CC BY
27
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУЛОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ' Том 78 ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА 1 1955 г.
ПУТИ СНИЖЕНИЯ ЗАТРАТ НА ПРОВЕТРИВАНИЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК
Б. М. ТИТОВ
В отчетном докладе Центрального Комитета партии XIX съезду тов. Г. М. Маленков сказал: „Развитие народного хозяйства СССР осуществляется за счет собственных ресурсов, за счет внутренних источников-накопления. Поэтому нафа партия всегда уделяла и уделяет большое внимание борьбе за строжайший режим экономии, как важнейшее условие создания внутрихозяйственных накоплений и правильного использование накопленных средств".
Одним из основных источников накопления социалистического хозяйств-;: является систематическое снижение себестоимости продукции. Снижение себестоимости продукции осуществляется прежде всего на основе широкого внедрения новой техники и, как .следствие, неуклонного роста производительности труда.
Выполняя задачу, поставленную товарищем Сталиным, —.....превзойти
в ближайшее время достижения науки за пределами нашей страны", 1У конструкторы и ученые в содружестве с работниками шахт и заводов угольного машиностроения создали ряд совершенно новых высокопроизводительных машин и механизмов.
Несмотря на большие успехи советско!о горного машиностроения, опередившего лучшие достижения зарубежной техники в деле разработки конструкций электрических и пневматических вентиляторов местного проветривания (ВМП), необходимо подчеркнуть, что экономической стороне вопроса проветривания тупиковых выработок до сих пор не уделяется должного внимания, хотя подготовка к эксплуатации новых шахт и горизонтов связана с проведением большого количества подготовительных выработок. Например, планом развития угольной промышленности СССР1 в 1950 г. предусматривалось для создания необходимой линии забоев пройти 5740 км горных выработок и добыть при этом из них 11,1 °/о общего плана добычи угля [Г.
Затраты по проведению подготовительных выработок значительным процентом ложатся на себестоимость полезного ископаемого; так, например, в угольной промышленности стоимость проходки одного погонного метра доходит до 300 руб., а каждая тонна угля,- добытая из подготовительных работ, в среднем на 25 руб. дороже чем из очистных [1].
Одним из методов снижения себестоимости полезного ископаемо! о является уменьшение количества подготовительных выработок, приходящихся на каждые 1000 т добычи и уменьшение удельного расхода энергии на их проветривание.
Для сокращения объема и стоимости подготовительных работ целесообразно, где это позволяет горная технология, отказаться от прохождения
1) И. Сталин. Речи .на предвыборных собраниях избирателей Сталинского избиратель-наго округа г. Москвы II декабря 1937 г. и 9 февраля 1946 г. Госполитиздат, стр. 22, 1933
парных выработок и для проветривания одиночного тупикового забоя использовать ВМП.
Отказ от спаренных выработок возможен, если длину штрека, проходимую тупиковым забоем, довести до длины бремсбергового участка или длины столба при разработке пласта спаренными лавами.
Проходка выработок одиночным тупиковым забоем диктуется также соображениями пожарной безопасности, особенно для пластов, весьма склони Ы X к самовозгоранию, так как, согласно статистике, большинство пожаров в шахте возникает от самовозгорания угля вследствие прососов воздуха через оставляемые целики [2].
Правилами безопасности [3] и инструкцией по частичному проветриванию подготовительных выработок [4], [5] применение вентиляторов местного проветривания в газовых шахтах по существу запрещено, а в негазовых разрешено в весьма ограниченном числе случаев.
Однако практические требования жизни изменили эти нормы правил технической эксплуатации (ПТЭ) и применение ВМП при прохождении подготовительных выработок имеет широкое распространение.
В настоящее время длинные подготовительные выработки па негазовых шахтах успешно проветриваются с помощью высоконапорных вентиляторов и матерчатых прорезиненных труб типа М,
Проведение длинных выработок одиночным тупиковым забоем коренным образом изменило требования, предъявляемые к аэродинамическим параметрам ВМП.
