устройство для разделения воздушных потоков в шахтных вентиляционных сетях

Формула изобретения

1. Устройство для разделения воздушных потоков в шахтных вентиляционных сетях, содержащее каналы с шиберами, закрепленными под перекрытием секции крепи за комбайном параллельно оси скребкового конвейера, и вентилятор, установленный на крепи сопряжения, отличающееся тем, что оно снабжено гибкими, эластичными замкнутыми оболочками в виде цилиндров с клапанами, установленными вдоль бокового периметра с обеих сторон каждой секции крепи, и дистанционным включателем, включающим поочередно, по мере передвижки секций крепи, в работу воздухоподающие каналы, расположенные вдоль боковых торцов каждой секции крепи со стороны отработанного пространства, имеющие рядную перфорацию по вертикали, направленную в сторону отработанного пространства, а вентилятор установлен на свежей струе воздуха.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оболочки выполнены из резинокорда.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для повышения эффективности проветривания очистных забоев при отработке запасов полезных ископаемых с большим газовыделением из отработанного пространства при использовании современных механизированных комплексов.

Известно устройство для разделения воздушных потоков в шахтных вентиляционных сетях (патент РФ №2256076 от 10.07.2005, МПК E21F 1/14). Устройство содержит каналы подачи воздуха, расположенные между крепью и угольным массивом, вентилятор с трубой отсоса воздуха, согласно изобретению оно снабжено завесой из прозрачных пластмассовых профилей с грузом, расположенным в нижней части завесы, размещенных на несущих тросах, связанных с приводным барабаном, закрепленным на перекрытии секции крепи и снабженным электроприводом с автоматическим и ручным управлением, а нижняя часть завесы входит в зазор, образованный ограждением кабелеукладчика и решетчатым ограждением, причем вентилятор, перемещаемый по мере отработки угольного массива, расположен на исходящей струе воздуха в вентиляционном штреке, при этом ширина завесы равна ширине секции крепи, а длина в 1,3 раза больше вертикальной высоты крепи. Недостатками данного устройства являются низкая эффективность изоляции свежей воздушной струи от метана, поступающего из отработанного пространства, и вследствии этого высокие притечки метана из него.

Известно устройство для разделения воздушных потоков в шахтных вентиляционных сетях, принятое за прототип (патент РФ №2256077 от 10.07.2005, МПК E21F 1/14). Устройство содержит воздухозаборные каналы и вентилятор с трубой отсоса воздуха, причем согласно изобретению каждый воздухозаборный канал выполнен в виде гибкой пластиковой трубы с шибером, размещенной на нижней стороне перекрытия секции крепи или в теле перекрытия параллельно его продольной оси, причем один конец воздухозаборного канала расположен на уровне рабочего края перекрытия, а второй соединен с трубой отсоса воздуха, закрепленной под перекрытием секции крепи за комбайном параллельно оси скребкового конвейера, а вентилятор установлен на крепи сопряжения на исходящей струе воздуха. Устройство характеризуется также тем, что гибкие пластиковые трубы выполнены П-образной формы с перфорированной по длине перекладиной, расположенной вдоль рабочего края перекрытия секции крепи. Устройство характеризуется также тем, что воздухозаборный канал снабжен переходниками, каждый из которых выполнен в виде двух входящих друг в друга колен, установленных на оси вращения, разделенных воздухонепроницаемой прокладкой, причем переходники и перекрытие соединены между собой с возможностью поворота переходников относительно перекрытия, а ось переходников смещена по вертикали относительно оси шарнира перекрытия секции крепи и параллельна ей.

Недостатками данного устройства являются низкая эффективность изоляции свежей воздушной струи от метана, поступающего из отработанного пространства, и вследствии этого высокие притечки метана из него.

