Введения Шахтные вентиляционные системы Способы и схемы проветривания шахт и рудников Вентиляция тупиковых горных выработок Вентиляционное оборудование Заключения Список использованных литератур Введения

2. Способы и схемы проветривания шахт и рудников
В зависимости от того, каким образом обеспечивается необходимый перепад давлений воздуха на пути его движения по шахтной вентиляционной сети, различают нагнетательный, всасывающий и комбинированный способы проветривания.
Нагнетательный способ проветривания состоит в том, что перепад давлений в шахте создается путем повышения давления воздуха вентилятором в воздухоподающем стволе (рис. 2.1).

В воздухоподающем стволе (устье) давление Р1 выше атмосферного, а в воздуховыдающем стволе Р0, оно остается равным атмосферному. Таким образом, в выработках шахты создается перепад давления представляющий собой депрессию шахты, которая определяется по формуле h = P1 - P0

Достоинства нагнетательного способа: – применение одной вентиляционной установки; – надежность подачи электроэнергии на один вентилятор; – через вентиляционную установку проходит чистый воздух; – отсутствие подсосов воздуха через обрушенные породы. 
Недостатки нагнетательного способа: – необходимость устройства герметичного надшахтного здания у воздухоподающего ствола; – необходимость установки мощного главного вентилятора с большим диапазоном регулирования расхода воздуха и депрессии; – возможность загазования выработок и возникновения взрывоопасной среды при аварийной остановке вентилятора в газовых шахтах.
Всасывающий способ проветривания основан на том, что необходимый для движения воздуха перепад давления создается путем разрежения воздуха вентилятором в устье ствола, выдающего воздух .

За счет механической работы вентилятора давление воздуха в устье ствола уменьшается до значения Р2, меньшего нормального атмосферного давления. В этом случае депрессия шахты определяется по формуле h = P0 - P2
Достоинства всасывающего способа: – так как давление воздуха в любой точке горных выработок ниже нормального барометрического, то в случае остановки вентилятора воздух с дневной поверхности будет поступать в горные выработки под действием разности между атмосферным давлением и давлением воздуха в шахте, что особенно важно для газовых шахт, так как в таких случаях давление в выработках будет повышаться, вызывая замедление процесса загазирования выработок; – возможность применять как одну центральную вентиляционную установку, так и несколько их, которые устанавливаются на флангах шахтного поля; легче осуществляется регулирование распределения воздуха в выработках и реверсирование струи.
Недостатки всасывающего способа: – подсосы воздуха с поверхности через зоны обрушения, трещины и провалы, что вызывает загрязнение воздуха в очистных забоях и снижение интенсивности вентиляции; – необходимость систематически осматривать и очищать канал вентилятора от рудничной пыли; – необходимость систематически контролировать содержание метана в общей исходящей струе, так как вероятность взрыва метана при проходе воздушной струи через вентиляционную установку возрастает. – на пластах, опасных по самовозгоранию, может явиться причиной возникновения пожаров, в связи с чем всасывающий способ проветривания применяется при разработке угольных пластов, не склонных к самовозгоранию (на глубине >200 м) и не имеющих аэродинамической связи с поверхностью через зоны обрушения, провалы, трещины и др.
Комбинированный (нагнетательно-всасывающий) способ вентиляции заключается в том, что в одной части выработок шахты нагнетательным вентилятором создается избыточное давление воздуха, а в другой части всасывающим вентилятором – разрежение

Достоинства комбинированного способа: – уменьшение аэродинамической связи с поверхностью, в связи с уменьшением разности давлений между выработками шахты и дневной поверхностью; – распределение общешахтной депрессии на два вентилятора.
Недостатки комбинированного способа: – наличие нескольких вентиляционных установок; – трудность управления вентиляцией. Способ применяется на шахтах при значительной протяженности горных выработок и разработке самовозгорающихся углей и руд.
Схемы проветривания шахт
Под схемой проветривания шахты понимают определенный порядок расположения горных выработок, служащих для подачи свежей и отвода отработанной струи воздуха.
В зависимости от взаимного расположения выработок различают следующие схемы проветривания шахт:
1. Центральные схемы проветривания, которые могут быть:
-с центральным расположением стволов;
-с центрально отнесенным расположением стволов.
2. Диагональные или фланговые схемы проветривания, которые подразделяются на:
фланговую крыльевую - когда при восходящем проветривании очистных забоев целое крыло шахты имеет дону общую выработку для выдачи исходящей струи на поверхность;
фланговую групповую - когда одна выработка для исходящей струи используется не для всего крыла, а только для группы участков данного крыла;
фланговую участковую - когда каждый участок имеет свою выработку для выдачи исходящей струи на поверхность.
3. Комбинированные схемы проветривания - имеющие элементы центральных и фланговых схем.
Выбор схемы проветривания должен производиться с учетом требований Правил безопасности. В частности: – запрещается подача воздуха в шахту по скиповым и наклонным стволам, оборудованным конвейерами; – не разрешается выдача воздуха через обрушенные зоны и завалы; – должны соблюдаться допустимые минимальные и максимальные скорости движения воздуха в выработках;
В зависимости от числа и взаимного расположения выработок, по которым подается свежий и отводится загрязненный воздух, различают центральные, фланговые и комбинированные схемы вентиляции.
Центральные схемы проветривания шахт их преимущества и
недостатки
Центральные схемы характеризуются параллельным, но противоположно направленным движением свежей и исходящей струй по откаточному и вентиляционному горизонту. Для ее осуществления необходимо наличие только двух стволов, в качестве которых обычно используют клетьевой ствол для подачи свежей струи, а скиповой для выдачи исходящей (рис.12.1). При центрально отнесенной схеме проветривания, как правило, используются три ствола. Два из них (скиповой и клетьевой) расположены в центре шахтного поля, а третий вентиляционный отнесен по центру шахтного поля и расположен на выходе пластов под наносы (рис.12.2).

