ИнтерСтройЭкспо 2016
04.05.2016
С 20 по 22 апреля 2016 года в Санкт-Петербурге, в КВЦ «ЭКСПОФОРУМ» состоялась 22-я Международная выставка «ИнтерСтройЭкспо», крупнейшая на Северо-Западе России международная выставка строительных, отделочных материалов и строительной техники.
Евроасфальт и Евробитум 2016
29.04.2016
Конгресс, который состоится с 1 по 3 июня в Праге, станет важной вехой в развитии асфальтовой и битумной промышленности Европы. Предоставив возможность ведущим специалистам отрасли подвести итоги проделанной работы и наметить планы на будущее, он послужит полноценной стратегической платформой для ее дальнейшего развития.
 

НОВЫЙ СПОСОБ ПРОВЕТРИВАНИЯ ТУПИКОВЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК /Горная Техника 2012-1/

Кобылкин А.С.
По данным Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору Российской Федерации, количество объектов подземного строительства транспортного и специального назначения ежегодно возрастает (рис. 1).
Следует отметить, что за последнее время резко увеличились темпы освоения подземного пространства: к примеру, в Москве только по строительству метрополитена до 2020 года запланировано проведение тоннелей общей протяженностью более 120.км. В 2011 – 2016 годах планируется:
•Продление Бутовской линии в район Ясенево (2013 г.);
•Строительство экспрессной линии метро от ст. «Тульская» в районы Даниловский, Москворечье, Царицыно, Бирюлево, далее в Ленинский район Московской области (завершение к 2025 г.);
•Продление Замоскворецкой линии в район Братеево;
•Продление Люблинско-Дмитровской линии в районы Зябликово, Орехово-Борисово Южное;
•Продление Таганско-Краснопресненской линии в район Жулебино;
•Строительство экспрессной линии метро от ст. «Авиамоторная», далее к ст. «Нижегородская улица» в районы Кузьминки, Выхино-Жулебино, Люберецкие поля;
•Продление Калининской линии в район Новокосино;
•Строительство экспрессной линии метро от ст. «Марьина Роща» в районы Алексеевский, Ростокино, Бабушкинский, Медведково, далее в Мытищи Московской области (завершение всех работ к 2025 г.);
•Продление Люблинско-Дмитровской линии от района Бутырский до Дегунина;
•Продление Замоскворецкой линии в районы Левобережный и Ховрино;
•Продление Арбатско-Покровской линии в районе Митино;
•Строительство новых станций «Спартак» и др.;
•Открытие в центральной части города первоочередных участков линии Третьего пересадочного контура (ТПК): «Москва-Сити» («Деловой Центр») — «Нижняя Масловка» («Савеловская»), депо — «Марьина Роща» — «Авиамоторная» (ввод к 2016 г.); «Авиамоторная» — «Тульская» — «Фрунзенская» — «Парк Победы» (ввод к 2025 г.);
•Открытие новой Солнцево-Калининской линии метрополитена: «Третьяковская» — «Деловой центр» (центральный участок Калининской линии); «Деловой центр» — «Парк Победы» и «Парк Победы» — «Раменки» — «Солнцево» — «Новопеределкино» (Солнцевская линия). Далее, возможно, линия пойдет в аэропорт «Внуково». [3]
При этом внедряются новые технологии и используются новые материалы при строительстве подземных сооружений. В результате при проведении горных работ в рабочую атмосферу выделяются различные пыле- и газовоздушные смеси, отравляющие и приводящие к профессиональным заболеваниям. Контроль согласно действующим нормативным документам ведется лишь за частью из них.
При строительстве станций метрополитена, перегонных тоннелей также сооружается значительная часть тупиковых горных выработок, в которых возможно накопление различных газов. По правилам данные части подземных сооружений должны проветриваться.
Проветривание тупиковых выработок на сегодняшний момент осуществляется следующими способами:
•подача свежего воздуха по вентиляционным трубам;
•отсасывание воздуха через вентиляционные трубы;
•подача свежего воздуха по самой выработке;
•проветривание комбинированными способами;
•проветривание за счет турбулентной диффузии.
Проветривание тупиковых выработок за счет общешахтной депрессии производится с помощью жестких вентиляционных труб в сочетании с перемычкой (рис. 2) [1]. Так как сопротивление трубы сравнительно большое, этот способ применяется при проветривании коротких выработок.
Проветривание выработки при подаче свежего воздуха (рис. 3) происходит как за счет турбулентной диффузии, так и за счет турбулентных деформаций, возникающих в движущемся по выработке воздухе [2].
Нагнетательный способ вентиляции является наиболее распространенным. Достоинства его заключаются в том, что проветривание призабойного пространства осуществляется деятельной струей свежего воздуха, выходящего из трубопровода с большой скоростью. При применении этого способа в призабойной зоне не будет образовываться застойных зон, если конец трубопровода, расположенного у одной стенки выработки, будет находиться на расстоянии от забоя не более
l = 4S0,5,
где S — площадь поперечного сечения выработки, м [1].
Другое достоинство нагнетательного способа проветривания состоит в том, что в призабойное пространство, где сосредоточено оборудование и находятся люди, поступает свежий не загрязненный воздух, что облегчает создание безопасных условий труда.
