Особенности работы над проектом вентсистемы угольной шахты

Роль вентиляции в работе угольных шахт часто недооценивается, и её разработке уделяется недостаточно времени. Применяются стандартные шаблоны, которые не включают в себя специфические параметры воздухообмена на угольном производстве. Это приводит к неудовлетворительной работе шахт, что влечет за собой необходимость реконструкции инженерных сетей. Отсюда дополнительные затраты, повышение риска для жизни обслуживающего персонала и шахтеров. Поэтому проектирование вентиляции угольных шахт – одна из важнейших задача, к выполнению которой надо подходить со всей ответственностью. Создание проекта таких сложных инженерных сооружений - задача для профессиональных и квалифицированных проектировщиков.

Общие положения

На специфику проектирования вентиляции рудников и других месторождений ископаемых глубокого залегания оказывает влияние внутренняя среда. Точнее, сопутствующий углю и другим ископаемым газ – метан. Это смертельно опасный углеводород, у которого нет цвета и запаха. Он в достаточном количестве залегает под землей. Работа системы вентилирования направлена на проветривание шахт и своевременное удаление опасного газа.

Создание проекта качественной, эффективной и надежной вентиляции шахты связано с анализом многих параметров и закономерностей. В расчете тесно переплетается экономическая и техническая составляющая.

Чем больше горно-геологических и горнотехнических факторов будет учтено, тем точнее получится расчет. Тем безопаснее будут условия труда на объекте. А это несет экономическую выгоду в среднесрочной и долгосрочной перспективе.

Максимальная нагрузка на забой с высокой газоносностью - вот что надо от проекта. Для выполнения этих требования анализируются все факторы, которые прямо или косвенно могут повлиять на качество воздухообмена. Это подразумевает учёт таких параметров, как схема вскрытия и подготовки шахты к работе.

Схема вентиляции угольной шахты

Многообразие факторов, влияющих на расчёт, влечёт за собой большое количество ошибок, главная из которых – это использование устаревших, не соответствуют современным требованиям, методик расчёта. Например, расчет нагрузки ведется без учета вентиляционных мощностей. И после запуска шахты оказывается, что вентсистема не справляется, так как была «наложена» на готовый проект, а не «вписана» на начальном этапе разработки. Поэтому уже на этапе сбора данных проектировщики обязаны учитывать фактор вентиляции.

Кто учувствует в проектировании

Исходные данные для составления профессионального проекта предоставляются заказчиком, он должен ориентироваться на СН 202-69. Это подробная инструкция с правилами разработки проектной и сметной документации. В работе принимает участие не только проектная организация, но и ряд других:

  1. Организация по проведению геологической разведки.
  2. Представители шахты.
  3. Проектная организация.
  4. Научно – исследовательский институт (НИИ).

Рассмотрим роль каждой организации подробнее.

Организация по проведению геологической разведки

Её работа регламентируется положением, утвержденным Министерством геологии СССР 21 июля 1970 года. Согласно ему, геологическая разведка передает проектной организации ряд исходных данных, характерных для подземных участков данного региона:

  • Расчетные параметры природной метаносности данного района (причем, с привязкой к конкретным угольным пластам).
  • Подробные карты, где указываются места забора проб. На них отмечается глубина забора, наносятся верхние и нижние границы залегания.
  • Результаты лабораторного исследования угля на каждой шахте.
  • Разрезы геологических пластов с указанием границ залегания слоя метана.
  • Разрезы скважин, с сохранением формы и указанием пластов.

Документация оформляется с соблюдением правил, описанных во «Временных технических требованиях для угольной промышленности».

Представители шахты

Расположение забоев в земле

В отличие от геологоразведки, представители шахты предоставляют фактические данные, полученные в результате эксплуатации аналогичных месторождений:

  • Гипсометрические планы рабочих пластов. На них указываются фактические границы зоны залегания метана. Также предоставляются планы действующих шахт с указанием всех рабочих параметров, включая отметки устья и точки пересечения пласта.
  • Подробные планы горных работ для каждого несущего пласта. Важно, чтобы предоставлялись рабочие планы участков, граничащих с исследуемыми.
  • Записка, детализирующая планы горных работ. В ней указываются координаты пласта, в котором была проведена дегазация, а также эффективность данной процедуры.
  • Разрезы стволов шахт, с указанием высоты залеганий угля и суглинистого сланца.
  • Если выполняется реконструкция действующего забоя, то проектировщикам предоставляются все акты осмотра.

Проектная организация

Компания-проектировщик выполняет расчеты согласно СНиП и другой нормативной документации. Основная цель – определение метанообильности на вновь вводимых в эксплуатацию или подвергшихся реконструкции шахтах. Проектная организация подбирает схему вентилирования, определяет необходимую кратность воздухообмена, интенсивность проветривание, мощность калориферных установок. Также рассчитывается устойчивость вентиляционной системы во время внештатных ситуаций, неконтролируемого выброса метана.

НИИ

Выполняют консультативные функции. К их помощи обращаются проектные организации, когда возникают сложности. Если необходимо, то научно – исследовательские институты разрабатывают для угольных бассейнов пособия, где собраны все рекомендации от научного сообщества.

