Результат интеллектуальной деятельности: Способ вентиляции подземных горных выработок

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам повышения эффективности общешахтной вытяжной вентиляции при подземной добыче полезных ископаемых.

Известен способ вентиляции подземных горных выработок (RU 2032080 С1 МПК E21F 1/00), включающий выдачу исходящей струи посредством всасывающего вентилятора в центральной секции по стволам и во фланговых секциях по скважинам и проветривание магистральных выработок, соединяющих фланговые секции с центральной, при котором, с целью повышения эффективности вентиляции, во фланговых секциях осуществляют подачу воздуха по скважине за счет нагнетания, величину которого при заданном количестве воздуха выбирают равным преодолению сопротивления только этой скважины, и магистральные выработки проветривают путем регулируемого подвода части воздуха от ствола со свежей струей при минимально допустимой скорости в одну из них и отвода этого воздуха вместе с частью исходящей струи фланговой секции по остальным магистральным выработкам и далее по стволу с исходящей струей при предельно допустимой скорости воздуха.

Недостатками способа являются большие капитальные затраты на сооружение дополнительных горных вентиляционных выработок.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является известный способ вентиляции подземных горных выработок, принятый за прототип (Руководство по проектированию и строительству герметических надшахтных зданий и сооружений находящихся под высоким давлением - Донецк: Проектный и научно-исследовательский институт «Донецкий Промстройниипроект», 1981. 97 с.), включающий создание общешахтной депрессии с помощью вытяжной вентиляторной установки, а также герметизацию устья шахтного транспортно-вентиляционного ствола посредством размещения шлюзовой камеры ниже уровня разгрузки стационарной подъемной машины, при этом повышение герметичности также еще обеспечивается применением дополнительных мер по конструктивному устранению утечек шлюзовой камеры и копрового сооружения установкой дополнительных уплотнений.

Недостатком данного способа повышения герметичности устья транспортно-вентиляционного ствола является его низкая эффективность, в виду конструктивной сложности обеспечения устранения всех возможных неплотностей копрового сооружения установкой дополнительных уплотнений.

Задачей изобретения является повышение герметичности устья шахтного ствола.

Задача решается тем, что в способе вентиляции подземных горных выработок,

включающем создание общешахтной депрессии с помощью вентиляторной установки, всасывающей рудничный воздух через вентиляционный канал, сопряжённый с транспортно-вентиляционным стволом, и герметизацию устья транспортно-вентиляционного ствола посредством размещения в нём шлюзовой камеры ниже уровня разгрузки подъёмных сосудов, согласно изобретению, в шлюзовой камере создают разрежение с помощью эжекционного устройства, за счёт гравитационной энергии потока закладочной смеси, спускаемой с поверхности в шахту по трубопроводу, связанному со шлюзовой камерой соединительным трубопроводом.

Техническим результатом предлагаемого решения является повышение герметичности устья шахтного ствола путём аспирации из неё воздуха эжекцией в поток закладочной смеси, за счёт чего создаётся противоточное движение воздуха в шлюзовую камеру (находящуюся между горизонтальными перекрытиями) снизу из ствола. Тем самым, потоки воздуха через неплотности нижнего горизонтального перекрытия препятствуют проникновению атмосферного воздуха напрямую в ствол, повышая уровень герметичности шлюзовой камеры, и, как следствие, понижая внутришахтное давление Р_вш, без необходимости применения дополнительных мер по затратному и конструктивно сложному устранению утечек через всевозможные неплотности копрового сооружения установкой дополнительных уплотнений, как в способе-прототипе. Это позволяет обеспечить более существенное, по сравнению с прототипом, повышение герметичности устья шахтного ствола.

Способ поясняется графически на фиг.1, фиг.2 и фиг. 3, на которых изображены: вертикальный транспортно-вентиляционный ствол 1, надшахтный копёр 2 со стационарной подъёмной машиной, оснащённой подъёмными сосудами 3, вентиляторная установка 4, соединённая вентиляционным каналом 5 со стволом 1, закладочный трубопровод б, горизонтальные перекрытия ствола 7 и 8, между которыми находится шлюзовая камера 9, поворотные заслонки 10 и 11, регулятор потока 12 с впускными патрубками 13 и 14, соединительный трубопровод 15, эжекционное устройство 16.

Вентиляция подземных горных выработок шахты осуществляется через транспортно-вентиляционный ствол 1 (фиг. 1), созданием внутренней общешахтной депрессии Р_вш с помощью вентиляторной установки 4, а также герметизации устья шахтного транспортно-вентиляционного ствола 1 посредством шлюзовой камеры 9, находящейся между горизонтальными перекрытиями ствола 7 и 8, ниже уровня разгрузки подъемного сосуда 3.

При работе вентиляторной установки 4 в режиме всасывания воздуха из шахты, шлюзовую камеру 9 вакуумируют путем аспирации из нее воздуха эжекцией с помощью эжекционного устройства 16 в поток закладочной смеси, спускаемой с поверхности в шахту по трубопроводу 6, связанному со шлюзовой камерой 9 соединительным трубопроводом 15. Эжекция воздуха из шлюзовой камеры 9 (с производительностью Q_к) в данном случае производится за счет гравитационной энергии нисходящего потока закладочной смеси, спускаемой в шахту с поверхности по трубопроводу 6. При этом через шлюзовую камеру 9 образуются следующие потоки воздуха: Q_в - потоки через неплотности верхнего горизонтального перекрытия ствола 7 и верхнюю заслонку 10; Q_н - потоки воздуха через неплотности нижнего горизонтального перекрытия ствола 8 и заслонку 11.

Потоки воздуха Q_н создают при этом противоточное движение воздуха из ствола 1 в шлюзовую камеру 9. Тем самым, потоки воздуха через неплотности нижнего горизонтального перекрытия Q_н препятствуют проникновению атмосферного воздуха напрямую в ствол 1, повышая при этом уровень герметичности шлюзовой камеры 9, и, как следствие, понижая внутришахтное давление Р_вн на выходе из шахты, без необходимости применения дополнительных мер по затратному и конструктивно сложному устранению утечек через все возможные неплотности копрового сооружения установкой дополнительных уплотнений, как в способе-прототипе.

Пропускание подъемного сосуда 3 вверх, или вниз, осуществляют поворотными заслонками 10 и 11, при этом регулятор потока 12 соединяет трубопровод 15, находящийся под разрежением, с впускными патрубками 13 или 14, (фиг. 2) своевременно подключая эжекционное устройство 16 к шлюзовой камере 9, или отключая эжекционное устройство 16 от нее (фиг. 3). Наиболее эффективно поддерживать уровень разрежения в шлюзовой камере 9 (при помощи регулятора потока 12) на уровне, соответствующем номинальному разрежению на входе вентиляторной установки 4. Потоки (утечки) (Q_н) через неплотности нижнего горизонтального перекрытия ствола 8 и нижнюю заслонку 11 при этом будут равны нулю.

Таким образом, новым признаком предложенного способа является вакуумирование шлюзовой камеры транспортно-вентиляционного ствола аспирацией из нее воздуха эжекцией, создаваемой за счет гравитационной энергии движения нисходящего потока закладочной смеси, спускаемой в шахту по трубопроводу.

Применение предлагаемого способа обеспечивает более эффективную, по сравнению с прототипом, герметизацию устья шахтного транспортно-вентиляционного ствола.