Сегодня четверг 2 апреля 2020 г. 16:17
сделать стартовой в избранное
О проекте
Контакты
Форум
Размещение рекламы
   
 
 
Логин Пароль  
 
 
запомнить на этом компьютере
регистрация  |  если забыли пароль
 
 
№92август 2014Технический сектор
Вентиляция на подземных работах
Основная задача вентиляции шахт и рудников — обеспечение требуемым объемом воздуха на всех рабочих местах и путях перемещения людей в подземных выработках с целью сократить до приемлемого уровня те вредные загрязнители, с которыми невозможно пока бороться другими средствами.

автор статьи: Саркис Папазян

Одна из самых важных проблем по охране труда в горнодобывающих компаниях — это, по общему мнению, борьба с производственной пылью и газом, высокими температурами и влажностью при выполнении подземных работ по добыче различных полезных ископаемых. Основным же средством противодействия всем таким вредным явлениям и процессам считается система вентиляции горных выработок. В настоящее время, по подсчетам экспертов, на долю вентиляции в общем объеме средств борьбы с загрязнением воздуха приходится примерно 80-90%. Естественно, в связи с этим обстоятельством значительно возрастают требования к надежности и эффективности работы вентиляционных систем в шахтах. Они должны создавать и поддерживать приемлемые санитарно-гигиенические условия труда.
Проблема качества работ различных шахтных вентиляционных систем в настоящее время получила относительно надежный теоретический фундамент благодаря трудам ряда известных ученых и коллективов исследователей. Этому вопросу посвящены статьи и книги, множество дискуссий специалистов, выявлены достижения и узкие места. А как обстоят дела на практике? Анализ фактического состояния многих вентиляционных систем на сибирских, да и российских рудниках и  шахтах показывает, что значительное число вентиляторов основного проветривания работают при достаточно низких значениях КПД. Работа характеризуется неустойчивой и несвоевременной подачей требуемого объема воздуха в вентиляционную сеть шахты.

Утечки воздуха
Утечки воздуха нередко происходят сквозь вентиляционные сооружения и сети в шахте и на поверхности. Наибольшие трудности с этим вопросом возникают в ряде вентиляторов вспомогательного типа, а также системах каналов, особенно на больших расстояниях. Такие потери серьезно уменьшают подачу воздуха к месту потребления, могут вызвать и различного рода нарушения в общей вентиляции шахты. В ходе обследования большого числа угольных шахт экспертами было установлено, что утечки воздуха внутри шахт колеблются примерно от 23% до 66% объема от подаваемого в подземное пространство воздуха. Как выходить из положения? Твердые каналы, сделанные из стали с особым гальваническим покрытием либо стекловолокна, будучи смонтированы с уплотнениями, обычно имеют определенно низкую утечку воздуха и могут применяться на основных выработках протяженностью в несколько километров.

Потери ресурсов
Одна из граней данной проблемы прямо упирается в вопросы экономии энергоресурсов. Дело в том, что процесс вентиляции требует значительного количества электроэнергии. На проветривание каждой угольной шахты установками вентиляторов уходит до 30% всей расходуемой шахтой электроэнергии. Столь большие энергозатраты специалисты связывают с излишне высокой производительностью вентиляторных установок с одной стороны, и их эксплуатацией в недостаточно оптимальном режиме с другой стороны. Повышение их КПД на горных предприятиях Сибири, Крайнего Севера и РФ в целом только на 1% сэкономит многие миллионы КВт/ч электроэнергии и миллионы рублей. Следовательно, проблема снижения энергоемкости при проветривании шахт и последующая оценка эффективности систем всей вентиляции по факторам энергоемкости и безопасности остается достаточно актуальной, и дальнейшие исследования по этим направлениям являются важной научно-технической задачей.

Атмосфера шахты
Состав окружающей землю газовой оболочки колеблется в зависимости от точки измерения не более чем в пределах величины 0,01%. Химическая структура так называемого «сухого» воздуха в идеале распадается на следующие пропорции: азот — примерно 78,09%, кислород - около 20,95%, аргон — приблизительно 0,93%, двуокись углерода — порядка 0,03%. В разных количествах присутствует и водяной пар тоже, причем его доля зависит от температуры и давления воздуха, а также наличия, согласно технической терминологии, свободных водных поверхностей. С продвижением вентилирующего воздуха сквозь шахтное пространство концентрация такого пара может существенно изменяться. Определение состояния и структуры водяного пара, а также сухой так называемой воздушной смеси в том либо ином конкретном пункте требует знания 3 измеримых независимых качеств: температур сухого, а также влажного шариков термометра и барометрического давления.