Новое направление, принятое Гипроуглемашем при проектировании оборудования для проветривания тупиковых забоев, характеризуется „применением высоких напоров в вентиляторах частичного проветривания11 |6; 19] и трубопроводов типа М.
Согласно этому направлению Гипроуглемаш спроектировал двухступенчатые вентиляторы типа „Проходка" с диаметром рабочих колес 400, 500, 600 мм и снял с производства ранее выпускавшиеся одноступенчатые вентиляторы типа ВМ-1 и ВЧ-5Н.
Проектируя „Проходки**, Гипроуглемаш исходил из положения, что тупиковая выработка длиной 300—500 м должна проветриваться одним вентилятором.
Регулирование производительности этих мощных вентиляторов при коротких трубопроводах (выработках) Гипроуглемаш предлагает производить искусственной утечкой воздуха через окно в трубопроводе вблизи вентилятора. Этот „экономичный" способ регулирования основан на бесперегрузочной характеристике осевого вентилятора и позволяет немного уменьшить расход электроэнергии.
Не отрицая целесообразности регулирования осевых ВМП утечками, нам все же представляется, что ориентировка 'Гипроуглемаша на двухступенчатые вентиляторы является неудачной, так как она не учитывает экономической стороны вопроса.
Проходка выработки любой конечной длины начинается всегда с 'нуля метров, и поэтому максимальный напор вентилятора требуется только в конце проветривания выработки.
Напор вентилятора, как известно, всегда равен сопротивлению вентиляционного трубопровода, которое зависит от количества яодаваемого воздуха, длины, диаметра и типа применяемых труб.
Не подвергая специальному рассмотрению теоретической стороны вопроса проветривания тупиковых выработок, сравним работу двухступенчатого вентилятора типа „Проходка—500-2М" с одноступенчатым вентилятором. Характеристику одноступенчатого вентилятора (рис. 1) получим уменьшением напора, создаваемого „Проходкой—500-2М" и потребляемой, им мощности вдвое.
Конечную длину подготовительной выработки примем 300 м, а скорость подвигания забоя по углю 150 пог.м. в месяц.
При работе двухступенчатого вентилятора на трубопровод типа. М диаметром 500 мм и длиной 300 м (рис. 1) количество воздуха, подаваемого к забою, равно:
Q3a6 = Qe'P - 180-0,83 = 150 М*1МЦН9
гзе Qs — производительность вентилятора, м*\мин\ р — доставочный коэффициент, согласно рис. 1. Допустим, что как раз это количество воздуха и требуется для проветривания тупиковой выработки.
I5
S ^
1 t
N
1 \
У \
\
г i \
N 2
Р —
—* -
¿-300»
¿-300м N / \ ! (
|v (
I > \ г-ном
ч / Vj /
¿=ISO« / А
» ЬА / \
-v ч f > ь \
у* 1/ LV
/ / V ■v. S С" V
/ / -- \
у У \ к
53
0.5 о
0,6 '-Z
5
Рис. 1. Характеристики прорезиненные трубопроводов типа М и вентиляторов.
1 — вентилятор „Проходка — 500-2М";
2 — вентилятор одноступенчатый.
оj
о,ь
о.з
i.o 00
/00 200 Производительность вентилятора, мА\мин
При работе одноступенчатого вентилятора на трубопровод типа М диаметром 500 мм, но длиной 150 м до забоя дойдет воздуха:
Qsa6 — Qe.p ~ 175*0,9 = 157 м?/мин*
Следовательно, при проветривании этой выработки одноступенчатыми вентиляторами второй вентилятор придется подсоединить последовательно к первому только после проведения 150 пог.м выработки или при принятой скорости продвигания забоя через месяц. Таким образом, за счет применения одноступенчатых вентиляторов общий расход электроэнергии, связанный с проветриванием всей выработки, удается сократить на 25°/'о1 ■ или в абсолютном выражении на
W
(N2-Nx).7
L
(8,2 —4,1)-24-30
300
9,8
квтп\я пог. м.
где Лг2, Лги—мощности, потребляемые двигателями вентиляторов (рис.1),
кет
Т — время работы одноступенчатого вентилятора до подключения к нему последовательно второго одноступенчатого
вентилятора, час; 60 Ь — полная длина выработки, пог. м.
