CC BY
96
УДК 622.445 Л.М. Цинкер
ВостНИГРИ, Новокузнецк
ПРОВЕТРИВАНИЕ ПРОХОДЧЕСКИХ РАБОТ В ВЫРАБОТКАХ ПРИ ДОБЫЧЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ НА РУДНИКАХ И ШАХТАХ РОССИИ
L.M. Tsinker
East Scientific Research Ore Mining Institute (VostNIGRI)
19, Klimasenko Ul., Novokuznetsk, 654038, Russian Federation
VENTILATION OF UNDERGROUND DRIVING WORKS IN ORE AND COAL MINES OF RUSSIA
As a result of use of devices UNP-M and UNP-MM, important social, technical and economic effects are reached : the safety of underground mining works and the work culture are improved; the outburst of harm substances in the driving of workings in ore and coal mines is reduced; the distance from the end of airline up to the face of blind workings is increased on 16-20 meters; side by side with the effective ventilation, the dust and gas suppression directly in the face in blasting and driving works is provided and therefore the sanatorium and hygienic conditions of work of workers are improved; the quantity of delivered air into the face is increased in 1,2-1,4 times at the expense of the reduce of the air-supply line resistance; the air outflow velocity from the end part of the ventilation pipe line is increased in 2-3 times. The economic effect for 10 meters of mining of an underground working makes up 5 thousand rubles.
На подземных рудниках и шахтах для обеспечения фронта очистных работ ежегодно проходится большое количество подготовительных нарезных и буровых выработок, проветривание которых осуществляется нагнетательным способом с применением вентиляторов местного проветривания и вентиляционных труб.
Применяемые средства проветривания имеют определенные недостатки. Так, при производстве взрывных работ происходит разрушение призабойного звена вентиляционного трубопровода вследствие расположения его вблизи забоя (согласно требованиям п. 142 «Единых правил безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений подземным способом» ПБ 03-55303 и «Правил безопасности в угольных шахтах» ПБ 05-618-03 расстояние от конца вентиляционных труб до забоя ограничено 10 м), что обусловлено малой дальнобойностью струи воздуха из-за малой скорости истечения из воздухопровода. Применяемые средства проветривания не обеспечивают также подавления газа и пыли, образующихся в забое во время проходческих, добычных или взрывных работ, что приводит к загрязнению атмосферы как проветриваемой выработки, так и других выработок, расположенных по направлению движения исходящей струи.
С целью увеличения расстояния до 20м и более от конца вентиляционного воздухопровода до забоя тупиковых подготовительных выработок и качественного подавления пыли и газа непосредственно в очаге ее образования разработано устройство (рис. 1) нагнетательного проветривания
модернизированное (УНП-М), которое устанавливается на конце нагнетательного воздухопровода и используется в комплекте с вентилятором местного проветривания [1, 2].
Устройство нагнетательного проветривания модернизированное малогабаритное (УНП-ММ) представлено на рис. 2, обеспечивает качественное подавление пыли и газа на расстоянии до 16 м и более от конца магистральных труб сжатого воздуха и воды до тупиковой части горной выработки.
Рис. 1. Общий вид УНП-М Рис. 2. Общий вид УНП-ММ
По основным признакам, характеризующим изделия, УНП-М (ТУ 3146001-00190199-07) и УНП-ММ (ТУ 3146-002-00190199-08) относятся к классу изнашиваемых, восстанавливаемых из изделий конкретного назначения,
многократного циклического применения.
Техническая характеристика УНП-М УНП-ММ
Зона проветривания и пылеподавления не менее, м 20 16
Производительность при давлении сжатого воздуха 0,5 МПа, м3/мин 100 28
Расход сжатого воздуха, м3/мин 4,5 4,5
Ширина кольцевой щели, мм 0,15-0,20 0,15
Расход воды не более, л/мин 30 12
Уровень шума не более, дБ 80 80
Эффективность пылеподавления не менее, % 80 70
Срок эксплуатации, лет 6 6
Габариты, мм 1120х400 275 X 160
Масса, кг 30 4,2
УНП-М (рис. 3) состоит из конфузора 1, промежуточного фланца 2 и насадки 3, включающей внутреннюю кольцевую камеру 4 и штуцер 5 для подвода сжатого воздуха в камеру 4. Торцовая часть внутренней поверхности
насадки 3, примыкающая к фланцу, имеет сферическую форму. В месте соединения насадки с фланцем с помощью болтов за счет прокладки образуется кольцевая щель.