Требования к процессу
Загрязнители, с последствиями которых необходимо бороться методом рассеивающей вентиляции, ― это, безусловно, пыль и газы. Конечно, может представлять определенную проблему также и ионизирующая радиация. Она связана с присутствующим в породах радоном, особенно же в урановых рудниках. То есть там, где увеличены фоновые концентрации от урана в разрабатываемых либо соседних скальных породах. Объем воздуха, требуемого для уменьшения концентрации загрязнителей, обычно зависит от интенсивности загрязнения и от эффективности ряда других мер борьбы с данным явлением. Наименьшая скорость движения потока воздуха в вентиляционных сетях определяется главным образом загрязнителем, который требует наибольшего разжижения, учитывая при этом различные побочные эффекты и процесс синергизма (это когда один загрязнитель способен серьезно усиливать эффект другого). Вот на основании этого положения и выявляется минимальная требуемая скорость движения воздуха, которая обычно равняется 0,25 м/с. Скорость воздушного потока увеличивается с повышением температуры в шахтах.

Дизельные агрегаты
В механизированных шахтах, где на определенный срок устанавливаются дизельные передвижные агрегаты, и при отсутствии постоянного, непрерывного контроля содержания газа на рабочих участках используется, на языке науки, разжижение выхлопного газа с целью определения самых минимальных требований к вентиляции воздуха.
Объем требуемого воздуха варьируется, как правило, в пределах величин 0,03-0,06  на один киловатт по номинальной мощности в пункте работы и зависит от типа силовой установки и от того, используется ли дополнительно какое-то кондиционирование выхлопного газа. Поступательное развитие в сфере топливной и машинной технологий будет обеспечивать меньший выхлоп вредных газов, а так называемые каталитические конвертеры, влажного типа скребки и фильтры из керамики могут далее уже уменьшать остаточные концентрации различных веществ.
 КПД дизельных установок, превращающих энергию горючего в полезную мощность, как правило, составляет порядка одной трети, большая же часть энергии уходит на преодоление различного рода трений, что, согласно расчетам, приводит к выходу такого количества теплоты, который приблизительно втрое больше по определяемой величине, чем выход самой полезной энергии. Даже на перевозках породы по склону вниз на грузовом автомобиле на полезную работу уходит только примерно 10% энергии, вырабатываемой из горючего. Более мощные дизельные агрегаты используются в более объемном передвижном оборудовании. Они требуют строгого соблюдения условий безопасности на больших разработках. Если принять для обычной транспортной единицы и типичного дизельного мотора степень разжижения выбрасываемого выхлопного газа с индексом 0,04  на один киловатт, то минимальные скорости движения потоков воздуха в том месте, где эксплуатируются дизели, должны составить в среднем около 0,5 м/с.
При различных способах
Хотя при наличии подробной информации по планированию всей разработки и вентиляционных систем общие требования к объему воздуха, как правило, не устанавливаются, все же желательно, полагают специалисты, включать их в имеющиеся критерии, применяемые для проекта. Определенные отклонения от нормативных значений всегда можно объяснить или оправдать, к примеру, в шахтах с проблемами по теплоте и радону на рабочих участках. Общая взаимосвязь здесь такая:
Количество добычи = αt + β
где t — промышленная добыча ежегодно в миллионах тонн (Mtpa),
α ― переменный коэффициент объема воздуха, который прямо связан с уровнем производства,
а β — постоянный объем воздуха, требуемый для того, чтобы вентилировать всю ультраструктуру разработки.
Все типичные значения α приводятся в таблице 1.


Постоянный объем воздуха β зависит в основном от системы и методов, например, обработки руды, а также в определенной степени от общего потенциала добычи. В тех шахтах, где разрабатываемая скальная порода обычно транспортируется под уклоном с применением дизельных грузовиков либо где нет дробления уже извлеченной скальной породы, специалисты считают подходящим значением β цифру в 50 м3/с. Данное значение увеличивается почти до 100 м3/с в случаях использования подземных дробилок, а также поднятии скипов с местом обслуживания под землей. Поскольку вся система обработки руды все больше становится обширной (то есть применяя конвейеры либо другие системы транспортирования руды), β может повышаться далее фактически до 50%. На достаточно больших шахтах, где установлены системы транспортирования из многих стволов шахты, постоянная объема воздуха β считается также множителем числа требуемых систем стволов шахты.

