logo

Надёжные решения для шахтной вентиляции от производителя

Запросить цену Запросить цену
Контактная информация

+86 15863109911

001, Промзона, посёлок Наньцзяо, район Чжоуцунь, г. Цзыбо, пров. Шаньдун, Китай

Пн–Пт, с 9:00 до 17:00

Вентиляция шахт и рудников

Вентиляция шахт и рудников: системы, проблемы и решения



Проект вентиляции шахты или рудника определяет пути движения и распределения воздуха, а также способы регулирования его расхода в стволах, уклонах, транспортных выработках, на добычных участках, в проходческих забоях и на путях исходящей струи. Система должна обеспечивать подачу свежего воздуха, отвод загрязняющих веществ и тепла, удаление газообразных продуктов взрыва и проверку атмосферы перед допуском людей к месту работ. Эти задачи сохраняются при изменении схемы горных выработок.

Проветривание следует рассматривать прежде всего как задачу вентиляционной сети, а не как выбор отдельного оборудования. Сеть определяет направление движения воздуха, потребность каждого участка и сопротивление, которое необходимо преодолеть. Вентилятор создаёт требуемый перепад давления, но увеличение его мощности само по себе не устраняет неудачную схему выработок, чрезмерные утечки, неравномерное распределение расходов или закорачивание свежей и исходящей струй.

Область рассмотрения: статья посвящена проектированию подземной вентиляционной сети, путям движения воздуха, сопротивлению, контролю загрязняющих веществ, измерениям и режимам эксплуатации. Типы вентиляторов, аэродинамические характеристики, сравнение моделей вентиляторов, варианты монтажа и подбор оборудования рассмотрены в руководстве по шахтным вентиляторам. Сначала определяют предварительные требования к сети и диапазон рабочих режимов. После выбора вентилятора расчёт уточняют с учётом его характеристики и фактических условий установки.

Краткие инженерные выводы

  • Потребность в воздухе. Определяйте необходимый расход для каждого действующего рабочего места и каждого обоснованного сценария эксплуатации, а не только суммарную подачу вентилятора.

  • Путь воздуха. Проверяйте наличие управляемого пути от поступления свежего воздуха через рабочую зону до предусмотренного отвода исходящей струи, без закорачивания потока и рециркуляции.

  • Исходные условия. Указывайте расход, вид давления, точки измерения, плотность воздуха и диапазон режимов. Для минимальной, обычной и максимальной потребности задавайте соответствующие друг другу пары расхода и давления, не объединяя произвольно независимые крайние значения.

  • Проверка. Калибруйте модель сети по результатам подземных измерений. Определяйте сигналы тревоги, действия при отказах и порядок согласования изменений.

Автор: Техническая группа BOFENG FAN

Издатель: Shandong Bofeng Fan Co., Ltd.


Что такое вентиляция шахт и рудников?

Рудничная вентиляция, или проветривание, — это организованное движение и распределение воздуха в подземных горных выработках для поддержания необходимых параметров атмосферы и микроклимата. Свежий воздух подают к действующим рабочим местам, а также в зоны передвижения и пребывания людей. Воздух с загрязняющими веществами, избыточным теплом или влагой направляют по предусмотренным путям и выводят на поверхность. Термин «исходящая струя» не означает, что этот воздух предназначен для повторной подачи к рабочим местам.

Обычно система включает:

  • устья выработок на поверхности, стволы, входы в штольни, транспортные уклоны, восстающие выработки и другие пути движения воздуха;

  • пути свежей и исходящей струй;

  • ответвления, распределяющие воздух между добычными участками и подготовительными выработками;

  • вентиляционные перемычки, двери, регуляторы, уплотнения и кроссинги, обеспечивающие пересечение потоков с их физическим разделением;

  • вентиляционные трубопроводы для тупиковых выработок и отдельных рабочих зон;

  • установки главного и местного проветривания, а также вентиляторы для повышения давления в отдельных частях сети, если их применение допустимо;

  • средства измерения и контроля расхода, давления, концентраций газов, температуры, влажности и состояния оборудования.

Все элементы необходимо оценивать совместно. Измеренный на поверхности расход не показывает, сколько воздуха поступает к удалённому забою: результат зависит от сопротивлений ветвей, утечек, регулирующих устройств и состояния трубопровода. ГОСТ Р 57718-2017 систематизирует терминологию рудничной вентиляции; это терминологический документ, а не готовый метод расчёта конкретной сети. Для российского объекта также нужно разграничивать применимость правил, утверждённых приказами Ростехнадзора № 505 и № 507, и использовать актуальную проектную и эксплуатационную документацию предприятия.[1][2][3]

Упрощённая схема всасывающего проветривания шахты: подача свежего воздуха, распределение по горизонтам и рабочим местам, исходящая струя и главный вентилятор на поверхности

Рисунок 1. Упрощённая схема всасывающего проветривания: свежий воздух поступает в шахту, распределяется по горизонтам и рабочим местам, после чего исходящая струя выводится через поверхностную установку главного проветривания. Схема носит пояснительный характер; фактическое устройство сети зависит от горного предприятия.


Как работает подземная вентиляционная сеть

Воздух движется по выработкам за счёт перепада давления между воздухоподающей и воздуховыдающей сторонами сети. Этот перепад должен компенсировать потери давления в стволах, уклонах, горизонтальных и восстающих выработках, трубопроводах, поворотах, сопряжениях, вентиляционных сооружениях и поверхностных каналах.

Упрощённую схему можно представить в виде пяти этапов:

1. Поступление воздуха в шахту. Свежий воздух поступает под действием разрежения или нагнетания через ствол, штольню, уклон либо другое предусмотренное проектом воздухоподающее отверстие.

2. Разделение основного потока. Общий расход распределяется между горизонтами, участками, мастерскими, путями передвижения, насосными камерами и другими зонами согласно их потребности в проветривании.

3. Поступление к рабочим местам. Выработки с отдельными входом и выходом воздуха могут проветриваться сквозной струёй. Для тупиковых выработок и проходческих забоев обычно требуется местное проветривание с вентилятором и трубопроводом.

4. Отвод загрязнённого воздуха. Поток направляют от менее загрязнённых зон к источникам выделения вредных веществ, а затем в исходящую струю. По возможности исключают его последующее прохождение через другую рабочую зону, где находятся люди, соблюдая требования, применимые к объекту.

5. Выдача воздуха на поверхность. Исходящая струя следует к воздуховыдающему стволу, восстающей выработке, штольне с выходом на поверхность или поверхностной вентиляторной установке.

Реальная сеть редко представляет собой единственный прямой путь. В ней сочетаются последовательные и параллельные ветви. Вентиляционные двери открываются, настройки регуляторов меняются, новые выработки подключаются, старые участки изолируются, а пути утечек могут изменяться. Поэтому проветривание требует постоянного эксплуатационного контроля и не заканчивается первоначальным монтажом оборудования.


Главное и местное проветривание, распределение воздуха и повышение давления в сети

Вентиляционная сеть объединяет движение воздуха по шахте в целом, распределение по участкам и местное проветривание тупиковых выработок. При допустимости такого решения дополнительные вентиляторы создают прирост давления в отдельных частях сети. Измерения и средства управления позволяют проверить, соответствует ли фактическое воздухораспределение проектной схеме. В русской терминологии важно различать вентилятор местного проветривания (ВМП) и вспомогательную вентиляторную установку: эти названия не обозначают одну и ту же роль оборудования.[1]

Главное проветривание

Главное проветривание обеспечивает движение воздуха между основными воздухоподающими и воздуховыдающими выработками. Требуемые расход и давление зависят от глубины, системы разработки, сечений выработок, парка машин, выделения загрязняющих веществ, тепловой нагрузки и планируемого развития. Стволы, главные выработки, поверхностные каналы, утечки и пути исходящей струи влияют на рабочую точку. Поэтому вентилятор главного проветривания выбирают на основе анализа сети, а после выбора повторно проверяют совместную работу оборудования и выработок с учётом монтажа.