Рис. 3. Схема конструкции УНП-М
1 - конфузор; 2 - промежуточный фланец; 3 - насадка; 4 - кольцевая камера; 5,6
- штуцер; 7 - кольцевая щель; 8 - сетчатый фильтр; 9 - стопорное кольцо; 10 -
ручки для переноса устройства
Для подвода воды во внутреннюю полость устройства конфузор 1 снабжен в выходной части штуцером 6. С целью предотвращения засорения кольцевой щели 7 механическими примесями в штуцере 5 для подвода сжатого воздуха установлен сетчатый фильтр 8, зафиксированный от выпадения стопорным кольцом 9. Для переноса устройство снабжено ручками 10, которые используются также совместно с рым-болтом для его монтажа в горной выработке.
Нормальная работоспособность устройства УНП-М определена шириной воздухо-выдающей кольцевой щели 0,15-0,20 мм, образованной торцом насадки и промежуточным фланцем (регулируемой прокладкой).
Особенностью устройства является подача сжатого воздуха (давление от 0,5 до 1 МПа) в насадку и, во-вторых, подача воды в конфузор. Включение УНП-М в работу осуществляется совместно с вентилятором местного проветривания. Сжатый воздух под давлением подается в УНП-М, истекает из кольцевой щели, расширяется и устремляется в сторону торцевого среза насадки, создавая во внутренней полости насадки разряжение, увеличивая перепад давления в трубопроводе и обеспечивая поступление дополнительного объёма воздуха через приёмную часть конфузора. Подача воды в воздушный поток, образуемый в конфузоре, обеспечивает создание мелкодисперсной водо-воздушной смеси, которая поступает в очаг образования пыли и газа проветриваемой выработки.
Конструкция УНП-ММ (рис. 4) включает распределительное устройство, состоящее из штуцеров 1 и 2, промежуточного фланца 3 и насадки 4, имеет
сферическую форму. В месте соединения фланца и насадки, осуществляемого с помощью болтов 9, шайб 10 и гаек 11, за счет прокладки 6 образуется кольцевая щель 12. Для подвода воды во внутреннюю полость устройство УНП-ММ снабжено в выходной части штуцером 2 для подвода воды. С целью предотвращения засорения кольцевой щели механическими примесями в штуцере 1 для подвода сжатого воздуха установлен сетчатый фильтр 8. Для переноса устройство снабжено ручкой, которая используется также для его монтажа в горной выработке. В штуцерах установлены стопорные кольца 14. Поступление дополнительного объёма воздушного потока осуществляется через приёмную часть горловины диффузора 7. Истечение образовавшейся мелкодисперсной водо-воздушной смеси происходит из диффузора.
Рис. 4. Схема конструкции УНП-ММ
1 - штуцер для подвода воздуха; 2 - штуцер для подвода воды; 3 -промежуточный фланец; 4 - насадка; 5 - фланец; 6 - прокладка; 7 - диффузор; 8 - сетчатый фильтр; 9,10 и 11 - болт с шайбой и гайкой; 12 - кольцевая щель; 13
- ручка; 14 - стопорное кольцо
Схема нагнетательного проветривания с использованием УНП-М представлена на рис. 5. Устройство 1 соединяется с вентиляционным нагнетательным воздухопроводом 2 посредством замкового хомута. С помощью прорезиненных рукавов 3 и 4 устройство подключается к магистралям сжатого воздуха и воды. Вентилятор местного проветривания 5 присоединяется к воздухопроводу в выработке за сопряжением со стороны входящей струи, создаваемой за счет общешахтной депрессии.
Работа установки нагнетательного проветривания осуществляется следующим образом (см. рис. 5). Вентилятором местного проветривания 5 нагнетают свежий воздух по воздухопроводу 2 к УНП-М. Одновременно в
кольцевую камеру насадки через штуцер подается сжатый воздух, который со сверхзвуковой скоростью истекает через кольцевую щель, огибает сферическую поверхность насадки и создает разрежение в конфузоре, способствующее ускорению воздушного потока, нагнетаемого вентилятором. При этом дебит вентилятора, количество подаваемого в забой воздуха, а также скорость воздушной струи на выходе из установки увеличиваются.
Рис. 5 - Схема нагнетательного проветривания с использованием УНП-М
1 - устройство УНП-М; 2 - воздухопровод; 3 - водоподводящий рукав; 4 -рукав для подвода сжатого воздуха; 5 - вентилятор местного проветривания
Для совмещения процесса проветривания с одновременным подавлением пыли во внутреннюю полость конфузора через патрубок подают воду. В результате взаимодействия со струёй сжатого воздуха образуется мелкодисперсная водо-воздушная смесь, которая заполняет призабойное пространство на длину до 20 м по всему сечению выработки. За счет этого, наряду с вымыванием продуктов взрыва, происходит интенсивное смачивание и осаждение пыли непосредственно в призабойном пространстве.
