Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОВЕТРИВАНИЯ ВЫЕМОЧНОГО УЧАСТКА ПРИ ОБРАТНОМ ПОРЯДКЕ ОТРАБОТКИ

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для проветривания выемочных участков (панелей и блоков), в частности, калийных рудников.

Известен способ проветривания выемочных участков, при котором свежую струю воздуха подают в рабочие камеры из главного транспортного штрека в панельный выемочный штрек, пройденный по пласту калийной соли, а исходящую струю воздуха удаляют по панельно-блоковым вентиляционным штрекам, передовым (верхним) сбойкам, заглубленному конвейерно-вентиляционному штреку, пройденному по пласту каменной соли, в главный вентиляционный штрек (RU 2117763 С1, МПК Е21F 1/00, опубл. 20.08.1998). При этом часть свежего воздуха подают в нижнюю часть панели для проветривания заглубленного конвейерно-вентиляционного штрека.

Недостатками такого способа проветривания выемочного участка является низкая эффективность, которая происходит вследствие возникновения естественной тяги, при отработке наклонных частей выемочного участка, направленной встречно требуемому направлению движения воздуха. Естественная тяга возникает в контуре, включающем передовую сбойку, панельно-блоковый штрек, что приводит не только к снижению объемов воздуха, подаваемого в рабочие камеры, но и опрокидыванию (реверсированию) в определенных условиях исходящей струи воздуха в передовых сбойках и панельно-блоковых вентиляционных штреках. Для обеспечения оптимальных санитарно-гигиенических условий труда в панель необходимо подавать больший объем воздуха, что приводит к увеличению энергозатрат, т.е. электроэнергии, расходуемой на работу главной вентиляторной установки (ГВУ) на проветривание.

Кроме того, при возникновении пожара на ленточных конвейерах в заглубленном конвейерно-вентиляционном штреке при неизбежно увеличивающейся естественной тяге в вышеприведенном контуре продукты сгорания быстро начнут поступать в рабочие камеры и на панельный выемочный штрек через различные аэродинамические связи (ходки, рудоспуски, скважины и т.д.), что практически исключает возможность эвакуации горнорабочих с выемочного участка без специальных средств защиты органов дыхания.

Известен способ проветривания выемочных участков, включающий подачу свежей струи воздуха для проветривания рабочих камер из главного транспортного штрека на панельный выемочный штрек, пройденный по пласту калийной соли, а удаление исходящей струи воздуха по междукамерным вентиляционным сбойкам, отработанным камерам, заглубленному конвейерно-вентиляционному штреку, пройденному по пласту каменной соли, в главный вентиляционный штрек. На панельном выемочном штреке за рабочими камерами устанавливают вентиляционную перемычку, которая герметизирует выемочный штрек и изменяет пути движения воздушного потока загрязненного воздуха в пределах выемочного участка (RU 2201507 С1, МПК E21F 1/00, опубл. 27.03.2003).

Однако известный способ имеет низкую эффективность в результате отрицательного воздействия тепловых депрессий, возникающих в контуре вентиляционной сбойки, отработанной камеры и участка панельного выемочного штрека, расположенного ниже фронта рабочих камер, на утечки воздуха через выработанное пространство. На начальном этапе отработки, т.е. при малом количестве отработанных камер, тепловые депрессии будут незначительны по своей величине, а на конечном этапе напротив будут реверсировать часть отработанного (загрязненного) воздуха в отрабатываемые камеры.

Технический результат заключается в повышении эффективности проветривания, что достигается за счет предотвращения утечек воздуха путем своевременного монтажа-демонтажа вентиляционной перемычки за рабочими камерами в зависимости от величин тепловых депрессий, возникающих между выемочным штреком и вентиляционными сбойками, и увеличения объема воздуха, поступающего в выемочный участок.

Сущность изобретения заключается в том, что при осуществлении способа проветривания выемочного участка при обратном порядке отработки полезного ископаемого, расположенного по падению пласта, в который подают свежий воздух в выемочный штрек, устанавливают вентиляционную перемычку на выемочном штреке за рабочими камерами, отработанный воздух из которых удаляют по вентиляционным сбойкам в конвейерно-вентиляционный штрек, согласно изобретению предварительно осуществляют расчет минимальной и максимальной тепловых депрессий h_{е min} и h_{e max} соответственно, возникающих между выемочным штреком и вентиляционными сбойками, а также между выемочным и заглубленным конвейерно-вентиляционным штреками как функций от минимальной h_{e min}=f(ΔH_min) и максимальной h_{e max}=(ΔH_max) величин разностей высотных отметок между местом отработки рабочих камер и местом выхода воздуха из выемочного штрека в уклон ΔH_min и ΔH_mах соответственно, при этом величины ΔH рассчитывают в зависимости от количества парных отработанных камер по следующим формулам:

ΔH=L_в.уч-(L_в.уч-(L_от.уч+2b_кам+b_цел))·sinθ при N_{пар.кам}=2 и

ΔH=L_в.уч-(L_в.уч-N_пap.кaм(b_кaм+b_цeл))·sinθ при N_{пар.кам}>2,

где L_в.уч - длина выемочного участка,

N_{пар.кам} - количество парных отработанных камер,

L_от.уч - длина отработанного участка за вентиляционными сбойками,

b_кам - ширина отработанных камер,

b_цел - ширина целика,

θ - угол падения пласта,

при этом в процессе увеличения количества отработанных камер и при достижении величины тепловой депрессии, равной h_{e min}, перемычку демонтируют, а при достижении величины тепловой депрессии, равной h_{e max}, перемычку устанавливают вновь.