Распределение воздуха по участкам и ветвям

Основной поток разделяется между производственными и вспомогательными участками. Регулятор перераспределяет воздух, увеличивая сопротивление той ветви, где он установлен; сам по себе он не создаёт дополнительного воздуха. Чрезмерное дросселирование увеличивает потери давления и может ухудшить проветривание других зон. По возможности сравнивайте его с восстановлением полезного сечения выработки, устранением утечек, более коротким путём исходящей струи или устройством подходящей параллельной выработки.

Местное проветривание

Тупиковая выработка не имеет второй связи, позволяющей организовать сквозное движение воздуха между свежей и исходящей струями. Обычно её проветривают с помощью вентиляционного трубопровода. Система должна получать достаточно свежего воздуха из основной сети, обеспечивать подачу к забою при нагнетании либо отсос воздуха вблизи забоя и исключать рециркуляцию загрязнённой струи. Нагнетательные, всасывающие и комбинированные схемы рассмотрены ниже; сравнение оборудования приведено в руководстве по шахтным вентиляторам.

Вентиляторы для повышения давления и их взаимодействие с сетью

В этой статье бустерным называется вентилятор, создающий дополнительный перепад давления в выбранной части подземной сети, если такое применение разрешено и предусмотрено проектом. Это не то же самое, что вентилятор местного проветривания, соединённый с трубопроводом для проветривания тупиковой выработки. Оценивают совместную работу с главными вентиляторами, изменение давления в связанных ветвях, риск рециркуляции, возможный обходной путь воздуха, поведение сети при остановке вентилятора, управление и контроль. Понятие вспомогательной вентиляторной установки в ГОСТ Р 57718-2017 шире такого подземного бустерного применения: оно также включает определённые установки на поверхности для обособленного проветривания. Поэтому эти обозначения нельзя автоматически считать полными синонимами.[1]


Как определить необходимый расход воздуха и давление

При оценке проветривания следует разделять два вопроса:

1. Какой расход воздуха требуется на каждом рабочем месте и в каждом рассматриваемом режиме?

2. Какой перепад давления нужен, чтобы обеспечить этот расход по выбранным путям?

Потребность в воздухе определяется опасными факторами и одновременно выполняемыми работами. Учитывают людей, дизельные машины, газовыделение, продукты взрывных работ, пыль, тепло, влажность, зарядку аккумуляторов, мастерские и технологические выбросы. Применимые нормы и проект могут устанавливать минимальные расходы или скорости воздуха. Выявляйте фактор, определяющий необходимый расход для каждого участка и реалистичных сочетаний работ, а не выводите все потребности из общей подачи главного вентилятора.

Приведённые ниже зависимости помогают упорядочить исходные данные по расходу и давлению. Они не заменяют модель сети, сверенную с измерениями, оценку опасных факторов конкретной шахты и требуемую проектную документацию.

Расход и скорость воздуха

Для заданного поперечного сечения выработки или трубопровода справедлива базовая зависимость:

Q = A × v

  • Q — объёмный расход воздуха, обычно в м³/с: объём, проходящий через сечение за единицу времени, а не накопленный объём или величина утечки;

  • A — фактическая площадь свободного поперечного сечения, доступного для движения воздуха, в м²;

  • v — средняя скорость воздуха в этом сечении, в м/с.

Эта зависимость лежит в основе определения расхода при воздушной съёмке. Измерение скорости без достоверной площади сечения не позволяет получить достоверный расход. Показание в одной точке может не соответствовать средней скорости по всему замерному сечению. В методике и журнале указывают способ измерения, расположение замерного сечения, его размеры, состояние прибора, сведения о калибровке или поверке по применимым требованиям и необходимые поправки.

Баланс воздуха в узлах сети

В установившемся режиме при близкой плотности воздуха в сравниваемых ветвях сумма входящих объёмных расходов должна соответствовать сумме выходящих. Выявленные потоки утечек включают в баланс, а оставшееся расхождение оценивают с учётом неопределённости измерений:

ΣQ_in ≈ ΣQ_out

Если плотность воздуха в точках измерения существенно различается, сравнивают массовые расходы либо приводят объёмные расходы к одинаковым условиям. В записи in означает вход в узел, а out — выход из него.

Баланс проверяют на входах в горизонты, в узлах распределения по участкам, при объединении исходящих струй и у подключений местного проветривания. Значительное необъяснённое расхождение может указывать на утечку, неучтённую связь, неудачное замерное сечение или сравнение показаний, полученных при разных конфигурациях сети.

Аэродинамическое сопротивление и потери давления

Для упрощённой модели ветви потери давления часто записывают следующим образом:

ΔP = R × Q²

  • ΔP — потери давления в ветви, обычно в Па;

  • R — эквивалентное аэродинамическое сопротивление ветви, например в Па/(м³/с)² или Н·с²/м⁸;

  • Q — объёмный расход воздуха через ветвь, обычно в м³/с.

Квадратичная зависимость является приближением для турбулентного движения воздуха при заданных геометрии и плотности. Сопротивление пересматривают при изменении сечения, шероховатости, препятствий, положения регулирующих устройств или условий, к которым отнесены параметры воздуха.

В литературе по рудничной вентиляции эквивалентную величину в этой зависимости также называют сопротивлением выработки или сопротивлением Аткинсона. Здесь R относится ко всей рассматриваемой ветви и включает влияние плотности воздуха при указанных условиях; это не отдельный коэффициент трения. В формулах, где плотность вынесена отдельным множителем, используется другое соглашение. Значения нельзя переносить между такими формулами без пересчёта и проверки единиц.

Эквивалентное сопротивление учитывает длину, периметр и площадь сечения, шероховатость поверхности и крепи, препятствия, повороты, сопряжения и вентиляционные сооружения. Сужение или ухудшение состояния выработки может заметно увеличить требуемое давление. Проверяют фактически свободное сечение и состояние воздушного пути, а не только номинальные размеры на плане.

При неизменном сопротивлении удвоение расхода увеличивает потери давления примерно в четыре раза. Теоретическая мощность, передаваемая воздуху, Q × ΔP, при этом возрастает примерно в восемь раз до учёта КПД вентилятора, двигателя и привода. Это не означает обязательного восьмикратного роста фактической электрической мощности. Устранение существенного сужения или создание подходящего параллельного пути может быть эффективнее постоянного увеличения давления вентилятора.

Вид давления, условия приведения расхода и плотность воздуха

В исходных данных различают статическое и полное давление и обозначают точки измерения. Для перепада давления указывают обе точки и вид давления в каждой из них. Термин «депрессия выработки» обозначает разность давлений между двумя пунктами воздушного потока в выработке; он не означает отрицательное абсолютное давление. Давление, создаваемое вентилятором, нельзя напрямую сравнивать с потерями отдельной ветви без согласования определений, замерных сечений и плотности воздуха.[1]

Указывают, соответствует ли объёмный расход фактическим подземным условиям или приведён к определённому состоянию воздуха. Плотность здесь — масса единицы объёма. При одинаковой частоте вращения и соответствующих аэродинамических режимах создаваемое давление и мощность, передаваемая воздуху, зависят от плотности. Высоту над уровнем моря, температуру, влажность и барометрическое давление учитывают при сравнении полевых данных, характеристик вентилятора и результатов приёмочных испытаний.

