Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА ПРОВЕТРИВАНИЯ НЕФТЕШАХТЫ

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для проветривания уклонных блоков на месторождениях высоковязкой нефти и природного битума, подземная добыча которых производится шахтным способом с тепловыми методами воздействия на пласт (термошахтный способ) и нефтешахты в целом.

Известна система проветривания подземной отработки подкарьерных запасов кимберлитовой трубки, согласно которой в верхней части спирального автомобильного уклона к поверхности земли расположены вентиляционные скважины, а к месту соединения спирального автомобильного уклона с блочной горизонтальной выработкой за вентиляционными скважинами проходят восстающие, при этом между местом выхода струй воздуха из спирального автомобильного уклона в вентиляционные скважины и восстающими установлены шлюзы герметизации спирального автомобильного уклона (RU №2299988, опубл. 27.05.2007 г.).

Недостатки известной системы следующие:

- отсутствует регулирование режима проветривания с учетом изменяющейся естественной тяги;

- количество воздуха, поступающего за счет работы главного вентилятора в уклон, регулируется с помощью вентиляционного окна, которое оказывает дополнительное аэродинамическое сопротивление, увеличивая затраты электроэнергии на проветривание;

- проветривание подземной отработки подкарьерных запасов только за счет естественной тяги практически невозможно ввиду ее малой величины, особенно в теплое время года (суток), поэтому в системе применяется вентилятор, дополнительно потребляющий электроэнергию;

- выдаваемый через вентиляционную скважину загрязненный воздух попадает в труднопроветриваемый карьер, из которого в подземную отработку подается свежий воздух, в результате чего он может быть загрязнен.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой системе является устройство, осуществляющее управление режимом проветривания за счет использования системы автоматизации главной вентиляторной установки (RU №131083, опубл. 10.08.2013 г.).

Устройство позволяет осуществлять подачу воздуха в воздухоподающие стволы через калориферные установки, выполненные с возможностью изменения их теплопроизводительности. Регулирование режима работы главной вентиляторной установки (ГВУ) осуществляется при помощи электропривода, на который поступает управляющий сигнал с задающего устройства микроконтроллерного блока (МКБ) в зависимости от рассчитанной в нем величины средней плотности столбов воздуха в воздухоподающих и в вентиляционном стволах шахты, абсолютного значения тепловых депрессий, действующих между стволами шахты и общешахтной естественной тяги. Используются данные, полученные с датчиков температуры и давления, либо плотномеров, а также с датчиков расхода воздуха, расположенных в околоствольных дворах воздухоподающих стволов шахты, в месте пересечения главных вентиляционных выработок с вентиляционным стволом, в канале ГВУ и в калориферных каналах шахты.

Однако известное устройство обладает следующими недостатками.

- система предполагает регулирование производительности ГВУ при работе шахтных калориферных установок, т.е. только в холодное время года;

- осуществляется только регулирование потока воздуха, поступающего в воздухоподающие стволы, т.е. не предусмотрены пути снабжения свежим воздухом подземных горных выработок и рабочих зон.

Таким образом, известная система не обеспечивает эффективное проветривание подземных горных выработок и всех рабочих зон и регулирует подачу воздуха только в холодное время года.

Технический результат заключается в создании системы эффективного проветривания всех рабочих зон нефтешахты и создания безопасных и комфортных условий труда горнорабочих в любое время года путем распределения воздуха по подземным горным выработкам нефтешахты.

Сущность изобретения заключается в том, что в системе проветривания нефтешахты, включающей главную вентиляторную установку (ГВУ), установленную на вентиляционном стволе нефтешахты, микроконтроллерный блок (МКБ), связанный с датчиками температуры и давления воздуха, либо с плотномерами, а также с датчиками расхода воздуха, согласно изобретению, в каждой воздухоподающей выработке уклонного блока расположен вентилятор местного проветривания, а в каждой воздуховыдающей выработке уклонного блока размещен воздушный тамбур, состоящий из перемычек с дверями, а устья вентиляционных скважин уклонных блоков снабжены дефлекторами и поверхностными вентиляторами.

При этом датчики расхода воздуха, датчики температуры и давления воздуха или плотномеры расположены в воздухоподающих выработках, в главных исходящих вентиляционных выработках, в устьях и околоствольных дворах воздухоподающих стволов и в канале ГВУ, а дополнительные датчики расхода воздуха установлены в воздуховыдающих выработках уклонного блока за соединительной выработкой по ходу потока исходящего воздуха. Кроме того, дополнительные датчики температуры и давления или плотномеры расположены в буровых галереях уклонных блоков и на поверхности нефтешахты. Причем МКБ выполнен с возможностью регулирования расхода воздуха, поступающего в уклонные блоки в зависимости от показаний указанных датчиков за счет изменения режима работы вентиляторов местного проветривания, поверхностных вентиляторов и с возможностью изменения производительности ГВУ.

Осуществление разделения потока свежего воздуха на два потока и направление части потока в буровые галереи уклонных блоков, где воздух нагревается и затем выходит через вентиляционные скважины, обеспечивает проветривание подземных горных выработок, что создает безопасные и комфортные условия труда рабочих в любое время года.