Особенности проектирования

Порядок проектирования

Разработка документации для успешной установки и эксплуатации вентсистем предусматривает определенный порядок проектирования:

  1. Прогнозирование выделения метана на выемочных участках.
  2. Подбор оптимальной схемы проветривания для каждого выемочного участка.
  3. Определение для каждого участка приемлемого способа удаления газа, а также его эффективность.
  4. Для подобранной схемы вентиляции рассчитывается предельная нагрузка на лаву.
Угольная лава
  1. Составляется сравнительная подборка вариантов вентилирования исходя из экономической эффективности.
  2. Для каждого варианта вентсистемы моделируется схема проветривания. Основной параметр схемы проветривания – это мощность струи воздуха. Количество очистных забоев подбирается исходя из проектной мощности участка.
  3. Для каждого варианта проветривания рассчитывается расход воздуха.
  4. Выбираются приемлемые схемы воздухообмена. На основе подобранных вариантов рассчитывается мощность угольной шахты, а также сопутствующие параметры (схема вскрытия и разработки).
Схемы проветривания выемочных участков
  1. Принимается самый экономичный вариант вентилирования шахты. Под него делается подробный расчёт на первые 15-25 лет эксплуатации системы.
  2. Первый период эксплуатации 15-25 лет разбивается на этапы развития. Для каждого промежутка составляется своя схема проветривания. Расчет расхода воздуха выполняется индивидуально для каждой схемы.
  3. Подбирается калорифер. Для этого по исходным данным и схеме проветривания выполняется расчет необходимой мощности аппарата.
  4. Определяется степень стойкости каждой схемы вентсистемы угольной шахты.
  5. Для подготовительных забоев подбирается отельная схема проветривания.
  6. Рассчитывается мощность вентиляторов, мощность приводящих лопасти в движение двигателей. Подбирается режим и интенсивность работы главной вентиляторной установки.
  7. Определяются места установки вентиляторов и дополнительного оборудования.

Порядок проектирования подходит для разработки вентиляции новых и реконструируемых производственных объектов. Это наиболее полный перечень. В каждом конкретном случае порядок и набор может меняться.

Схема проветривания шахт и рудников

Особенности проектирования вентиляции для реконструируемых забоев

В дополнение к предыдущему списку существует  несколько пунктов, которые надо учитывать при создании схемы вентиляции шахты на этапе модернизации:

  • Для получения баланса газа в таких шахтах проводятся газовоздушные съемки на выемочных участках, а также оценивается баланс на всей шахте. Если на выработанном участке шахты большое содержание метана, то надо оградить его от нового забоя, тем самым минимизировав поступление газа.
  • Выполняется депрессионная съёмка выработок угольных шахт. Определяется аэродинамическое сопротивление в каждом стволе.
  • Если наблюдаются значительные утечки воздуха через вентиляционную систему, то в плане реконструкции предусматривается сокращение до минимума дополнительных инженерных сооружений. Устраняется возможность параллельного движения входящих и исходящих воздушных масс.
  • Если вентиляционная система очень сложная, состоит из десятков ветвей, приплетающихся между собой, то для расчета используется метод компьютерного моделирования (пункт был актуален во времена первых ЭВМ). Современные проектировщики отдают предпочтение компьютерному моделированию при любой сложности вентиляционной системы.

Прогноз выделения метана в угольных шахтах

Метан

Метанообильность прогнозируется двумя основными способами:

  1. Прогноз, основанный на количественном показателе метана в пластах. Самый распространённый метод, применяется в большей части расчётов. Для получения объективных данных необходим ряд документов. В первую очередь планы каждого пласта с нанесенными значениями природного количества газа. Также необходимы результаты анализов угольных образцов с каждого пласта. Потребуются графические разрезы пород в местах добычи угля, с разделением по пластам и температурой на каждом участке.
  2. Прогноз на основе горностатических данных. Не очень популярный метод. Применяется в редких случаях, когда полностью отсутствуют данные о количестве метана в пластах. Теоретический метод: в нем берется за основу зависимость глубины забоя и относительной метанообильности пластов. Метод эффективен для расчета вентиляции углубляемых шахт. Прогноз составляется для пласта со значением падения по вертикали 100-200 метров.

Схемы проветривания

Основная задача любой схемы вентилирования – исключение образования участков с повышенным содержанием газа. Кроме того, к ним предъявляется ряд дополнительных требований:

  • Эффективное разбавление воздуха на всех известных участках выделения метана.
  • Струя воздуха должна разбавлять газ только в пределах ограниченного проектом участка лавы.
  • Бесперебойная работа системы проветривания, как в штатных условиях, так и во время неконтролируемого выброса метана.
  • Поддержание приемлемого для работы людей микроклимата за счет отделения струи воздуха от источников тепла и местных загрязнителей.
  • Возможность создания двух параллельных струй свежего воздуха при разработке потенциально загазованных пластов.

Проветривание подготовительных выработок

Осуществляется двумя способами: первый – посредством использования общешахтной вентиляции; второй – с применением небольших вентиляционных установок для местного проветривания и вытяжки.

Вентиляторы местного проветривания в пределах одного воздуховода устанавливаются каскадом. Это характерно для газовых шахт. В не газовых шахтах нормами допускается расстановка вентиляторов рассредоточено. Но только тогда, если между ними прокладываются трубы. Система управления настраивается таким образом, чтобы в случае выключения одного аппарата остальные тоже отключались.

Пример проекта

Проектирование вентиляции угольных или любых других шахт – это задача для профессионалов. Компания «Мега.ру» давно и успешно работает на рынке. Наши специалисты обладают большим опытом проектирования вентиляции любой сложности. Мы активно работаем на территории Москвы и области, а также в ближайших регионах, так же рассматриваем удаленное сотрудничество. Все каналы связи с нашими специалистами указаны на странице «Контакты».

 

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: