Что такое депрессия шахтная

Вентиляция шахты

ВЕНТИЛЯЦИЯ ШАХТЫ (а. mine ventilation; н. Grubenbewetterung; ф. ventilation de mine, aйrage de mine; и. ventilacion de la mina) — система мероприятий, направленная на поддержание во всех действующих горных выработках шахты атмосферы с параметрами, необходимыми для ведения горных работ.

Вентиляция шахты была известна в 1 в. до н.э. (например, рудники в Рио-Тинто, Южная Испания). Позднее (1 в. н. э.) сведения о вентиляции шахты изложены в «Естественной истории» Плиния Старшего; первое систематизированное изложение способов вентиляции шахты (16 в.) сделано Г. Агриколой. Первоначально вентиляция шахты осуществлялась за счёт естественной тяги, впоследствии также за счёт подогрева исходящей струи. Развитие горных работ и особенно появление в шахтах метана (первые сведения в 16 в.) потребовали интенсификации вентиляции шахты, что стало возможным с изобретением в 1832 в России шахтного вентилятора.

Различают вентиляцию общешахтную, при которой воздух, подаваемый с поверхности, омывает основные выработки шахты, и местную вентиляцию. Средства инженерного обеспечения вентиляции шахты: вентиляторные установки, вентиляционные сооружения шахт, вентиляционные регуляторы, вентиляционные трубопроводы (обычно при местной вентиляции), горные выработки, проходимые специально для вентиляции (вентиляционные выработки), средства снижения аэродинамического сопротивления выработок и утечек воздуха. Основные схемы вентиляции шахты: центральная и фланговая; их сочетание — комбинированная схема.

При центральной схеме вентиляции шахты (рис., а) воздух поступает в шахту и выходит из неё через стволы в центре шахтного поля. Схема применяется при ограниченных размерах шахтного поля по простиранию и относительно небольшой мощности шахты, ведении работ на глубоких горизонтах; обеспечивает быстрый ввод в действие главного вентилятора и создание сквозной струи при строительстве шахты; характеризуется большой протяжённостью пути движения воздуха, наличием параллельных струй чистого и загрязнённого воздуха, их неоднократными пересечениями и, как следствие, большими утечками и депрессией шахты.

Реклама

Разновидность центральной схемы — схема с центрально-отнесённым расположением вентиляционного ствола. При фланговой схеме вентиляции шахты воздух поступает в шахту через ствол в центре шахтного поля, выходит через стволы (шурфы), расположенные на флангах. Схема применяется на неглубоких шахтах, когда невозможно или нецелесообразно поддерживать единый вентиляционный горизонт; практически исключает встречное движение поступающей и исходящей струй; длина пути движения воздуха, утечки и депрессия шахты меньше, чем при центральной схеме. Однако по схеме требуется не менее трёх вентиляционных стволов и обычно не менее двух вентиляторных установок; в период подготовки шахтного поля вентиляция шахты затруднена. Разновидности фланговой схемы: крыльевая — единая выработка для исходящей струи на всё крыло (рис., б), групповая — выработки для исходящей струи проходятся на каждую группу участков крыла (рис., в), участковая — выработки для исходящей струи проходятся на каждом участке (рис., г).

При небольших и средних размерах шахтных полей, небольшой мощности и газообильности шахты применяют единые схемы вентиляции шахты. На крупных шахтах с высокой газообильностью, при объединении нескольких шахт и разработке одной шахтой нескольких удалённых друг от друга залежей используют секционные схемы вентиляции шахты, при которых шахтное поле делится на обособленно вентилируемые секции. Способы вентиляции шахты: всасывающий, нагнетательный, комбинированный (нагнетательно-всасывающий).

При всасывающем способе вентиляции шахты вентилятор отсасывает воздух из шахты, создавая в ней разрежение, в результате чистый воздух через воздухоподающие выработки засасывается в шахту. При этом возможно засасывание воздуха с поверхности через зоны обрушения (при наличии трещин, достигающих поверхности). Способ применяется на газообильных угольных шахтах, на рудных шахтах (до глубины 1500 м).

При нагнетательном способе вентиляции шахты вентилятор нагнетает воздух с поверхности в шахту; применяется на неглубоких шахтах, при небольшом газовыделении и аэродинамическом сопротивлении вентиляционной сети, аэродинамической связи выработок с поверхностью через зоны обрушения, фланговой схеме вентиляции шахты.

При комбинированном способе вентиляции шахты один вентилятор работает на нагнетание, другой — на всасывание; применяется при большом аэродинамическом сопротивлении вентиляционной сети шахты, разработке полезных ископаемых, склонных к самовозгоранию (при аэродинамической связи выработок с поверхностью через зоны обрушения), при фланговой схеме вентиляции. Для расчёта расхода воздуха для вентиляции шахты (количество воздуха, подаваемое в единицу времени, м 3 /с или м 3 /мин) используют позабойный, общешахтный и статический методы.

При позабойном методе расход воздуха определяется как сумма расходов на отдельных участках (забоях, камерах и т.п.); позволяет наиболее полно учесть особенности вентиляции шахты.