В этом случае вентилятор установленный на скиповом стволе используется для проветривания выработок околоствольного двора, а вентилятор на вентиляционном стволе для проветривания горных работ.

Преимущества центральной схемы:
1. Незначительные капитальные первоначальные затраты, так как не проводятся дополнительные вентиляционные стволы;
2. Быстрый ввод шахты в эксплуатацию;
3. Простота обслуживания вентиляторной установкой и управления вентиляциейшахты;
4. Простота реверсирования вентиляционной струи;
5. Концентрация поверхностных сооружений.
Недостатки центральной схемы:
1. Большие утечки воздуха с откаточного горизонта на вентиляционный и большие подсосы воздуха с поверхности в связи с тем, что трудно осуществить надежную герметизацию устья скипового ствола.
2. Неравномерная депрессия шахты, очень низкая при ведении горных работ у околоствольного двора и очень высокая при ведении горных работ у границ шахтного поля;
3. Большие затраты на поддержание выработок вентиляционного горизонта;
4. Снижается безопасность работ в связи с малым количеством запасных выходов на поверхность.
Фланговые (диагональные) схемы проветривания применяются при вскрытии шахтного поля в центре и на границах. В центре шахтного поля располагаются один или два ствола (как правило, воздухоподающие), а на границах шахтного поля – фланговые стволы (как правило, воздухоотводящие). Воздух по всей длине крыла движется в одном направлении, т. е. фланговые схемы вентиляции являются прямоточными. Схема применяется при разработке верхних горизонтов, т. е. при незначительной глубине горных работ.

Достоинства фланговых схем проветривания: – отсутствие утечек воздуха при его движении от воздухоподающего ствола до очистного забоя; – уменьшение общешахтной депрессии за счет сокращения пути движения воздуха; – равномерное распределение депрессии вентилятор главного проветривания на весь период отработки шахтного поля; – отсутствие необходимости поддержания выработок вентиляционного горизонта в течение всего периода отработки шахтного поля.
Недостатки фланговых схем: – большие капитальные затраты связанные с необходимостью проведения выработок основного горизонта перед началом очистных работ до границ шахтного поля; – увеличение потерь полезного ископаемого в охранных околоствольных целиках; – наличие большого числа вентиляционных установок усложняющих управление вентиляторами, их электроснабжение и обслуживание; – трудности реверсирования струй при аварийных режимах.
Комбинированные схемы проветривания шахт построены на сочетании в себе элементов центральных и фланговых схем с целью использования их преимуществ. В этих схемах в качестве воздухоподающего используется центральный ствол, а в качестве воздухоотводящих – центральные и фланговые стволы. В этих схемах в качестве воздухоподающего используется центральный ствол, а в качестве воздухоотводящих – центральные и фланговые стволы. При использовании таких схем часть выработок (особенно выработки, удаленные от воздухоподающего ствола участков) проветривается по прямоточным схемам, а другая часть – по возвратноточным. Если по условиям проветривания шахтное поле целесообразно разделить на ряд участков (секций), то применяется комбинированная секционная схема проветривания. В этом случае в центре шахтного поля проходятся воздухоподающие и воздухоотводящие стволы, а на флангах для отвода воздуха – шурфы.
Секционная схема применяется на крупных шахтах и рудниках, где для подачи и отвода воздуха используются до 10 шахтных стволов.
Достоинства комбинированных схем проветривания: – при значительном числе выработок и больших размерах шахтного поля депрессия вентиляционных установок остается относительно невысокой; – повышается надежность проветривания отдельных участков; – упрощается регулирование распределения воздуха на участках; – повышается безопасность работ благодаря увеличению числа выходов из шахты на поверхность.
Недостатки комбинированных схем: – сложность вентиляционной сети; – трудность управления работой вентиляторов и регулирования распределения воздуха по шахте в целом; – большие капитальные затраты.
Диагональные схемы проветривания
Диагональные схемы характеризуются прямоточным движением воздуха от воздухопадающего ствола к вентиляционному стволу (рис.12.3).
Достоинства диагональной схемы:
1. Невысокая и постоянная депрессия шахты;
2. Более низкие по сравнению с центральной схемой утечки воздуха;
3. Возможность погашения выработок вентиляционного горизонта, а следовательно незначительные затраты на их поддержание;
4. Повышается безопасность работ за счет увеличения запасных выходов.
Недостатки фланговых схем проветривания:
1. Увеличивается срок строительства шахты и капитальные затраты на проведение дополнительных стволов;
2. Сложность обслуживания большого количества вентиляторов
3. Сложность, иногда невозможность реверсирования вентиляционных струй.
Комбинированные схемы проветривания обладают достоинствами и недостатками как центральных, так и фланговых схем.

+ Фланговая схема проветривания