МИНИСТЕРСТВО УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР СОЮЗШАХТОСТРОЙ

Всесоюзный научно-исследовательский институт организации и механизации шахтного строительства

внииомшс

Руководство

(рекомендации)

по повышению герметичности шахтных воздухораспределительных устройств

Харьков 1976

МИНИСТЕРСТВО УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР СОЮЗШАХТОСТРОЙ

Всесоюзный научно-исследовательский институт организации и механизации шахтного строительства ВНИИОМШС

УТВЕРЖДЕНО Заместителем Министра угольной промышленности СССР

Ф, Ф. КУЗЮКОВЫМ

10 Шонй 1976 года

Руководство

(рекомендации)

по повышению герметичности шахтных воздухораспределительных устройств

Харьков, 1976

же между створками двустворчатой двери, прикрепляется уплот-пительиан прокладка.

При движении по выработке транспорта расстояние между две-:>ямн должно быть больше максимальной длины подвижного состава.

Рекомендуются следующие шлюзовые устройства: при депрессии до 50 мм вод. ст.—две перемычки с дверями, свыше 50 мм вод. :т.—две пары перемычек с расстоянием между ними не менее максимальной длины подвижного состава, а между перемычками в паре 5—10 метров.

1— войлочная прокладка; 2—из транспортерной ленты; 3—из прорези* петлеобразная резиновая; 5 и б—профилированная резиновая, тип I и II

На рис. 3 и 4 соответственно показаны двухстворчатые двери отдельно и совместно с бетонной перемычкой.

Эти же меры относятся и к реверсивным дверям-

Графики зависимости воздухопроницаемости от депрессии различных типов уплотнительных прокладок показаны на рис. 5-

Вентиляционные двери должны закрываться автоматически, а при установке дверей на главных откаточных путях с интенсивной откаткой автоматически закрываться и открываться или обслуживаться специальными людьми-дверовыми.

Самовакрывание двери может обеспечиваться за счет установки дверной рамы с наклоном около 80°, установки противовеса, пружины и другими способами.

Ляды, устанавливаемые в наклонных или вертикальных выработках, имеют то же назначение, что и вентиляционные двери. Ляды делаются деревянными на деревянной раме или металлическими. Для облегчения открывания ляд устанавливаются противовесы.

Кроссинги (воздушные мосты) устанавливаются для перебра сывания одной воздушной струи через другую в местах их пересечения.

Кроссинги должны быть прочными, воздухонепроницаемыми к обладать возможно меньшим аэродинамическим сопротивлением.

Капитальные кроссинги на главных воздушных струях необходимо сооружать из камня, кирпича или бетона; для пропуска воздуха в количестве 20м³/с и более необходимо проводить обходные выработки.

Участковые кроссинги должны сооружаться из камня, бетона или металлических труб, сечением не менее 0,5 м² с толщиной стенки не меи^е 5 мм. Перемычки у кроссингов должны быть каменными или бетонными.

Для уменьшения сопротивления кроссингов устраиваются коллекторы и диффузоры, представляющие собой плаЕно сужающиеся или расширяющиеся участки выработок перед кроссингами и за ними. (Рис. 6).

Трубы кроссинга на концах снабжаются раструбами для снижения сопротивления воздуху на входе и выходе. Трубы располагаются в четырех бетонных перемычках с дверями.

Высота выработки, в которой прокладываются трубы кроссинга, несколько увеличивается- Для крепления используются те же металлические арки, к которым внизу присоединяются отрезки того же профиля. Площадка в месте пересечения выработок закрепляется так, чтобы под кроссингами оставалось достаточное пространство для прохода людей и грузов, а зазоры и проходы для людей соответствовали ПБ.

12

S-Б м 1 То"

ПРИМЕЧАНИЯ: I. Соединение отдельных звеньев труб осуществляется при помощи фланцев и Д? I Г; 03.1 Наимешв. 1 Koj 1 Зес| Материал 1 Примеча-I нне 1 Труба 0 2 474 Сталь Вентиля болтов 2. Крепление выработки на участке кроссинга осуществляется металлическими -арками с удлиненными ноЖкамн 2 Ы)0 Вентиля* циопная 4 213 Дерево ционная дверь в бетонной перемычке дверь в бетонной перемыч.

Рис, 6. Кроссинг трубчатый

Общие требоьания к воздухораспределительным устройствам:

1)    обеспечение нормального распределения воздуха по сети горных выработок в период строительства и эксплуатации шахты;

2)    малая воздухопроницаемость зависит от конструкции, каче етва изготовления, величины перепада давления воздуха в месте установки;

3)    низкая стоимость й простота в изготовлении;

4)    возможность использования в период строительства и в период эксплуатации шахты;

5)    доступность для осмотра и ремонта;

6)    обеспечение передвижения людей и транспорта без нарушения системы вентиляции.

2.3. Зашита от коррозии вентиляционных труб и металлоконструкций

Для предохранения от коррозии, увеличения срока службы и улучшения аэродинамических свойств внутренняя и наружная по верхности труб покрываются полимерным составом разработанным ВНИИОМШСом. Этим же составом покрываются и другие металлоконструкции воздухораспределительных устройств.

Коррозионная стойкость и срок службы труб зависят от качества подготовки поверхности под покрытия—полное удаление продуктов коррозии, либо применение преобразователей ржавчины. При соблюдении указанных мер срок службы труб составляет 10— 15 лет.

Предлагаются следующие состазы преобразователей ржавчины.

Состав № 1.

1)    100 весовых частей танина добавляют при перемешивании к 200 весовым частям ацетона или этилового спирта. Растворение танк на производят в плотно закрывающейся стеклянной, пластмассовой (не растворяющейся в ацетоне) или эмалированной посуде во избежание испарения ацетона или спирта. Продолжитель* ноеть полного растворения танина—до 24 часов.

2)    70 весовых частей ортофосфорной кислоты (уд. вес 1,64) растворяют при перемешивании, подливая кислоту в воду, в 700 весовых частях деминерализованной или дистиллированной воды.

3)    В раствор танина добавляют при перемешивании 30 весовых частей бутилового спирта (который можно добавлять также и в последнюю очередь) и водный раствор ортофосфорной кислоты.

После смешения всех компонентов раствор готов к применению и наносится на поверхность труб и металлоконструкций кистью или ветошью

14

Через 20 —30 мин поверхность металла, обработанная преобразователем, окрашивается в синий цвет; если этого не произошло, обработку следует повторить, однако не ранее чем через 24 часа после первой.

Через 2—3 часа (не раньше) преобразованная поверхность металла грунтуется и окрашивается.

Состав № 2.

380 весовых частей ортофосфорной кислоты растворяют, подливая при перемешивании в 775 весовых частей воды, затем в этот раствор вводят 100 весовых частей фосфата алюминия и греют при температуре 60—70°С до полного растворения фосфата алюминия (раствор становится светлым).

После этого раствор преобразователя можно наносить на поверхность ме!алла кистью или распылителем. Время выдержки перед нанесением полимерного покрытия—8—12 часов.

Для шахтных выработок с калежом кислотных вод (рН<4,5) рекомендуются грехслойные покрытия на перхлорвинилово-урета-новой и эпоксидно-каменноугольной основах следующих составов*

Сушка каждого слоя—24 часа в естественных условиях при температуре 18—23°С. Окончательная сушка—до 7 суток в этих же условиях

Рекомендуемая толщина покрытия—150—180 мк.

Указанные покрытия готовятся следующим образом.

В шаровую мельницу загружают соответствующее количество эпоксидной грунт-шпатлевки и каменноугольного лака и перемешивают до получения однородной смеси, которую затем разбавляют растворителем до нужной вязкости. Отвердитель (если он требуется по составу) вводят в последнюю очередь. После введения отвердителя состав антикоррозионного покрытия необходимо использовать в течение 4—5 часов, в противном случае произойдет отвердение состава. Жидкость ГКЖ-94 можно вводить до растворителя.

Для шахтных выработок с капежом слабокислых, нейтральных и щелочных агрессивных шахтных вод (рН=4,5“г9,0) рекомендуются трехслойные эпоксидно-перхлорвиниловые и эпоксидно-хлоркаучуковые покрытия следующих составов:

1.    Смола ЭД-16

Лак ХВ-784 (эмаль ХВ-785) (ГОСТ 7313-74)

Дибутилфталат

Полиэтиленполиамин (отвердитель)

ГКЖ-94 (гидрофобизирующая добавка)

Растворитель Р-4

2.    Эмаль КЧ-749 (МРТУ № б-10-795-69)

(КЧ-728)

Смола ЭД-16

Полиэтиленполиамин (отвердитель)

