RU2234608C1

RU2234608C1 - Method for venting excavated bottom-hole

Info

Publication number: RU2234608C1
Application number: RU2003103935/03A
Authority: RU
Inventors: Л.А. Пучков (RU); Л.А. Пучков; В.М. Шек (RU); В.М. Шек
Original assignee: Московский государственный горный университет
Priority date: 2003-02-11
Filing date: 2003-02-11
Publication date: 2004-08-20

Abstract

FIELD: mining industry, especially for deft and engineering structure building, particularly in permafrost areas.

SUBSTANCE: method involves sucking contaminated air after explosion works realization by two venting systems up to obtaining predetermined level of air pollution in bottomhole formation zone; creating circulation air flows in each stagnation zone thereof for contaminants movement to venting system. Circulation air flows are created by feeding several air jets through another venting system which pumps fresh air from atmosphere. Air venting process is carried out up to obtaining air freshness prescribed by sanitary code.

EFFECT: increased venting intensity, reduced cost.

2 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при проходке вертикальных, наклонных и горизонтальных горных выработок в любых горно-геологических условиях, в том числе в районах многолетней мерзлоты.The invention relates to the mining industry and can be used for sinking vertical, inclined and horizontal mine workings in any mining and geological conditions, including in permafrost areas.

Известен способ проветривания проходческого забоя горной выработки, включающий нагнетание воздуха из атмосферы в призабойную часть выработки с последующим перемещением загрязненного воздуха по выработке и выбросом его в атмосферу [1].A known method of ventilating a tunneling face of a mine, including pumping air from the atmosphere into the bottom-hole of the mine with the subsequent movement of polluted air through the mine and releasing it into the atmosphere [1].

Недостатком этого способа является то, что вынос вредных примесей из выработки после проведения взрывных работ требует больших затрат времени при значительном расходе воздуха, а также больших затрат энергии на проветривание, в особенности при проветривании выработок большой протяженности и при больших расходах взрывчатых веществ.The disadvantage of this method is that the removal of harmful impurities from the mine after blasting requires a large investment of time with significant air consumption, as well as high energy consumption for ventilation, especially when ventilating workings of great length and at high consumption of explosives.

Известен способ проветривания проходческого забоя горной выработки, включающий отсасывание загрязненного воздуха после взрывных работ из призабойной части выработки, отделенной экраном, посредством двух и более вентиляционных систем [2]. Этот способ взят нами в качестве прототипа.A known method of ventilating a tunneling face of a mine, including the extraction of contaminated air after blasting from the bottom of the mine, separated by a screen, using two or more ventilation systems [2]. This method is taken by us as a prototype.

Данный способ по сравнению с вышеуказанным ускоряет процесс удаления вредных примесей от забоя. Однако вблизи забоя образуются застойные зоны, движение воздуха в которых в направлении к трубопроводу практически отсутствует. Общие затраты времени на проветривание призабойной части выработки также велики.This method in comparison with the above accelerates the process of removing harmful impurities from the face. However, near the bottom, stagnant zones are formed, the air movement in which towards the pipeline is practically absent. The total time spent on ventilating the bottom of the mine is also large.

Кроме того, известен комбинированный способ проветривания проходческого забоя горной выработки посредством двух вентиляционных систем, в котором после производства взрывных работ осуществляют одновременное нагнетание и всасывание воздуха [3].In addition, there is a combined method of ventilating a tunnel face of a mine through two ventilation systems, in which, after blasting, air is simultaneously pumped and sucked [3].

Недостатками этого способа являются также наличие застойных зон вблизи забоя, особенно при большом сечении проходимой выработки ввиду истечения струи воздуха в одном направлении, и большая длительность процесса проветривания выработки.The disadvantages of this method are the presence of stagnant zones near the bottom, especially with a large cross-section of the passable mine due to the flow of air in one direction, and the long duration of the ventilation of the mine.

