Вентиляція й освітлення підземних гірничих виробок

Вентилятори застосовуються для провітрювання гірничорозвідувальних виробок, промислових і житлових споруд, відсмоктування шкідливих газів, диму тощо.

Вентилятори, які застосовуються для провітрювання гірничих виробок, поділяються на вентилятори головної вентиляції, допоміжні (дільничні) й часткової вентиляції. Перші призначені для провітрювання шахт; другі використовуються як доповнення до перших на окремих ділянках шахти; треті – для провітрювання глухих вибоїв за допомогою вентиляційних трубопроводів або інших пристосувань.

Гірничорозвідувальні виробки, як правило, є тупиковими й провітрюються за третім способом.

Кожний вентилятор може працювати як усмоктувальний і як нагнітальний. У першому випадку трубопровід приєднується до патрубка, що всмоктує; в іншому навпаки – патрубок, що всмоктує, з'єднується з атмосферою, а патрубок, що нагнітає, – з трубопроводом. Розрідження повітря в першому випадку дорівнює тискові в другому.

Продуктивність вентилятора вимірюється в м3/хв, м3/с, м3/год (для невеликих вентиляторів). Напір вимірюється в Па.

За величиною напору вентилятори поділяються на три групи: низького тиску (до 980 Па) ; середнього тиску (від 980 до 2940 Па) ; високого тиску (від 2940 до 9800 Па).

За принципом дії вентилятори поділяються на дві групи: відцентрові та осьові (рис. 18).

Принцип дії відцентрового вентилятора такий: при обертанні вала повітря, що міститься між лопатками, стискується внаслідок дії відцентрової сили й викидається крізь дифузор. При цьому між лопатками створюється розрідження, тому повітря назовні через усмоктувальний патрубок надходить у вентилятор, внаслідок чого в патрубку, що всмоктує, спостерігається розрідження відносно зовнішньої атмосфери, а в дифузорі підвищується тиск; ця різниця тиску забезпечує подачу у виробки відповідної кількості повітря з допустимою швидкістю, а також із подоланням усіх опорів на шляху його руху.

Робота осьового вентилятора аналогічна роботі пропелера. При виході з робочого колеса повітря утворює вихровий потік, який складається з окремих радіальних вихорів за кількістю лопаток. Отже, для осьового вентилятора повітряний потік можна уявити як систему радіальних вихорів, які скручуються в загальний осьовий центральний вихровий шнур. В осьовому вентиляторі потік повітря, проходить каналом вентилятора паралельного до осі обертання робочого колеса.

Рис. 18. Вентилятори:

а – відцентровий; б – осьовий; 1 – усмоктувальний патрубок; 2 – корпус або спіральний дифузор; 3 – дифузор; 4 – вал вентилятора, на якому містяться зігнуті лопатки; 5 – кожух; 6 – робоче колесо.

Повітря при вході в робоче колесо та при виході з нього має свій напрям, унаслідок чого такі вентилятори дістали назву осьових. Осьові вентилятори бувають: одноступеневі (одноколісні) та двоступеневі (двоколісні).

Осьові вентилятори мають переваги над відцентровими: простіша будова; вищий ККД; більша надійність при паралельній роботі; не перевантажуються в разі дії коротких потоків повітря, наприклад при пошкодженні трубопроводу (короткий потік – рух повітря по найкоротшому шляху).

Як двигуни застосовуються електромотори та пневмодвигуни. Привод від двигунів ремінний або жорсткий (на одному валі).

Для провітрювання виробок великої довжини застосовуються як осьові вентилятори серії ВМ-5, ВМ-6, так і відцентрові вентилятори ВЦО-1.

Виробки невеликої довжини перерізу (менше ніж 5м) провітрюються вентиляторами з електромоторами й пневмодвигунами. Вентилятори з пневматичними приводами неекономічні, тому для геологорозвідувальних робіт їх застосовувати не рекомендується.

До вентиляторів нового типу відносять портативний вентилятор ОВЦ-4А для провітрювання шурфів.

Вентилятор випускається в трьох взаємозамінних модифікаціях: з електродвигуном, бензодвигуном і ручним приводом (потужністю відповідно 0, 3; 0, 3 і 0, 075 кВт). Продуктивність і напір вентилятора з електро- й бензодвигуном – 1060 м3/г і 372, 4 Па, при ручному приводі – 660 м3/год і 147 Па.

Вентилятор портативний, легко розбирається на транспортабельні блоки, придатні до перенесення вручну та перевезення. Максимальна, маса блока 16, 5 кг. Маса вентилятора з будь-яким приводом становить 25-30 кг.

Вентилятор з ручним приводом продуктивністю 15 м /хв (50 об/хв рукоятки) при напорі 147Па застосовується для виробок граничною довжиною (глибиною) до 50 м. Вентиляційні труби тканинні.

Крім вентиляторів для провітрювання використовують енергію стисненого повітря при витіканні зі спеціальних апаратів, який називаються ежекторами.

У цьому разі свіже повітря надходить до вибою шляхом усмоктування, його ежектором у вентиляційну трубу з виробки. Ежектор складається з сопла подвійного розтруба. Сопло – це короткий металевий патрубок (140-180 мм) з конічним внутрії каналом, який має вихідний отвір діаметром 4-5 мм. Розтруб виготовляється з заліза завтовшки 1 мм.

Підключення ежектора у вентиляційний трубопровід виконується або на початку вентиляційної труби, або в середній її частині; в іншому випадку може бути встановлено послідовно кілька ежекторів. Виготовляють ежектори шести номерів. Діаметр повітропроводу становить 27 мм.

Перевага ежекторів – компактність і простота, надійність у роботі; недоліки – низький ККД, невелика продуктивність, подавання повітря на короткі відстані. На довгих трубопроводах ежектори встановлюються через кожні 36-50 м.

Вентиляційні пристрої. Рух повітря в підземних виробках здійснюється за рахунок природного або штучного напору. Залежно від цього розрізняють природну й штучну вентиляцію рудника.

При штучній вентиляції рух певної кількості повітря по виробках забезпечується створенням відповідного тиску (напору). При провітрюванні рудника повітря надходить по вентиляційній шахті до вентилятора. Як правило, при загальнорудниковому провітрюванні вентилятор усмоктує повітря з шахти.

При природній вентиляції величина тяги залежить