Способ проветривания тупиковой выработки

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при проветривании тупиковых выработок рудников и шахт. Согласно способу подают поток воздуха по сквозной горной выработке, забирают часть потока воздуха вентилятором местного проветривания и подают его по вентиляционному трубопроводу в тупиковую горную выработку. Другую часть потока воздуха, проходящего через вентилятор местного проветривания, направляют через вентиляционный тройник в расположенный в сквозной горной выработке дополнительный трубопровод, снабженный на выходе конфузором с изменяемым выходным сечением. С помощью конфузора формируют струю воздуха, выводящую за счет эффекта эжекции окружающий и загрязненный воздух, исходящий из тупиковой горной выработки по ходу движения потока воздуха в сквозной горной выработке. Длину дополнительного трубопровода определяют в зависимости от геометрических размеров сквозной и тупиковой горных выработок, необходимого для проветривания объема воздуха и характеристик вентилятора местного проветривания. Технический результат заключается в повышении надежности и эффективности проветривания тупиковой выработки за счет противодействия рециркуляции загрязненного воздуха из тупиковой горной выработки и регулирования количества воздуха, подаваемого в призабойное пространство. 5 ил.

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при проветривании тупиковых выработок рудников и шахт.

Известен способ проветривания тупиковых горных выработок рудников и угольных шахт, включающий использование регулирующего устройства, выполненного в виде металлической треугольной пирамиды из уголковой стали с заслонками жалюзийного типа. Основание пирамиды закрепляют анкерными соединениями на стене вентиляционного штрека так, чтобы вершина ее была направлена к груди забоя тупиковой выработки вдоль ее среднего вертикального сечения (патент РФ №2478791, E21F 1/12, 2013).

Недостатком известного способа является то, что воздух, двигаясь по наименьшему сопротивлению (кратчайшему пути), будет огибать регулирующее устройство и уходить в сквозную горную выработку, минуя тупиковую горную выработку. Это приведет к снижению надежности и эффективности проветривания. Кроме того, регулирующее устройство будет создавать дополнительное аэродинамическое сопротивление для прохода воздуха, вследствие чего будет снижаться эффективность проветривания.

Известен способ проветривания тупиковой выработки (авт. свид. №1696724, E21F 1/00, 1989), включающий подачу свежего воздуха в выработку по трубопроводу, входное отверстие которого соединено с вентилятором местного проветривания, установленным в сквозной выработке. У устья тупиковой выработки со стороны подвода свежего воздуха оборудуют вентиляционный шлюз, первую дверь которого с прямым клапаном устанавливают у стенки тупиковой выработки, а вторую дверь устанавливают между первой дверью и вентилятором местного проветривания, вторую дверь шлюза оборудуют воздуходувкой для нагнетания свежего воздуха в шлюз.

Известный способ теоретически эффективен для противодействия рециркуляции загрязненного воздуха в локальной вентиляционной сети при проветривании тупиковой горной выработки с помощью вентилятора местного проветривания и вентиляционного трубопровода. Но на практике его невозможно использовать в большинстве случаев из-за установки шлюзовых перемычек, препятствующих движению транспорта по сквозной выработке. Известный способ обеспечивает подачу в призабойное пространство постоянного количества воздуха. Однако практика показывает нерациональность такого постоянного режима проветривания.

Наиболее близким способом к заявленному изобретению по совокупности признаков является комбинированный способ проветривания тупиковой горной выработки, включающий подачу свежего воздуха из сквозной горной выработки одним вентилятором местного проветривания по трубопроводу в тупиковую горную выработку. Выдача воздуха из тупиковой горной выработки другим вентилятором местного проветривания по трубопроводу (Мохирев Н.Н., Радько В.В. Инженерные расчеты вентиляции шахт. Строительство. Реконструкция. Эксплуатация. - М.: Недра-Бизнесцентр, 2007. 324 с. - Стр. 108, рис. 5.2, г). Данный способ принят за прототип.

Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения - подача воздуха по сквозной горной выработке; забор части воздуха вентилятором местного проветривания и подача его по вентиляционному трубопроводу в тупиковую горную выработку.

Недостатком известного способа, принятого за прототип, является то, что в воздухе, выдаваемом из тупиковой выработки, в большом количестве содержится пыль, которая скапливается в трубопроводе всасывающего вентилятора. В этом случае увеличивается аэродинамическое сопротивление трубопровода и снижается эффективность работы вентилятора, при этом основная часть загрязненного воздуха выдается из тупиковой выработки, минуя трубопровод всасывающего вентилятора, вследствие чего задача рециркуляции не решается. Также вследствие данной проблемы, воздух, выдаваемый из тупиковой выработки, разделяясь на два потока, препятствует поступлению свежего воздуха в нее, т.е. ухудшаются условия проветривания.

Известный способ проветривания позволяет регулировать количество воздуха, подаваемого в призабойное пространство только при наличии регулируемого вентилятора. В том случае, если вентилятор является нерегулируемым, нет возможности регулирования количества воздуха, подаваемого в призабойное пространство.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения, является повышение надежности и эффективности проветривания тупиковой выработки за счет противодействия рециркуляции загрязненного воздуха из тупиковой горной выработки, а также регулирования количества воздуха, подаваемого в призабойное пространство.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в известном способе проветривания тупиковой выработки рудника или шахты, включающем подачу воздуха по сквозной горной выработке, забор части воздуха вентилятором местного проветривания и подачу его по вентиляционному трубопроводу в тупиковую горную выработку, согласно изобретению часть потока воздуха, проходящего через вентилятор местного проветривания, направляют через вентиляционный тройник в расположенный в сквозной горной выработке дополнительный трубопровод, снабженный на выходе конфузором с изменяемым выходным сечением, с помощью конфузора формируют струю воздуха, выводящую за счет эффекта эжекции в окружающий и загрязненный воздух, исходящий из тупиковой горной выработки по ходу движения потока воздуха в сквозной горной выработке, при этом длину дополнительного трубопровода определяют в зависимости от геометрических размеров сквозной и тупиковой горных выработок, необходимого для проветривания объема воздуха и характеристик вентилятора местного проветривания.

Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа, - направляют часть воздуха, проходящего через вентилятор местного проветривания, в расположенный в сквозной горной выработке дополнительный трубопровод, соединенный с вентиляционным трубопроводом через вентиляционный тройник и снабженный на выходе конфузором с изменяемым выходным сечением; с помощью конфузора формируют струю воздуха, выводящую за счет эффекта эжекции в окружающий и загрязненный воздух, исходящий из тупиковой горной выработки по ходу движения потока воздуха в сквозной горной выработке; длину дополнительного трубопровода определяют в зависимости от геометрических размеров сквозной и тупиковой горных выработок, необходимого для проветривания объема воздуха и характеристик вентилятора местного проветривания.

Направление части потока воздуха, поступающего из сквозной горной выработки, через расположенный в ней дополнительный трубопровод, снабженный на выходе конфузором, позволяет за счет изменяющегося сечения конфузора в сквозной горной выработке сформировать струю, образующую «воздушный поршень», препятствующую рециркуляции загрязненного воздуха из тупиковой горной выработки за счет эффекта эжекции.

Направление части потока воздуха, проходящего через вентилятор местного проветривания, в дополнительный трубопровод, расположенный в сквозной горной выработке, и регулирование количества воздуха, проходящего по данному трубопроводу путем изменения выходного сечения конфузора, позволяет регулировать количество воздуха, поступающего в тупиковую горную выработку для проветривания призабойного пространства.

В зависимости от геометрических размеров сквозной и тупиковой горных выработок, необходимого для проветривания объема воздуха и характеристик вентилятора местного проветривания определяют оптимальную длину дополнительного трубопровода и, соответственно, оптимальное месторасположение конфузора.