Задачей описываемого способа является обеспечение интенсивного проветривания призабойной части горной выработки в любых горно-геологических и климатических условиях, а также снижение затрат на проветривание.The objective of the described method is to provide intensive ventilation of the bottom of the mine in any mining, geological and climatic conditions, as well as reducing the cost of ventilation.

Это достигается тем, что в способе проветривания проходческого забоя горной выработки, включающем отсасывание загрязненного воздуха после взрывных работ из призабойной части выработки, отделенной экраном, посредством двух вентиляционных систем, определяют градиент концентрации вредных примесей в трубопроводе одной вентиляционной отсасывающей системы и в момент времени, при котором этот градиент станет равным нулю, другую вентиляционную систему переключают в режим нагнетания воздуха из атмосферы в призабойную часть горной выработки через щелевые насадки в трубопроводе, формирующие в ней циркуляционные потоки воздуха, выносящие вредные примеси к трубопроводу отсасывающей вентиляционной системы.This is achieved by the fact that in the method of ventilating the face of a mine working, including aspirating contaminated air after blasting from the bottom of the mine, separated by a screen, using two ventilation systems, determine the concentration gradient of harmful impurities in the pipeline of one ventilation suction system and at a time where this gradient becomes equal to zero, another ventilation system is switched to the mode of forcing air from the atmosphere into the bottom-hole part of the mine through the slit nozzle in a pipeline forming a circulation air flows therein, delivering contaminants to the suction duct of the ventilation system.

На фиг.1 показана схема реализации способа проветривания проходческого забоя горной выработки в режиме отсасывания воздуха из призабойного пространства.Figure 1 shows a diagram of the implementation of the method of ventilating a tunneling face of a mine in the mode of suctioning air from the bottomhole space.

На фиг.2 показана схема формирования циркуляционных потоков в призабойной части выработки.Figure 2 shows a diagram of the formation of circulating flows in the bottomhole part of the development.

Способ проветривания проходческого забоя горной выработки осуществляют следующим образом.The method of airing the tunneling face of a mine is as follows.