На рис.6 показано проветривание при проходческих работах на рудниках и шахтах с применением УНП-ММ. Открытием запорного вентиля 1 сжатый воздух подаётся по воздухопроводу 2 к устройству нагнетательного проветривания модернизированному малогабаритному 3. Сжатый воздух через штуцер и сетчатый фильтр поступает во внутреннюю кольцевую камеру и, истекая из неё, создаёт на внутренней выпуклой поверхности насадки разрежение. В результате разрежения в приёмное отверстие диффузора из окружающей атмосферы поступает воздух в большом объёме. Одновременно производится открытие запорного вентиля 4, и осуществляется подача воды по водоподводящему трубопроводу 5 к УНП-ММ через штуцер с последующим взаимодействием воды с воздухом. В результате взаимодействия воздушного потока с водой образуется мелкодисперсная водо-воздушная смесь, которая через приёмную горловину диффузора УНП-ММ подаётся в забойное
пространство горной выработки по всему сечению на расстояние до 16 м. Обеспечивается качественное подавление пыли и газа, образующихся в забое горной выработки во время взрывных и проходческих работ.
Рис. 6. Схема проветривания выработок с УНП-ММ
1 - запорный вентиль сжатого воздуха; 2 - воздухопровод; 3 - устройство УНП-ММ; 4 - запорный вентиль водоподводящего трубопровода; 5 -водоподводящий трубопровод
В результате применения предлагаемых УНП-М и УНП-ММ достигаются важные социальные и технико-экономические эффекты: повышается
безопасность ведения подземных горных работ и культура труда; снижается на 20-25% время проветривания при проходке выработок на рудниках и в шахтах; увеличивается расстояние от конца воздухопровода до забоя тупиковых выработок на 20 м и 16 м, тем самым обеспечивается сохранность воздухопровода при производстве взрывных работ; обеспечивается (наряду с эффективным проветриванием) пыле- и газоподавление непосредственно в забое при взрывных и проходческих работах и тем самым улучшаются санитарно-гигиенические условия труда рабочих; увеличивается количество подаваемого в забой воздуха в 1,2-1,4 раза за счет снижения сопротивления сети; увеличивается скорость истечения струи воздуха из конечного участка вентиляционного трубопровода в 2-3 раза. Экономический эффект составляет от 3,0 до 5,0 тыс. рублей на 10 м проходки горной выработки.
Получены: сертификат соответствия №РОСС RV.МЩ04.В00819;
заключение экспертизы промышленной безопасности и разрешение на применение № 68-ИД-03942 Управления по технологическому и
экологическому надзору по Кемеровской области; разрешение Ростехнадзора № РРС 00-24697 (г.Москва) на применение устройств нагнетательного проветривания в рудниках и угольных шахтах России, в том числе опасных по газу и пыли.
Для решения вопросов по массовому применению УНП-М и УНП-ММ на рудных и угольных шахтах, для предприятий, имеющих возможность изготовления таких устройств, разработаны и подготовлены: комплект
конструкторской документации; техническое описание; инструкция по эксплуатации и технике безопасности; технические условия и паспорт; комплект разрешительных документов.
При необходимости институт имеет возможность изготовления УНП-М и УНП-ММ с последующей передачей в эксплуатацию на рудники и угольные шахты. Изготовленные устройства снабжаются соответствующим пакетом разрешительных и эксплуатационных документов.
В настоящее время разработанные и изготовленные устройства для проветривания подготовительных выработок УНП-М и УНП-ММ эксплуатируются на Таштагольском, Горно-Шорском, Казском и Абаканском рудниках ОАО «Евразруда», на подземных предприятиях ОАО «Комбинат КМАруда».
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Цинкер Л.М. Устройство вспомогательное к вентиляторам для нагнетательного проветривания и создания предохранительной среды в забоях рудников и шахт, опасных по газу и пыли / Л.М.Цинкер // Безопасность труда в промышленности. - 2007. № 9. - С. 56-58.
2. Цинкер Л.М. Вспомогательное устройство УНП-М для проветривания тупиковых забоев рудников и шахт / Л.М.Цинкер // Горный журнал. - 2008. № 2. - С. 76-77.
© Л.М. Цинкер, 2009