Техническим результатом изобретения является возможность изоляции свежей воздушной струи от метана, поступающего из отработанного пространства, и снижение его притечек.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для разделения воздушных потоков в шахтных вентиляционных сетях, содержащем трубу, соединенную с каналами с шиберами, закрепленными под перекрытием секции крепи за комбайном, и вентилятор, установленный на крепи сопряжения, согласно изобретению оно снабжено гибкими эластичными замкнутыми оболочками в виде цилиндров с клапанами, установленными вдоль бокового периметра с обоих сторон каждой секции крепи, и дистанционным включателем, включающим поочередно, по мере передвижки секций крепи, в работу воздухоподающие каналы, расположенные вдоль боковых торцов каждой секции крепи со стороны отработанного пространства, имеющие рядную перфорацию по вертикали, направленную в сторону отработанного пространства, а вентилятор установлен на свежей струе воздуха.

Технический результат достигается также тем, что оболочки выполнены из резинокорда.

Применение предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволяет изолировать поступающую свежую воздушную струю от метана, поступающего из выработанного пространства, и, следовательно, снизить его притечки.

Устройство для разделения воздушных потоков в шахтных вентиляционных сетях поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена принципиальная схема установки устройства на секции крепи, на фиг.2 показана принципиальная схема размещения устройства при отработке угольного массива, где:

1 - гидравлическая стойка крепи;

2 - гидродомкрат;

3 - передняя тяга;

4 - задняя тяга;

5 - боковое перекрытие;

6 - перекрытие секции крепи;

7 - основание крепи;

8 - тяга скребкового конвейера;

9 - скребковый конвейер;

10 - комбайн;

11 - шнеки комбайна;

12 - кабелеукладчик;

13 - ограждение кабелеукладчика;

14 - труба для нагнетания воздуха;

15 - воздухоподающие каналы, например из гибких пластиковых труб, расположенные вдоль боковых торцов каждой секции крепи;

16 - угольный массив;

17 - отработанный массив;

18 - конвейерный бремсберг;

19 - людской ходок;

20 - вентиляционный бремсберг;

21 - вентиляционный штрек;

22 - конвейерный штрек;

23 - вентилятор, работающий на нагнетание;

24 - направление движения свежей струи воздуха;

25 - направление движения исходящей струи воздуха;

26 - шибер;

27 - секция крепи;

28 - крепь сопряжения;

29 - гибкие, эластичные замкнутые оболочки в виде цилиндров с клапанами, выполненные, например, из резинокорда;

30 - дистанционный переключатель, соединенный с шибером 26.

Устройство для разделения воздушных потоков в шахтных вентиляционных сетях предназначено преимущественно для отработки высокогазоносных угольных пластов современными высокопроизводительными механизированными комплексами. Отработка залежей угля сопровождается большими выделениями взрывчатого и горючего газа метана, которые при отбойке угля ставят ограничения по нагрузке на очистной забой - газовый вентиляционный барьер. В настоящее время вследствие значительной глубины горных работ выделяется все большее количество метана (средняя газоносность шахт Донецкого и Карагандинского бассейнов равна соответственно 30 и 90 м³/мин). Бороться с такими количествами метана традиционным способом (разбавлением метана воздухом и выносом из шахты вентиляционной струей) во многих случаях оказывается невозможным из-за необходимости подачи в шахту чрезвычайно большого количества воздуха и превышения допустимых скоростей его движения по выработкам согласно требований Правил безопасности. Увеличение подвигания лав на пластах с высокой газообильностью и расширение области применения комплексов с гидравлическими крепями требуют принятия мер по снижению газообильности. Предварительная дегазация разрабатываемого пласта скважинами и повышение дегазации выработанного пространства не всегда обеспечивает снижение газообильности до допустимого уровня, так как наибольшее количество газа выделяется в отработанное пространство из пластов-спутников. Количество воздуха, подаваемого в очистной забой, регламентируется Правилами безопасности максимально допустимой скоростью движения воздушной струи (как правило, не более 4 м/с). При изоляции поступающей свежей воздушной струи от метана, поступающего из отработанного пространства 17, возможно увеличение нагрузки на лаву за счет уменьшения действия "газового" фактора, так как контрольная точка контроля метана находится на сопряжении вентиляционного штрека 21 и очистного забоя (лавы). Разделенные потоки воздуха (из очистного пространства и отработанного пространства 17) выдают на вентиляционный штрек 21, в котором он может разбавляться до допустимых Правилами безопасности норм или утилизироваться.