ГКЖ-94 ((гидрофобизирующая добавка)

Растворитель-ксилол или толуол (ГОСТ 9880-61)

Допускается применение следующего состава:

Грунт-шпатлевка ЭП-00-10

Отвердитель № 1 (50°/о-ный раствор гексаметилен-диамина в этиловом спирте)

Растворитель-разбавитель Р-40 (ТУ УХП 86-56). этилцеллозоль (ГОСТ 8313-60) или растворитель № 646 (ГОСТ 18188-72)

Сушка каждого слоя—24 часа в естественных условиях при температуре 18—23°С. Окончательная сушка—до 7 суток в этих же условиях-

Рекомендуемая толщина покрытия—120—150 мк.

Для шахтных выработок с влажной рудничной атмосферой (относительная влажность—75—98°/о) рекомендуется перхлорви-пиловое покрытие следующего состава:

1

Грунт ХС-010 (ГОСТ 9355-60) Эмаль ХВ-785 Растворитель Р-4

2

Грунт ХС-010 Эмаль КЧ-749 (КЧ-728) Растворитель Р-4

Сушка каждого слоя—1—2 часа в естественных условиях при температуре 18—23°С. Окончательная сушка—24 часа в этих же условиях.

Рекомендуемая толщина покрытия—120—150 мк.

Во всех случаях способ нанесения покрытий—пневматическое распыление пистолетами—краскораспылителями    КРУ-1, 0-45,

0-3А и до.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ И УСТРОЙСТВ

3.1- Надшахтные сооружения

Подсос воздуха через надшахтное сооружение измеряется непосредственно в устье ствола или определяется по разности количества воздуха, замеренного одновременно в канале вентилятора и в выработках с исходящей (входящей) струей, по которым воздух входит (выходит) в ствол (из ствола).

Первый случай замера количества воздуха применяется редко, в связи с имеющими место в устье ствола значительными подсосами воздуха через почву под надшахтным зданием и вокруг ствола, неудобство замера, завихрением потока воздуха и др.

Второй способ наиболее приемлем для измерения подсоса воздуха.

'3.1.1. Определение подсоса воздуха через надшахтное сооружение по оазности количеств воздуха.

Одновременно определяют количество воздуха, проходяшее в канале вентилятора до мест подсосов в него (*)кан. и выходящее из шахты Qui (рис 7).

Величину Q ш удобно измерять в выработках, подводящих воздух к стволу. Между воздухоподающим и вентиляционным стволами обычно бывают утечки воздуха (в околоствольном дворе через шлюзы и загрузочные устройства, через перемычки в сбойках и др-), которые необходимо измерить. При небольших утечках одновременность их измерений в канале вентилятора и на исходящих струях шахты можно не соблюдать.

Для замера скорости воздуха выбирается прямой незагромож-

Рис. 7. Измерение подсоса воздуха через надшахтное сооружение.

денный участок выработки с ненарушенной крепью, плотно прилегающей к стенкам выработки и с чистой почвой, на расстоянии не менее 15 м от разветвлений, соединений и резких поворотов вентиляционных струй.

При замере скорости воздуха способом обвода сечения имеется два варианта «перед собой» и «в сечении». Замер способом «перед собой» может производиться при высоте выработки в свету не более 2 м.

При этом замерщик становится в выработке против струи и, не-

ремещаясь по сечению, равномерно водит анемометр перед собой на вытянутой руке (рис. 8).

Рис. 8. Схема обвода поперечного сечения выработки анемометром

Рис. 9. Замер скорости воздуха по точкам

Продолжительность каждого замера должна быть не менее 100 с. В каждом месте следует производить три замера анемометром и по их результатам определять среднюю скорость движения, воздуха. Для получения истинной средней скорости движения воздуха значение скорости, определенное по графику анемометра, следует умножить на поправочный коэффициент, который при замере способом «перед собой» принимается равным 1,14.

При замере «в сечении» замерщик становится спиной к стенке выработки и перемещаясь по сечению, равномерно водит аме-

19

УДК 622.456

РУКОВОДСТВО ПО ПОВЫШЕНИЮ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ШАХТНЫХ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ, ХАРЬКОВ, ВНИИОМШС, 1976

Руководство содержит технические требования к воздухораспределительным устройствам и герметизирующим покрытиям. Изложены методы определения утечек воздуха через вентиляционные сооружения и устройства, средства и способы повышения их аэродинамических показателей, нормы утечек воздуха с применением герметизирующих покрытий на основе полимерных материалов и без них, а также техника безопасности при их нанесении и технико-экономические показатели.