При проветривании двухступенчатым вентилятором выработок меньшей длины удельный перерасход энергии увеличивается обратно пропорционально максимальной длине выработки.
Полученный на первый взгляд незначительный перерасход энергии в целом по угольной промышленности составит внушительную сумму, если учесть, что длина подготовительных выработок, проходимых ежегодно, исчисляется тысячами километров. Кроме этого, необходимо отметить, что удельный расход энергии увеличивается обратно пропорционально скорости продвигания тупикового забоя.
Регулирование производительности другими способами с одинаковым успехом можно производить как при двух, так и одноступенчатых вентиляторах, а поэтому при сравнении удельного расхода электроэнергии нам« не учитывается.
Процентное соотношение между различными подготовительными выработками зависит от применяемых систем разработки, способов проведения выработок" и изменяется с изменением последних. Доц. А. В. Волькенау дает [2, 12] следующее соотношение между подготовительными выработками (вентиляторами местного проветривания), табл. I.
Т а б л и ц а 1
Сечение выработки в свету, м2 Количество воздуха, необходимое для проветриваиия тупикового забоя, M3ice/c Длина выработок (вентиляционных труб), м Уд. вес выработок данного типа. о л 0 •
2,5-3,5 60 75 50
3,5-4,5 100 75—300 1 10
5,0—6,5 150 75-300 15
7,0—10,0 200 75—¿00 20
свыше 10 270 75—200 5
Выработки длиной более 300—400 м встречаются довольно редко, а поэтому в таблицу не включены.
Таким образом, для проветривания свыше 50% подготовительных заработок вообще не требуется двухступенчатых вентиляторов, так как длйна их вентиляционных трубопроводов не превышает 75 м.
Учитывая вышеизложенное, надо полагать, что более целесообразно двухступенчатые вентиляторы местного проветривания заменить одноступенчатыми, рассчитанными на проветривание выработок длиной 75—100 м. Конструктивное оформление этих одноступенчатых вентиляторов - секции должно позволять непосредственное последовательное соединение нх в блок (без дополнительных патрубков) для проветривания выработок большей длины. Вводную муфту к двигателю вентилятора - секции следует располагать снаружи корпуса и делать проходной, так чтобы соединенные последовательно вентиляторы (расположенные рядом) можно было включать от одного пускателя и блокировать с забойными электрическими механизмами.
Одноступенчатые вентиляторы - секции позволят использовать их дло проветривания длинных выработок как при матерчатых, так и металлических трубопроводах. При матерчатых трубах типа М одноступенчатые вентиляторы при последовательном соединении следует устанавливать рядом в начале трубопровода, а при металлических трубах—на расстояние друг от друга с целью уменьшения утечек воздуха в стыках трубопровода.
Последовательная работа двух или нескольких вентиляторов, установленных рядом па свежей струе, должна рассматриваться как работа одного вентилятора и разрешаться даже на шахтах, опасных по газу и пыли, -Установка второго вентилятора (при металлических трубах) внутри тупиковой выработки для газовых шахт может быть допущена только в том случае, если он имеет пневматический привод,
В случае применения пневматических ВМП на газовых шахтах следует разрешать проведение длинных выработок одиночным тупиковым забоем. Нам представляется, что вопрос, как проходить выработку одиночным или спаренным забоями, надо производить, исходя из назначения выработки и технико-экономических показателей ее проходки.
В технико-экономическом расчете необходимо учитывать, кроме расхода энергии на проветривание, темпы проведения выработки, опасность самовозгорания угля, дополнительные затраты на проведение и поддержание параллельной выработки.
Целесообразность проветривания тупиковых выработок ВМП подтверждается также результатами исследования инж. Перцева [7], по данным которого при проветривании бремсбергов вентиляторами через трубы к забою подходило значительно большее количество воздуха, чем при проветривании через косовичники, хотя последние для борьбы с утечками через закладку все время обмазывались глиной. При применении вентиляторов местного проветривания стоимость 1 мА воздуха, подаваемого к забою, по данным инженера-Перцева, на 6.0% дешевле, чем при проветривании через косовичники.
