Предпроектная оценка возможностей шахт ОАО «СУЭК-Кузбасс» по фактору проветривания с применением коэффициента полезного использования воздуха

Л.Ю. Самаров, начальник отдела охраны труда ОАО «СУЭК»

Н.Б. Калинин, главный специалист департамента горного проектирования ООО «ГорноХимический инжиниринг»

М.Н. Калинина, преподаватель факультета СПО Национальный минеральносырьевой университет «Горный»

При корректировке действующих проектов отработки газообильных угольных шахт неизбежно встает вопрос предпроектной подготовки технических заданий. Количество и взаимное расположение очистных участков и подготовительных выработок играют серьезную роль в предпроектной оценке достаточности возможностей вентиляционной сети и вентиляторов главного проветривания для обеспечения заявленных «Заказчиком» проекта нагрузок на очистные забои. При этом требуется использование универсального критерия для оценки возможностей вентиляционной сети.

Таким критерием наряду с другими может служить условно названный авторами данной работы «Коэффициент полезного использования воздуха», или, сокращенно, КПИ. Подобный коэффициент уже описывался Ф.С. Клебановым [1]. Но в интерпретации предлагаемого подхода предпроектной оценки возможностей предприятия КПИ представляет собой отношение суммы расходов воздуха, используемого для обособленного проветривания, выемочных участков и подготовительных забоев (поступает к вентиляторам местного проветривания) к количеству воздуха, подаваемого в шахту:030 1

Чтобы анализ КПИ при предпроектной оценке возможностей шахты по фактору проветривания был наиболее конструктивным и объективным, необходимо соблюдать следующие условия:

1. Вентиляционная сеть шахты оптимизирована технической службой шахты для рассматриваемого момента наблюдения. При этом учитывается объективность сложившихся условий, которые определяют соотношение использования воздуха, подаваемого в шахту на проветривание имеющихся производительных объектов, и неизбежные потери.

2. Шахтная вентиляционная сеть (ШВС) периодически проверяется контролирующими органами (Госгортехнадзор, профилактическая служба ВГСЧ), и отступления от нормативных документов и оптимальных решений в части проветривания выявлены и устранены.

3. Для обеспечения подготовки очистного фронта требуется достаточное число и подвигание подготовительных забоев, которое зависит от подвигания лав, и, следовательно, от нагрузки на очистной забой.

4. Приоритетными объектами для обеспечения воздухом являются подготовительные забои и выемочные участки.

5. В течение последних лет на шахтах ОАО «СУЭК» сложились достаточно устойчивые отношения расходов воздуха на очистные и подготовительные работы к общему расходу воздуха, подаваемого в шахту (КПИ).

6. Наиболее доверительным источником информации о распределении воздуха по объектам проветривания являются отчеты о депрессионных съемках. Помимо большей объективности и достоверности данных, полученных независимой организацией, в этих отчетах приводится анализ так называемого «главного среза»* вентиляционной сети, который позволяет отсеять необособленно проветриваемые объекты и определить КПИ.

7. При рассмотрении вопроса о возможности увеличении нагрузок на очистные забои следует учитывать, что значение КПИ не может быть серьезно изменено без существенной и весьма затратной реконструкции ШВС.

Следовательно, при предпроектной подготовке технических заданий на корректировку действующих проектов отработки газообильных угольных шахт следует учитывать, что расход воздуха, используемый для проветривания подготовительных забоев и выемочных участков (при ведении работ в сходственных условиях и без существенной реконструкции шахтных вентиляционной и дегазационной сетей), не может существенно отличаться от произведения расхода воздуха, который может быть подан в шахту при максимальной производительности имеющихся (или проектируемых) вентиляторов главного проветривания на КПИ.

Работы при корректировке проектов шахт показали сходимость достигнутых по указанным шахтам в последние годы значений КПИ с результатами математического моделирования.