Отличительные признаки в совокупности с известными позволят противодействовать рециркуляции загрязненного воздуха из тупиковой горной выработки, а также регулировать количество воздуха, подаваемого в призабойное пространство. Благодаря этому повышается надежность и эффективность проветривания тупиковой выработки.

Заявителю неизвестно использование в науке и технике отличительных признаков способа проветривания тупиковой горной выработки с получением указанного технического результата.

Сущность изобретения поясняется чертежами, представленными на фиг. 1-5.

На фиг. 1 представлена схема проветривания тупиковой выработки, где конфузор располагают перед тупиковой выработкой.

На фиг. 2 представлена схема проветривания тупиковой выработки, где конфузор располагают за тупиковой выработкой.

На фиг. 3 приведена конструкция конфузора с изменяемым выходным сечением в открытом состоянии.

На фиг. 4 приведена конструкция конфузора с изменяемым выходным сечением в нейтральном состоянии.

На фиг. 5 приведена конструкция конфузора с изменяемым выходным сечением в закрытом состоянии.

Способ проветривания тупиковой выработки осуществляется следующим образом.

По сквозной горной выработке 1 движется поток 2 чистого воздуха, часть которого засасывается вентилятором местного проветривания 3 и делится на два потока. Далее один поток по вентиляционному трубопроводу 4 нагнетается в призабойное пространство 5, а другая часть направляется через расположенный в сквозной горной выработке 1 дополнительный трубопровод 6, соединенный с вентиляционным трубопроводом 4 посредством вентиляционного тройника 7. Исходящая из дополнительного трубопровода 6 струя воздуха 8 раскрывается в сквозной горной выработке 1, образуя в ней «воздушный поршень», который увлекает за собой окружающий воздух 9 за счет того, что на выходе дополнительного трубопровода 6 установлен конфузор 10. При этом управление количеством воздуха 11, поступающим в тупиковую горную выработку 12 для проветривания призабойного пространства 5, и регулирование дебита эжектирующей струи 8 осуществляют за счет изменения количества воздуха, выдаваемого через дополнительный трубопровод 6 путем изменения геометрии конфузора 10.

Месторасположение конфузора 10 и, следовательно, длину трубопровода 6 определяют расчетным путем или путем математического моделирования в зависимости от геометрических размеров горных выработок 1 и 12, необходимого для проветривания объема воздуха 11 и 8, характеристик вентилятора местного проветривания 3.

Эжектирующий конфузор 10 может располагаться как перед, так и за тупиковой горной выработкой 12.

При расположении конфузора 10 перед тупиковой выработкой 12 (фиг. 1) исходящая раскрывающаяся струя воздуха 8 препятствует рециркуляции загрязненного воздуха 13, создавая для нее аэродинамическое сопротивление, направляя ее в сквозную горную выработку 1 по ходу движения потока воздуха 2.

При расположении конфузора 10 за тупиковой горной выработкой 12 (фиг. 2), образующийся в сквозной горной выработке 1 «воздушный поршень» затягивает за собой загрязненный воздух 13 в сквозную горную выработку 1 по ходу движения потока воздуха 2.

В качестве эжектирующего конфузора 10 может быть использован конфузор, состоящий из подвижных лопаток 14, закрепленных с помощью шарнирных соединений на кольце конфузора 10 (фиг. 3). Форма лопаток 14 и положение осей их вращения (шарниров) подобраны таким образом, чтобы обеспечивать максимальную амплитуду движения лопаток 14 от положения полного раскрытия конфузора 10, когда выходное сечение равно входному, до его закрытия, когда выходное сечение минимально. Пример конструкции конфузора 10 с изменяемым выходным сечением приведен в открытом, в нейтральном и закрытом состояниях, соответственно на фиг. 3-5.

Регулирование распределения воздуха по предлагаемому способу может осуществляться как в ручном, так и в автоматическом режиме путем оснащения вентиляционного оборудования системой автоматического контроля и управления, позволяющей осуществлять мониторинг интенсивности проветривания призабойного пространства и корректировать режим работы вентилятора местного проветривания и степень раскрытия конфузора.

