RU2291304C1

RU2291304C1 - Shaft ventilation complex

Info

Publication number: RU2291304C1
Application number: RU2005125640/03A
Authority: RU
Inventors: Евгений Владимирович Основин (RU); Евгений Владимирович Основин
Original assignee: Евгений Владимирович Основин
Priority date: 2005-08-12
Filing date: 2005-08-12
Publication date: 2007-01-10

Abstract

FIELD: mining industry, possible use for ventilation of shafts, mines and other underground industrial objects.

SUBSTANCE: invention is a shaft ventilation complex, including forcing system for shaft ventilation, consisting of feeding channel equipped with blade ventilator plant with engine, draining channel, auxiliary channel and main channel connected to the mine, while complex is provided with additional shaft ventilation system, while at least either feeding channel of forcing system or draining channel of additional system is made twin, while main channel of shaft complex is provided with elastic longitudinal wall forming two chambers, one of which is connected to ventilation forcing system, and each draining channel is equipped with ventilation plant, containing axial ventilator with centrally positioned blades and peripherally positioned engine held on internal surface of channel, while ventilators of ventilator plants of feeding channels are axial with centrally positioned engine and peripherally positioned blades, while each ventilator for draining channels is made with greater number of revolutions then ventilators of feeding channels, and also all ventilator plants of complex are made reversible.

EFFECT: increased reliability of technological process passage, increased ventilation efficiency, simplified construction of ventilation plant while simultaneously expanding functional capabilities of shaft ventilation complex.

3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для проветривания шахт, рудников и других объектов народного хозяйства, расположенных под землей.The invention relates to the field of mining and can be used for ventilation of mines, mines and other objects of national economy located underground.

Известна вентиляторная установка главного проветривания подземных горных выработок, включающая всасывающий и нагнетательный каналы, расположенные параллельно и снабженные несколькими вентиляторами, связанными посредством трубопроводов, снабженных поворотными заслонками, с обоими каналами (см. а.с. SU №1201517, Кл. Е 21 F 1/08, 1984 г.). Вентиляторная установка может работать в режимах либо нагнетания, либо всасывания воздуха. Вентиляторы этой системы имеют электродвигатели, расположенные за пределами каналов. Такая установка имеет ограничение режимов работы в силу своих конструктивных особенностей и обеспечивает оптимальный результат при отсутствии экстремальных условий на шахте, при этом ее эффективность невелика.Known fan installation of the main ventilation of underground mine workings, including suction and discharge channels located in parallel and equipped with several fans connected through pipelines equipped with rotary dampers, with both channels (see AS SU No. 1201517, Cl. E 21 F 1 / 08, 1984). The fan unit can operate in either discharge or air intake modes. Fans of this system have electric motors located outside the channels. Such an installation has a limitation of operating modes due to its design features and provides an optimal result in the absence of extreme conditions at the mine, while its efficiency is low.

Известна подземная установка главного проветривания шахт и рудников, содержащая рабочий и резервный реверсивные вентиляторы, расположенные в изолированных каналах и снабженные переключающими лядами (см. патент RU №2114310, Кл. Е 21 F 1/08, 1996 г.). Эта установка обеспечивает рабочий или реверсивный режимы работы, при этом работает только один из вентиляторов, каждый из которых расположен в отдельной камере и имеет электродвигатель, расположенный за пределами камеры. Ее возможности очень ограничены, особенно в экстремальных условиях или особых условиях, когда нужен более гибкий подход к режимам проветривания.Known underground installation of the main ventilation of mines and mines, containing a working and backup reversible fans located in isolated channels and equipped with switching lyady (see patent RU No. 21114310, CL. E 21 F 1/08, 1996). This installation provides operating or reverse modes of operation, while only one of the fans operates, each of which is located in a separate chamber and has an electric motor located outside the chamber. Its capabilities are very limited, especially in extreme conditions or special conditions, when a more flexible approach to ventilation modes is needed.

