Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОВЕТРИВАНИЯ ТУПИКОВОЙ ВЫРАБОТКИ

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к вентиляции горных выработок, и может использоваться при проветривании тупиковых выработок.

Известен способ проветривания тупиковой горной выработки по патенту РФ на изобретение №2064588, E21F 1/00, 1996, включающий удаление загрязненного воздуха из призабойной зоны с помощью естественного циркуляционного вихревого движения. В один из контуров циркуляционного вихревого движения устанавливают источник тяги и осуществляют движение воздуха по контурам циркуляционного вихревого движения. Удаление загрязненого воздуха из призабойной зоны осуществляют по одной стороне каждого контура циркуляционного вихревого движения. Поступление свежего воздуха осуществляют по другой стороне каждого контура. Недостатком является невозможность регулирования объема воздуха, поступающего в тупиковую выработку.

Объем воздуха для подачи в тупиковую выработку рассчитывают исходя из максимальной длины выработки. В процессе проходки выработки до достижения максимальной ее длины в выработку подается излишний, максимальный объем воздуха, превышающий объем, необходимый для ее меньшей длины. Это приводит к повышенной запыленности воздуха в рабочей зоне, превышающей допустимые значения.

Известен способ проветривания тупиковой горной выработки или скважины по патенту РФ на изобретение №2278269, E21F 1/00, 2004, включающий подачу свежего воздуха из сквозной горной выработки вентилятором по трубопроводу в тупиковую горную выработку. В тупиковой горной выработке создают локальное закрытое пространство с возможностью его перемещения по выработке. Локальное пространство снабжено клапаном, регулирующим давление. Из сквозной горной выработки по трубопроводу с помощью вентилятора подают свежий воздух в локальное закрытое пространство. На регулирующем клапане при этом устанавливают давление, превышающее давление в тупиковой горной выработке. Недостатком является сложность конструкции устройства для проветривания, повышение аэродинамического сопротивления движению воздуха по тупиковой выработке, снижение безопасности работы в тупиковой выработке.

В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбран способ проветривания тупиковых горных выработок рудников и угольных шахт по патенту на изобретение №2478791, E21F 1/12, 2013. Согласно данному способу, для проветривания используют регулирующее устройство, выполненное в виде металлической треугольной пирамиды из уголковой стали с заслонками жалюзийного типа. Основание пирамиды закрепляют анкерными соединениями на стене вентиляционного штрека так, чтобы ее вершина была направлена вдоль среднего вертикального сечения выработки. Недостатком является сложность определения объема свежего воздуха, проходящего по вентиляционному штреку, и сложность определения объема отделяемой части воздуха, направляемого в тупиковую выработку. Это может служить причиной или недостаточной, или избыточной подачи воздуха в тупиковую выработку, что в свою очередь приводит к снижению эффективности ее проветривания. Кроме того, конструктивное исполнение регулирующего устройства и отсутствие вентилятора местного проветривания также приводят к недостаточной эффективности проветривания и дополнительным затратам электроэнергии на проветривание. Это связано с большими аэродинамическими потерями потока, ударяющегося в плоскую перегородку большой площади, расположенную поперек потока, вследствие чего образуются завихрения в зоне входа в тупиковую выработку. При отсутствии принудительного направления воздуха вдоль стены выработки с помощью вентилятора снижается объем воздуха, необходимый для эффективного проветривания тупиковой выработки.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности проветривания тупиковой выработки.

Технический результат достигается за счет того, что в способе проветривания тупиковой выработки, включающем установку в воздухоподающем штреке регулирующего устройства и регулирование потока воздуха с помощью заслонки регулирующего устройства, согласно изобретению, регулирующее устройство выполнено в виде трубопровода с развилкой, на входе которого установлен вентилятор, трубопровод разветвлен на вентиляционный трубопровод, свободный конец которого заводят в тупиковую выработку, и на трубопровод сброса, находящийся в воздухоподающем штреке, с помощью датчика расхода контролируют объем воздуха, поступающий в трубопровод сброса, и регулирующим устройством, установленным на трубопроводе сброса, регулируют объем воздуха, подаваемого по вентиляционному трубопроводу в тупиковую выработку.

