Средства повышения эффективности проветривания газообильных горных выработок

А.Э. Филин, к.т.н., доц., Московский государственный горный университет (МГГУ)

Проблема обеспечения безопасных условий по газовому фактору для газообильных предприятий горнодобывающей отрасли является одной из приоритетных. Основными методами борьбы со скоплениями вредных и опасных газов являются вентиляция горных выработок и подземных сооружений, направленная на поддержание допустимого содержания газа по всему их объему, и дегазация основных источников газовыделения. Однако, зачастую, эффективность данных мер оказывается низкой, что приводит к катастрофическим последствиям.

Главной причиной негативных газодинамических явлений являются формирование скоплений газов с опасными концентрациями - взрывопожароопасных и отравляющих. Наиболее опасными в этом отношении являются тупиковые и наклонные выработки, примыкание выработанного пространства к выработкам, купола и пустоты, находящиеся за крепью выработок и т.д.

Разработанные в МГГУ теоретические основы и практические результаты применения режима пульсирующей вентиляции позволили расширить возможности управления процессом газопереноса в условиях горных выработок и тем самым более эффективно предотвращать формирование скопление газов или ликвидировать их. Данный режим вентиляции может быть использован и на многих других подземных предприятиях, где возни
кают задачи обеспечения безопасных условий труда по фактору местных скоплений газа.

Методика повышения перемешивающих свойств воздушного потока для предотвращения и ликвидации опасных скоплений газа в горных выработках и подземных сооружений использует энергию квантируемого напора воздушного потока, создаваемого вентилятором местного проветривания (ВМП). Идея повышения перемешивающих свойств воздушного потока заключается в распространении в основном потоке воздушной струи слабых импульсов давления, изменяющих мгновенные значения средних скоростей воздушного потока. Импульсы давления генерируются пульсатором в инфразвуковом диапазоне. Это качественное изменение воздушного потока существенно увеличивает турбулентность потока и, собственно, его перемешивающие свойства.

Для реализации данного режима были разработаны технические средства типа «Пульсатор П1, П2, П3». Установка пульсирующей вентиляции «Пульсатор П1» (рис. 1, 2) была создана с учетом полученных результатов исследований и предназначалась для предупреждения образования и ликвидации, в первую очередь, скоплений метана в горных выработках шахт и выработанном пространстве. Данный пульсатор реализует принцип пульсирующего движения, заключающийся для данного варианта установки в создании воздушных импульсов в выработке, направленных поочередно пои против воздушного потока.

Выполненное моделирования показало, что данный режим проветривания существенно повышает турбулентность воздушного потока в горной выработке и позволяет усреднить концентрацию метана за достаточно короткий срок (10-15 минут) в зоне влияния пульсатора, включая местные скопления (в том числе и слоевые).

Радиус действия установки согласно практическим наблюдениям составил 200-250 м. «Пульсатор П2» дискового типа реализует новую концепцию генерации пульсирующего режима вентиляции, при котором однонаправленный импульс (по ходу основного движения потока воздуха) позволяет создать необходимые качественные преобразования в основном воздушном потоке для предотвращения образования скоплений метана или их разрушения.

Идея минимизации установки для генерации пульсирующего режима вентиляции позволила сформировать концепцию пульсатора пневматического типа «Пульсатор П3». Оптимальным решением при формировании импульсов давления является использование энергии сжатого воздуха, который подводится в каждую действующую горную выработку или подземное сооружение, в конечном итоге возможно применение современных видов компрессоров.

Журнал "Горная Промышленность" №5 2008, стр.60