подземная вентиляторная установка главного проветривания

Формула изобретения

Подземная вентиляторная установка главного проветривания, включающая рабочий и резервный вентиляторы, размещенные в вентиляторной камере, воздухоподводящий и воздухоотводящий каналы, транспортную монтажную сбойку, соединенную с вентиляторной камерой, отличающаяся тем, что вентиляторная камера разделена поперечной наклонной к боковым стенкам камеры перегородкой на воздухоподводящий и воздухоотводящий каналы, при этом электродвигатели вентиляторов размещены в части вентиляторной камеры, отделенной от остальной части камеры поперечной наклонно-продольной перегородкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для проветривания шахт, рудников и других объектов народного хозяйства, расположенных под землей.

Известна подземная вентиляторная установка главного проветривания [1], состоящая из рабочего и резервного вентиляторов с реверсивными устройствами, размещенных в одной вентиляторной камере, двух воздухоподающего и выходного (воздуховыдающего) каналов, тройников с установленными в них переключающими лядами, транспортной монтажной сбойки, входных соединительных колен, с помощью которых вентиляторы сопрягаются с воздухоподводящими каналами.

Недостатками рассматриваемой вентиляторной установки главного проветривания являются большие капитальные затраты на проведение воздухоподводящих и воздухоотводящих каналов и на установку реверсивных устройств вентиляторов (переключающих ляд, установленных в тройниках) и эксплуатационные затраты на их ремонт и поддержание, а также значительные потери полезного ископаемого в предохранительных целиках вокруг вентиляторной установки при разработке пластовых месторождений.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является подземная вентиляторная установка главного проветривания [2], состоящая из рабочего и резервного вентиляторов с реверсивными устройствами, размещенных в одной вентиляторной камере, воздухоподводящего и воздухоотводящего каналов, расположенных в отгороженной продольной вертикальной перегородкой части вентиляторной камеры, соединительных каналов, сопрягающих вентиляторы с воздухоподводящим и воздухоотводящим каналами, тройников, соединенных с помощью вентиляционных каналов с общерудничной вентиляционной сетью, и транспортной монтажной сбойки.

Недостатками прототипа являются повышенные капитальные затраты на возведение соединительных каналов и установку реверсивных устройств вентиляторов и эксплуатационные затраты на поддержание и ремонт реверсивных устройств и преодоление дополнительного аэродинамического сопротивления, возникающего в местных сопротивлениях на входе и выходе воздушной струи из соединительных каналов и в самих соединительных каналах, а также повышенные потери полезного ископаемого в предохранительных целиках вокруг вентиляторной установки при разработке пластовых месторождений.

Предлагаемым изобретением решается задача снижения капитальных и эксплуатационных затрат подземной вентиляторной установки главного проветривания и потерь полезного ископаемого за счет изменения пространственного расположения воздухоподводящего и воздухоотводящего каналов вентиляторной установки.

Для достижения этого технического результата в подземной вентиляторной установке главного проветривания, содержащей рабочий и резервный осевые вентиляторы, размещенные в одной вентиляторной камере, транспортную монтажную сбойку, соединенную с вентиляторной камерой, в отличие от прототипа вентиляторная камера разделена для уменьшения местных аэродинамических сопротивлений на поворотах воздушных струй в ней поперечной наклонной к боковым стенкам камеры перегородкой на две части, используемые в качестве воздухоподводящего и воздухоотводящего каналов. Для предупреждения обдувания электродвигателей вентиляторов запыленным или загазованным воздухом исходящей струи они расположены в части вентиляторной камеры, отделенной от остальной части камеры поперечной наклонно-продольной перегородкой. Транспортная монтажная сбойка соединяется с торцом вентиляторной камеры.

На фиг.1 показана принципиальная схема подземной вентиляторной установки главного проветривания, вид в плане; на фиг.2 - сечение А-А, и на фиг.3 - сечение Б-Б.

Подземная вентиляторная установка главного проветривания включает рабочий 1 и резервный 2 осевые вентиляторы, размещенные в вентиляторной камере, которая с помощью вентиляционных каналов 3 соединена с общерудничной вентиляционной сетью и вентиляционным стволом. Вентиляторная камера разделена с помощью поперечной наклонной к боковым стенкам камеры перегородкой 4 на воздухоподводящий 5 и воздухоотводящий 6 каналы и поперечной наклонно-продольной перегородкой 7 на часть вентиляторной камеры 8 электродвигателей 9. Транспортная монтажная сбойка 10, предназначенная для доставки оборудования и материалов, соединена с камерой электродвигателей 8. Вентиляторы 1 и 2 снабжены крышками 11 для предупреждения подсоса воздуха через неработающий (резервный) вентилятор.