Какие данные необходимо различать и согласовывать перед сравнением

  • расход через вентилятор и расход, фактически поданный через выход нагнетательного трубопровода либо отсасываемый через вход всасывающего трубопровода;

  • статическое давление, полное давление и перепад, для которого обозначены обе точки и сравниваемые величины;

  • объёмный расход при фактических условиях и расход, приведённый к нормальным или другим заданным условиям;

  • расчётные значения и измерения, выполненные при другой конфигурации сети или иных настройках оборудования.

Последовательные и параллельные вентиляционные ветви

В последовательно соединённых участках без промежуточных утечек и при близкой плотности один и тот же объёмный расход проходит через каждый участок. При этих условиях сопротивления складываются:

R_total = R_1 + R_2 + R_3 +...

В параллельном соединении расход разделяется между двумя или несколькими путями. Следующая зависимость применима к ветвям, соединяющим одну и ту же пару узлов, без самостоятельных источников давления в этих ветвях и при квадратичной зависимости потерь давления от расхода:

1 / sqrt(R_total) = 1 / sqrt(R_1) + 1 / sqrt(R_2) + 1 / sqrt(R_3) +...

Здесь sqrt(R) обозначает квадратный корень из сопротивления, а R_total — эквивалентное сопротивление рассматриваемого соединения.

Два параллельных пути с одинаковым сопротивлением имеют эквивалентное сопротивление, равное четверти сопротивления одного пути, если оба доступны и правильно соединены. Это позволяет уменьшить необходимое давление и гибче распределять воздух. Преимущество сокращается, если один путь засорён, сужен или не поддерживается в надлежащем состоянии. Поступление загрязнённого воздуха в другую рабочую зону, где находятся люди, может сделать схему недопустимой, даже если расчёт сопротивления выглядит благоприятно.

Утечки воздуха и местные потери давления

Не весь воздух главного проветривания достигает нужного рабочего места. Часть проходит через неплотности дверей, перемычек, уплотнений, соединений труб и непредусмотренные отверстия. Регуляторы, резкие изменения сечения, повороты, сопряжения, решётки, глушители и переходные участки создают дополнительные потери давления. Утечки меняют пути и распределение воздуха, тогда как трение и местные сопротивления рассеивают энергию. Во всасывающем трубопроводе воздух из выработки может подсасываться через неплотности.

Поэтому при оценке системы различают:

  • расход воздуха, поступающего в шахту;

  • расход, доходящий до каждого участка;

  • расход, фактически доступный на каждом действующем рабочем месте;

  • расход на выходе нагнетательного трубопровода или на входе всасывающего трубопровода;

  • расход, выводимый по предусмотренному пути исходящей струи.

После предварительного определения расхода, давления, рабочего диапазона и условий монтажа можно сравнить типы вентиляторов, модели, характеристики, двигатели и способы регулирования на странице подбора шахтных вентиляторов. Затем характеристику выбранного оборудования и фактическое исполнение установки включают в расчёт сети и при необходимости уточняют исходные предположения.


Планирование путей свежей и исходящей струй через рабочие зоны

Направляйте воздух от менее загрязнённых зон к источникам выделений

Если расположение выработок позволяет, свежий воздух сначала должен проходить через занятые людьми и менее загрязнённые зоны, а затем поступать к источникам газа, пыли, дизельных выбросов, продуктов взрыва и тепла. После этого загрязнённую струю направляют к выходу, избегая её повторного использования для проветривания другого рабочего места. Такое направление потока уменьшает дополнительное воздействие вредных веществ и облегчает выявление нештатных ситуаций.

Нельзя считать последовательное проветривание нескольких рабочих зон, где находятся люди, допустимым во всех случаях. Если схема разрешена и предусмотрена проектом, отдельно оценивают перенос загрязняющих веществ, тепла и дыма, а также последствия аварий для участков ниже по потоку. Пожар или газовыделение в предшествующей зоне могут повлиять на весь последующий путь воздуха. Возможность сложить сопротивления последовательно соединённых ветвей сама по себе не разрешает такую организацию работ.

Предотвращайте закорачивание вентиляционных струй и рециркуляцию

Закорачивание возникает, когда воздух по непредусмотренному пути с малым сопротивлением переходит со стороны свежей струи на сторону исходящей, минуя нужную рабочую зону. При рециркуляции часть загрязнённого воздуха снова попадает в свежую струю или на всасывание местной вентиляционной системы. В обоих случаях вентилятор может перемещать большой объём воздуха в единицу времени, а забой — получать недостаточно свежего воздуха. Здесь закорачивание относится к пути воздушного потока, а не к электрической цепи.

Типичные причины:

  • открытая или повреждённая вентиляционная дверь;

  • утечки через перемычку или её примыкания;

  • размещение вентилятора местного проветривания там, где недостаточен доступный расход свежего воздуха;

  • недостаточное разделение места выпуска загрязнённого воздуха и точки забора свежего воздуха для местного проветривания;

  • неудачное расположение или неправильная настройка регулятора расхода;

  • новая связь между выработками со свежей и исходящей струями;

  • изменения режима вентиляторов, меняющие соотношение давлений в связанных ветвях.

Эксплуатируйте вентиляционные сооружения в соответствии с проектом

Перемычки, двери, регуляторы, кроссинги, уплотнения и разделительные сооружения направляют и разделяют воздушные потоки. Кроссинг позволяет пересечь пути воздуха на разных отметках с физическим разделением струй. Состояние этих сооружений не менее важно, чем первоначальная схема. Повреждённая перемычка или оставленная открытой дверь могут изменить воздухораспределение далеко за пределами места дефекта. Сооружения необходимо осматривать, показывать на вентиляционном плане и включать в порядок управления изменениями.

Регуляторы требуют особого внимания. Увеличение сопротивления одной ветви обычно уменьшает расход в ней и меняет распределение в других, но не создаёт дополнительного воздуха. Результат зависит от всей сети и рабочей точки вентилятора. Существенные изменения нужно оценивать расчётом и подтверждать измерениями: прикрытие регулятора само по себе не гарантирует улучшения проветривания выбранной зоны.

Учитывайте дальнейшее развитие горных работ

Сеть изменяется по мере подвигания забоев, ввода и завершения отработки участков, переноса транспортных маршрутов и удлинения путей исходящей струи. Схема, достаточная для текущего этапа, может перестать соответствовать потребностям после подключения нового горизонта или удлинения вентиляционного трубопровода.

При планировании учитывают как минимум:

  • текущее расположение выработок и действующие режимы эксплуатации;

  • следующие этапы подготовки и добычи;

  • наиболее протяжённые будущие пути свежей и исходящей струй;

  • планируемое размещение, количество и графики использования дизельных и электрических машин;

  • ожидаемые тепловые условия и водоприток на большей глубине;

  • планируемую изоляцию участков, устройство перемычек и изменение вентиляционных связей;

  • обычную и пониженную производственную нагрузку, взрывные работы, обслуживание и аварийные сценарии.


Местное проветривание проходческих забоев

Местное проветривание пересматривают по мере подвигания забоя. Удлинение трубопровода увеличивает сопротивление и число стыков, в которых могут возникнуть неплотности. При этом рост потерь давления и утечки по-разному влияют на результат. Под вентиляционным трубопроводом здесь понимается линия гибких или жёстких труб для перемещения воздуха, установленная в выработке, а не сама выработка.

