- •Лекция №1
- •I. Рудничная атмосфера
- •1. Рудничный воздух
- •1.1 Изменение химического состава и свойств атмосферного воздуха при его движении по горным выработкам
- •1.2 Постоянные составные части рудничного воздуха и их свойства
- •1.3 Ядовитые примеси рудничного воздуха
- •Лекция №2
- •2. Метан
- •2.1 Физико-химические свойства метана
- •2.2. Происхождение и виды связи метана с горными породами.
- •2.3 Метаноносность и метаноемкость угольных пластов и пород
- •2.4 Виды выделений метана в горные выработки
- •1. Обыкновенное; 2. Суфлярное; 3. Внезапное выделение с выбросом угля, а иногда и породы.
- •2.5 Борьба с метаном средствами вентиляции
- •2.6 Борьба с метаном средствами дегазации
- •2.6.1 Общие положения по дегазации угольных шахт
- •2.6.2 Способы дегазации неразгруженных от горного давления пластов и вмещающих пород
- •2.6.2.1 Дегазация при проведении капитальных и подготовительных выработок
- •2.6.2.2 Дегазация при проведении горизонтальных и наклонных выработок по угольным пластам.
- •2.6.2.3 Дегазация разрабатываемых угольных пластов скважинами, пробуренными из выработок
- •Лекция №3
- •2.6.3 Дегазация сближенных угольных пластов (спутников) и вмещающих пород при их подработке, надработке
- •2.6.3.1 Основы теории дегазации спутников
- •2.6.3.2 Схемы дегазации сближенных угольных пластов и вмещающих пород
- •Формулы для расчета
- •2.7 Внезапные выбросы угля и газа и меры борьбы с ними
- •2.7.1 Основы теории внезапных выбросов угля и газа
- •2.7.2 Мероприятия по борьбе с внезапными выбросами угля и газа.
- •2.7.2.1 Способы борьбы с внезапными выбросами их назначение и область применения.
- •2.7.2.2 Региональные мероприятия по борьбе с внезапными выбросами угля и газа
- •2.7.2.3 Локальные мероприятия по борьбе с внезапными выбросами
- •2.7.3 Прогноз выбросоопасности угольных пластов
- •Лекция №4
- •II. Рудничная аэромеханника
- •3. Основные законы рудничной аэродинамики
- •3.1 Виды давления в движущемся воздухе. Понятие о депрессии
- •3.2 Измерение давления и депрессии в движущемся потоке
- •3.3 Основные законы аэродинамики
- •3.3.1 Закон сохранения массы
- •3.3.2 Закон сохранения энергии
- •3.3.3 Режимы движения воздуха в шахтах
- •3.3.4Типы воздушных потоков
- •Лекция №5
- •4. Аэроданамическое сопротивление горных выработок
- •4.1 Природа и виды аэродинамического сопротивления
- •4.1.1 Сопротивление трения
- •4.1.2 Лобовые сопротивления в горных выработках
- •4.1.3 Местные сопротивления в горных выработках
- •4.1.4 Единицы аэродинамического сопротивления
- •5. Шахтные вентиляционные сети и методы их расчета
- •5.1 Элементы шахтной вентиляционной сети
- •5.2 Основные законы движения воздуха в шахтных вентиляционных сетях
- •5.3 Аналитические методы расчета простейших вентиляционных сетей
- •5.3.1 Последовательно-параллельные соединения и их свойства
- •Лекция №6
- •5.3.2. Диагональное соединение горных выработок и его свойства
- •5.3.3. Методика расчета распределения воздуха в сложных вентиляционных сетях
- •Лекция №7
- •6. Работа вентиляторов на шахтную
- •6.1 Аэродинамическая характеристика вентилятора и сети. Режим работы одного вентилятора на сеть
- •6.2 Анализ совместной работы вентиляторов на сеть
- •1. Анализ последовательной работы двух одинаковых вентиляторов методом суммарных характеристик
- •2. Анализ последовательной работы двух разных вентиляторов методом суммарных характеристик
- •3. Анализ последовательной работы двух разных вентиляторов методом активизированнх характеристик сети
- •4. Анализ параллельной работы двух одинаковых вентиляторов методом суммарных характеристик
- •5. Анализ параллельной работы двух разных вентиляторов методом суммарных характеристик
- •6. Анализ параллельной работы двух разных вентиляторов методом активизированных характеристик сети
- •7. Анализ параллельной работы вентиляторов установленных на разных стволах (связанных между собою горными выработками)
- •Лекция №8
- •7. Естественная тяга воздуха в шахтах