Преимущество предложенного технического решения, по сравнению с прототипом, состоит в том, что оно позволяет избежать рециркуляции загрязненного воздуха при одновременном регулировании количества воздуха, подаваемого в призабойное пространство, тем самым повысив надежность и эффективность проветривания горных выработок с помощью одного вентилятора местного проветривания.

Моделирование воздухораспределения для условного золотодобывающего рудника показало, что при использовании заявляемого способа проветривания экономия электроэнергии составит 16%, а количество воздуха, проходящее по сквозной горной выработке, увеличится вдвое.

Способ проветривания тупиковой выработки рудника или шахты, включающий подачу воздуха по сквозной горной выработке, забор части воздуха вентилятором местного проветривания и подача его по вентиляционному трубопроводу в тупиковую горную выработку, отличающийся тем, что часть потока воздуха, проходящего через вентилятор местного проветривания, направляют через вентиляционный тройник в расположенный в сквозной горной выработке дополнительный трубопровод, снабженный на выходе конфузором с изменяемым выходным сечением, с помощью конфузора формируют струю воздуха, выводящую за счет эффекта эжекции окружающий и загрязненный воздух, исходящий из тупиковой горной выработки по ходу движения потока воздуха в сквозной горной выработке, при этом длину дополнительного трубопровода определяют в зависимости от геометрических размеров сквозной и тупиковой горных выработок, необходимого для проветривания объема воздуха и характеристик вентилятора местного проветривания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для разработки крутопадающих месторождений неустойчивых руд. Способ включает проходку буродоставочных ортов, выемку полезного ископаемого ориентированными вкрест протирания горизонтальными или слабонаклонными камерами полигональной формы, со смещением камер смежных этажей на половину их ширины, с выемкой руды отбойкой взрывом скважин и закладкой выработанного пространства.

Группа изобретений относится к способу и устройству вентиляции двухпутных тоннелей метрополитена. Способ вентиляции двухпутных тоннелей метрополитена включает круглогодичную подачу наружного воздуха в двухпутный тоннель по приточной вентиляционной шахте, расположенной на станции, вентиляционному каналу, находящемуся в верхней части тоннеля, и удаление тоннельного воздуха из двухпутного тоннеля через вытяжные вентиляционные шахты.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для проветривания уклонных блоков на месторождениях высоковязкой нефти и природного битума, подземная добыча которых производится шахтным способом с использованием тепловых методов воздействия на пласт.

Изобретение относится к вентиляции станций метрополитена, обеспечивающей заданные параметры микроклимата на станции, а также ограничение распространения продуктов горения по путям эвакуации.

Предложенная группа изобретений относится к способу и устройству компенсации влияния поршневого эффекта в системе вентиляции метрополитена. Способ включает изменение проходного сечения тоннеля для изменения аэродинамического сопротивления воздушного тракта вблизи станции за счет устройства расширительных камер расчетного размера, примыкающих к станционной платформе с двух сторон, соединяющих первый и второй пути перегонного тоннеля, и осуществление формирования турбулентного состояния воздушного потока в выделенной области воздушного тракта на длине Lp перегонного тоннеля, что обеспечивает снижение скорости воздушного потока, толкаемого поездом, выходящим из перегонного тоннеля, с Vх1 до Vх2, где Vx1 (м/с) - скорость турбулентного воздушного потока при принудительном движении поезда по тоннелю, Vх2 - скорость турбулентного воздушного потока после истечения воздуха в расширительную камеру.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для экономичного проветривания уклонных блоков на месторождениях высоковязкой нефти и природного битума, разрабатываемых термошахтным способом.

Изобретение относится к средствам инженерного обустройства подземных горных выработок, а именно к клапанам противопожарным вентиляционным, предназначенным для регулирования количества воздуха, проходящего в поперечном сечении тоннеля, блокирования распространения огня и продуктов горения при возникновении пожара в тоннеле.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано, в частности, для секционного и частично-секционного проветривания подземных горных выработок нефтяных шахт.

