Гибкие воздуховоды для вентиляции подземных горных выработок

В.Ф.Крюков, Генеральный директор ООО «Кола Констракшн»


Сегодня во всем мире для вентиляции шахт и забоев при проходке туннелей и штолен преимущественно используются гибкие воздуховоды из ПВХ. На мировых рынках значительная доля продукции такого назначения представлена изделиями норвежской компании Protan Ventiflex.

Образованная в 1939 г. компания к настоящему времени стала крупнейшим в мире изготовителем систем гибких воздуховодов, продукция которой признана повсеместно благодаря превосходному качеству изделий. Российские специалисты впервые могли ознакомиться с продукцией фирмы Protan Ventiflex на выставке MiningWorld Russia' 2005. Фирма является не только мировым поставщиком своей продукции, но и предоставляет услуги по расчетам и проектированию гибких вентиляционных систем применительно к местным условиям заказчика и в соответствии с местными стандартами, в частности SiA и BC среди прочих. Производство текстильного каркаса организовано на собственной фабрике и сертифицировано по стандартам ISO 9001 и ISO 14001. Покрытие вентиляционных рукавов также производится на специализированной фабрике в соответствии с сертификатами ISO 9001 и ISO 14001. Все компоненты производятся из сырья, специально созданного для условий подземной вентиляции с высокой разрывной прочностью.
На сегодняшний день Protan Ventiflex - единственный поставщик в мире, выпускающий всю продукцию на своей собственной базе, состоящей из трех фабрик, производящих основной текстиль, рукава и их обшивку. Вся продукция фирмы Protan - огнеустойчива.

Конструктивные и эксплуатационные характеристики рукавов Protan

К важнейшей особенности конструкции рукавов фирмы Protan относится использование каркаса из вязанного трикотажного текстиля вместо тканого. Вязаный каркас имеет большую поперечную прочность, и даже в случае разрыва рукава нити такого каркаса не распускаются последовательно одна за другой, а перед разрывом объединяются и сплетаются в 5-6 рядов, что и придает рукаву большую прочность. Изучение накопленного богатого опыта использования вентиляционных рукавов в различных условиях и всесторонние научные исследования позволили специалистам фирмы Protan создать оригинальную каркасную нить. Благодаря новой нити, вся продукция Protan отличается высокой механической прочностью, низким коэффициентом растяжения и высокой прочностью на разрыв. Все это позволяет рукавам воспринимать без повреждений дополнительную нагрузку. Гибкие вентиляционные рукава Protan эффективно и одинаково надежно работают как в горизонтальных, так и в вертикальных подземных горных выработках.

Для подвески в подземных выработках вентиляционные рукава изготавливаются с полностью проваренным подвесным швом с вваренными проушинами, с шагом 50 см. Проушины, в зависимости от предпочтения потребителя, армируются кольцом из материала, из которого изготавливаются рукава (т.е. ПВХ), либо из меди. Как показала 55-летняя практика эксплуатации рукавов, проушины, армированные ПВХ, служат дольше, чем медные.
Ассортиментный ряд продукции Protan Ventiflex состоит из шести различных видов, включая два вида антистатических вентиляционных рукавов (табл. 1). Стандартный ряд продукции охватывает диапазон диаметров от 200 до 3000 мм.


Специалистами Protan Ventiflex выстроена расчетная номограмма для выбора параметров гибких вентиляционных систем, которая связывает диаметр рукава, расход воздуха в единицу времени и требуемый напор воздуха. Номограмма позволяет высчитать количество транспортируемого вентиляционного потока при остальных известных параметрах, а также по известному расходу воздуха определить диаметр рукава и требуемый напор воздушной струи.


Учитывая стоимость энергии и вентиляционных рукавов, можно предположить, что самыми экономичными будут рукава небольшого диаметра при более высоком напоре воздуха. Данные, рассчитанные по номограмме, соответствуют ровно подвешенным и герметично состыкованным рукавам. Несоблюдение этих требований приводит к увеличению потерь воздуха и повышенному расходу энергии на его передачу в сети.


Технология стыковки и монтажа гибких вентиляционных систем

В целях предотвращения потерь расхода воздуха и повышенного расхода энергии в гибкой вентиляционной сети конструкторами разработаны надежные способы стыковки отрезков рукавов и их горизонтирования (ровного подвешивания), а также набор комплектующих элементов, необходимых для формирования разветвленной гибкой сети.

В зависимости от степени загрязненности и запыленности воздуха в подземных выработках, по которым прокладывается вентиляционная сеть из гибких рукавов, их соединение осуществляется с помощью стыковочных устройств трех типов: VF; Velcro; Zip (табл. 2).