Подземная вентиляторная установка главного проветривания работает следующим образом.

В рабочем режиме или в режиме реверсирования воздушной струи работает либо рабочий вентилятор 1, либо резервный вентилятор 2 (по усмотрению службы вентиляции на руднике). В любом случае неработающие вентиляторы 1 или 2 изолируются от воздухоотводящего канала 6 крышками (запорными клапанами) 11 вентиляторов. В рабочем режиме воздух за счет разрежения, создаваемого рабочим колесом вентилятора, поступает из общерудничной вентиляционной сети в вентиляционный канал 3, попадает в воздухоподводящий канал 5, проходит через вентилятор 1, воздухоотводящий канал 6 и через вентиляционный канал 3 поступает в вентиляционный ствол. Движение воздуха на фиг.1 и 2 показано сплошными линиями.

При реверсировании воздушной струи в общерудничной вентиляционной сети реверсируется (изменяется направление вращения рабочего колеса) вентилятор 1 и движение воздуха происходит в обратном направлении, как это показано на фиг.1 и 2 пунктирными стрелками.

Одна из шахт ОАО «Севуралбоксетруда» (шахта «Красная Шапочка») отрабатывает месторождение бокситовых руд, представленное пластообразной залежью переменной мощности от 0,5 до 40 м с углом падения, в среднем равным 30°. Залежь в 30-х годах отрабатывалась открытым способом, а в настоящее время рабочие горизонты шахты находятся на отметках от - 620 до - 860 м. Системы разработки, применяемые на шахте (камерная, слоевого обрушения и др.), привели к образованию значительных объемов отработанных пространств, посредством которых рабочие горизонты и рабочие блоки в них связаны аэродинамически не только друг с другом, но и с поверхностью.

Шахта проветривается тремя вентиляторными установками главного проветривания, размещенными на флангах и в центре шахтного поля. Суммарная производительность вентиляторов 255,4 м³/с. Потери воздуха в надшахтных зданиях равны в среднем 21,9% суммарной производительности вентиляторов, прососы воздуха с поверхности в шахту через выработанные пространства составляют 35,3%. Этот воздух в проветривании рабочих зон не участвует, однако на его циркуляцию затрачивается огромная часть электроэнергии. Таким образом, по выработкам шахты к рабочим зонам поступает воздух в объеме, не превышающем 42,8% суммарной производительности вентиляторов. Именно поэтому рабочие зоны горизонтов -740 м и ниже ощущают нехватку в свежем воздухе. В связи с этим был разработан проект реконструкции шахты «Вскрытие, дренаж и отработка в условиях остаточных напоров подземных вод III очереди глубоких горизонтов с отм. -740 м шахты «Красная Шапочка» (реконструкция с целью поддержания мощности)» ОАО «СУБР» № 500-ПР от 14 декабря 2002 г., в котором в разделе «Вентиляция» предлагалось использовать три подземные вентиляторные установки главного проветривания. Проект прошел государственную экспертизу 10 ноября 2003 г. (Рег. № 08-ПД-00310-2003) и был рекомендован к внедрению. Каждая вентиляторная установка должна была состоять из двух вентиляторов - рабочего и резервного. Ожидается, что при средней производительности вентиляторной установи 110,3 м³/с они должны обеспечить рабочие зоны воздухом на 50% больше, чем существующие. В настоящее время ведется рабочее проектирование. Уменьшается просос воздуха через выработанные пространства в шахту с поверхности почти в 10 раз.

Применение предлагаемого технического решения позволяет сократить капитальные и эксплуатационные затраты по сравнению с существующими техническими решениями. Капитальные затраты снижаются за счет исключения необходимости проведения самостоятельных воздухоподводящего, воздухоотводящего и соединительных каналов и монтажа устройств для реверсирования воздушной струи. Эксплуатационные затраты снижаются за счет исключения необходимости обслуживания и ремонта устройств для реверсирования воздушной струи и снижения электроэнергии на преодоление аэродинамического сопротивления в воздухоподводящем и воздухоотводящем каналах и тройниках, а также на циркуляцию воздуха с поверхности в шахту по выработанным пространствам. При этом удается достичь требуемой безопасности работ горнорабочих за счет улучшения санитарно-гигиенических условий труда на рабочих местах. Также удается сократить потери полезного ископаемого в предохранительном целике вокруг веитиляторной установки за счет использования самой вентиляторной камеры для воздухоподводящего и воздухоотводящего каналов.

Источники информации

1. Патент РФ № 2114310, кл. Е21F 1/08, опубл. в 1998 г.

2. Патент РФ № 2249111, кл. Е21F 1/08, опубл. в 2005 г.