Известно устройство для вентиляции горных выработок, снабженное дополнительными элементами проветривания при взрывных работах, когда проветривание следует интенсифицировать (см. а.с. SU №1671895, Кл. Е 21 F 1/08, 1989 г.). У этого устройства предусмотрены особые режимы работы вентиляторов для экстремальных условий (например, при взрывах в шахте). Однако и этой системе присущи все недостатки предыдущих конструкций.A device for ventilation of mine workings is known, equipped with additional ventilation elements during blasting operations, when ventilation should be intensified (see AS SU No. 1671895, Cl. E 21 F 1/08, 1989). This device has special fan operation modes for extreme conditions (for example, during mine explosions). However, this system has all the disadvantages of previous designs.

Известна установка для нагнетательного проветривания тупиковых забоев горных выработок, в которой предусмотрена подача сжатого воздуха для создания разрежения в отводящем трубопроводе (см. а.с. SU №962649, Кл. Е 21 F 1/08, 1980 г.). Такая конструкция обеспечивает ускорение воздушного потока на выходе. Это устройство имеет достаточно сложную конструкцию и не лишено некоторых недостатков, свойственных предыдущим техническим решениям.A known installation for injection ventilation of blind faces of mine workings, which provides for the supply of compressed air to create a vacuum in the discharge pipe (see AS SU No. 962649, Cl. E 21 F 1/08, 1980). This design provides acceleration of the air flow at the outlet. This device has a rather complicated design and is not without some drawbacks inherent in previous technical solutions.

Известен воздуховод, применяемый для проветривания горных выработок, имеющий эластичную обечайку и полость, разделенную на несколько воздуховодов (см. а.с. SU №947581, Кл. Е 21 F 1/08, 1981 г.). Такая конструкция воздуховода позволяет одновременно использовать часть его полостей для нагнетания воздуха, а одну полость при этом использовать для его отсасывания. Однако ее возможности могут быть использованы только в пределах трубопроводов, а в конструкциях вентиляторных установок, где воздуховодом служит основной канал шахты, она использоваться не может.Known duct used for ventilation of mine workings, having an elastic shell and a cavity divided into several ducts (see AS SU No. 947581, CL. E 21 F 1/08, 1981). This design of the duct allows you to simultaneously use part of its cavities for pumping air, and one cavity is used for its suction. However, its capabilities can only be used within pipelines, and it cannot be used in the designs of fan installations where the main channel of the mine serves as an air duct.