Трение и сужения увеличивают давление, необходимое для заданного расхода. При неизменных частоте вращения и угле установки лопаток изменение сопротивления сдвигает пересечение характеристик вентилятора и сети, то есть рабочую точку. Трение не расходует воздух внутри герметичного трубопровода. При установившемся режиме без утечек массовый расход сохраняется; объёмные расходы в разных сечениях могут различаться, если меняется плотность.

Утечки меняют соотношение между расходом через вентилятор и расходом воздуха, подаваемого к забою либо отсасываемого вблизи него. При нагнетании часть воздуха выходит через неплотности до достижения конца трубопровода. При всасывании воздух из выработки подсасывается через повреждённые трубы и стыки, поэтому расход через вентилятор может превышать расход во входном сечении всасывающего трубопровода у забоя. Рециркуляция — отдельная проблема: она способна уменьшить поступление свежего воздуха даже при большом общем расходе вентилятора.

При оценке всей местной системы проверяют:

  • расход свежего воздуха, доступный в основной сети для питания местного проветривания;

  • расположение вентилятора и места выпуска загрязнённого воздуха относительно свежей и исходящей струй;

  • диаметр, длину, материал, стыки, повороты и повреждения трубопровода;

  • расстояние от выхода нагнетательного трубопровода или входа всасывающего трубопровода до забоя;

  • фактически измеренный расход в этом выходном или входном сечении, а не только номинальную подачу на заводской табличке вентилятора;

  • путь воздуха по выработке вне трубопровода, обеспечивающий связь между подачей свежей струи и отводом загрязнённого воздуха;

  • выделение и накопление газов, пыли, тепла и продуктов взрывных работ;

  • влияние перемещения машин и наращивания трубопровода;

  • блокировки, сигнализацию и действия при прекращении или недостаточности проветривания.

При нагнетании давление внутри трубопровода обычно выше давления окружающего воздуха в выработке. При всасывании оно ниже, поэтому трубы должны выдерживать перепад без сплющивания. Комбинированная схема может быть полезна в определённых условиях, но требует согласования расходов и расположения трубопроводов. Одного изменения направления вращения двигателя недостаточно, чтобы превратить нагнетательную установку во всасывающую. Аэродинамика вентилятора, исполнение труб, входные и выходные соединения, управление и путь исходящей струи должны соответствовать требуемому режиму.

Подбор оборудования и условий его работы рассмотрен на странице вентиляторов местного проветривания. Обсуждение всасывающей схемы не означает, что любой ВМП предназначен для отсоса загрязнённого воздуха. В ГОСТ Р 57718-2017 определение ВМП описывает подачу свежего воздуха в тупиковую выработку; пригодность конкретной установки к другому режиму устанавливают по её документации, проекту и применимым требованиям.[1]


Основные задачи подземного проветривания

Рудничные газы и продукты взрывных работ

Газовая опасность зависит от геологии и выполняемых работ. Метан особенно важен для угольных шахт, но на других шахтах и рудниках также контролируют продукты взрывов, оксид углерода, оксиды азота, соединения серы, радон и технологические газы. В проекте определяют возможные источники, интенсивность выделений, точки контроля, сигнальные уровни, условия удаления загрязнений и порядок допуска к рабочим местам. Название добываемого полезного ископаемого само по себе не исключает присутствия горючего газа.

После взрывных работ сам факт работы вентилятора не подтверждает безопасность забоя. Удаление газов и дыма зависит от количества и расположения источников, доступного расхода, пути к исходящей струе, застойных зон и состояния трубопровода. Допуск людей и возобновление работ определяются установленными процедурами и проверками атмосферы. Одного фиксированного времени ожидания или подтверждения вращения вентилятора недостаточно.

Твёрдые частицы в дизельных выбросах и газообразные примеси

Дизельные двигатели выделяют твёрдые частицы и газообразные компоненты, в том числе оксид и диоксид углерода, оксиды азота, соединения серы и углеводороды. Обозначение DPM в статье относится только к частицам в отработавших газах, а не ко всему выхлопу. Там, где применение дизельных машин допускается, снижение выбросов у источника должно сочетаться с контролем воздействия на работников. Вентиляция — часть этой системы, а не замена обслуживания двигателей, очистки выхлопа и оценки профессионального воздействия.

Комплекс мер по контролю дизельных частиц может включать:

  • достаточный расход для разбавления загрязнений и отвода их в исходящую струю;

  • дизельные двигатели с меньшими выбросами и топливо, соответствующее требованиям оборудования;

  • плановое обслуживание и проверку выбросов;

  • сажевые фильтры или другие устройства очистки отработавших газов, подходящие для машины и условий её применения;

  • организацию движения и ограничение ненужной работы двигателей на холостом ходу;

  • согласование графиков использования и количества одновременно работающих машин на каждом участке;

  • измерения для оценки воздействия вредных веществ на работников и контроль атмосферы горных выработок.

Увеличение расхода может снизить концентрации, но повысить энергопотребление, не устранив чрезмерные выбросы плохо обслуживаемой машины. Согласовывайте проветривание с мерами у источника. В протоколах указывают определяемый компонент, способ отбора проб и основу сравнения: концентрацию, определённую по отдельному компоненту, нельзя автоматически приравнивать к суммарной концентрации частиц дизельных выбросов. Испытания выхлопа и расчёт расхода по мощности двигателей не заменяют оценку воздействия на людей. Русскоязычное исследование Е. В. Накарякова 2023 года моделирует движение воздуха и распределение газов от техники с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) в тупиковых очистных камерах; это не метод измерения воздействия DPM на работника.[8]

Пылеподавление и пылеулавливание

Проветривание уменьшает концентрацию взвешенной пыли и переносит её из рабочей зоны, но не гарантирует улавливание непосредственно у источника. Чрезмерная скорость способна повторно поднимать осевшую пыль. Резание, бурение, дробление, погрузка, перегрузка материала и торкретирование могут требовать орошения, укрытия источника, промывки воздуха, мокрых пылеуловителей или местного отсоса наряду с общим проветриванием.

Если требуется улавливание пыли или очистка воздуха, отдельно рассчитывают расход отсоса, расположение приёмного укрытия, сопротивление трубопровода, водяной или фильтрующий контур и окончательный выпуск воздуха. См. раздел оборудования для пылеулавливания в горных выработках. Местный отсос у источника и проветривание всего забоя выполняют разные задачи. Производительность пылеуловителя нельзя считать результатом оценки воздействия пыли на работника.

Тепло и влажность на глубоких горизонтах

Тепловая нагрузка формируется окружающим массивом, тёплыми подземными водами, сжатием воздуха при движении вниз, двигателями, электрооборудованием, взрывными работами и людьми. Проветривание является важной инженерной мерой, однако иногда необходимо дополнительное охлаждение. В русскоязычной работе Д. С. Кормщикова и М. Д. Попова 2019 года для глубоких залежей рудника «Таймырский» рассмотрена комбинация мер нормализации температуры до ввода системы кондиционирования. В аннотации описано численное моделирование теплового режима, а не подтверждение фактической эффективности на всех горизонтах. Этот исторический пример не характеризует сегодняшнее состояние рудника и не является проектом поставки BOFENG FAN.[5]

Больший расход не всегда полностью решает тепловую задачу. Если поступающий воздух уже тёплый и влажный, охлаждающий эффект только от увеличения его количества может быть ограничен. Чрезмерная скорость также способна усиливать пыление и ухудшать условия передвижения и работы. В зависимости от объекта тепловой расчёт должен учитывать:

  • температуры по сухому и смоченному термометрам, а также дополнительные величины, необходимые для принятого метода оценки микроклимата;

  • влажность и поступление воды на путях свежей струи;

  • теплоприток от горного массива и подземных вод;

  • выделение тепла машинами и взрывными работами;

  • длину воздушных путей и нагрев при сжатии воздуха во время движения вниз;

  • возможности местного или централизованного охлаждения воздуха;

  • режимы труда и отдыха и меры предупреждения перегрева работников. Оценка теплового воздействия и расчёт холодильной мощности — разные задачи.