Угольный массив 16 подготавливают необходимыми выработками, в том числе конвейерным бремсбергом 18, людским ходком 19, вентиляционным бремсбергом 20, вентиляционным штреком 21 и конвейерным штреком 22. Затем проводят разрезную печь, монтируют в ней секции 27 механизированной гидравлической крепи. Отрабатывают угольный массив 16, образуя очистное пространство, по мере отработки которого формируется отработанное пространство 17. Гидравлической стойкой 1 крепи, боковым перекрытием 5, перекрытием секции крепи 6 и основанием крепи 7 поддерживают породы висячего бока (непосредственной кровли). Маневровые операции, связанные с перемещением комбайна 10 со шнеками 11, осуществляют с помощью гидродомкрата 2, передней тяги 3, задней тяги 4. Кабелеукладчиком 12 прокладывают кабель между скребковым конвейером 9 и ограждением кабелеукладчика 13. Скребковый конвейер 9 перемещают с помощью тяги 8 скребкового конвейера. Перед монтажом секций крепи 27 вдоль бокового периметра с каждой стороны секции крепи 27 жестко закрепляют гибкие эластичные замкнутые оболочки 29 в виде цилиндров с клапанами (то есть вдоль бокового перекрытия 5, перекрытия секции крепи 6 и основания крепи 7). После закрепления оболочек 29 их заполняют через клапаны (не показаны) сжатым воздухом или инертным газом, например аргоном, до придания им упругого состояния. Трубу 14 для нагнетания воздуха располагают под перекрытием секции крепи 6 и соединяют с воздухоподающими каналами 15. Каналы 15 жестко закрепляют вдоль боковых торцов каждой секции крепи 27 со стороны отработанного пространства 17. Каналы 15 имеют рядную перфорацию, необходимую для создания воздушной завесы. Отверстия перфорации (не показаны) направлены в сторону отработанного пространства 17. Вентилятор 23 с трубой для нагнетания воздуха 14 закрепляют на крепи сопряжения 28 на свежей струе воздуха 24. Шиберы 26 связывают с дистанционными автоматическими переключателями 30, расположенными под перекрытием секции крепи 6.

Устройство для разделения воздушных потоков в шахтных вентиляционных сетях работает следующим образом. Воздух подают по вентиляционному бремсбергу 20, далее по конвейерному штреку 22. Затем воздух проходит по очистному пространству (лаве). Направления движения свежей струи воздуха 24 и направление движения исходящей струи воздуха 25 показаны на фиг.2. Нагнетание воздуха проводят по воздухоподающим каналам 15 по трубе 14 для подачи воздуха с помощью вентилятора 23, расположенного по ходу движения свежей струи 24 в конвейерном штреке 22. За счет соприкосновения и взаимодействия друг с другом соседних оболочек 29 отработанное пространство 17 изолируется от очистного, что позволяет повысить нагрузку на забой за счет снижения содержания метана на исходящей из очистного пространства струе. Регулирование расхода воздуха, проходящего по воздухозаборным каналам 15, производят с помощью шиберов 26, включаемых в работу по мере передвижки секций крепи 27 для создания воздушных завес в местах разрыва. Включение шиберов 22 производят с помощью автоматических дистанционных переключателей 30. Создание воздушных завес в местах передвижки секций крепи 27 позволяет дополнительно снизить притечки метана из отработанного пространства 17. Разделенные потоки воздуха из очистного пространства и отработанного пространства 17 попадают на вентиляционный штрек 21, где возможно подсвежение воздушной струи или утилизация метановоздушной смеси из отработанного пространства 17 известными способами, например путем закачки в специальные емкости.

Применение данного устройства для разделения воздушных потоков в шахтных вентиляционных сетях обеспечивает следующие преимущества:

- возможность изоляции отработанного пространства при очистной выемке;

- снижение притечек метана из отработанного пространства;

- повышение нагрузки на выемочный участок по "газовому" фактору;

- повышение безопасности ведения горных работ;

- снижение себестоимости добываемого угля.