Известен осевой вентилятор, в котором электродвигатель и вентилятор объединены в моноблок (см. патент RU №2184274, Кл. F 04 D 25/08, 2000 г.). Это достаточно компактное устройство не предусматривает элементов использования в подводящих и отводящих трубопроводах вентиляторных систем шахт и горных выработок.Known axial fan, in which the electric motor and fan are combined in a monoblock (see patent RU No. 2184274, CL. F 04 D 25/08, 2000). This rather compact device does not provide elements for use in the supply and exhaust pipelines of the ventilation systems of mines and mine workings.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является вентиляционный шахтный комплекс, включающий нагнетательную систему вентиляции шахт, состоящую из подводящего канала, снабженного лопастной вентиляторной установкой с двигателем, отводящего канала, вспомогательного канала и основного канала, связанного с горной выработкой (см. патент RU №2168022, Е 21 F 1/08, 2000 г.). Этот комплекс имеет вспомогательные воздушные каналы, которые служат для подачи чистого воздуха в зависимости от изменения направления ветра. Достаточно оригинальная конструкция вентиляционного комплекса не обеспечивает отсасывание загрязненного воздуха в шахте одновременно с нагнетанием чистого воздуха, имеет конструктивные недостатки вентиляторов, имеющих вынесенные электродвигатели, требующие дополнительные полости для их размещения и осложняющие их установку в шахте.The closest technical solution to the claimed invention is a ventilation mine complex, including a discharge shaft ventilation system, consisting of a supply channel equipped with a blade fan installation with an engine, a discharge channel, an auxiliary channel and a main channel associated with mining (see patent RU No. 2168022 E 21 F 1/08, 2000). This complex has auxiliary air channels that serve to supply clean air, depending on the change in wind direction. The rather original design of the ventilation complex does not provide for the extraction of contaminated air in the mine at the same time as clean air is injected, it has structural drawbacks for fans with remote motors that require additional cavities for their placement and complicate their installation in the mine.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи повышения надежности протекания технологического процесса, повышения эффективности вентилирования, упрощения конструкции вентиляторной установки при одновременном расширении функциональных возможностей вентиляционного шахтного комплекса.The present invention is aimed at solving the technical problem of improving the reliability of the process, increasing the efficiency of ventilation, simplifying the design of the fan unit while expanding the functionality of the ventilation mine complex.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в вентиляционном шахтном комплексе, включающем нагнетательную систему вентиляции шахт, состоящую из подводящего канала, снабженного лопастной вентиляторной установкой с двигателем, отводящего канала, вспомогательного канала и основного канала, связанного с горной выработкой, основной канал шахтного комплекса снабжен эластичной продольной перегородкой с образованием двух камер, одна из которых связана с нагнетательной системой вентиляции, а другая с дополнительно установленной системой вентиляции шахт, содержащей подводящий и отводящие каналы, при этом, по крайней мере, либо подводящий канал нагнетательной системы, либо отводящий канал дополнительной системы вентиляции выполнен парным и снабжен регулируемыми заслонками, а каждый отводящий канал комплекса снабжен вентиляторной установкой, имеющей вентилятор, выполненный осевым с центрально расположенными лопастями и периферийно расположенным двигателем, закрепленным на внутренней поверхности канала, а вентиляторы подводящих каналов комплекса выполнены осевыми с центрально расположенным двигателем и периферийно расположенными лопастями, причем каждый вентилятор отводящих каналов выполнен с большим числом оборотов, чем вентиляторы подводящих каналов. Все вентиляторные установки комплекса выполнены реверсивными, а вентиляторы вентиляционных установок отводящих каналов выполнены с регулированием числа оборотов.The solution of the technical problem is achieved by the fact that in the ventilation mine complex, which includes a mine ventilation system, consisting of a supply channel equipped with a bladed fan unit with an engine, a discharge channel, an auxiliary channel and a main channel connected with a mine, the main channel of the mine complex is equipped elastic longitudinal partition with the formation of two chambers, one of which is connected with a discharge ventilation system, and the other with an additional installation a mine ventilation system containing inlet and outlet channels, at least either the inlet channel of the discharge system or the outlet channel of the additional ventilation system is paired and equipped with adjustable dampers, and each outlet channel of the complex is equipped with a fan unit having a fan made axial with centrally located blades and a peripheral engine mounted on the inner surface of the channel, and the fans of the supply channels of the complex They are axial with a centrally located engine and peripherally located blades, with each fan of the exhaust channels being made with a higher number of revolutions than the fans of the supply channels. All the fan units of the complex are reversible, and the fans of the ventilation units of the outlet channels are made with speed control.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображен вентиляционный шахтный комплекс в режиме одновременного нагнетания и отсасывания воздушных масс в шахте.Figure 1 shows the ventilation mine complex in the mode of simultaneous injection and suction of air masses in the mine.

На фиг.2 - то же, в режиме отсасывания загрязненного воздуха.Figure 2 is the same in the mode of aspiration of contaminated air.

На фиг.3 - то же, в режиме интенсивного отсасывания сильно загрязненного воздуха.Figure 3 is the same, in the intensive suction mode of highly contaminated air.

На фиг.4 - то же, в режиме нагнетания.Figure 4 is the same in the discharge mode.

На фиг.5 - то же, в режиме интенсивного нагнетания.Figure 5 is the same in the intensive discharge mode.

Вентиляционный шахтный комплекс включает нагнетательную систему 1 вентиляции шахт, состоящую из подводящих каналов 2, снабженных вентиляторной установкой в виде осевого вентилятора с периферийно расположенными лопастями 3 и центрально расположенным электродвигателем 4, отводящего канала 5 с вентиляторной установкой в виде осевого вентилятора, имеющей центрально расположенные лопасти 6 и периферийно расположенный электродвигатель 7, выполненный в виде обечайки на внутренней поверхности канала 5, а также вспомогательный канал 8 и основной канал 9, связанный с горной выработкой. Кроме того, комплекс снабжен дополнительной системой 10 вентиляции шахт отсасывающего типа, имеющей подводящий канал 11 с осевым вентилятором, имеющим периферийно расположенные лопасти 3 и центрально расположенный электродвигатель 4, отводящие каналы 12 с осевым вентилятором, имеющим центрально расположенные лопасти 6 и периферийно расположенный электродвигатель 7, выполненный в виде обечайки на внутренней поверхности каналов 12.The ventilation mine complex includes a discharge shaft ventilation system 1, consisting of inlet ducts 2 provided with a fan unit in the form of an axial fan with peripherally located blades 3 and a centrally located electric motor 4, inlet duct 5 with a fan unit in the form of an axial fan with centrally located blades 6 and a peripherally located electric motor 7, made in the form of a shell on the inner surface of the channel 5, as well as the auxiliary channel 8 and the main Channel 9 associated with mining. In addition, the complex is equipped with an additional ventilation system 10 for suction-type shafts having a feed channel 11 with an axial fan having peripherally located blades 3 and a centrally located electric motor 4, exhaust ducts 12 with an axial fan having centrally located blades 6 and a peripherally located electric motor 7, made in the form of a shell on the inner surface of the channels 12.