Применение многих тысяч соединений гибких воздуховодов в шахтах и подземных сооружениях во всем мире подтвердило простоту их установки, минимальные потери воздуха при его высоком давлении, долговечность и износоустойчивость системы.

Соединение типа VF проверено более чем 50-летней эксплуатацией, которая показала легкость установки и высокую герметичность соединения. Конструктивно соединение VF состоит из стального или проволочного кольца, вваренного на выпускном конце каждой секции воздуховода Protan Ventiflex, и соответствующего стального стяжного обруча (рис. 1, 2). Соотношение размеров кольца и стыковочного обруча обеспечивает требуемую плотность соединения, которая увеличивается по мере возрастания давления воздуха в сети. Стыковочный обруч VF оснащен стяжным болтом, который обеспечивает надежность и прочность соединения, что не позволяет секциям самопроизвольно разъединиться. Кольца для соединения типа VF выпускаются диаметром 200-1700 мм (стальные) и диаметром 1800-2400 мм (проволочные). Соединение VF позволяет без затруднений собрать вентиляционный трубопровод любой протяженности. Они необходимы в тех случаях, когда новые элементы, такие как колена и отводы, необходимо вставить в существующий воздуховод. Эта особенность также важна в случае, когда необходимо сократить секцию при корректировке вентиляционной сети и, например, для ремонта нескольких поврежденных секций. Повсеместно стыковочные соединения типа VF используются для присоединения гибких рукавов к вентиляторам.


Для стыковки воздуховодов большого диаметра и высокого давления воздуха выпускаются двухсекционные обручи типа LP (см. рис. 1, 2).

Соединение типа Velcro представляет собой липучую ленту, наклеенную на торцах стыкуемых рукавов, в виде двух элементов: входящего и охватывающего. Внутри воздуховода располагается перекрывающий клапан из такого же материала, что и рукав воздуховода, который снижает сопротивление прохождению воздушного потока и потери энергии на преодоление стыка. Соединение Velcro выполнено из наиболее износостойкой промышленной липучки, которая выдерживает высокое и продолжительное осевое давление. При загрязнении липучки она легко очищается струей воды при нормальном давлении. Поэтому соединение может использоваться многократно без ущерба для эффективности. Соединения Velcro поставляются с комплектом инструмента для их установки. Соединение этого типа целесообразно использовать при необходимости выполнения периодических проверок и очисток, а также, когда требуется простота установки и демонтажа лент. Оно рекомендуется к использованию в тесных пространствах, поскольку механические воздействия не наносят ущерба промышленному качеству липучки. Предназначено для использования в стандартных секциях длиной 10-20 м, а также в более длинных (50 и 100 м) секциях. Главное достоинство соединения Velcro - практическая невозможность его повреждения.


Соединение типа Zip (молния) лучше всего подходит для применения в малозапыленной атмосфере, что имеет место, как, правило, при проведении тоннелей с помощью тоннелепроходческих комбайнов, к которым воздух подается по длинным воздуховодам. Соединение Zip устроено также как и Velcro и из такого же материала. Поэтому эксплуатационно-технологические характеристики Zip аналогичны соединению Velcro. Главное дополнительное достоинство соединения Zip - способность выдерживать более высокие продольные (осевые) нагрузки в течение более продолжительного времени, чем Velcro.

Для построения сложных разветвленных воздухопрово-дящих систем фирма Protan Ventiflex выпускает стандартный набор соединительных колен и изгибов различной конфигурации (рис. 3).


Вместе с тем, колена и изгибы могут быть изготовлены и поставлены с другими точными размерами углов и диаметров, соответствующими конкретным условиям потребителя.

Приспособления для подвески гибких воздуховодов

Гибкие вентиляционные воздуховоды подвешиваются в подземных горных выработках на стальных канатах-растяжках с помощью крючьев, закрепленных в проушинах рукавов. В зависимости от конкретных горнотехнических условий для этого могут применяться стальные крючья четырех видов (рис. 4).


Стандартный VF крюк выполнен на проволочной скрутке длиной 380 мм, благодаря которой воздуховод подвешивается строго на нужном уровне в выработке, имеющей неровную кровлю.

Крюки всех типов закрепляются обычно на расстоянии одного метра друг от друга по длине воздуховода. В отличие от крюков VF, крюки с карабином и крюки LP, S обеспечивают подвижную, скользящую вдоль троса, подвеску воздуховода, что особенно важно для надежного его функционирования в условиях возникновения продольных смещающих сил. Крюки всех типов выпускаются с защитным покрытием (оцинкованными), размер крюков рассчитан на большую нагрузку, создаваемую наземным шквалистым ветром или внутренним турбулентным движением воздуха в воздуховоде.