Недостаток нагнетательного способа проветривания заключается в том, что при образовании вредных газов в конце выработки облако газов будет двигаться к устью, таким образом, находящиеся в выработке люди будут подвергаться воздействию вредных веществ.
Проветривание выработки при всасывании испорченного воздуха (рис. 4) происходит вследствие турбулентных деформаций.
Достоинство всасывающего способа проветривания заключается в том, что загрязненный воздух удаляется из призабойного пространства по трубопроводу, а свежий воздух поступает по выработке. Таким образом, при правильно организованном проветривании объем воздуха, необходимый для проветривания тупика, будет меньше, чем при нагнетательном способе. Эффективность проветривания выработки всасывающим способом зависит от места расположения конца трубопровода: чем меньше расстояние между концом трубопровода и забоем, тем быстрее проветрится выработка. По мере увеличения этого расстояния в призабойном пространстве образуется застойная зона, при этом время проветривания выработки резко возрастает [1].
Проветривание тупиковых выработок осуществляется по трубам за счет работы вентилятора местного проветривания. Трубы, применяемые вместе с вентиляторами местного проветривания, бывают как жесткие (металлические, полиэтиленовые), так и гибкие (полихлорвиниловые, текстовинитовые и нейлоновые со спиральными кольцами жесткости и др.).
Жесткие трубы характеризуются большой прочностью, большим сроком службы, могут применяться как при нагнетательном, так и при всасывающем способе проветривании, что делает их универсальными. К недостаткам жестких труб относятся: большая масса, трудность транспортирования, относительно большое число стыков, что усложняет монтаж и приводит к значительным утечкам.
Гибкие трубы используют при нагнетательном способе вентиляции. Если гибкие трубы снабжены спиральными кольцами жесткости, то они могут быть использованы как при нагнетательном, так и при всасывающем способе [1].
Проветривание комбинированным способом чаще всего применяется при строительстве подземных сооружений. В нем сочетаются положительные стороны нагнетательного способа (активное перемешивание газов в призабойной зоне) и всасывающего способа (небольшой объем проветривания).
При комбинированном способе осуществляется проветривание либо двумя вентиляторами (рис. 5), либо одним. В последнем случае вентилятор работает на всасывание, после того как газовое облако удалено в исходящую струю, вентилятор включают на нагнетание.
Проветривание двумя вентиляторами осуществляется с соблюдением следующих условий. Основной вентилятор устанавливается в сквозной выработке вблизи устья (не менее 10 м), он работает на всасывание. Второй вентилятор (вспомогательный) устанавливают в выработке близ забоя и снабжают коротким нагнетательным трубопроводом, конец которого отстоит от забоя на расстояние l = 4S0,5. Производительность нагнетательного вентилятора должна быть на 20 – 30.% меньше количества воздуха, которое поступает во всасывающий трубопровод [1].
Предлагаемый новый способ проветривания тупиковых горных выработок осуществляется за счет турбулентной диффузии и турбулентной деформации при использовании пульсирующей вентиляции, которая создается генератором импульсов давления (ГИД) (рис. 6). Импульс давления турбулизирует поток воздуха, что приводит к интенсификации турбулентной диффузии и турбулентной деформации. Так как турбулентная диффузия активна и количественно больше статической диффузии в тысячи раз, ее увеличение обеспечивает эффективное проветривание тупиковых горных выработок.
Пульсирующее движение жидких сред широко применяется в различных технологических процессах (в химическом производстве, при обогащении полезных ископаемых и др.). В Московском государственном горном университете профессором Ушаковым К.З. было предложено использовать пульсирующею вентиляцию для борьбы со слоевыми скоплениями метана. Систематические исследования начались с 1976 года [4, 5, 6] и продолжаются по настоящее время [7, 8, 9]. В семидесятых годах исследования проводились на гидромоделях [10], в 1990 году была создана первая установка, генерирующая импульсы давления барабанного типа [11], исследования по эффективности ее работы проводились на угольных шахтах ОАО «Воркутауголь».
Исследование распределения аэрогазодинамических параметров неизометрических вентиляционных потоков позволяет создавать виртуальные аналоги подземных аэрогазодинамических процессов. Объемное моделирование позволяет исследовать закономерности протекания процессов тепло- и массопереноса в горных выработках. А также обеспечивает возможность трехмерного моделирования распространения различной по физико-химическим свойствам смеси газов, которые образуются в результате ведения горных работ.