Основной канал 9 шахтного комплекса снабжен эластичной продольной перегородкой 13 с образованием двух камер 14 и 15. Причем камера 14 связана с нагнетательной системой 1 вентиляции, а другая камера 15 - с дополнительной системой 10 вентиляции шахт отсасывающего типа. Камера 14 расположена в верхней зоне шахтной выработки, а камера 15 - в нижней ее зоне. Вентиляторы отводящих каналов 5 и 12 выполнены с возможностью регулирования числа оборотов. Все вентиляторные установки выполнены реверсивными. Вспомогательный канал 8 связан с камерой 14, выполнен парным и имеет ответвление 16, связанное с камерой 15. Подводящие каналы 2 нагнетательной системы 1, отводящие каналы 12 дополнительной системы 10, вспомогательный канал 8 и его ответвление 16 имеют поворотные заслонки 17, установленные на шарнирах 18.The main channel 9 of the mine complex is equipped with an elastic longitudinal partition 13 with the formation of two chambers 14 and 15. Moreover, the chamber 14 is connected to the discharge ventilation system 1, and the other chamber 15 to the additional ventilation system 10 of the suction type shafts. The chamber 14 is located in the upper zone of the mine workings, and the camera 15 is in its lower zone. The fans of the outlet channels 5 and 12 are configured to control the speed. All fan units are reversible. The auxiliary channel 8 is connected to the chamber 14, is paired and has a branch 16 connected to the chamber 15. The inlet channels 2 of the injection system 1, the outlet channels 12 of the additional system 10, the auxiliary channel 8 and its branch 16 have rotary shutters 17 mounted on hinges 18 .

Нагнетательная система 1 может иметь несколько подводящих каналов 2, а дополнительная система 10 вентиляции может иметь несколько отводящих каналов 12 для повышения производительности вентиляционного шахтного комплекса, выравнивания градиента воздушного потока при каких-то сбоях в работе отдельных вентиляторов.The discharge system 1 may have several inlet channels 2, and the additional ventilation system 10 may have several outlet channels 12 to increase the performance of the ventilation mine complex, equalize the gradient of the air flow during some malfunctions of individual fans.

Вентиляционный шахтный комплекс работает следующим образом.Ventilation mine complex operates as follows.