Ремонт воздуховодов

Как показывает многолетняя практика использования гибких воздуховодов, они могут быть повреждены только механическим воздействием работающего оборудования или неосторожными действиями рабочего персонала предприятия. Во всех случаях механические повреждения ликвидируются двумя способами: холодным (клеевым) и горячим (сварка). Для этого фирма предлагает ремонтные комплекты, с их помощью ремонт может быть выполнен на работающем воздуховоде или на демонтированном, приготовленном к хранению или перевозке на новый объект.


Комплект для ремонта повреждений клеевым способом поставляется в деревянном футляре и содержит аксессуары и инструменты для выполнения работ (рис. 5). Клеи и очищающие средства поставляются по дополнительному соглашению. Холодный способ рекомендуется для ремонтных работ в выработках, не оснащенных электросетью или имеющих рудничную атмосферу опасную по взрыву газа и пыли. Комплект для горячего способа ремонта включает ручной сварочный пистолет (рис. 6), работающий от электросети, и ручной прижимной ролик. Сварочный пистолет с помощью разогретого до температуры 400°С воздуха разогревает материал разорванного рукава до однородного состояния с заплатой, после чего разогретый материал прикатывается ручным роликом, чтобы образовалось плотное, без попадания пузырьков воздуха, соединение.

О действующих гибких воздуховодах

Только за период с 1999 г. по 2005 г. фирма Protan Ventiflex поставила и смонтировала гибкие воздуховоды общей протяженностью более 218000 м в странах Европы (в Норвегии, Исландии, Италии, Нидерландах, Англии, Боснии, Испании, Греции Германии, Португалии, Швейцарии), в Америке (в Панаме, США, Перу) в Африке (в Бутане) и в Австралии. Среди 34-х заказчиков 27 были представлены компаниями, осуществляющими строительство и эксплуатацию автотранспортных тоннелей. Самые протяженные воздуховоды (от 5500 до 24000 м) монтировались в гидростроительных тоннелях и в автотранспортных тоннелях - от 3000 до 15000 м.

В России впервые рукава Ventiflex начали применять с 2005 г. в горнопромышленном комплексе на Кольском полуострове. Отзывы об эксплуатационных качествах многокилометровых ставов в шахтах - только положительные.


Ограниченный объем статьи не представляет возможности всесторонне осветить особенности технологии производства и эксплуатации гибких вентиляционных трубопроводов фирмы Protan Ventiflex. Поэтому автор приглашает заинтересованных читателей обращаться к официальному дистрибьютору фирмы Protan Ventiflex в России: Компания Canadian Process Technologies (CPT) Inc. - известна как ведущая в мире проектная организация и поставщик систем колонной флотации. Список установок насчитывает более 300 колонн по всему миру. Компания признана во всем мире благодаря целой серии установок, применяющихся при обогащении фосфатов, железных руд, угля и цветных металлов.

В 2004-2005 году российским представительством СРТ - компанией СЕТСО был выполнен технологический проект и рабочая документация отделения дообо-гащения железорудного концентрата Михайловского ГОКа. В 2006 году поставляется все оборудование отделения флотации, подготовки и дозирования реагентов и систе" мы автоматизации этого оГ деления.

В 2006 году планируется также запуск отделения колонной флотации на АНОФ-2 ОАО «АПАТИТ» на основе колонных флотомашин CPT.

Колонная флотация применена компанией СЕТСО и на строящейся в настоящее время углеобогатительной фабрике ЦОФ «Северная» (Кемеровская область). Здесь будут установлены 6 колонных флотомашин СРТ.

Системы диспергации воздуха CPT

Основой флотационных камер является система диспергации газов. Самонастраивающаяся система диспергации CPT SlamJet является сегодня стандартом для промышленности, более 3500 дисперга-торов работают сегодня на самых различных применениях по всему миру. CPT постоянно совершенствует системы диспергации и в последние годы предложила систему кавитационной диспергации CPT. Благодаря этой системе, в пульпе создаются миллионы ультратонких пузырьков, что в отдельных применениях многократно увеличивает эффективность сепарации и повышает извлечение ценных компонентов. И все это при низких капитальных и эксплуатационных затратах.

Выбор размера и типа системы диспер-гации воздуха определяется характером перерабатываемого сырья. В то время как система кавитационной диспергации CPT может быть оптимальной для флотации ультратонких продуктов, она может оказаться менее эффективной, чем диспер-гаторы CPT SlamJet при флотации более грубых частиц. Инженеры канадского, бразильского и российских офисов CPT на основании своего многолетнего опыта тщательно проанализируют Ваше сырье и предложат наиболее эффективную технологию диспергации газа для применения в Ваших условиях.

Пилотные установки

Для подтверждения технологических показателей колонн в российском представительстве CPT имеются пилотные установки.

Журнал "Горная Промышленность" №1 2006