Технический результат обеспечивается тем, что регулирующее устройство, в которое попадает поток свежего воздуха, перемещающийся за счет общешахтной депрессии по воздухоподающему штреку, выполнено в виде трубопровода с развилкой, установленной после входного цилиндрического участка. Это позволяет получать поток свежего воздуха и делить его на два направления. Установка на входе в трубопровод вентилятора местного проветривания позволяет создавать избыточное давление для движения потока по двум направлениям - по вентиляционному трубопроводу, который заводят в тупиковую выработку, и по трубопроводу сброса. Движение потока воздуха по вентиляционному трубопроводу, заведенному в тупиковую выработку и идущему вдоль ее оси под действием избыточного давления от вентилятора, позволяет уменьшить завихрения в местах изменения направления потока и снизить аэродинамические потери, влияющие на эффективность проветривания. Направление части потока в трубопровод сброса и регулирование объема воздуха, проходящего по данному трубопроводу, с помощью заслонки позволяет также регулировать объем свежего воздуха, направляемого в тупиковую выработку. Установка регулирующего устройства, в частности заслонки, на трубопроводе сброса также служит для целей повышения эффективности проветривания. В случае установки заслонки в вентиляционном трубопроводе она будет снижать его сечение, т.е. увеличивать аэродинамическое сопротивление, на которое работает вентилятор. При этом рабочая точка на вентиляционной характеристике вентилятора будет перемещаться в область более высоких давлений и низкого КПД, т.е. будут увеличиваться затраты электроэнергии на проветривание и снижаться эффективность данного процесса. При наличии трубопровода сброса аэродинамическая характеристика, на которую работает вентилятор, выравнивается. Использование датчика расхода, установленного в вентиляционном трубопроводе, позволяет контролировать подачу оптимального объема воздуха, необходимого для конкретной текущей длины тупиковой выработки. Направление в тупиковую выработку объема воздуха, оптимального на момент проветривания, повышает эффективность проветривания. Подача объема воздуха менее расчетного оптимального значения приводит к недостаточному проветриванию вследствие слабого потока, подача объема воздуха свыше оптимального значения для имеющейся длины тупиковой выработки приводит к увеличению запыленности вследствие излишней силы потока и образования завихрений в тупиковой зоне. В том и другом случае ухудшается эффективность проветривания, влияющая на безопасность условий труда.

На фиг. 1 представлена схема проветривания тупиковой выработки, где свободный конец сбросного трубопровода расположен до входа в тупиковую выработку.

На фиг. 2 представлена схема проветривания тупиковой выработки, где свободный конец сбросного трубопровода расположен после входа в тупиковую выработку.

На фиг. 3 представлено регулирующее устройство для проветривания тупиковой выработки.

Способ проветривания тупиковой выработки осуществляют следующим образом.

