Способ проветривания проходческого забоя горной выработки

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при строительстве горных предприятий и инженерных сооружений, в том числе в районах многолетней мерзлоты. Техническим результатом изобретения является обеспечение интенсивного проветривания призабойной части горной выработки в любых горно-геологических и климатических условиях и снижение затрат на проветривание. Для этого осуществляют отсасывание загрязненного воздуха после взрывных работ посредством двух вентиляционных систем до достижения определенного уровня загрязнения воздуха в призабойной части выработки. После этого создают в каждой ее застойной зоне циркуляционные потоки воздуха, выносящие вредные примеси в отсасывающую вентиляционную систему. При этом циркуляционные потоки образуют путем подачи нескольких воздушных струй через другую вентиляционную систему, работающую в режиме нагнетания свежего воздуха из атмосферы. Процесс проветривания призабойной зоны выработки продолжается до достижения чистоты воздуха уровня санитарных норм. 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при проходке вертикальных, наклонных и горизонтальных горных выработок в любых горно-геологических условиях, в том числе в районах многолетней мерзлоты.

Известен способ проветривания проходческого забоя горной выработки, включающий нагнетание воздуха из атмосферы в призабойную часть выработки с последующим перемещением загрязненного воздуха по выработке и выбросом его в атмосферу [1].

Недостатком этого способа является то, что вынос вредных примесей из выработки после проведения взрывных работ требует больших затрат времени при значительном расходе воздуха, а также больших затрат энергии на проветривание, в особенности при проветривании выработок большой протяженности и при больших расходах взрывчатых веществ.

Известен способ проветривания проходческого забоя горной выработки, включающий отсасывание загрязненного воздуха после взрывных работ из призабойной части выработки, отделенной экраном, посредством двух и более вентиляционных систем [2]. Этот способ взят нами в качестве прототипа.

Данный способ по сравнению с вышеуказанным ускоряет процесс удаления вредных примесей от забоя. Однако вблизи забоя образуются застойные зоны, движение воздуха в которых в направлении к трубопроводу практически отсутствует. Общие затраты времени на проветривание призабойной части выработки также велики.

Кроме того, известен комбинированный способ проветривания проходческого забоя горной выработки посредством двух вентиляционных систем, в котором после производства взрывных работ осуществляют одновременное нагнетание и всасывание воздуха [3].

Недостатками этого способа являются также наличие застойных зон вблизи забоя, особенно при большом сечении проходимой выработки ввиду истечения струи воздуха в одном направлении, и большая длительность процесса проветривания выработки.

Задачей описываемого способа является обеспечение интенсивного проветривания призабойной части горной выработки в любых горно-геологических и климатических условиях, а также снижение затрат на проветривание.

Это достигается тем, что в способе проветривания проходческого забоя горной выработки, включающем отсасывание загрязненного воздуха после взрывных работ из призабойной части выработки, отделенной экраном, посредством двух вентиляционных систем, определяют градиент концентрации вредных примесей в трубопроводе одной вентиляционной отсасывающей системы и в момент времени, при котором этот градиент станет равным нулю, другую вентиляционную систему переключают в режим нагнетания воздуха из атмосферы в призабойную часть горной выработки через щелевые насадки в трубопроводе, формирующие в ней циркуляционные потоки воздуха, выносящие вредные примеси к трубопроводу отсасывающей вентиляционной системы.

На фиг.1 показана схема реализации способа проветривания проходческого забоя горной выработки в режиме отсасывания воздуха из призабойного пространства.

На фиг.2 показана схема формирования циркуляционных потоков в призабойной части выработки.

Способ проветривания проходческого забоя горной выработки осуществляют следующим образом.