- •7.1 Общие сведения о естественной тяге
- •7.2 Измерение депрессии естественной тяги
- •7.2.1 Измерение естественной тяги V-образным жидкостным депрессиометром или микроманометром
- •7.2.2 Расчет величины депрессии естественной тяги гидростатическим методом
- •7.3 Влияние естественной тяги на работу вентилятора
- •Лекция №9
- •8. Регулирование распределения воздуха в вентиляционной сети шахты
- •8.1 Задачи и способы регулирования
- •8.2. Регулирование подачи воздуха в шахту изменением режима работы главного вентилятора
- •8.3 Регулирование распределения воздуха в вентиляционной сети шахты
- •8.3.1 Регулирование увеличением сопротивления выработок
- •8.3.2 Решение задачи о целесообразности отрицательного регулирования
- •8.3.3 Отрицательное регулирование вентиляционными окнами
- •8.3.4 Регулирование распределения воздуха положительными способами
- •Лекция №10
- •III. Вентиляция шахт
- •9. Проветривание тупиковых выработок и стволов
- •9.1 Общие положения и некоторые особенности проветривания тупиковых выработок и стволов
- •9.2 Способы подачи воздуха в забои тупиковых выработок и стволов
- •9.3 Вентиляторы и воздухопроводы установок местного проветривания
- •9.4 Методы расчета расхода воздуха для проветривания тупиковых выработок и стволов
- •Лекция №11
- •9.5 Выбор вентиляторов для проветривания тупиковых выработок и стволов
- •9.6 Примеры расчетов проветривания тупиковой выработки и ствола
- •9.7 Проветривание длинных тупиковых выработок и стволов несколькими вентиляторами
- •Лекция №12
- •10 Проветривание выемочных участков
- •10.1 Схемы проветривания выемочных участков
- •10.2 Прогноз метанообильности очистных забоев и выемочных участков
- •10.3 Расчет расхода воздуха для проветривания выемочных участков и очистных выработок
- •10.3.1 Расчет расхода воздуха для проветривания очистных выработок
- •Лекция №13
- •10.3.2 Расчет расхода воздуха для проветривания выемочных участков
- •11 Утечки воздуха в шахтах
- •11.1 Общие сведения об утечках и их классификация
- •11.2 Расчет утечек воздуха в шахтах
- •11.3 Мероприятия по снижению утечек воздуха
- •Лекция №14
- •12. Проектирование вентиляции шахт
- •12.1 Исходные данные для разработки проекта вентиляции шахты
- •12.2 Содержание проекта проветривания шахт
- •12.3 Способы проветривания шахт
- •12.4 Схемы проветривания шахт
- •12.4.1 Центральные схемы проветривания шахт их преимущества и недостатки
- •12.4.2 Диагональные схемы проветривания
- •12.5 Выбор схемы проветривания шахты
- •12.6 Расчет расхода воздуха для проветривания шахты
- •12.7 Расчет депресси шахты
- •12.8 Расчет производительности, депрессии вентилятора и его выбор
- •Лекция №15
- •13 Управление вентиляционными режимами шахт при пожарах
- •13.1 Особенности проветривания шахт при пожарах
- •13.2 Выбор вентиляционного режима при пожаре
- •13.3 Устойчивость и стабилизация вентиляции при пожаре
- •Лекция №16
- •14. Контроль вентиляции шахт
- •14.1 Требования правил безопасности к контролю вентиляции шахт
- •14.2 Контроль расхода и скорости движения воздуха
- •14.3 Контроль концентрации метана в горных выработках
- •14.4 Контроль вентиляции шахт методом депрессионных съемок
- •14.5 Контроль вентиляции шахт методом газовых съемок
2.7.2.3 Локальные мероприятия по борьбе с внезапными выбросами
Гидрорыхление угольного пласта
Гидрорыхление производится с целью частичной дегазации пласта и снижение напряженного состояния массива вблизи горной выработки.
Процесс гидрорыхления заключается в следующем. Бурятся скважины длиной 6-12м, диаметром не более 80мм и герметизируются на глубину 4-8м. В скважины нагнетается вода под давлением (0.75-2) γН со скоростью 3 л/мин. Расход воды не менее 20 тонну обрабатываемого массива. Расстояние между скважинами 6-12м, величина неснижаемого опережения 2-3м. Гидрорыхление применяются в очистных и подготовительных забоях
Гидроотжим угольного пласта
Гидроотжим преследует те же цели, что и гидрорыхление. Применяется во всех выроботках кроме восстающих под углом более 250.