При исследовании эффективности нового способа проветривания тупиковых горных выработок было использовано численное моделирование аэрогазодинамических процессов, протекающих в объеме горных выработок [12, 13]. Проведение моделирования стохастических процессов (изменяющихся во времени) является новым направлением развития системного проектирования подземных аэрогазодинамических систем.
Для моделирования аэродинамических процессов, происходящих в выработках, используется математическое моделирование. Расчеты рудничных потоков в замкнутом пространстве горных выработок сводятся к решению трехмерных нестационарных нелинейных уравнений гидрогазодинамики с учетом вязкости в постановке Навье-Стокса. Для проведения математического моделирования выбрана система нелинейных уравнений Навье-Стокса, осредненных по Рейнольдсу, численное решение ее основано на схеме дискретизации в пространстве и времени с использованием метода конечных объемов. Результатом моделирования является массив данных, обработав которой можно получить информацию о траектории движения воздуха по горным выработкам, скорости движения воздуха, распределении вредных примесей и др. (рис. 7). На рис. 7 и 8 изображена система выработок — сквозная горная выработка и две примыкающие к ней на расстоянии 10,5 м и 32,5 м от ГИД. Длина сквозной горной выработки составляет 80 м, а ее сечение равно 6 м2 (3 м ширина, 2 м высота), длина тупиковых выработок 20 м. ГИД находиться в центре выработки и на расстоянии 0,5 м от почвы. По линиям тока воздуха на рис. 7 видно, что без применения ГИД проветривание тупиковых выработок свежей струей воздуха не происходит.
При работе ГИД происходит интенсивное проветривание примыкающих горных выработок по всей длине (рис. 8). При этом объем воздуха, создаваемый пульсирующей установкой ГИД, берется из системы сжатого воздуха, что позволяет увеличить расход воздуха, содержание кислорода в атмосфере выработки и снизить температуру.
Проветривание примыкающих тупиковых горных выработок новым способом является комбинацией общешахтной и пульсирующей вентиляций. Достоинства этого способа состоят в возможности одновременного проветривания нескольких примыкающих тупиковых горных выработок, расположенных на различных расстояниях друг от друга и от генератора импульсов давления. Генератор импульсов давления компактен, его монтаж не требует больших затрат и времени.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ушаков К.З., Бурчаков А.С., Медведев И.И. «Рудничная аэрология». М., «Недра», 1978. С. 321
2. Воронин В.Н. Основы рудничной аэро-газодинамики, «Углетехиздат», 1951. С. 328
3. Шумаков Н.И. Метро будет активно строиться// Газета «Метростроевец». М., 2012, выпуск №.22, 2 – 3 стр.
4. Ушаков К.З. Газовая динамика шахт. М., МГГУ, 2004. Стр. 420 – 472
5. Ушаков К.З., Косарев В.Д. Эффективные параметры пульсирующей вентиляции//Безопасность труда в промышленности. М., 1991, №.9
6. Матросов А.В., Косарев В.Д. Исследование эффективности пульсирующей вентиляции как способа борьбы со слоевыми скоплениями метана. Отчет по теме «Исследовать эффективности пульсирующей вентиляции как способа борьбы со слоевыми скоплениями метана» М., МГИ, 1989
7. Филин А.Э. и др. Разрушение скоплений метана методом пульсирующей вентиляции в условиях шахты «Заполярная» ОАО «Воркутауголь» // Горный информ.аналит. бюл. М.,МГГУ, 2000, №.7. С. 24 – 25
8. Филин А.Э. Метод расчета оптимальных параметров расхода воздуха в выработке и расхода устройства пульсатора для дезинтеграции скоплений метана в горных выработках угольных шахт. «Естественные науки» // Серия «Науки о земле». Тула, 2007, Вып. 2. С. 301 – 305
9. Филин А.Э. Средства повышения эффективности проветривания газообильных горных выработок. М., Журнал «Горная промышленность», 2008. Вып. №.5. С. 56.
10. Кузнецов Г.И., Косарев В.Д. Применение гидромоделирования для решения вентиляционных задач. Проблемы охраны труда. Тезисы докладов IV Всесоюзной межвузовской конференции 14 – 16 сентября. Каунас, КПИ, 1982
11. Каледина Н.О., Кобылкин С.С. Системное проектирование вентиляции шахт на основе объемного моделирования аэрогазодинамических систем. Горный информационно-аналитический бюллетень (ГИАБ). Труды международного научного симпозиума «Неделя горняка — 2012». Москва, МГГУ, 2012. С. 282 – 294
12. Каледина Н.О., Кобылкин А.С., Кобылкин С.С. Моделирование пульсирующего проветривания горных выработок. Горный информационно-аналитический бюллетень (ГИАБ). Москва, МГГУ, 2011

< Назад

 

Поиск

Автор
Год выпуска
ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРОХОДЧЕСКИХ КОМБАЙНОВ ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ (НА ПРИМЕРЕ ШАХТ ОАО «СУЭК-КУЗБАСС»)/Горная Техника 2012-1/
В настоящее время рост добычи угля невозможен без роста темпов проведения подготовительных горных выработок. Из всех известных способов проведения горных выработок самое широкое распространение получил комбайновый способ, с применением проходческих комбайнов избирательного действия со стреловидным исполнительным органом. Область применения этого способа с каждым годом расширяется в связи с созданием более совершенных проходческих машин.
  © 2008 Славутич Разработка сайта Vitrum-Media