В горной выработке, например вертикальном стволе 1, отделяют призабойную часть выработки экраном 2. После взрывания горных пород забоя осуществляют отсасывание загрязненного воздуха из этого призабойного пространства посредством двух вентиляционных систем, первая из которых состоит из подающего воздухопровода 3, вентилятора 4 и всасывающего трубопровода 5 с насадкой 6, а вторая соответственно - из 7, 8 и 9 с насадками 10 и 11. Степень загрязнения воздуха в призабойной части выработки контролируют посредством газоанализатора 12, установленного на трубопроводе 3. В первый период времени процесс удаления вредных примесей путем отсасывания загрязненного воздуха из призабойной зоны двумя вентиляционными системами протекает интенсивно, причем продолжительность этого периода зависит от объема экранированной части забоя, горно-геологических условий, состава и количества ВВ, параметров вентиляционных систем и практически продолжается в течение от 4 до 12 минут. Затем процесс выноса вредных примесей замедляется и наступает момент времени, в который градиент концентрации вредных примесей, измеряемой газоанализатором 12, станет равным нулю, и дальнейшая работа вентиляционной системы в режиме отсасывания не эффективна, поскольку требуются значительные затраты времени порядка нескольких часов, и, соответственно, средств на проветривание проходческого забоя выработки. Однако после удаления большей части вредных примесей из призабойного пространства выработки в режиме отсасывания уровень загрязнения воздуха в нем превышает нормативные значения, при этом значительное их количество сконцентрировано в застойных зонах А, В, С и D, расположенных в окраинных частях этого пространства. Для активизации выноса оставшихся вредных примесей из призабойной части выработки после фиксации указанного момента подают из атмосферы несколько свежих воздушных струй, формирующих в застойных зонах А, В, С и D циркуляционные потоки. Подачу воздуха осуществляют через щелевые отверстия в насадках 10 и 11 путем переключения второй вентиляционной системы в режим нагнетания. Эти циркуляционные потоки захватывают частицы вредных примесей и выносят их в активную зону отсасывающей первой вентиляционной системы, которая выбрасывает загрязненный воздух в атмосферу. Тем самым процесс удаления оставшегося объема вредных примесей сокращается до 10...30 минут. При проветривании проходческого забоя горизонтальной горной выработки для обеспечения указанных режимов вентиляции насадки 10, 11 второй вентиляционной системы располагают ближе к забою, чем насадка 6 первой вентиляционной системы. В холодный период времени и при проходке выработок в условиях многолетней мерзлоты воздух, подаваемый второй вентиляционной системой, подогревают калорифером 13.

В целом процесс проветривания выработки после взрывных работ составляет 14...40 минут в зависимости от объема призабойной части выработки, состава и количества ВВ, свойств горных пород и интенсивности вентиляции и требует гораздо меньших энергетических затрат на его проведение по сравнению с известными способами проветривания проходческих забоев.

Пример реализации способа.

При проведении вертикального ствола диаметром 9 м в проходке для одного цикла взрывных работ по доломитам используют патронированный аммонит АП-5ЖВ в количестве 468 кг. Призабойную зону выработки экранируют на расстоянии 35 м от забоя по нижнему краю проходческого щита. После взрывных работ включают две вентиляционные системы: состоящие из вентиляторов типа ВЦ-16 с жесткими металлическими трубопроводами диаметром 1,2 м, которые работают в режиме всасывания. По показаниям газоанализатора ГИАМ определяют момент времени, в который градиент концентрации двуокиси азота (NOz) в отсасывающем загрязненном воздухе равен 0, работа вентиляционных систем в режиме отсасывания протекала в течение 6 минут. После этого вторую вентиляционную систему переключают в режим нагнетания, причем насадки этой системы расположены на расстояниях 10 и 32 метра от забоя. Первая вентиляционная система продолжает работать в режиме отсасывания воздуха, а ее насадка расположена на расстоянии 20 метров от забоя. Свежий воздух через 12 щелевых отверстий в насадках второй вентиляционной системыподают в направлении застойных зон призабойного пространства ствола, создавая в них циркуляционные потоки. В результате этого вредные примеси выносятся к насадке первой вентиляционной системы и всасываются в ее трубопровод. Через 18 минут работы вентиляционных систем в таком режиме загрязненность воздуха в призабойной части ствола уменьшилась до санитарных норм, что позволило осуществлять дальнейшие работы проходческого цикла. Общая длительность проветривания проходческого забоя горной выработки составила 24 минуты.

На проветривание проходческого забоя вертикального ствола в аналогичных горно-геологических условиях известными способами требуется не менее 1,5 часов. В результате уменьшения времени на проветривание проходческого забоя по описанному способу более чем в три раза увеличиваются темпы проходки выработки не менее чем на 15%. А затраты энергии на проветривание горной выработки при ее проходке уменьшаются более чем в два раза.

Источники информации

1. Кирин Б.Ф. и др. Аэрология подземных сооружений (при строительстве). Липецк: Липецкое изд-во, 2000 г., с.268-270,

2. Там же, с.304-306 (прототип).

3. Там же, с.267-268.

Формула изобретения

Способ проветривания проходческого забоя горной выработки, включающий отсасывание загрязненного воздуха после взрывных работ из призабойной части выработки, отделенной экраном, посредством двух вентиляционных систем, отличающийся тем, что определяют градиент концентрации вредных примесей в трубопроводе одной вентиляционной отсасывающей системы и в момент времени, при котором этот градиент станет равным нулю, другую вентиляционную систему переключают в режим нагнетания воздуха из атмосферы в призабойную часть горной выработки через щелевые насадки в трубопроводе, формирующие в ней циркуляционные потоки воздуха, выносящие вредные примеси к трубопроводу отсасывающей вентиляционной системы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2