Для нашего исследования были использованы сведения о распределении воздуха по девяти шахтам, предоставленные участками вентиляции и техники безопасности шахт. Пример формы сбора информации в табл. 1.Табл. 1 Значения коэффициента использования воздуха (КПИ) и сведения о распределении воздуха в шахте им. С.М. Кирова по годам

Для удобства анализа на основании обработанных данных девяти шахт в сводной табл. 2 приведены значения КПИ. Для облегчения восприятия динамики значений КПИ исследованных шахт по годам построены графики (рис. 1).Рис. 1 Сводный график значений КПИ по девяти шахтам с 2006 по 2012 гг.

Анализ значений КПИ по годам по шахтам ОАО «СУЭК» показывает, что примерно половина рассмотренных шахт: №7, «Талдинская-3ападная-1», «Котинская», «Им. А.Д. Рубана» («Красноярская»), «Талдинская-3ападная-2» – достаточно рационально используют подаваемый в шахту воздух, значение КПИ для них – не менее 47%. Среди них существенно выделяется шахта №7, на которой в 2006–2009 годах значение КПИ колебалось между 60 и 82%.

На остальных шахтах значение КПИ в 2006–2012 гг. не превышало 45% (исключение – «Полысаевская», где в 2012 году значение КПИ составило 56,14%).

Одним из следствий проведенного анализа является понимание величины перерасхода электро- и теплоэнергии, затрачиваемой на непроизводительную работу главных вентиляторов и, что более существенно, на подогрев дополнительного воздуха, подаваемого в шахту, сверх расчетного количества согласно нормативных документов.Табл. 2 Значения КПИ (%) по девяти шахтам в период с 2006 г. по 2012 г.

Следует отметить, что не все расходы воздуха, оцениваемые с помощью КПИ, и не попавшие в числитель формулы КПИ, являются непроизводительными:

- необходимые расходы воздуха для проветривания камер;

- необходимые расходы воздуха для проветривания откаточных и прочих поддерживаемых выработок;

- полезные утечки, направляемые на разжижение повышенных концентраций метана и позволяющие дополнительно изолированный отвод метана;

- полезные утечки, направляемые на разжижение концентраций метана от 1% на исходящих струях выемочных участков до нормируемых ПБ – 0,75% на исходящих струях крыла или шахты;

- неизбежные утечки через изолированные выработки и выработанные пространства;

- вненормативный, но, чаще всего, оправданный резерв расхода воздуха, обеспечивающий безопасные условия работ.

Разумеется, проанализированные значения низких КПИ не являются руководством к немедленным действиям по снижению непроизводительных расходов воздуха. Резкие, непродуманные действия без учета особенностей шахтных вентиляционных сетей и особенностей газопроявлений в них могут скорее навредить, чем помочь сэкономить.

Тем не менее отмеченные факты непроизводительного расходования электро- и теплоэнергии должны стать предметом вдумчивого исследования. Мероприятия, направленные на снижение непроизводительных затрат, должны разрабатываться на основании инженерно-экономического сравнения с непременным учетом обеспечения требований безопасности работ.

Однако предлагаемый критерий – коэффициент полезного использования воздуха – уже сегодня может принести существенную пользу. Завышенные, равно как и заниженные нагрузки на проектируемых объектах, будут отсечены, как уже отмечалось, на этапе укрупненной предпроектной оценки возможностей шахты по фактору граничных условий проветривания.


ЛИТЕРАТУРА:

1. Клебанов Ф.С., Воздух в шахте. – М., 2011, с. 133.

2. Руководство по проектированию угольных шахт. Макеевка  Донбасс, 1989.

3. Мясников А.А., Миллер Ю.А. , Комаров Н.Е. Вентиляционные сооружения в угольных шахтах. – М., 1983.

Ключевые слова: вентиляционная сеть, расход воздуха, предпроектная оценка, шахта, вентиляция

Журнал "Горная Промышленность" №6 (118) 2014, стр.30