Изобретение относится к технологиям вентиляции промышленных зданий и преимущественно может быть использовано для нагрева приточного воздуха, поступающего на проветривание рудниковых шахт по нагнетательной схеме, а также может быть использовано для приточных систем вентиляции промышленных, сельскохозяйственных и коммунальных предприятий.

Изобретение относится к вентиляции горных выработок и может использоваться при проветривании тупиковых выработок. Эффективность проветривания тупиковой выработки повышается за счет выполнения регулирующего устройства в виде трубопровода с развилкой, на входе которого установлен вентилятор.

Изобретение относится к горной и нефтедобывающей промышленностям и может быть использовано для проветривания уклонных блоков на месторождениях высоковязкой нефти и природного битума, подземная добыча которых производится шахтным способом с тепловыми методами воздействия на пласт. Система проветривания уклонного блока нефтешахты включает главную вентиляторную установку, установленную с возможностью подачи воздуха в нефтешахту, воздухоподающую и воздуховыдающую выработки, вентилятор местного проветривания, расположенный в воздухоподающей выработке, воздушный тамбур, состоящий из перемычек с дверями, и вентиляционную скважину, установленные в воздуховыдающей выработке, поверхностный вентилятор и дефлектор, расположенные на вентиляционной трубе, установленной в устье вентиляционной скважины, микроконтроллерный блок, связанный с датчиками расхода воздуха и датчиками температуры и давления или плотномерами, установленными в воздухоподающей и воздуховыдающей выработках. Система снабжена установкой для кондиционирования воздуха, включающей испаритель, конденсатор, соединенные трубопроводом, в котором расположены компрессор и дроссель, при этом испаритель расположен в воздухоподающей выработке, а конденсатор - на входе в вентиляционную скважину и/или в вентиляционной скважине, установка для кондиционирования воздуха выполнена с возможностью регулирования величины естественной тяги за счет изменения режима работы компрессора и дросселя. В воздуховыдающей выработке установлена направляющая, предназначенная для направления потока воздуха в вентиляционную скважину. На выходе скважины расположен испаритель теплового насоса, предназначенный для отбора тепловой энергии исходящего из буровой галереи воздуха. В вентиляционной трубе установлен датчик расхода воздуха, связанный с микроконтроллерным блоком. Микроконтроллерный блок выполнен с возможностью управления режимами работы компрессора и дросселя установки для кондиционирования воздуха, вентилятора местного проветривания, поверхностного вентилятора и главной вентиляторной установки в зависимости от объемного расхода воздуха и величины естественной тяги, регулируемой установкой для кондиционирования воздуха. Технический результат заключается в улучшении санитарно-гигиенических условий труда горнорабочих за счет снижения температуры воздуха в буровой галерее при увеличении степени энергоэффективности проветривания и утилизации энергии тепла исходящего из вентиляционной скважины воздуха. 5 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при проветривании тупиковых выработок рудников и шахт. Согласно способу подают поток воздуха по сквозной горной выработке, забирают часть потока воздуха вентилятором местного проветривания и подают его по вентиляционному трубопроводу в тупиковую горную выработку. Другую часть потока воздуха, проходящего через вентилятор местного проветривания, направляют через вентиляционный тройник в расположенный в сквозной горной выработке дополнительный трубопровод, снабженный на выходе конфузором с изменяемым выходным сечением. С помощью конфузора формируют струю воздуха, выводящую за счет эффекта эжекции окружающий и загрязненный воздух, исходящий из тупиковой горной выработки по ходу движения потока воздуха в сквозной горной выработке. Длину дополнительного трубопровода определяют в зависимости от геометрических размеров сквозной и тупиковой горных выработок, необходимого для проветривания объема воздуха и характеристик вентилятора местного проветривания. Технический результат заключается в повышении надежности и эффективности проветривания тупиковой выработки за счет противодействия рециркуляции загрязненного воздуха из тупиковой горной выработки и регулирования количества воздуха, подаваемого в призабойное пространство. 5 ил.

Наверх