При реализации основного рабочего режима (фиг.1) нагнетательная система 1 через подводящие каналы 2 подает свежий воздух, забираемый из внешней среды посредством вентиляторов с периферийно расположенными лопастями 3 и центрально расположенным электродвигателем 4, в верхнюю часть камеры 14 и связанную с ней шахтную или горную выработку. Воздух, попадающий на периферийно расположенные лопасти 3, образующие щелевое отверстие, создает закрученный воздушный поток по всему поперечному сечению выработки, увеличивая скорость своего движения и расход воздуха в выработке. Отработанный избыточный воздух выводится во внешнюю среду по отводящему каналу 5. Центральное расположение лопастей 6 вентилятора отводящего канала 5 и увеличение числа его оборотов дает возможность интенсифицировать процесс движения воздуха в выработке, при этом в зоне соединения вспомогательного канала 8 и камеры 14 возникает разрежение и эффект подсасывания воздуха через канал 8. Необходимое давление воздуха в нагнетательной системе 1 достигается регулировкой заслонок 17 в каналах 2 и канале 8 и числом оборотов лопастей 6 отводящего канала 5 и их центральным расположением, т.е. центральным расположением выходного отверстия. Дополнительная система 10 при этом решает другую задачу: забор загрязненного воздуха из нижней зоны горной выработки и его отвод за пределы шахты через отводящие каналы 12 осевыми вытяжными вентиляторами с центрально расположенными лопастями 6 и регулируемым числом оборотов электродвигателя 7. Для интенсификации этого процесса служит подводящий канал 11 с осевым вентилятором нагнетательного типа, имеющим периферийно расположенные лопасти 3, образующие кольцевую щель на входе воздушного потока. Эластичная перегородка 13 между камерами 14 и 15 «чутко» реагирует на изменения давления воздуха в системах 1 и 10 и способствует эффекту создания разрежения в зоне соединения камеры 14 с каналов 8.In the implementation of the main operating mode (Fig. 1), the injection system 1 through the supply channels 2 supplies fresh air taken from the external environment by means of fans with peripherally located blades 3 and a centrally located electric motor 4, to the upper part of the chamber 14 and the associated shaft or mountain production. The air entering the peripherally located blades 3, forming a slit hole, creates a swirling air flow over the entire cross section of the mine, increasing its speed and air flow in the mine. The exhaust excess air is discharged into the external environment through the exhaust channel 5. The central location of the fan blades 6 of the exhaust channel 5 and the increase in the number of revolutions makes it possible to intensify the process of air movement in the production, while a rarefaction and suction effect occur in the connection zone of the auxiliary channel 8 and chamber 14 air through channel 8. The required air pressure in the discharge system 1 is achieved by adjusting the dampers 17 in the channels 2 and channel 8 and the number of revolutions of the blades 6 of the outlet channel la 5 and a central location, i.e. central location of the outlet. The additional system 10 at the same time solves another problem: the intake of contaminated air from the lower zone of the mine working and its removal outside the shaft through the exhaust ducts 12 with axial exhaust fans with centrally located blades 6 and an adjustable speed of the electric motor 7. The feed channel 11 is used to intensify this process. with an axial blower-type fan having peripherally located blades 3 forming an annular gap at the air flow inlet. The elastic partition 13 between the chambers 14 and 15 “sensitively” reacts to changes in air pressure in systems 1 and 10 and contributes to the effect of creating a vacuum in the zone of connection of the chamber 14 with channels 8.

При проведении взрывных работ возникает необходимость отключения нагнетательной системы 1, в этом случае работает на вытяжение загрязненного воздуха только дополнительная система 10 (фиг.2). При этом заслонки 17 каналов 2, 8 и ответвления 16 закрыты. В исключительных случаях возникает необходимость значительно интенсифицировать процесс вытяжки загрязненного воздуха из шахты, тогда включают реверсы вентиляторов нагнетательной системы 1 и она тоже начинает работать на отсасывание (фиг.3) воздуха. Заслонки 17 каналов 2 при этом максимально открывают, а заслонки 17 канала 8 и ответвления 16 оставляют закрытыми.When carrying out blasting operations, it becomes necessary to turn off the discharge system 1, in this case only an additional system 10 works on trapping contaminated air (Fig. 2). In this case, the flaps 17 of the channels 2, 8 and branches 16 are closed. In exceptional cases, there is a need to significantly intensify the process of extracting contaminated air from the mine, then turn on the reversers of the fans of the discharge system 1 and it also begins to work on the suction (figure 3) of air. The flaps 17 of the channels 2 are maximally opened, while the flaps 17 of the channel 8 and the branches 16 are left closed.

