторы, определяющие выбор способов вентиляции шахт
Если разработка негорючих и негазоносных полезных ископаемых допускает применение любых способов вентиляции, то разработка газоносных пластов угля требует всасывающего способа вентиляции, а склонных к самовозгоранию углей—нагнетательного способа проветривания.
С возрастанием глубины разработки полезные ископаемые4 и вмещающие их породы изменяют свои свойства, которые определяют возможный способ вентиляции на разрабатываемой глубине. Так, например, каменные угли при разработке первого горизонта в большинстве случаев являются негазовыми, что позволяет применять любой способ вентиляции, если угли несклонны к самовозгоранию. Разработка последующих горизонтов сопряжена с возрастанием газоносности,' что приводит к переходу негазовых шахт в категорию газовых, для которых допустим только всасывающий способ вентиляции.
Угли, склонные к самовозгоранию, требуют такого способа вентиляции, при котором бы потери воздуха на поверхность, через выработанное пространство и целики были наименьшими. Потери же воздуха зависят не только от величины депрессии, обусловленной принятой схемой вентиляции, но и от порядка ведения горных работ, т. е. прямого или обратного хода, системы разработки, глубины разработки, мощности пластов,
свойств пород почвы и кровли, угла падения и т. п. Поэтому правильный выбор способа вентиляции шахты, разрабатывающей ископаемое, склонное к самовозгоранию, возможен только при комплексном рассмотрении:
1) свойств полезного ископаемого: газоносности, склонности к самовозгоранию, пыльности и опасности пыли по взрыву;
2) условий залегания полезного ископаемого: глубины залегания, мощности залежи, угла падения, свойств кровли и почвы и т. п.;
3) схемы вентиляции шахты, расположения стволов шахт, подающих воздух, и направления выемки угля в этаже;
4) системы разработки и способа управления вмещающими породами;
5) при взрывчатой рудничной пыли направление грузового потока.
Из изложенного следует, что возможность применения того или иного
способа вентиляции прежде всего зависит от свойств разрабатываемого полезного ископаемого и условий его залегания, которые в свою очередь определяют способ разработки данного месторождения.
Факторы, определяющие выбор схем вентиляции шахт
и выемочных участков
Свойства полезного ископаемого определяют способы проветривания шахт и выемочных участков, которые в свою очередь устанавливают место постановки вентиляторов и способ их подключения к вентиляционной сети, а также и порядок движения воздуха по горным выработкам, т, е. в какой-то степени схему вентиляции.
Условия залегания полезного ископаемого, совместно с его свойствами и свойствами вмещающих пород, определяют рациональный способ вскрытия шахтного поля, порядок отработки этажа (прямой или обратный ход) и систему разработки (главным образом способ управления кровлей). Принятый способ вскрытия шахтного поля устанавливает место расположения подающего и выдающего воздуха стволов, которые определяют схему вентиляции шахт, а принятый порядок отработки этажа и системы разработки определяет схему проветривания выемочных участков.
Следовательно, главнейшими факторами, определяющими рациональные схемы вентиляции шахт и выемочных участков, являются свойства полезного ископаемого и условия его залегания.
Из изложенного выше следует, что выбор рациональных схем вентиляции шахт и выемочных участков с точки зрения вентиляции возможен только лишь при комплексном рассмотрении следующих вопросов:
1) вскрытия и подготовки шахтного поля к очистной выемке;
2) порядка выемки участков;
3) выбора системы разработки;
4) вентиляционного режима шахты, обусловленного принятой организацией ведения горных работ.
Под вентиляционным режимом шахт и выемочных участков следует понимать:
1) величину, характер распределения по горным выработкам депрессии, необходимой для перемещения расчетного количества воздуха по шахте и выемочному участку, ее постоянство;
2) величину, характер распределения и постоянство потери воздуха, обусловленных принятой организацией ведения горных работ;
3) степень влияния на вентиляцию шахт и выемочных участков естественной тяги.
Основой выбора рациональных схем вентиляции шахт и выемочных участков, как видно из изложенного выше, должно быть комплексное рассмотрение вентиляции и ведения горных работ.
Факторы, определяющие выбор систем вентиляции шахт
Анализ проветривания крупных угольных шахт Кузбасса показывает:
1. Размер вентиляционной секции по падению определяется пропускной способностью воздуха поперечными сечениями стволов шахт и главных квершлагов, подающих воздух в шахту, в зависимости от суточной производительности и газообильности шахт.
2. Размер вентиляционной секции по простиранию зависит от расположения ствола, подающего воздух в шахту, количества крыльев в шахтном поле, схемы вентиляции шахты и определяется величиной максимально допустимой общешахтной депрессии [2, 41].
Вышеизложенное позволяет сформулировать, что главнейшими факторами, определяющими систему вентиляции шахт, являются:
1) пропускная способность воздуха стандартными поперечными сечениями главных квершлагов и стволов шахт;
2) максимальная допустимая депрессия, необходимая для перемещения расчетного количества воздуха по шахте;
3) максимальная производительность и максимальная депрессия, развиваемая современными вентиляторами;
4) специфика геологических условий залегания полезного ископаемого, определяющая расположение вскрывающих и подготавливающих выработок.
Выводы
Выбор рациональных способов, схем и систем вентиляции является исключительно важной и вместе с тем сложной и трудной задачей, потому что правильное решение этого вопроса зависит от физико-химических, петрографических свойств угля и вмещающих его пород, ряда геологических, горно-технических и экономических факторов.
Все многочисленные факторы, влияющие на выбор рациональных способов, схем и систем вентиляции, могут быть объединены в следующие две основные группы:
Горно-геологические факторы:
Свойства полезного ископаемого.
Геологические условия залегания.
Горно-технические условия ведения горных работ, т. е. способ вскрытия и подготовки шахтного поля, системы разработки и вентиляционный режим, обусловленный принятым порядком ведения горных работ.
Экономические факторы:
1. Стоимость проведения и поддержания вентиляционных выработок.
2. Стоимость электроэнергии для приведения в действие вентиляторных установок.
3. Стоимость вентиляционного оборудования.
4. Затраты по заработной плате на обслуживание вентиляции.
5. Затраты, связанные с потерями полезного ископаемого в предохранительных целиках.
Следовательно, для правильного выбора системы, способа и схемы вентиляции шахт все вышеуказанные факторы необходимо рассматривать комплексно.
ЛИТЕРАТУРА
1. Скочинский А. А., Комаров В. Б. Рудничная вентиляция. Углетехиздат, 1951.
2. Каратаев А. Ф. К вопросу о применении районной (секционной) Еентиляции
угольных шахт Кузнецкого бассейна, Известия ТПИ, том 67, 1949.
3. С к о ч и н с к и й А. А. Краткий конспект цикла лекций о взрывах газа (метана) и пыли угольных шахт. Гсстехиздат, 1940.