При использовании одноступенчатых вентиляторов-секций с диаметром рабочих колес 300, 400, 500, 600 и 800 мм можно будет всегда собрать вентилятор с таким напором и производительностью, которые необходимы для экономичного проветривания выработок любого сечения как малой, так и большой протяженности.
Вентиляторы местного проветривания должны работать на двух режимах: нормальном и форсированном для быстрого проветривания выработки после взрывания шпуров. Выбирать вентилятор приходится по форсированному режиму, хотя он требуется всего лишь в течение 20—30 мин. в смену или 1,5—2,0 часа в сутки. Следовательно, вторым источником уменьшения расхода энергии на проветривание выработок является создание регулируемых одноступенчатых вентиляторов местного проветривания.
Регулирование режима работы осевого ВМП с электроприводом наиболее целесообразно и конструктивно возможно производить одновременным поворотом всех лопаток направляющего аппарата.
Довольно простая, но в то же время надежная конструкция механизма для поворота лопаток направляющего агп арата разработана слушателем высших инженерных курсов Емельяновым П. М.
Для сверхкате! орных шахт следует разраб(?тать пневматические секционные вентиляторы с регулированием режима работы изменением количества (а не -давления) сжатого воздуха, подводимого к двигателю.
Этот способ регулирования уже применен и хорошо зарекомендовал себя в модернизированном вентиляторе тип 1 ВП-4М, который разработан ТЭМЗом совместно с кафедрой горной механики Томского политехнического института им. С. М. Кирова.
Аэродинамические параметры вентиляторов-секций при проектировании следует выбирать так, чтобы они обеспечивали надежное проветривание выработок соответствующего сечения, проходимых спаренными ¡забоями, т. е. подавали к забою необходимое количество воздуха через 'трубопровод длиной 75—100 л. При выработках большей длины их следует соединять в блок последовательно.
Повышение к.п.д. вентиляторов местного проветривания также способствует снижению расхода энергии, но при непрерывно изменяющемся эквивалентном отверстии сети не является основным решающим фактором.
Всесторонне мобилизуя внутренние ре-ервы производства, мы сможем быстрее выполнить задачи, поставленные 'перед горной промышленностью "ятым пятилетним планом развития СССР на 1951—1955 годы.
Выводы
1. Некоторые параграфы из правил технической эксплуатации и безопасности необходимо пересмотреть с целью приведения их в соответствие г широким применением ВМП для проветривания тупиковых выработок шахт.
2. При решении вопроса, как проходить выработку—одиночным или спаренным забоями, как правило, необходимо исходить из ее назначения и технико-экономических показателей приведения выработки.
3. Вместо двухступенчатых ВМП наиболее целесообразно разработать и выпускать одноступенчатые вентиляторы-секции с регулированием режима работы и диаметром рабочих колес 300, 400, 500, 600 и 800 мм.
4. Аэродинамические параметры вентиляторов-секций следует выбирать ~ак, чтобы они обеспечивали надежное проветривание выработок, проходимых спаренными забоями с учетов размера и типа применяемого трубопровода.
ЛИТЕРАТУРА
\
1. В а л е н т и н о в А. М. За дальнейшее снижение стоимости угля. „Уголь", № б, 1951.
2. Проветривание глухих выработок. Углетехиздат, М., 1949.
3 Правила-безопасности в угольных и сланцевых шахтах. Углетехиздат, 1951.
4. Инструкция по частичному проветриванию подготовительных выработок. Углетехиздат, М., 1948.
5. Проветривание каменноугольных шахт. МакНИИ. Углетехиздат, М.—Л., 1951.
6. К л о р и к я н С. X. и Л е в и Г. М. Новое оборудование для проветривания : чухих забоев. Жури. „Уголь", № 5, 1951.
7. Н е р ц е в. Проветривание восстающих выработок в горной промышленности. ^Журн, Безопасность труда в горной промышленности," .Мв й, 1936.
