устройство для нагнетательного проветривания забоев тупиковых горных выработок

Формула изобретения

Устройство для нагнетательного проветривания тупиковых забоев горных выработок, состоящее из конфузора, снабженного фланцем, насадки, включающей внутреннюю кольцевую камеру, штуцера для подачи сжатого воздуха в упомянутую камеру, сетчатого фильтра, отличающееся тем, что торцевая часть внутренней поверхности насадки, примыкающая к фланцу, имеет сферическую поверхность, а в месте соединения насадки с фланцем образуется кольцевая щель, при этом подача сжатого воздуха производится через штуцер и сетчатый фильтр в распределительное устройство с равномерно размещенными дополнительными отверстиями по окружности корпуса насадки в кольцевую камеру, причем диаметр штуцера больше диаметра дополнительных отверстий, а штуцер для подачи воды установлен в выходной части конфузора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано для проветривания тупиковых забоев горных выработок при проходческих работах на подземных рудниках и шахтах.

На подземных рудниках и шахтах для обеспечения фронта очистных работ ежегодно проводится большое количество подготовительных, нарезных и буровых выработок, проветривание которых осуществляется нагнетательным способом с применением вентиляторов местного проветривания и вентиляционных труб.

Применяемые средства проветривания имеют определенные недостатки. Так, при производстве взрывных работ происходит разрушение призабойного звена вентиляционного трубопровода вследствие расположения его вблизи забоя (согласно требованиям п. 142 «Единых правил безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений подземным способом» ПБ 03-553-03 и «Правил безопасности в угольных шахтах» ПБ 05-618-03 расстояние от конца вентиляционных труб до забоя ограничено 10 м), что обусловлено малой дальнобойностью струи воздуха из-за малой скорости истечения из воздухопровода. Применяемые средства проветривания не обеспечивают также подавления газа и пыли, образующихся в забое во время проходческих, добычных или взрывных работ, что приводит к загрязнению атмосферы как проветриваемой выработки, так и других выработок, расположенных по направлению движения исходящей струи.

Известно устройство для нагнетательного проветривания тупиковых забоев не газовых шахт (а.с. № 308209, E21F 1/00), включающее вентилятор, став вентиляционных труб и конфузор, в котором конфузор выполнен с направляющей решеткой и снабжен смесителем.

Недостатком данного устройства является то, что струя воздуха, подаваемая из конфузора, вымывает из призабойного пространства взрывные газы и пыль с недостаточной скоростью и качеством, концентрация которых превышает санитарные нормы, в результате чего происходит загрязнение атмосферы других выработок по ходу движения исходящей струи.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для нагнетательного проветривания забоев тупиковых горных выработок (а.с. СССР № 941617, опубл. 07.07.1982 г.), включающее конфузор, снабженный фланцем, и насадку, включающую внутреннюю кольцевую камеру, штуцер для подачи сжатого воздуха в упомянутую камеру и сетчатый фильтр.

Недостатком данного устройства является неравномерная подача сжатого воздуха по окружности камеры, что снижает эффект создания разрежения в конфузоре, способствует снижению скорости воздушного потока, не обеспечивая эффективного пылеподавления и разжижения газов, а также очень усложнена очистка фильтра, требующая полного отсоединения конфузора от насадки.

Единый технический результат предлагаемого технического решения заключается в повышении эффективности проветривания за счет увеличения расстояния до 20 м и более от конца вентиляционного трубопровода до тупикового забоя подготовительных выработок и качественного подавления пыли и разжижения газа непосредственно в очаге их образования.

Единый технический результат достигается тем, что в известном устройстве для нагнетательного проветривания тупиковых забоев горных выработок, состоящем из конфузора, снабженного фланцем, насадки, включающей внутреннюю кольцевую камеру и штуцер для подачи сжатого воздуха в упомянутую камеру, торцевая часть внутренней поверхности насадки, примыкающая к фланцу, имеет сферическую поверхность, а в месте соединения насадки с фланцем образуется кольцевая щель, при этом подача сжатого воздуха производится через штуцер и сетчатый фильтр в распределительное устройство с равномерно размещенными дополнительными отверстиями по окружности корпуса насадки в кольцевую камеру, причем диаметр штуцера больше диаметра дополнительных отверстий, а штуцер для подачи воды установлен в выходной части конфузора.

Особенностью устройства является подача сжатого воздуха (давление от 0,5 до 1,0 МПа) в насадку, а также подача воды в конфузор. Нормальная работоспособность устройства регулируется шириной воздуховыдающей кольцевой щели, которая составляет 0,15-0,20 мм и образуется торцом насадки и промежуточным фланцем (регулируемая прокладка). С целью предотвращения засорения кольцевой камеры механическими примесями, в штуцере для подвода сжатого воздуха установлен сетчатый фильтр. Установка сетчатого фильтра в штуцере и крепление его стопорным кольцом обеспечивает быстрый съем и его очистку от механических примесей. Для подвода воды во внутреннюю полость устройства конфузор снабжен в выходной части штуцером.

Включение устройства в работу осуществляется совместно с вентилятором местного проветривания. Сжатый воздух под давлением подается в устройство, истекает из кольцевой камеры, расширяется и устремляется в сторону торцевого среза насадки, создавая во внутренней полости насадки разрежение, увеличивая перепад давления в трубопроводе и обеспечивая поступление дополнительного объема воздуха через приемную часть конфузора. Подача воды в воздушный поток, образуемый в конфузоре, обеспечивает создание мелкодисперсной водо-воздушной смеси, которая поступает в очаг образования пыли и газа проветриваемой выработки.