Изменение производства и потребности в воздухе

Потребность в воздухе меняется при перемещении машин и работников, переносе добычи на другие горизонты, проведении взрывных работ и подвигании забоев. Постоянные настройки могут давать избыточный расход неработающим участкам, оставляя действующий забой недостаточно проветриваемым. Но уменьшение расхода без достоверной информации может убрать необходимый запас безопасности.

Необходимо определить нормальные и нештатные режимы, минимально допустимые расходы, требования к контролю и круг лиц, уполномоченных изменять настройки сооружений или работу вентиляторов. Временное отсутствие работ не означает отсутствия потребности в проветривании.

Энергопотребление и эффективность системы

Вентиляция может составлять значительную постоянную электрическую нагрузку подземного предприятия. Её фактическая доля зависит от глубины, схемы выработок, климата, системы разработки, машин и потребности в охлаждении. Проценты из зарубежных публикаций или одной шахты нельзя представлять как общую статистику российских горных предприятий. Возможности экономии оценивают по расходам воздуха, показаниям электросчётчиков и режимам конкретного объекта. Русскоязычные исследования энергоэффективности сети на проектной стадии также следует отличать от результатов измерений после внедрения.[4]

Эффективность сети не сводится к КПД вентилятора. Лишнее энергопотребление может быть связано с:

  • чрезмерным сопротивлением путей свежей или исходящей струи;

  • сужениями, препятствиями и избыточным дросселированием, которых можно избежать;

  • утечками через двери, перемычки, уплотнения и трубопроводы;

  • неудачным устройством входа, переходных участков или выпуска поверхностной вентиляторной установки;

  • подачей воздуха на неработающие участки сверх расхода, необходимого для сохранения безопасных условий;

  • настройками управления, не соответствующими режиму эксплуатации;

  • работой вентиляторов в точках, не отвечающих требуемому сочетанию расхода и давления сети.


Воздушно-депрессионная съёмка и текущий контроль проветривания

Проект или расчётная модель остаются прогнозом до сопоставления с подземными измерениями. Воздушно-депрессионная съёмка позволяет определить фактическое распределение расходов и перепадов давления при известной конфигурации сети. Непрерывный контроль дополняет съёмку сведениями об изменениях между измерительными кампаниями.

Какие параметры необходимо измерять?

Скорость воздуха и площадь сечения. Эти величины позволяют определить расход в ветви или у рабочего места, проверить воздухораспределение, выявить снижение расхода и уточнить модель. Записывают, каким способом получена средняя скорость по сечению.

Давление. Указывают, измерялось ли статическое или полное давление. Для перепада обозначают обе точки и вид давления в каждой. Данные, полученные в условиях, совместимых с измерением расхода, помогают проверить рабочую точку и найти сужения, утечки или изменения регулирования.

Концентрации газов и других загрязняющих веществ. Приборы и методы отбора проб выбирают по выявленным опасным факторам. Результаты используют для оценки атмосферы и воздействия на работников, задания сигналов тревоги, защит оборудования и условий допуска к месту работ.

Температура и влажность. Эти параметры нужны для оценки микроклимата и эффективности охлаждения. Сравнивают участки и режимы, чтобы отделить влияние глубины, сезона и изменений холодильной установки. Оценка тепловой нагрузки на работников включает все дополнительные величины, требуемые выбранной методикой.

Состояние вентиляторов. Регистрируют работу или остановку, частоту вращения, мощность, вибрацию и температуру подшипников. Механическую мощность на валу отличают от электрической мощности, потребляемой приводом. Эти данные сопоставляют с изменениями сети, чтобы выявить ухудшение состояния или отказ оборудования.

Положение дверей и настройки регуляторов. Проверяют соответствие фактической конфигурации вентиляционному плану. Изменение степени открытия вентиляционной двери или настройки одного устройства может объяснить неожиданное перераспределение расходов даже при неизменной работе вентилятора.

Приборы, точки измерения, сигнальные уровни и периодичность определяются опасными факторами, проектом и требованиями конкретной юрисдикции. Воздушно-депрессионная съёмка, постоянный контроль газов, оценка профессионального воздействия и проверка вентилятора имеют разные задачи и не сводятся к одной процедуре с общей периодичностью. Для российского проекта проверяют применимость нормативных документов отдельно для соответствующего вида горных работ; интервалы из другого государства или другого типа испытаний автоматически не переносят.[2][3]

Качество измерений

Ошибки могут возникать из-за неправильно выбранного замерного сечения, неточных размеров выработки, возмущений потока возле поворотов или дверей, отсутствия достоверных сведений о метрологическом состоянии приборов, недостаточного числа точек измерения скорости и незаписанной конфигурации сети. В журнале указывают дату, время, место, сечение, метод, прибор, режим эксплуатации и ближайшие сооружения или препятствия. Калибровка прибора, предусмотренная законом поверка и калибровка расчётной модели — не взаимозаменяемые процедуры.

Сопоставление модели с фактической сетью

Если измеренный расход отличается от рассчитанного, увеличение давления вентилятора не обязательно является правильным решением. Возможные причины:

  • неправильно оценённое сопротивление выработки или всей ветви;

  • положение двери или настройка регулятора, отличающиеся от принятых в модели;

  • утечки через перемычки или в старые выработки;

  • суженная, засорённая или повреждённая вентиляционная выработка;

  • негерметичный трубопровод или повреждённое соединение;

  • новая связь, ещё не включённая в модель;

  • работа вентилятора или регулирующего устройства в режиме, отличающемся от расчётного.

Модель калибруют по измерениям и обновляют после существенных изменений выработок. Нельзя произвольно менять сопротивления только ради совпадения чисел: сначала проверяют реальную схему и режим. В работе Б. П. Казакова и соавторов, опубликованной в выпуске № 4 за 2020 год «Вестника Пермского федерального исследовательского центра», рассматривается обработка данных воздушно-депрессионных съёмок, в том числе при их недостаточности или противоречивости. Это исследовательская основа для работы с моделями, а не подтверждение правильности расчёта любой другой шахты.[6]

Признаки нарушений и первичные проверки

Следующие сочетания признаков служат отправной точкой для обследования, а не окончательным диагнозом. Соблюдайте процедуры предприятия и фиксируйте конфигурацию сети. Для сопоставления расхода и давления необходимы совместимые настройки вентиляторов, точки измерения и условия плотности воздуха.

Проветривание забоя ухудшается, хотя вентилятор внешне работает нормально.

Утечки, повреждённые стыки, удлинение трубопровода, его сплющивание, сужения или неудачное расположение конца трубы могут уменьшить подачу к забою либо отсос вблизи него. Рециркуляция способна снизить поступление свежего воздуха при сохранении большого расхода вентилятора.