При общешахтном методе расход воздуха рассчитывается для шахты в целом по обобщённым показателям (суточная добыча шахты, расход взрывчатых веществ и др.) и общешахтным коэффициентам запаса. Метод отличается простотой, однако недостаточно учитывает специфику вентиляции шахты.

Статический метод (основной метод расчёта расхода воздуха) основан на предположении равномерного распределения вредных примесей по всему объёму потока; не учитывает динамику переноса вредных примесей. Расход воздуха для вентиляции отдельных участков рассчитывается по газовыделению, наибольшему числу людей, занятых в смену, расходу взрывчатых веществ, пыли, теплу, выхлопным газам двигателей внутреннего сгорания; для дальнейших расчётов принимается наибольшее из подсчитанных значений.

Одна из проблем вентиляции шахты — утечки воздуха, которые происходят через вентиляционные сооружения в шахте и на поверхности, обрушенные породы, нарушенные целики. Они уменьшают поступление воздуха к участкам потребления, могут вызвать нарушение вентиляции шахты. Для компенсации утечек увеличивают подачу воздуха в шахту. Борьба с ними ведётся герметизацией вентиляционных сооружений, изоляцией выработанных пространств, использованием полевых выработок, рациональных схем вентиляции, снижением общешахтной депрессии. Важная задача вентиляции шахты — обеспечение безопасности людей при авариях (пожарах, взрывах газа и пыли, внезапных выбросах угля и газа) и их ликвидации. Требования к вентиляции шахты при авариях: предупреждение распространения ядовитых газов по шахте; быстрое и надёжное реверсирование вентиляционных струй; предупреждение образования опасных концентраций взрывчатых газов и др. Режимы вентиляции шахты при авариях: нормальная вентиляция; уменьшение или увеличение расхода воздуха; прекращение вентиляции; реверсирование.

Вентиляция шахты обеспечивается вентиляционной службой шахты, в задачи которой входит контроль правильности распределения воздуха по выработкам и соблюдения норм подачи воздуха на участки потребления, контроль качественного состава воздуха, проведение воздушных и депрессионных съёмок, ремонт вентиляционных выработок и сооружений. Для повышения эффективности и надёжности вентиляции шахты осуществляют автоматизацию управления на основе дистанционного контроля параметров вентиляции шахты, применяют ЭВМ.

Источник

16. Давление воздуха и виды давления. Депрессия

Основными параметрами рудничной вентиляции являются давление и расход воздуха. Различают абсолютное давление столба и разность давлений.

где Р₀ — давление атмосферы на поверхности Земли; γ₀ — плотоность воздуха; Н — глубина шахты.

На уровне моря атмосферное давление составляет 760 мм ртутного столба; на каждые 100 м глубины давление увеличивается на 10 мм. рт. ст. Движение воздуха по горным выработкам происходит вследствие разности давления, создаваемого работой вентилятора и в значительной степени за счёт теплового фактора существует 3 вида давления: статическое, скоростное, общее.

Статическое давление — давление на стенки трубопровода или бока выработки, т.е. давление на стенку, расположенную параллельно потоку воздуха. Измеряется в Па или в мм. водяного столба или в кг/м 2 .

Если вентилятор отсасывает воздух из шахты, то в горных выработках создаётся давление ниже атмосферного и статическим давлением называют депрессию. Если вентилятор нагнетает воздух в шахту, то в шахте возникает компрессия, но в рудничной вентиляции как недостаточное, так и избыточное давления, называют депрессией.

Скоростное давление — давление движущегося воздуха, воспринимаемое поверхностями, расположенными перпендикулярно потоку воздуха.

Общее давление — представляет собой сумму статического и скоростного давления.

17. Виды сопротивления горных выработок

Движение воздуха в выработках встречает сопротивление поверхности выработок, преодоление которого вызывает потери давления. Различают 3 вида сопротивления в выработках:

1) сопротивление трению;

2) местные потери;

3) лобовые сопротивления.

Сопротивление трению представляет собой ту часть потерь энергии статического давления потоков воздуха, которое вызывается трением частиц воздуха о стенки выработки, а также трением одних слоёв о другие при перемешивании потока. Депрессия, необходимая для преодоления сопротивления трения воздуха при движении по выработкам определяется по формуле:

где α — коэффициент сопротивления трению; L — длина выработки; P_B — периметр выработки; коэффициент зависит от шероховатости стенок выработок, высоты профиля элементов металлической крепи, расстояние между крепёжными рамами, замерив h, Q, L, P_B, S его можно узнать:

αLP_B/S 3 — аэродинамическое сопротивление трения и обозначается R.

С учётом этого формулу для определения потерь депрессии на преодоление сопротивления трению записывают так:

Для расчётов применяют единицу измерения – киломюрг. Сопротивление выработки не зависит от количества проходящего воздуха и характеризует трудность проветривания выработки. Наиболее эффективными способами снижения коэффициента трения являются: торкретирование бетоном боковых стенок выработки, применение пластмассовых покрытий, обшивание крепи досками, увеличение сечения выработок.