Условия для температуры
Обеспечение наиболее подходящих температурных условий в целях снижения неблагоприятного эффекта и опасности от теплового удара вполне возможно с помощью использования принудительного типа охлаждения в дополнение к установленной системе вентиляции, нужной для борьбы с различными загрязнителями. Термическое прикладное напряжение ― сложная функция переменных погоды и биологических реакций на них, — в практических понятиях горной промышленности — это скорость воздуха, а также температура влажного шарика в термометре, чьи влияния наиболее велики. Это можно иллюстрировать охлаждающей способностью уже исправленного в обшивке воздуха (Вт/м2), показанной в таблице 2. Лучистая температура здесь принята как равная самой температуре сухого шарика в термометре и на 10°С выше, чем температура у влажного шарика термометра. А барометрическое давление и режим обшивки достаточно типичны в условиях подземной работы (другими словами — 110 кПа и 0,52 единиц обшивки).
Скорость движения потока воздушных масс в 0,1 м/с обычно отражает эффект так называемой естественной конвекции (это отсутствие вообще заметного потока воздуха). А скорость воздуха в 0,25 м/с —  это минимум, обычно допускаемый нормативами в горной отрасли, а 0,5 м/с — это скорость, которая потребовалась бы там, где температура у влажного шарика в термометре уже превышает 25°С. Достижение термодинамического равновесия (определенное состояние, при котором не осуществляется теплообмен с окружающими предметами, телами, не изменяются давление и параметры тела, объекта, отсутствуют взаимные превращения газов, жидкостей и твердых тел), метаболической теплоты (это теплота, представляющая собой продукты окисления различных пищевых элементов и соединений в организме человека), следует из типичных показателей работы: отдых — 50 Вт/м2; легкая работа — от 115 до 125 Вт/м2; средняя работа — от 150 до 175 Вт/м2 и интенсивная работа — от 200 до 300 Вт/м2. Оптимальные температуры у влажного шарика в термометре находятся в основном между цифрами 27,5°С и 28,5°С, для менее же механизированных действий вполне приемлемы и более низкие температуры. У людей работоспособность снижается, а опасность заболеваний, связанных с теплотой, существенно увеличивается, когда температура у влажного шарика в термометре превышает цифру в 30.0°С, и работу, как правило, нельзя уже продолжать, если температура у влажного шарика в термометре свыше 32.5°С.

Тепловая нагрузка
Тепловые нагрузки в шахтах — это нагрузка теплоты в пространстве шахты, меньшая, чем охлаждающая возможность вентилирующего воздуха. Попросту говоря — это теплота сверх нормы по инструкции. Тепловая нагрузка шахты образуется от:
1) эффекта самосжатия воздуха в воздушных потоках всасывания;
2) потока поступающей теплоты на рабочие участки от скальной породы;
3) теплоты, исходящей из трескающейся и ломающейся скальной породы либо любой воды из трещинок прежде, чем она удалена из всей вентиляционной выработки либо рабочих разделов шахты;
4) теплоты, вырабатываемой оборудованием, применяемым при ломке руды и в процессах перевозки.

Относительный вклад любого из этих источников в общее количество теплоты специфичен для каждого, естественно, конкретного участка. Но основной источник — это самосжатие, дающее примерно 35-50% общего показателя тепла. С возрастанием глубины в шахте самосжатие способно доводить охлаждающую возможность воздуха до того положения, что ее значение уже становится отрицательным. И тогда эффект поступления большего объема воздуха должен повысить нагрузку охлаждения в пространстве шахты. Глубина добычи продукции, при которой охлаждение уже становится необходимым, как правило, будет зависеть в первую очередь от поверхностных погодных условий, расстояний участков, на которые воздушный поток следует через вентиляционные сети всасывания до того момента, как он будет уже использован, а также масштабом применения крупных агрегатов (на дизельной либо электрической тяге).
 


было установлено, что утечки воздуха внутри шахт колеблются примерно от 23% до 66%

 

***
В заключение скажем, что от оптимально выбранного режима проветривания и вентиляции шахты зависит общая производительность очистных, а также подготовительных участков, высокая эффективность различных профилактических мероприятий, производимых для предотвращения самонагревания частых угольных скоплений в уже выработанных пространствах и предотвращение образования взрывоопасных концентраций из метана в горных выработках. В ходе ведения горноспасательных работ, об этом не следует забывать, правильно выбранный режим вентиляции может содействовать успеху спасательных операций, тушению очагов возгораний и пожара, либо, наоборот, вентиляционная струя, проходя сквозь очаг горения, будет переносить различные ядовитые и вредные газы и отравлять рудничную атмосферу, блокируя выход персонала за пределы аварийного места.


 Спецвыпуск журнала «Промышленные страницы Сибири» «Добывающая промышленность» №3-2014 г.

скачать pdf

Новости
 
MashExpo Siberia состоится в сентябре
На основании Постановления Правительства Новосибирской области «О......
 
 
Типовое строительство вновь станет нормой
Поправки в Градостроительный комплекс вернут типовые проекты.......
 
 
Небоскрёбам в России утвердили правила пожарной безопасности
Фото: wikimedia.orgНе прошло у трёх лет, как......
 
 
Директор тамбовской стройфирмы пожаловался вице-премьеру на проблемы отрасли
Фото: kompaniya-kozerog.ruВ адрес заместителя председателя правительства России......
 
 
В России будут строить быстрее
Фото: rminstroyrf.ruК апрелю 2020 года Министерство строительства......
 
 
«Норникель» оцифрует металлы
Фото: nexchangenow.com«Норильский никель» переходит на цифровые торговые......
 
 
Коронавирус напал на нефтяной рынок
Фото: cnas.orgМировой спрос на нефть в 1......
 
АРХИВ НОВОСТЕЙ
   
   
© 2006-2017. Все права защищены. «Единый промышленный портал Сибири»
Цитирование приветствуется при условии указания ссылки на источник - www.epps.ru
© Создание сайта - студия GolDesign.Ru