Сравните расход через вентилятор с расходом на выходе нагнетательного или входе всасывающего трубопровода при одинаковом режиме эксплуатации и совместимых условиях плотности. Осмотрите трубы и местный путь свежей и исходящей струй. Не считайте весь отсасываемый воздух свежим.

Расход в ветви уменьшается без запланированного изменения работы вентилятора.

Изменение степени открытия вентиляционной двери или настройки регулятора, повреждение перемычки, новая связь или препятствие могут изменить распределение давлений и расходов. Причина может находиться в соседней связанной ветви, а не непосредственно у рабочего места с недостатком воздуха.

Проверьте положение дверей и настройки регулирующих устройств, осмотрите воздушный путь и повторите измерения расхода и давления. Сопоставьте фактическую схему с актуальной вентиляционной документацией.

Давление вентилятора растёт, а расход снижается.

При неизменных настройках и работе на устойчивом участке характеристики такое сочетание может соответствовать росту сопротивления системы. Проверяют сплющивание труб, засорение решёток, повреждение переходных участков и уменьшение полезного сечения выработок.

Уточните настройки вентилятора, вид давления и замерные точки. Сравните давления вдоль пути и осмотрите участки, на которых увеличились потери.

Расход вентилятора неожиданно увеличивается, а давление уменьшается.

В сопоставимых условиях открывшаяся дверь или регулятор, значительная утечка либо закорачивание свежей и исходящей струй могут уменьшить эквивалентное сопротивление. Это не доказывает увеличения расхода свежего воздуха, фактически доступного на рабочем месте.

Проверьте баланс воздуха, двери, перемычки, уплотнения, регуляторы и новые связи. Определите, по какому пути движется дополнительный воздух.

После переноса работ на другой участок растут концентрации газов, дизельных частиц или температура.

Потребность в воздухе могла перераспределиться без соответствующего изменения регулирования. Проверьте также графики работы машин, расходы в ветвях, качество измерений и расположение замерных точек.

Установите, где фактически ведутся работы и используются машины. Проверьте приборы и относящиеся к ситуации результаты анализа проб, затем измерьте расход на участке, где выявлено ухудшение условий.

Расхождение расчётных и измеренных расходов сохраняется.

Возможны ошибки геометрии или сопротивлений, неучтённые настройки и связи, утечки, неудачные замерные сечения либо сравнение данных из разных режимов эксплуатации.

Повторите съёмку при документально зафиксированной конфигурации сети, сопоставьте план с реальными выработками и уточните модель, прежде чем менять требуемые параметры вентилятора.


Вентиляция по потребности и адаптивное управление

Вентиляция по потребности, также называемая вентиляцией по требованию (Ventilation on Demand, VoD), изменяет расход в соответствии с фактическими работами и состоянием атмосферы. В отличие от этого подхода, при фиксированном управлении настройка каждого регулируемого элемента остаётся неизменной независимо от изменения потребности в воздухе. Входными данными могут быть производственный график, местоположение машин и людей, концентрации газов, температура, расходы ветвей, давления, положения дверей и состояние оборудования.

Внедрение можно рассматривать по следующим уровням:

1. Управление по расписанию: заранее заданные настройки для смен, взрывных работ, обслуживания и периодов без производственной активности.

2. Управление по событиям: изменение расхода при въезде машины на участок или начале определённой работы.

3. Регулирование с обратной связью: корректировка по измеренным концентрациям газов, температуре, давлению или фактическому расходу.

4. Согласованное управление сетью: совместная работа вентиляторов, регуляторов, дверей и систем управления отдельных участков.

В российской публикации Е. Г. Кузьминых и С. В. Мальцева 2022 года для проектируемого медно-никелевого рудника рассмотрены варианты повышения энергоэффективности с математическим моделированием в программе «Аэросеть». Среди тем исследования указана вентиляция по требованию. Это оценка возможного эффекта на стадии проектирования, а не отчёт о введённой в эксплуатацию системе VoD. Упоминание в исследовании последовательного проветривания или рециркуляции не означает разрешения таких решений для другого объекта. Сравнивать следует реальные расходы и электропотребление до и после внедрения с учётом производства, графиков, машин и тепловой нагрузки. Результат зависит от изменчивости потребности, управляемости сети, датчиков, связи, пусконаладки и эксплуатационной практики.[4]

VoD не разрешает уменьшать расход только потому, что участок кажется неработающим. Сохраняют минимальные расходы и все ограничения безопасности. Дистанционный пуск и остановка вентилятора сами по себе не подтверждают полноценную систему VoD. Для надёжной работы необходимы:

  • определённые минимальные расходы и ограничения безопасности;

  • проверенное расположение датчиков и приборы с подтверждённым метрологическим состоянием;

  • безопасные режимы при отказе датчиков или потере связи;

  • блокировки и установленный порядок реакции на сигналы тревоги;

  • модель сети либо проверенная логика управления, учитывающая взаимодействие связанных ветвей;

  • определённые полномочия персонала и порядок перехода на ручное управление;

  • подтверждение измерениями, что заданное изменение расхода действительно произошло под землёй.


Готовность к нарушениям проветривания и управление изменениями

Воздухораспределение может быстро измениться после остановки вентилятора при срабатывании защиты, отключения питания, пожара, повреждения вентиляционного сооружения, изменения настройки регулятора, открытия новой вентиляционной связи между выработками или разрыва трубопровода местного проветривания. Последствия могут затронуть не только место возникновения события.

План реагирования для конкретного предприятия должен учитывать:

  • сценарии остановки главных, бустерных и местных вентиляторов;

  • отключение питания, отказ системы управления или датчиков и потерю связи;

  • сигналы низкого давления или недостаточного расхода;

  • сигналы о газе, дыме, температуре и других опасных параметрах атмосферы;

  • вывод всех людей из затронутой зоны, остановку оборудования и изоляцию его источников энергии по установленным процедурам;

  • ограничения и условия повторного пуска оборудования;

  • осмотр выработок и проверку атмосферы перед допуском людей;

  • временные схемы проветривания, прошедшие необходимые проверки и согласования;

  • регистрацию, расследование и согласование изменений.

В России различают правила, утверждённые приказом Ростехнадзора от 08.12.2020 № 505 «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых», и отдельные «Правила безопасности в угольных шахтах», утверждённые приказом № 507 от той же даты. Название документа не освобождает от проверки его области применения, действующей редакции и требований конкретного предприятия. Проект проветривания, вентиляционный план и документы по предупреждению и ликвидации аварий взаимосвязаны, но не заменяют друг друга. Приведённый перечень не является готовым планом аварийных действий. Российские требования не распространяются автоматически на все русскоязычные проекты.[2][3]


Практический порядок оценки системы проветривания

1. Определите этапы развития и режимы эксплуатации. Соберите сведения о действующих выработках, планируемой подготовке, добычных участках, графиках использования машин, циклах взрывных работ, обслуживании и будущем расширении.

2. Выявите опасные факторы и критерии потребности в воздухе. Учитывайте газы, дизельные частицы, пыль, продукты взрывов, тепло, влажность, пожарные риски и технологические выбросы. Проверьте применимые минимальные расходы и скорости, критерии профессионального воздействия и требования объекта.

3. Составьте схему вентиляционной сети. Укажите входы свежего и выходы исходящего воздуха, связи ветвей, регулирующие сооружения, местные системы, изолированные зоны, пути утечек, вентиляторы и точки контроля.