В горной выработке, например вертикальном стволе 1, отделяют призабойную часть выработки экраном 2. После взрывания горных пород забоя осуществляют отсасывание загрязненного воздуха из этого призабойного пространства посредством двух вентиляционных систем, первая из которых состоит из подающего воздухопровода 3, вентилятора 4 и всасывающего трубопровода 5 с насадкой 6, а вторая соответственно - из 7, 8 и 9 с насадками 10 и 11. Степень загрязнения воздуха в призабойной части выработки контролируют посредством газоанализатора 12, установленного на трубопроводе 3. В первый период времени процесс удаления вредных примесей путем отсасывания загрязненного воздуха из призабойной зоны двумя вентиляционными системами протекает интенсивно, причем продолжительность этого периода зависит от объема экранированной части забоя, горно-геологических условий, состава и количества ВВ, параметров вентиляционных систем и практически продолжается в течение от 4 до 12 минут. Затем процесс выноса вредных примесей замедляется и наступает момент времени, в который градиент концентрации вредных примесей, измеряемой газоанализатором 12, станет равным нулю, и дальнейшая работа вентиляционной системы в режиме отсасывания не эффективна, поскольку требуются значительные затраты времени порядка нескольких часов, и, соответственно, средств на проветривание проходческого забоя выработки. Однако после удаления большей части вредных примесей из призабойного пространства выработки в режиме отсасывания уровень загрязнения воздуха в нем превышает нормативные значения, при этом значительное их количество сконцентрировано в застойных зонах А, В, С и D, расположенных в окраинных частях этого пространства. Для активизации выноса оставшихся вредных примесей из призабойной части выработки после фиксации указанного момента подают из атмосферы несколько свежих воздушных струй, формирующих в застойных зонах А, В, С и D циркуляционные потоки. Подачу воздуха осуществляют через щелевые отверстия в насадках 10 и 11 путем переключения второй вентиляционной системы в режим нагнетания. Эти циркуляционные потоки захватывают частицы вредных примесей и выносят их в активную зону отсасывающей первой вентиляционной системы, которая выбрасывает загрязненный воздух в атмосферу. Тем самым процесс удаления оставшегося объема вредных примесей сокращается до 10...30 минут. При проветривании проходческого забоя горизонтальной горной выработки для обеспечения указанных режимов вентиляции насадки 10, 11 второй вентиляционной системы располагают ближе к забою, чем насадка 6 первой вентиляционной системы. В холодный период времени и при проходке выработок в условиях многолетней мерзлоты воздух, подаваемый второй вентиляционной системой, подогревают калорифером 13.In a mine working, for example, a vertical shaft 1, the bottom-hole part of the working is separated by a shield 2. After blasting of the rocks, the contaminated air is sucked out of this bottom-hole by two ventilation systems, the first of which consists of a supply air duct 3, a fan 4 and a suction pipe 5 s nozzle 6, and the second, respectively, from 7, 8 and 9 with nozzles 10 and 11. The degree of air pollution in the bottom of the mine is controlled by a gas analyzer 12 installed on the pipeline 3. In the first period of time, the process of removing harmful impurities by aspirating contaminated air from the bottomhole zone with two ventilation systems proceeds intensively, the duration of this period depending on the volume of the screened part of the face, mining and geological conditions, the composition and quantity of explosives, the parameters of ventilation systems and practically lasts for 4 to 12 minutes. Then the process of removal of harmful impurities is slowed down and there comes a point in time at which the concentration gradient of harmful impurities measured by the gas analyzer 12 becomes zero, and further operation of the ventilation system in the suction mode is not effective, since considerable time is required on the order of several hours, and, accordingly, means for airing the tunnel face of the mine. However, after removing most of the harmful impurities from the bottomhole space of the mine in the suction mode, the level of air pollution in it exceeds the standard values, while a significant amount of them is concentrated in the stagnant zones A, B, C and D located in the outlying parts of this space. To activate the removal of the remaining harmful impurities from the bottom-hole part of the mine after fixing the indicated moment, several fresh air jets are fed from the atmosphere, forming circulating flows in the stagnant zones A, B, C and D. Air is supplied through slotted openings in nozzles 10 and 11 by switching the second ventilation system to discharge mode. These circulating flows capture particles of harmful impurities and carry them into the active zone of the first suction ventilation system, which releases polluted air into the atmosphere. Thus, the process of removing the remaining volume of harmful impurities is reduced to 10 ... 30 minutes. When ventilating the tunnel face of a horizontal mine, to ensure the indicated ventilation modes, the nozzles 10, 11 of the second ventilation system are positioned closer to the face than the nozzle 6 of the first ventilation system. In the cold period of time and when driving the workings under permafrost conditions, the air supplied by the second ventilation system is heated by a heater 13.

В целом процесс проветривания выработки после взрывных работ составляет 14...40 минут в зависимости от объема призабойной части выработки, состава и количества ВВ, свойств горных пород и интенсивности вентиляции и требует гораздо меньших энергетических затрат на его проведение по сравнению с известными способами проветривания проходческих забоев.In general, the process of airing the mine after blasting is 14 ... 40 minutes, depending on the volume of the bottom-hole part of the mine, the composition and quantity of explosives, the properties of the rocks and the intensity of ventilation and requires much lower energy costs for its implementation compared to the known methods of airing tunneling slaughter.

Пример реализации способа.An example implementation of the method.