Местные потери встречаются в виде поворотов внезапном суживании, движущихся вагонеток и поездов. Потери вычисляются по формуле:

где ε — коэффициент местного сопротивления; ν — скорость движения воздуха.

Местные сопротивления возникают из-за изменения скорости потока по величине и направлению на поворотах выработки, сужениях, расширениях — возникают завихрения воздуха, увеличивается турбулентность потока.

Лобовым сопротивлением называют сопротивление, оказываемое потоку воздуха, в виде предмета, размеры которого значительно превосходят выступы и шероховатости или элементы крепи. Это сопротивление армировки шахтных стволов, вагонеток, стропильной крепи, стоек крепи. Лобовое сопротивление можно снизить, придавая предмету обтекаемую форму.

Источник

Расчет депрессии шахты

Для угольных шахт максимально допустимая депрессия равна 300 мм вод. ст. Для сверхкатегорных шахт по газу и шахт производи­тельностью 4000 т/сут и более максимально допустимая депрес­сия равна 450 мм вод. ст. При определении депрессии шахты выбира­ются основные направления расчета. Каждое направление начинается в устье воздухоподающего ствола, проходит через одну или несколько выработок шахты и заканчивается в устье воздуховыдающего ствола. Направления расчета охватывают все основные выработки шахты. Для каждого направления составляется таб­лица, в которую заносятся минимальные и максимальные значе­ния длины, аэродинамического сопротивления и депрессии всех входящих в направление выработок.

Депрессия шахты (мм вод. ст.) по каждому направлению составляет сумму депрессий отдельных выработок и потери депрессий местных сопротивлений.

После этого оценивается влияние естественной тяги на депрессию шахты. Если естественная тяга положительна в течение всего года, то она в расчете депрессии шахты не учитывается, что обеспечивает некоторый резерв депрессии для вентиляции шахты. Еслиже естественная тяга отрицательна даже в течение относительно короткого отрезка времени в году, то депрессию шахты необходимо увеличить на величину максимальной отрицательной депрессии естественной тяги. Если для вентиляции шахты используются несколько вентиляторов, то аналогичные расчеты выполняются для каждого из них.

Депрессия шахты принимается равной максимальному значе­нию из депрессий всех направлений. На угольных шахтах она со­ответствует состоянию отработки предпоследних ярусов, столбов в панели или выемочном поле. Если расчетное значение депрессии окажется больше максимально допустимой депрессии, то опреде­ляется допустимая депрессия подземных выработок (до которой следует снизить суммарную депрессию подземных выработок пу­тем уменьшения их сопротивления).

После определения депрессии шахты депрессии всех направ­лений должны быть приведены к этой величине методами регули­рования. При этом следует учитывать требования к месту расположения регуляторов с точки зрения обеспечения устойчивости струй в диагоналях.

Депрессия шахты рассчитывается на первые 15—20 лет ее ра­боты, т. е. на срок службы вентилятора. На этот период строится график изменения депрессии шахты во времени. Это позволит своевременно предусмотреть необходимые мероприятия по регу­лированию работы вентилятора главного проветривания. В край­нем случае для этого периода необходимо вычислить максималь­ное и минимальное значения депрессии шахты.

Источник

Депрессия и сопротивление выработок

Если работающий вентилятор создает позади себя давление меньше атмосферного, а впереди—больше атмосферного, принято гово­рить, что вентилятор всасывает воздух, в противном случае он на­гнетает воздух. Разницу между атмосферным давлением и давлением, создаваемым всасывающим вентилятором, называют депрес­сией, а разницу между давлением воздуха, создаваемым нагнета­ющим вентилятором, и атмосферным давлением называют ком­прессией, или напором. Депрессией также называют раз­ницу давлений между двумя сечениями движущегося воздушного потока.

Депрессия воздуха является основой физической величиной, характеризующей эффективность рудничного проветривания, с ко­торой связаны все вентиляционные расчеты. От величины депрес­сии зависят количество поступающего в шахту воздуха и энергети­ческие затраты на его перемещение.

Для подачи необходимого количества воздуха в шахту необходимо создать такую депрессию, которая была бы достаточной для преодо­ления сопротивлений, возникающих на пути его движения. Воздух, проходящий по выработкам, преодолевает сопротивление трения о стенки выработки, лобовые сопротивления армировки стволов и восстающих, а также местные сопротивления, возникающие от из­менения формы и направления воздушного потока при поворотах, сужениях, расширениях и т. п. Большая часть депрессии расходуется на преодоление сопротивления трения; величина местных сопроти­влений не превышает 10% от всей суммы сопротивлений.

Для относительной оценки трудности или легкости проветрива­ния шахт существует понятие эквивалентного отверстия.

Э к в и в а л е н т н ы м о т в е р с т и е м шахты называют та­кое отверстие в тонкой стенке, через которое при разности давлений по ту идругую сторону стенки, равной депрессии шахты, проходит то же количество воздуха, что и через шахту.

Источник