4. Измерьте параметры существующей системы. Определите расходы, давления, состав атмосферы и тепловые параметры при известном режиме. Для местного проветривания измерьте подачу на выходе нагнетательного трубопровода либо отсос на входе всасывающего трубопровода, в зависимости от схемы.

5. Создайте или уточните модель. Используйте измеренные давления и расходы для оценки сопротивлений ветвей и калибровки. Не ограничивайтесь проектными размерами и предположениями о шероховатости.

6. Сравните варианты. Оцените улучшение выработок, устранение утечек, параллельные пути, изменения регулирования, очерёдность отработки, настройки вентиляторов и дальнейшее развитие. Обоснуйте запасы на утечки, расширение и неопределённость; не складывайте произвольные проценты и не учитывайте один запас несколько раз.

7. Задайте предварительный рабочий диапазон и сравните оборудование. Определите согласованные пары расхода и давления для минимальной, обычной и максимальной потребности. Отдельно укажите плотность воздуха, монтаж, управление и действия при отказах. После выбора вентилятора повторно проверьте сеть по его характеристике с учётом фактической установки.

8. Выполните пусконаладку и проверку. Подтвердите работу измерениями в шахте, проверками сигнализации и управления, а при необходимости — заводскими и объектными приёмочными испытаниями. Заранее определите методы, допуски и редакции стандартов. ГОСТ 10921-2017 посвящён получению аэродинамических характеристик вентиляторов на стандартизированных стендах; испытание отдельного вентилятора не равно приёмке всей подземной сети.[7] Дополнительная информация доступна на странице о производстве и контроле качества шахтных вентиляторов.

9. Обслуживайте систему и повторно оценивайте её состояние. Обновляйте план и модель после существенных изменений, отслеживайте динамику измеренных параметров, осматривайте сооружения и трубопроводы и выясняйте причины необъяснённых отклонений.


Приоритеты проветривания для разных типов шахт и рудников

Подземные угольные шахты. Метан, угольная пыль, самонагревание, самовозгорание и источники зажигания могут определять основные требования. Разделение струй, газовый контроль, исполнение оборудования, режимы вентиляторов и предупреждение рециркуляции должны соответствовать опасным факторам и правилам конкретной шахты.

Подземная разработка месторождений металлических руд. Часто существенны дизельные выбросы, продукты взрывных работ, пыль с диоксидом кремния или компонентами руды и тепло на глубоких горизонтах. Протяжённые уклоны и рассредоточенные участки требуют совместного анализа сопротивления сети, графиков машин, местного проветривания и подготовки следующих горизонтов.

Подземная добыча неметаллических полезных ископаемых. Дизельные выбросы, пыль и продукты взрывов остаются значимыми. При больших сечениях и камерно-столбовой системе, где между камерами сохраняются поддерживающие целики, необходимо проверить распределение воздуха по рабочей зоне, предотвратить закорачивание потоков и согласовать расходы с количеством машин и изменением расположения работ.

Это общее сравнение. Геология, система разработки, глубина, законодательство и фактическая оценка опасных факторов определяют окончательное решение. Наименование добываемого сырья не исключает горючие газы и другие специфические риски.

Для российского объекта требования к угольной шахте нельзя без проверки переносить на рудник, а общие положения для горных работ — считать достаточными для всех специальных условий. Правила, утверждённые приказами № 505 и № 507, относятся к разным нормативным областям. Публикации о моделировании газораспределения или энергоэффективности имеют ещё одну задачу и не заменяют применимые нормы, расчёт сети и проверку профессионального воздействия.[2][3]


Исходные данные для оценки вентиляционной сети

Для предварительной оценки подготовьте следующие исходные данные:

  • текущая и планируемая схема выработок, включая горизонты, стволы, устья, уклоны, восстающие и главные воздушные пути;

  • положение воздухоподающих и воздуховыдающих выработок и предусмотренные направления струй;

  • сечения, длины, состояние воздушных путей и основные сужения;

  • соответствующие друг другу пары расхода и давления для минимальной, обычной и максимальной потребности в текущих и будущих режимах;

  • измеренные расходы и давления на основных замерных станциях и действующих рабочих местах с указанием точек измерения и режима эксплуатации;

  • условия, к которым отнесён объёмный расход: фактические или заданные условия приведения; вид давления — статическое или полное — и обе точки с указанием измеряемых величин при определении перепада давления;

  • плотность воздуха или условия приведения, принятые в расчёте, характеристиках вентиляторов и приёмочных испытаниях;

  • глубина, высота площадки над уровнем моря, температура, влажность и условия подземных вод;

  • система разработки, график проходки и последующие этапы расширения;

  • тип, мощность, количество, расположение и график работы дизельных машин;

  • опасные факторы, связанные с газами, пылью, дизельными частицами, продуктами взрывных работ, теплом и технологическими процессами;

  • диаметр, материал, длина, повороты и герметичность трубопровода местного проветривания, а также необходимый расход у забоя;

  • данные заводских табличек существующих вентиляторов, доступные характеристики, частота вращения или угол установки лопаток, результаты измерений, система управления, состав и схема работы рабочих и резервных агрегатов;

  • напряжение и частота электропитания, способ пуска или регулирования частоты вращения и необходимые интерфейсы управления;

  • двери, регуляторы, перемычки, уплотнения, пути утечек и другие вентиляционные сооружения;

  • точки контроля, уровни сигнализации и архив записей измеренных параметров;

  • применимые нормативные документы, проект проветривания и установленные критерии приёмки.

Неполные данные не препятствуют первому обсуждению, но ограничивают точность рекомендаций по расходу и давлению. Измерения по ветвям и актуальный вентиляционный план обычно полезнее, чем только мощность двигателя или диаметр вентилятора.


Частые вопросы о вентиляции шахт и рудников

Чем вентиляционная система отличается от шахтного вентилятора?

Система включает пути свежей и исходящей струй, выработки, регулирующие сооружения, трубопроводы, контроль, эксплуатационные процедуры и вентиляторы. Вентилятор создаёт перепад давления, перемещающий воздух через эту сеть. Поэтому сначала задают предварительные требования к системе, затем выбирают оборудование и повторно проверяют его совместную работу с сетью и фактическим монтажом.

Чем главное проветривание отличается от местного?

Главное проветривание обеспечивает движение воздуха по основным воздухоподающим и воздуховыдающим путям шахты. Местное обслуживает тупиковые выработки и зоны без достаточной сквозной струи. Оно зависит от наличия свежего воздуха в основной сети. При всасывающей схеме свежий воздух должен поступать к забою по выработке вне трубопровода. Бустерный вентилятор, повышающий давление в части сети, выполняет другую функцию.

Почему расход у забоя может быть меньше расхода вентилятора?

При нагнетании утечки уменьшают расход, доходящий до выхода трубы. При всасывании через неплотности подсасывается воздух из выработки, поэтому расход вентилятора превышает расход во входном сечении всасывающего трубопровода у забоя. Трение и сужения меняют рабочую точку, но не расходуют воздух в герметичном трубопроводе. Рециркуляция может снизить поступление свежего воздуха без уменьшения общего расхода вентилятора. Сравнивают измеренные расходы в обозначенных сечениях при совместимых условиях плотности.

Всегда ли увеличение частоты вращения устраняет недостаток воздуха?

Нет. Причиной могут быть сужения, повреждённые сооружения, утечки, закорачивание потоков, рециркуляция, неравномерное распределение или неподходящий трубопровод. Повышение давления без обследования сети способно увеличить потребляемую мощность и уровень шума при небольшом полезном эффекте. Сначала выясняют причину недостаточного проветривания, а не предполагают, что вентилятор обязательно слишком мал.