Бурятся шпуры длиной 2-3 м. Герметизируются на глубину меньшую длины шпура на 0.3 м. Расстояние между шпурами 4-6 м. В скважины нагнетается вода. Максимальное давление воды
Рmax=(0.8-2)γН + Рскг/см2,
а конечное при котором заканчивается процесс гидроотжима
Ркон=30+Рс, кг/см2
где Рс-потери напора в сети
Скорость нагнетания воды определяется по формуле
Vн≥25*m, л/мин
Гидроотжим считается эффективным, если выдвижение угольног забоя состовляет:
-в очистных забоях ∆l=0.01 lг;
-в подготовительных забоях ∆l=0.02 lг;
где lг-глубина герметизации, м
Неснижаемое опережение для очистных забоев не менее 0.7м, для подготовительных –1.0м.
Гидровымывание опережающих полостей
Применяется при проведении подготовительных выработок по пластам, имеющим нарушенную пачку угля крепостью не более 0.6 и мощностью не менее 5 см. Высота полости 5-25 см, ширина не менее 25 см, ширина целиков между полостями не более 30 см. (Рис.2.18) Длина полостей определяется по формуле
Lп≥2*lн.о., м
где lн.о-неснижаемое опережение полостей; принимается не менее 5 м.
Давление воды при вымывании полостей 50-100 кг/см2(атм), расход воды 15-30 л/мин
Рис.2.18 Схема расположения опережающих полостей
Кроме, рассмотренных выше локальных мероприятий для борьбы с внезапными выбросами могут применяться следующие:
-образование разгрузочных щелей и пазов;
-бурение опережающих скважин;
-торпедирование угольного массива и сотрясательное взрывание.
2.7.3 Прогноз выбросоопасности угольных пластов
Прогноз выбросоопасности угольных пластов производится на следующих этапах освоения месторождения:
1. При геологоразведочных работах;
2. При вскрытии пластов стволами, квершлагами и другими полевыми выработками;
3. При ведении подготовительных и очистных работ.
Прогноз выбросоопасности пластов при ведении геологоразведочных работ производится геологоразведочными организациями по специальному руководству согласованному с МакНИИ. Прогноз выбросоопасности пластов в месте вскрытия производится в следующем порядке:
Для исключения возможности неожиданного вскрытия пласта бурятся разведочные скважины, при этом разведанная толща пород между пластом и выработкой должна быть не менее 5 м;
При приближении забоя вскрывающей выработки на расстояние не менее 3 м. по нормали к угольному пласту бурят разведочные скважины для отбора проб угля, и устанавливают выбросоопасность пласта на основе следующих показателей:
-выходу летучих веществ, %;
-зольности угля, %;
-начальной скорости газоотдачи;
-содержанию гелия, метана и высших углеводородов,%;
-разрушаемости керна, мм-1;
-давлению газа, кг/см2;
-скорости газовыделения, л/мин;
-мощности пласта, м;
-числу угольных пачек.
Выбросоопасность определяется по шкале признаков выбросоопасности, которая учитывает и кодирует все отмеченные выше признаки. Например: давление газа в пласте до 35 атм. Кодируется цифрой «0» и считается не опасным, а давление более 35 атм. цифрой «1» и считается опасным и т. д.
Пласт считается неопасным если число набранных «0» больше числа набранных «1» не менее чем на 2. Во всех остальных случаях пласт считается опасным.
Текущий прогноз выбросоопасности пластов
Прогноз по сейсмоакустической активности пласта заключается в следующем:
Определяется среднее значение часовой шумности (имп./час) на опорном интервале 30 час.
Признаком входа забоя в опасную зону считается устойчивый рост среднего значения шумности на 5-10 % по сравнению с предыдущим значением не менее 2 раз подряд. Этот признак получил название «критерий двух точек».
Кроме устойчивого повышения среднего значения шумности признаком опасности является внезапное возрастание часовой шумности в 4 раза и более по сравнению со средним уровнем шумности. Этот признак называется «критерием критического превышения». Об этом немедленно оповещается руководство шахты.
При определении шумности геофон устанавливается в шпуре длиной не менее 2 м, пробуренном по пласту из опережающей выработки. Минимальное расстояние от очистного забоя до геофона должно составлять не менее 3 м. Максимальное – не более радиуса действия геофона.
Текущий прогноз выбросоопасности по начальной скорости газовыделения из шпуров заключается в следующем:
1. Бурятся шпуры длиной 3.5 м. В подготовительных выработках бурят 2 шпура на расстоянии 0.5 м от стенки выработки. В очистных забоях шпуры располагают на расстоянии 0.5 м от кутков ниш, а в остальной части лавы- через 10 м друг от друга.
2. Зона относится к опасной, если хотя бы в одном из шпуров на глубине 3.5м замерена начальная скорость газовыделения 5 л/мин и более.