В воздухоподающем штреке 1 рудника или шахты устанавливают регулирующее устройство для проветривания тупиковой выработки 2. Устройство состоит из трубопровода 3 с развилкой 4, после которой трубопровод 3 разделяется на два рукава - вентиляционный трубопровод 5 и трубопровод сброса 6. Тип вентиляционного трубопровода 5 выбирают исходя их технологических регламентов, утвержденных для каждого рудника индивидуально. Обычно используют гибкие шахтные вентиляционные трубопроводы диаметром 500, 600, 800, 1000 и 1200 мм. На входе в трубопровод 3 устанавливают вентилятор местного проветривания 7. Чаще всего используют осевые вентиляторы типа ВМЭ-5, ВМЭ-6, ВМЭ-8 и ВМЭ-2-10А. На трубопроводе сброса 6 устанавливают регулирующее устройство, выполненное в виде регулируемой заслонки 8. В вентиляционном трубопроводе 5 установлен датчик расхода воздуха 9. По воздухоподающему штреку 1 движется поток чистого воздуха 10, часть которого засасывается вентилятором 7 в трубопровод 3, движется по нему до развилки 4, в которой делится на два потока. Далее один поток 11 направляется в вентиляционный трубопровод 5 и выходит из него в тупиковую выработку 2, движется вдоль стенки выработки, проветривает ее и выходит в воздухоподающий штрек 1. Второй поток 12 направляется в трубопровод сброса 6 и далее, проходя через заслонку 8, направлется в вентиляционный штрек 1. Для проветривания используют воздух, проходящий через вентилятор 7. С помощью датчика расхода 9 определяют объем воздуха, проходящий через вентиляционный трубопровод 5. Датчик расхода могут устанавливать на выходе трубопровода 5 или в любом месте трубопровода сброса 6. Далее, исходя из известного постоянного значения производительности вентилятора, т.е. объема перемещаемого им воздуха за единицу времени, определяют объем воздуха, поступающего с потоком 11 в тупиковую выработку, и сравнивают его с расчетным значением, соответствующим данной длине выработки 2. Запыленность воздуха рассчитывают для конкретных условий ведения горных работ, обводненности выработок и породы полезного ископаемого. В зависимости от этого определяют максимальный объем воздуха, который необходимо подавать в забой, т.е. при максимальной длине тупиковой выработки 2, например 200 м. Исходя из максимального значения объема воздуха, определяют объем воздуха для текущей длины выработки 2 на момент проветривания. Далее заслонкой 8 вручную или автоматически с помощью автоматизированной системы управления регулируют поток 12. Пропускают через трубопровод сброса 6 тот объем воздуха, определяемый датчиком расхода 9, при котором через вентиляционный трубопровод 5 проходит необходимое, расчетное количество воздуха, являющееся оптимальным для эффективного проветривания тупиковой выработки 2 данной длины. За счет изменяющегося положения задвижки 8 изменяется расход в трубопроводе сброса 6. В открытом положении задвижки 8 расход воздуха в трубопроводе сброса 6 является максимальным, при закрытом - минимальным. За счет регулирования положения заслонки 8 изменяется расход как в трубопроводе сброса 6, так и в вентиляционном трубопроводе 5. Излишняя часть воздуха, поступающая в трубопровод 3, удаляется через трубопровод сброса 6 в воздухоподающий штрек 1. Расчетный объем воздуха, необходимый для проветривания выработки 2, зависит от ее длины. По мере увеличения длины тупиковой выработки 2 в процессе проходки уменьшается количество воздуха, сбрасываемого через трубопровод сброса 6, но объем, подаваемый в рабочую зону выработки 2, остается в пределах расчетного, необходимого для этой увеличенной длины. Максимальная длина тупиковой выработки 2 устанавливается расчетами для каждого отдельного случая. Длина вентиляционного трубопровода 5 должна быть короче текущей длины тупиковой выработки 2, минимально - на длину комбайна, примерно 3-5 метров. Регламентированное расстояние от конца вентиляционного трубопровода 5 до забоя или пульта управления горным комбайном составляет не более 10 метров. В зависимости от горно-геологических условий, типа проходки подземных горных выработок и рассчитанного с учетом этих факторов аэродинамического сопротивления воздухоподающего штрека 1 определяют оптимальное месторасположение свободного конца трубопровода сброса 6. Свободный конец трубопровода сброса 6 располагают в штреке 1, либо до входа в тупиковую выработку 2, либо после него, на исходящей из тупиковой выработки 2 струе потока 11. Наряду с предотвращением запыленности воздуха в забое улучшаются условия проветривания тупиковой выработки 2, влияющие на безопасность условий труда, а также снижаются финансовые затраты на приобретение и обслуживание оборудования для проветривания.

Таким образом, изобретение позволяет повысить эффективность проветривания тупиковой выработки