Устройство для переноса снабжено ручками, которые используются также совместно с рым-болтом для его монтажа в горной выработке.

Указанное техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез устройства, на фиг.2 - схема проветривания тупикового забоя горной выработки с использованием устройства, на фиг.3 - общий вид устройства нагнетательного проветривания тупиковых забоев горных выработок.

Устройство для нагнетательного проветривания выработок тупиковых забоев горных выработок (см. фиг.1) состоит из конфузора 1, промежуточного фланца 2 и насадки 3, включающей внутреннюю кольцевую камеру 4 и штуцер 5 для подвода сжатого воздуха в камеру 4. С целью предотвращения засорения кольцевой щели 7 механическими примесями в штуцере 5 для подвода сжатого воздуха установлен сетчатый фильтр 8, зафиксированный от выпадения стопорным кольцом 9.

Торцевая часть внутренней поверхности насадки 3, примыкающая к фланцу 2, имеет сферическую поверхность. В месте соединения насадки 3 с фланцем 2 с помощью болтов за счет прокладки образуется кольцевая щель 7. Для подвода воды во внутреннюю полость устройства конфузор 1 снабжен в выходной части штуцером 6. Для переноса устройство снабжено ручками 10, которые используются также совместно с рым-болтом для его монтажа в горной выработке.

Работа устройства нагнетательного проветривания тупиковых забоев горных выработок осуществляется следующим образом (см. фиг.1). Сжатый воздух по вентиляционному трубопроводу поступает в конфузор 1. Одновременно в кольцевую камеру 4 насадки 3 через равномерно распределенные дополнительные отверстия насадки 3 подается сжатый воздух, проходя через кольцевую щель 7, с большой скоростью поступает во внутреннюю сферическую полость насадки 3, создавая разрежение в конфузоре 1, способствующее ускорению и забору дополнительного объема воздушного потока через приемную часть конфузора 1. Нормальная работоспособность устройства регулируется шириной воздуховыдающей кольцевой щели 7, которая составляет 0,15-0,20 мм. Подача воды в воздушный поток, образуемый в конфузоре 1, осуществляется через штуцер 6, обеспечивается создание мелкодисперсной водо-воздушной смеси, которая поступает в очаг образования пыли и газа проветриваемой выработки.

Схема проветривания тупикового забоя горной выработки с использованием устройства представлена на фиг. 2. Устройство 11 соединяется с вентиляционным нагнетательным воздухопроводом 13 посредством замкового хомута 12. С помощью прорезиненных рукавов 14 и 15 устройство подключается к магистралям сжатого воздуха и воды. Давление воздуха и воды регулируется вентилями 16, 17. Вентилятор местного проветривания 18 присоединяется к воздухопроводу 13 в выработке за сопряжением со стороны входящей струи, создаваемой за счет общешахтной депрессии.

Работа устройства осуществляется следующим образом (см. фиг.2). Вентилятором местного проветривания 18 нагнетают свежий воздух по воздухопроводу 13 к устройству 11. Одновременно через штуцер, расположенный на устройстве, подается по рукаву 14 сжатый воздух, который создает разрежение в устройстве 11, способствующее увеличению перепада давления в трубопроводе и обеспечивающее поступление дополнительного объёма воздуха. Для совмещения процесса проветривания с одновременным подавлением пыли во внутреннюю полость устройства 11 через рукав 15 подают воду. В результате взаимодействия со струёй сжатого воздуха образуется мелкодисперсная водо-воздушная смесь, которая заполняет призабойное пространство на длину до 20 м по всему сечению выработки. За счет этого, наряду с вымыванием продуктов взрыва, происходит интенсивное смачивание и осаждение пыли непосредственно в призабойном пространстве, происходит разжижение газа.

Техническая характеристика устройства для нагнетательного проветривания тупиковых забоев горных выработок

Зона проветривания и пылеподавления не менее, м	20
Производительность при давлении сжатого воздуха 0,5 МПа, м3/мин	100
Расход сжатого воздуха, м3/мин	4,5
Ширина кольцевой щели, мм	0,15-0,20
Расход воды не более, л/мин	30
Уровень шума не более, дБ	80
Эффективность пылеподавления не менее, %	80
Срок эксплуатации, лет	6
Габариты, мм	1120×400
Масса, кг	30

Испытания опытных образцов устройства проведены на шахтах Таштагольского и Шерегешского рудников ОАО «Евразруда» при проходке откаточных ортов, штрека и буровых выработок.

В результате применения устройства нагнетательного проветривания тупиковых забоев в горных выработках достигаются важные социальные и технико-экономические эффекты: повышается безопасность ведения подземных горных работ и культура труда; снижается на 20-25% время проветривания при проходке горных выработок; увеличивается расстояние от конца воздухопровода до тупикового забоя выработок на 20 м, тем самым обеспечивается сохранность воздухопровода при производстве взрывных работ; обеспечивается (наряду с эффективным проветриванием) пылеподавление и разжижение газов непосредственно в забое при взрывных и проходческих работах, и тем самым улучшаются санитарно-гигиенические условия труда рабочих; увеличивается количество подаваемого в забой воздуха в 1,2-1,4 раза за счет снижения сопротивления сети; увеличивается скорость истечения струи воздуха из конечного участка вентиляционного трубопровода в 2-3 раза. Экономический эффект составляет от 3,0 до 5,0 тыс. рублей на 10 м проходки горной выработки.