Эффективность проветривания обеспечивается регулированием расхода воздуха, поступающего в уклонные блоки, с помощью МКБ в зависимости от показаний датчиков, размещенных в заданных точках, и использования положительного воздействия естественной тяги, возникающей в процессе проветривания.

Изобретение проиллюстрировано следующим образом.

На фиг. 1 представлена общая схема распределения воздуха внутри нефтешахты в процессе проветривания. На фиг. 2 - схема распределения воздуха внутри уклонного блока. Фиг. 3 - элемент I на фиг. 1. На фиг. 4 показана блок-схема заявляемой системы.

1 - свежий воздух;

2 - нагретый воздух;

3 - исходящий поток воздуха;

4 - воздухоподающий ствол;

5 - главная вентиляторная установка (ГВУ);

6 - канал ГВУ;

7 - вентиляционный ствол нефтешахты;

8 - уклонный блок;

9 - воздухоподающая выработка уклонного блока 8;

10 - воздуховыдающая выработка уклонного блока 8;

11 - соединительная выработка;

12 - воздуховод в соединительной выработке 11;

13 - глухая перемычка;

14 - двери;

15 - перемычка воздушного тамбура;

16 - буровая галерея;

17 - вентиляционная труба;

18 - дефлектор;

19 - поверхностный вентилятор;

20 - вентиляционная скважина;

21 - устье вентиляционной скважины 20;

22 - вентилятор местного проветривания;

23 - устье воздухоподающего ствола 4;

24 - околоствольный двор воздухоподающего ствола 4;

25 - главная исходящая вентиляционная выработка;

26 - датчик расхода воздуха;

27 - датчик температуры и давления или плотномер;

28 - микроконтроллерный блок (МКБ);

29 - дополнительный датчик расхода воздуха;

30 - дополнительный датчик температуры и давления или плотномер.

Система проветривания нефтешахты работает следующим образом.

По воздухоподающим стволам 4 свежий воздух 1 всасывается в подземную часть нефтешахты за счет разрежения, создаваемого главной вентиляторной установкой (ГВУ) 5, расположенной на вентиляционном стволе 7. Далее часть потока воздуха 1, имеющего температуру пород (порядка 10°С), проходит по подземных горным выработкам и подается в воздухоподающую выработку 9 уклонного блока 8 нефтешахты, затем поступает в буровую галерею 16, где нагревается при различных условиях от 45 до 70°С, и становится более легким. Из-за разности температур свежего воздуха 1, нагретого воздуха 2, выходящего из буровой галереи 16, и наружного воздуха в результате действия естественной тяги h_e, поток воздуха направляется на поверхность нефтешахты через вентиляционную скважину 20. Для поддержания устойчивой направленности потока воздуха по скважине 20, последняя оборудована на поверхности источниками тяги в виде дефлектора 18 и поверхностного вентилятора 19. Для предотвращения попадания нагретого воздуха 2 в уклонный блок 8 в нем установлен воздушный тамбур из двух перемычек 15. Для прохода горнорабочих из буровой галереи 16 в уклонный блок 8 и обратно в перемычках 15 установлены двери 14.

Для проветривания зон уклонных боков 8, расположенных за воздушными тамбурами из перемычек 15, другая часть поступающего в нефтешахту свежего воздуха 1 направляется вентиляторами местного проветривания 22 по воздуховодам 12, расположенных в соединительных выработках 11 в воздуховыдающие выработки 10 уклонных блоков 8 и становится потоком исходящего воздуха 3.

Объемный расход потоков воздуха, поступающих в уклонные блоки 8, задается МКБ 28, на который поступает информация с датчиков 26, 27, 29 и 30. Также регулируется и производительность ГВУ 5.

В зависимости от требуемого расхода воздуха для проветривания каждого отдельного уклонного блока 8 МКБ 28 выбирает режим работы поверхностного вентилятора 19. Если действия естественной тяги h_e, возникающей в отдельном уклонном блоке 8, будет достаточно для проветривания, то поверхностный вентилятор 19 по сигналу с МКБ 28 будет отключен, и поток воздуха будет выдаваться через вентиляционную скважину 20, в устье 21 которой расположена вентиляционная труба 17, с помощью дополнительного постоянно действующего источника тяги - дефлектора 18.

Если действия естественной тяги будет недостаточно, то в зависимости от ее величины МКБ 28 выберет нужный режим работы вентилятора 19, чтобы обеспечить необходимую тягу.

При этом регулируется режим работы вентиляторов местного проветривания 22, например, при помощи частотно-регулируемого электропровода (не показан). Для задания необходимой производительности вентиляторов 22 в воздуховыдающих выработках 10 уклонных блоков 8 установлены датчики 29.

Производительность ГВУ 5 регулируется МКБ 28 в зависимости от параметров наружного воздуха, определяемых при помощи дополнительного датчика температуры и давления или плотномера 30, а также датчиков расхода воздуха 26 и датчиков температуры и давления или плотномеров 27, установленных в устьях 23 и околоствольных дворах 24 воздухоподающих стволов 4, главных исходящих вентиляционных выработках 25 и в канале ГВУ 6.