Как часто нужно выполнять вентиляционные измерения?

Периодичность зависит от применимых требований, типа шахты, опасных факторов, проекта и темпа изменения горных работ. Помимо обязательных интервалов, оценивают необходимость дополнительных измерений после существенного изменения сети, неожиданных показаний, перенастройки вентиляторов или регуляторов, подключения новых выработок и значительного подвигания забоев. Частоту другого вида проверки или другого предприятия нельзя автоматически переносить на всю систему.

Может ли только проветривание обеспечить необходимые тепловые условия на большой глубине?

В некоторых случаях — да. Однако тепло от массива, воды и машин вместе с нагревом при сжатии нисходящего воздуха может не позволить существующей вентиляции поддерживать необходимые условия. Влажность отдельно влияет на отдачу тепла организмом. Тогда могут потребоваться местное охлаждение, охлаждённая вода, холодильные установки, улучшение водоотлива или централизованное охлаждение воздуха наряду с мерами предупреждения перегрева людей.

Подходит ли один проект для угольной шахты и рудника?

Универсальной схемы для всех предприятий нет. В угольной шахте могут определять решение метан, горючая пыль, самонагревание, самовозгорание и требования к исполнению оборудования. При добыче металлических и неметаллических полезных ископаемых значимыми могут быть дизельные частицы, продукты взрывов, кремнезёмсодержащая или рудная пыль, тепло и протяжённые рассредоточенные выработки. Проект должен учитывать реальные опасные факторы и применимые правила.


Выводы

Эффективное проветривание обеспечивает нужный расход на каждом рабочем месте, а не только большую общую подачу вентилятора. Определите потребность, измерьте параметры и постройте модель сети, снизьте избыточное сопротивление и устраните утечки, которых можно избежать, задайте предварительный диапазон расхода и давления. После выбора или регулировки оборудования снова проверьте его взаимодействие с сетью. Проектирование вентиляционной системы и подбор вентилятора связаны между собой, но не являются одной задачей.


Нужна предварительная оценка рабочего режима шахтного вентилятора?

Какие сведения передать

Передайте актуальную схему проветривания, пути свежей и исходящей струй, измеренные расходы и давления с условиями измерения, глубину и высоту площадки, действующие забои, данные трубопроводов, графики машин, параметры питания и основные проблемы с газами, пылью, дизельными частицами или теплом.

Если исходных данных достаточно, предварительная оценка может включать:

  • перечень отсутствующих, противоречивых или неопределённых исходных данных для подбора вентилятора;

  • предварительный диапазон согласованных пар расхода и давления для минимальной, обычной и максимальной потребности при указанной плотности воздуха;

  • ограничения по монтажу, управлению и интерфейсам, необходимые для сравнения оборудования;

  • перечень характеристик, присоединительных размеров и сведений о приёмочных испытаниях, необходимых для технического и коммерческого предложения.

Предварительная оценка оборудования не заменяет проект вентиляции всей шахты. Окончательный проект и техническую проверку выполняют компетентные специалисты предприятия или привлечённая проектная организация в пределах необходимых квалификаций и полномочий. Предусмотренные законом согласования, разрешения и экспертизы проходят по отдельным процедурам у уполномоченных организаций и органов; изготовитель вентилятора не выдаёт их автоматически.

Запросить предварительную оценку рабочего режима вентилятора


Источники и область их применения

[1] Росстандарт. ГОСТ Р 57718-2017. Горное дело. Вентиляция рудничная. Термины и определения. Официальная карточка терминологического стандарта. Для проверки отдельных определений дополнительно использован текст стандарта, воспроизведённый в справочной системе. Не является методикой расчёта сети, разрешением на применение любого оборудования или подтверждением его соответствия.
[2] Ростехнадзор. Приказ от 08.12.2020 № 505: Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых. Ссылка на исходную официальную публикацию. Нормативный контекст горных работ; отдельно проверяют область применения, последующие изменения и редакцию, действующую для объекта. Первоначальная публикация не заменяет актуализированный текст. В статье не воспроизводятся численные нормативы, сроки измерений или требования к конкретному монтажу.
[3] Ростехнадзор. Приказ от 08.12.2020 № 507: Правила безопасности в угольных шахтах. Исходная официальная публикация отдельных правил для угольных шахт. Их нельзя автоматически переносить на все рудники или другие страны. Для практического применения требуются актуальная редакция, документы предприятия и проверка действующих требований; статья не является постатейным нормативным аудитом.
[4] Кузьминых Е. Г., Мальцев С. В. Обеспечение энергоэффективности системы вентиляции рудника на стадии проектирования горного предприятия. Горное эхо. 2022. № 3. С. 80–87. DOI: 10.7242/echo.2022.3.13. Использована русская аннотация первичной публикации: расчёт проектируемого рудника в программе «Аэросеть». Прогнозируемая экономия не равна измеренному результату внедрения VoD и не разрешает перенос схемы на другой объект.
[5] Кормщиков Д. С., Попов М. Д. Нормализация теплового режима глубоких залежей рудника «Таймырский» до момента ввода системы кондиционирования. Горное эхо. 2019. № 2. С. 92–96. DOI: 10.7242/echo.2019.2.22. Русская аннотация описывает численное моделирование и оценку возможности применения теплотехнических мер. Не подтверждает нынешнее состояние рудника, фактический ввод кондиционирования или эффективность оборудования BOFENG FAN.
[6] Казаков Б. П., Шалимов А. В., Гришин Е. Л., Зайцев А. В., Исаевич А. Г., Кормщиков Д. С. Разработка методов прогнозирования, профилактики и борьбы с аварийными нарушениями проветривания горнодобывающих предприятий. Вестник Пермского федерального исследовательского центра. № 4 (2020). С. 23–40; размещено онлайн 12.01.2021. DOI: 10.7242/2658-705X/2020.4.2. Использованы издательская запись и русская аннотация, включая описание обработки данных воздушно-депрессионных съёмок. Полный текст и расчётные данные не использованы для назначения параметров другой шахты.
[7] Росстандарт. ГОСТ 10921-2017. Вентиляторы радиальные и осевые. Методы аэродинамических испытаний. Официальная карточка и область применения: получение аэродинамических характеристик на стандартизированных испытательных стендах. Карточка не заменяет полный текст методики. Применимость, редакцию, допуски и программу испытаний определяют для конкретного оборудования; испытание вентилятора не является приёмкой всей шахтной сети.
[8] Накаряков Е. В. Исследование влияния тепловыделений техники с ДВС на проветривание тупиковых камерообразных выработок. Горное эхо. 2023. № 2. С. 110–115. DOI: 10.7242/echo.2023.2.19. Использована русская аннотация исследования распределения воздуха и газообразных примесей при заданных модельных условиях. Не является исследованием воздействия частиц дизельных выбросов на работников; выводы о влиянии тепла нельзя обобщать на любую шахту.

Примечание: статья содержит общие инженерные сведения. Она не заменяет вентиляционные измерения, расчёт сети, оценку профессионального воздействия и взрывоопасности, обязательные проекты и планы, эксплуатационные инструкции или проверку компетентными специалистами. Российские нормативные документы, терминологические стандарты и исследовательские аннотации имеют разные области применения и не распространяются автоматически на другие страны. Для каждого объекта уточняют действующие документы, редакции стандартов, ответственность и необходимые согласования.

Запрос WhatsApp Email Telegram WeChat
Top
Email WhatsApp Запрос Telegram WeChat