Когда шахта находится в дежурном (нерабочем) режиме, достаточно, чтобы работала только нагнетательная система 1 вентиляции (фиг.4). В этом случае открыты заслонки 17 каналов 2 и 8, а заслонки каналов 12 и ответвления 16 закрыты. Когда возникает необходимость в резком интенсивном проветривании выработки, включают реверсы дополнительной системы 10, и она начинает работать на нагнетание свежего воздуха в шахту параллельно с нагнетательной системой 1 (фиг.5). В этом случае открыты все заслонки 17, не препятствуя прохождению воздуха в шахту через каналы 2 и 12. Через канал 8 и ответвление 16 возникает «подсос» воздуха, интенсифицирующий процесс вентиляции шахты еще больше.When the mine is in standby (idle) mode, it is sufficient that only the discharge ventilation system 1 is operated (Fig. 4). In this case, the shutters 17 of the channels 2 and 8 are open, and the shutters of the channels 12 and branches 16 are closed. When there is a need for a sharp intensive ventilation of the mine, the reverse of the additional system 10 is turned on, and it begins to work to pump fresh air into the shaft in parallel with the discharge system 1 (Fig. 5). In this case, all the shutters 17 are open, without preventing the passage of air into the shaft through channels 2 and 12. Through the channel 8 and branch 16 there is a "suction" of air, intensifying the process of ventilation of the shaft even more.

Снабжение вентиляционного комплекса дополнительной системой 10, выполнение подводящего канала 2 нагнетательной системы 1 и отводящего канала 12 дополнительной системы 10 вентиляции, по крайней мере, парными дает возможность улучшить возможности вентилирования шахты, увеличить количество режимов вентилирования, интенсифицировать процессы вентиляции и в режиме нагнетания и в режиме вытяжки. Эластичная перегородка 13 между камерами 14 и 15 расширяет возможности изменения режимов работы обеих систем 1 и 10. На достижение этого эффекта направлено выполнение вентиляторов осевыми, а их электродвигателей 4 и 7 реверсивными. Значительно расширяет технологические возможности вентиляционного комплекса выполнение вентиляторов подводящих каналов 2 и 11 с периферийно расположенными лопастями 3 и центрально расположенным электродвигателем 4, а отводящих каналов 5 и 12 с центрально расположенными лопастями 6 и периферийно расположенным электродвигателем 7, выполненным в виде обечайки на внутренней поверхности каналов 5 и 12.The supply of the ventilation complex with an additional system 10, the implementation of the supply channel 2 of the injection system 1 and the discharge channel 12 of the additional ventilation system 10, at least in pairs, makes it possible to improve the ventilation capabilities of the mine, increase the number of ventilation modes, intensify the ventilation processes both in the discharge mode and in the mode hoods. The elastic partition 13 between the chambers 14 and 15 expands the possibilities of changing the operating modes of both systems 1 and 10. To achieve this effect, the fans are designed to be axial, and their electric motors 4 and 7 are reversible. Significantly expands the technological capabilities of the ventilation complex, the fans of the inlet channels 2 and 11 with peripherally located blades 3 and a centrally located electric motor 4, and the outlet channels 5 and 12 with centrally located blades 6 and a peripherally located electric motor 7, made in the form of a shell on the inner surface of the channels 5 and 12.

Таким образом, заявленное изобретение решает техническую задачу повышения надежности протекания технологического процесса, повышения эффективности вентилирования, упрощения конструкции вентиляторной установки при одновременном расширении функциональных возможностей вентиляционного шахтного комплекса.Thus, the claimed invention solves the technical problem of improving the reliability of the process, increasing the efficiency of ventilation, simplifying the design of the fan unit while expanding the functionality of the ventilation mine complex.

Claims

1. The ventilation mine complex, which includes a discharge ventilation system for mines, consisting of a supply channel equipped with a blade fan unit with an engine, a discharge channel, an auxiliary channel and a main channel connected with a mine working, characterized in that the main channel of the mine complex is equipped with an elastic longitudinal partition with the formation of two chambers, one of which is connected to the discharge ventilation system, and the other to the additionally installed ventilation system of the mines, containing the inlet channel provided with a fan unit and the outlet channels, at least either the inlet channel of the discharge system or the outlet channel of the additional ventilation system are paired and equipped with adjustable dampers, and each outlet channel of the complex is equipped with a fan unit containing an axial a fan with centrally located blades and a peripheral engine mounted on the inner surface of the channel, while the fans of the fan units The novices of the supply ducts of the complex are made axial with a centrally located engine and peripherally located blades, each fan of the exhaust ducts being made with a higher number of revolutions than the fans of the feed ducts.

2. The ventilation mine complex according to claim 1, characterized in that all the fan units of the complex are reversible.

3. The ventilation mine complex according to claim 1, characterized in that the fans of the fan units of the outlet channels are made with speed control.