Было установлено, что возникающие при обратном порядке отработки выемочного участка, расположенного по падению пласта, тепловые депрессии способны противодействовать утечкам воздуха через выемочный в конвейерный штреки лишь при определенном числе рабочих камер и заданном угле наклона выемочного участка, а предохранение от утечек воздуха через выработанное пространство будет выполняться только тогда, когда тепловые депрессии достигнут предельной величины. При этом на начальном и конечном этапах регулирование поступления воздуха необходимо осуществлять с использованием вентиляционной перемычки, т.е в процессе увеличения количества отработанных камер и при достижении величины тепловой депрессии, равной h_{e min}, перемычку демонтируют, а при достижении величины тепловой депрессии, равной h_{e max}, перемычку устанавливают вновь.

В сравнении с прототипом перемычку устанавливают не на весь период отработки, а на определенных этапах, что снижает аэродинамическое сопротивление и повышает общую эффективность в течение всего процесса проветривания.

Расчет величин разностей высотных отметок между местом отработки рабочих камер и местом выхода воздуха из выемочного штрека в уклон ΔH_min и ΔH_max соответственно позволяет определять размеры минимальной и максимальной тепловых депрессий h_{e min} и h_{e max} соответственно, возникающих между выемочным штреком и вентиляционными сбойками, и осуществлять монтаж-демонтаж перемычек в тех случаях, когда это требуется.

Причем расчет величины ΔH будет различен при N_{пар.кам}=2 и при N_{пар.кам}>2, т.к. в формуле, применяемой для расчета ΔH, при N_{пар.кам}>2 не учитывается длина отработанного участка за вентиляционными сбойками (L_от.уч).

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 показана схема проветривания выемочного участка заявляемым способом.

1 - транспортный штрек;

2 - выемочный штрек;

3 - рабочие камеры;

4 - отработанные камеры;

5 - вентиляционные сбойки;

6 - заглубленный конвейерно-вентиляционный штрек;

7 - вентиляционный штрек;

8 - шахтная вентиляционная перемычка;

9 - уклон.

На фиг.2 представлен боковой разрез выемочного участка,

где ΔH - разность высотных отметок между местом отработки рабочих камер 3 и местом выхода воздуха из выемочного штрека 2 в уклон 9;

L_в.уч - длина выемочного участка;

L_от.уч - длина отработанного участка за вентиляционными сбойками,

b_кам - ширина отработанных камер 4,

b_цел - ширина целика,

θ - угол падения пласта.

Способ проветривания выемочного участка осуществляется следующим образом.

Предварительно осуществляют расчет минимальной и максимальной тепловых депрессий h_{е min} и h_{e max} соответственно, возникающих между выемочным штреком 2 и вентиляционными сбойками 5, а также между выемочным 2 и заглубленным конвейерно-вентиляционным 6 штреками как функций от минимальной h_{е min}=f(ΔH_min) и максимальной h_{e max}=f(ΔH_max) величин разностей высотных отметок между местом отработки рабочих камер 3 и местом выхода воздуха из выемочного штрека 2 в уклон 9 ΔH_min и ΔH_max соответственно.

Величины ЛЯ рассчитывают в зависимости от количества парных отработанных камер 4 и рабочих камер 3 по следующим формулам:

ΔH=L_в.уч-(L_в.уч-(L_от.уч+2b_кам+b_цел))·sinθ при N_{пар.кам}=2 и

ΔH=L_в.уч-(L_в.уч-N_пap.кaм(b_кaм+b_цeл))·sinθ при N_{пар.кам}>2,

где N_{пар.кам} - количество парных отработанных камер 4 и рабочих камер 3.

Свежую струю воздуха для проветривания выемочного участка подают из транспортного штрека 1 на выемочный штрек 2, откуда он поступает в рабочие камеры 3. Тепловые депрессии h_e2 и h_e3 будут препятствовать проходу воздуха через выемочный штрек 2 напрямую в конвейерно-вентиляционный штрек 6, расположенный ниже фронта рабочих камер 3. Исходящая струя воздуха удаляется по вентиляционным сбойкам 5, отработанным камерам 4 в заглубленный конвейерно-вентиляционный штрек 6 в вентиляционный штрек 7 через уклон 9. В процессе увеличения количества отработанных камер и при достижении величин тепловых депрессий, равных h_{e min}, перемычку 8 демонтируют, а при достижении величин тепловых депрессий, равных h_{e max}, перемычку 8 устанавливают вновь, т.е. выемочный штрек 2 ограждается.

В расчетах учитывается изменяющееся абсолютное значение тепловой депрессии h_e1, увеличивающей общий объем воздуха, поступающего в выемочный участок.

Моделирование воздухораспределения в реальных условиях калийного рудника показало, что при использовании заявляемой схемы проветривания с применением передвижной шахтной вентиляционной перемычки всего в одной южной панели рудника СКРУ-3 (Соликамского калийного рудоуправления №3, г.Соликамск, Пермский край) экономия электроэнергии составила 3396 МВт·ч за год.