При проведении вертикального ствола диаметром 9 м в проходке для одного цикла взрывных работ по доломитам используют патронированный аммонит АП-5ЖВ в количестве 468 кг. Призабойную зону выработки экранируют на расстоянии 35 м от забоя по нижнему краю проходческого щита. После взрывных работ включают две вентиляционные системы: состоящие из вентиляторов типа ВЦ-16 с жесткими металлическими трубопроводами диаметром 1,2 м, которые работают в режиме всасывания. По показаниям газоанализатора ГИАМ определяют момент времени, в который градиент концентрации двуокиси азота (NOz) в отсасывающем загрязненном воздухе равен 0, работа вентиляционных систем в режиме отсасывания протекала в течение 6 минут. После этого вторую вентиляционную систему переключают в режим нагнетания, причем насадки этой системы расположены на расстояниях 10 и 32 метра от забоя. Первая вентиляционная система продолжает работать в режиме отсасывания воздуха, а ее насадка расположена на расстоянии 20 метров от забоя. Свежий воздух через 12 щелевых отверстий в насадках второй вентиляционной системыподают в направлении застойных зон призабойного пространства ствола, создавая в них циркуляционные потоки. В результате этого вредные примеси выносятся к насадке первой вентиляционной системы и всасываются в ее трубопровод. Через 18 минут работы вентиляционных систем в таком режиме загрязненность воздуха в призабойной части ствола уменьшилась до санитарных норм, что позволило осуществлять дальнейшие работы проходческого цикла. Общая длительность проветривания проходческого забоя горной выработки составила 24 минуты.When carrying out a vertical shaft with a diameter of 9 m in the sinking for one cycle of blasting on dolomites, AP-5ZHV ammunition in the amount of 468 kg is used. The bottomhole mining zone is shielded at a distance of 35 m from the bottom along the lower edge of the tunnel shield. After blasting operations, two ventilation systems are included: consisting of fans of the VTs-16 type with rigid metal pipelines with a diameter of 1.2 m, which operate in the suction mode. According to the testimony of a GIAM gas analyzer, we determine the point in time at which the concentration gradient of nitrogen dioxide (NOz) in the aspirated contaminated air is 0, the operation of ventilation systems in the aspiration mode took 6 minutes. After that, the second ventilation system is switched to the discharge mode, and the nozzles of this system are located at distances of 10 and 32 meters from the bottom. The first ventilation system continues to operate in air suction mode, and its nozzle is located at a distance of 20 meters from the bottom. Fresh air through 12 slotted openings in the nozzles of the second ventilation system is supplied in the direction of the stagnant zones of the bottomhole space of the trunk, creating circulation flows in them. As a result of this, harmful impurities are carried to the nozzle of the first ventilation system and are sucked into its pipeline. After 18 minutes of operation of ventilation systems in this mode, air pollution in the bottom of the barrel decreased to sanitary standards, which allowed further work of the tunneling cycle. The total duration of airing the tunnel face of the mine was 24 minutes.

На проветривание проходческого забоя вертикального ствола в аналогичных горно-геологических условиях известными способами требуется не менее 1,5 часов. В результате уменьшения времени на проветривание проходческого забоя по описанному способу более чем в три раза увеличиваются темпы проходки выработки не менее чем на 15%. А затраты энергии на проветривание горной выработки при ее проходке уменьшаются более чем в два раза.To ventilate the tunneling face of a vertical shaft in similar mining and geological conditions by known methods requires at least 1.5 hours. As a result of reducing the time for airing the tunnel face by the described method more than three times increase the rate of penetration of development by at least 15%. And the energy consumption for ventilation of a mine during its sinking is more than halved.

Источники информацииSources of information

1. Кирин Б.Ф. и др. Аэрология подземных сооружений (при строительстве). Липецк: Липецкое изд-во, 2000 г., с.268-270,1. Kirin B.F. and others. Aerology of underground structures (during construction). Lipetsk: Lipetsk Publishing House, 2000, p. 268-270,

2. Там же, с.304-306 (прототип).2. Ibid., P. 304-306 (prototype).

3. Там же, с.267-268.3. Ibid., P. 267-268.

Claims

A method of ventilating a tunnel face of a mine, including aspirating contaminated air after blasting from the bottom of the mine, separated by a screen, using two ventilation systems, characterized in that they determine the concentration gradient of harmful impurities in the pipeline of one ventilation suction system and at a point in time at which the gradient becomes zero, another ventilation system is switched to the mode of forcing air from the atmosphere into the bottom-hole part of the mine through h slotted nozzles in the pipeline, forming circulating air flows in it, carrying harmful impurities to the pipeline of the suction ventilation system.