Руководство предназначено для проектных организаций, служб вентиляции, инженерно-технического персонала занятого на строительстве и эксплуатации горных предприятий.

Табл, 16, ил- 26,

Всесоюзный научно-исследовательский институт организации и механизации шахтного строительства (ВНИИОМШС), 1976.

мометр перед собой на вытянутой руке как и при способе «перед собой».

Вычисленная по оборотам счетчика скорость умножается на коэффициент К. учитывающий загромождение выработки замерщиком.

где 0,4—средняя площадь, занимаемая телом замерщика, м²;

S —площадь поперечного сечения выработки в свету, м².

Необходимо помнить, что площадь 0,4 м² принята для среднего человека и для различных замерщиков будет разной.

Само тело также влияет на точность измерений, так как создает завихрения

Поэтому лучше пользоваться замером «по точкам», а анемометр укреплять на шесте. При этом анемометр рекомендуется устанавливать в 9—12 точках сечения (рис. 9)

В выработках с большим сечением (9 м² и более) число точек необходимо увеличить до 15—20. В каждой точке анемометр выдерживается 10—15 с (включается в первой и выключается в последней точке). При этом способе введение поправочного коэффициента не требуется.

Расход воздуха в шахтных выработках при замере «в сечении» можно определить замером скорости в одной точке.

Для этого измеряют максимальную скорость в центре выработки Vu .

Vcp

Чтобы ускорить расчеты, можно принять отношение    —0,85

для всех видов крепи и различных величин скорости турбулентного вида движения воздуха.

Расход воздуха определяется по формуле:

Q = К, (S-0.4) Уд. м'/с,    (3.2).

где:

Ki—коэффициент равный 0,85;

S —сечение выработки в свету, м²

0.4—площадь выработки, занятая телом замерщика, м².

При замере скорости движения воздуха в центре сечения выработки и пересчете ее в среднюю скорость с помощью коэффициента 0,85 возможна погрешность dt5°/°.

Таким образом, предлагаемый метод облегчает проведение замеров, обработку их результатов и может быть использован при

20

ПРЕДИСЛОВИЕ

Воздухораспределительные сооружения и устройства являются важным звеном в системе вентиляции шахт.

От качества их возведения зависит проветривание горных выработок и шахт в целом-

Многочисленные исследования показали, что воздухораспределительные устройства на ряде шахт находятся в неудовлетворительном состоянии, а утечки воздуха через них значительно превышают нормативные.

Применяемые для герметизации вентиляционных сооружении материалы (песок, цемент, глина и др.) малоэффективны и не соответствуют условиям эксплуатации, особенно в выработках с активным горным давлением. Воздухопроницаемость перемычек, оштукатуренных этими материалами, со временем быстро возрастает.

В. последнее время ведутся работы по изысканию новых материалов, которые бы резко повысили герметичность и срок службы вентиляционных устройств. Это цементно-полимерные и полимерные покрытия, а также комбинации из них.

В Руководстве приведены рекомендации по применению таких покрытий-

Руководство разработано на основании исследований, выполненных ВНИИОМШСом, ИГД им. А. А. Скочинского, Донецким ПромстройИИИпроектом и МакНИИ.

Руководство разработали: инж. Ф. А- Кожанов (ВНИИОМШС), докт. техн. наук Ф. С. Клебанов, канд. техн. наук В- А. Костин (ИГД им. А. А. Скочинского), канд техн. наук И. И. Михеев (Донецкий ПромстройНИИпроект).

3

I ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Для определения качества герметизирующего покрытия необходимо измерить депрессию и утечки (подсос) воздуха до и после иашесслия покрытия и сравнить результаты.

Герметизирующие покрытия на основе цементно-полимерных, полимерных и комбинированных составов могут применяться на шахтах и рудниках для подземных и поверхностных сооружений л устройств из различиыхматериалов—кирпича, бетона, шлакобетона, бетонита, песчаника, песчанистого и глинистого сланцев, дерева, металла, угля и др.

2, ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ СООРУЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВА 2.1. Назначение и классификация

Вентиляционные сооружения и устройства предназначаются для распределения воздуха в шахтной вентиляционной сети и подразделяются на две группы:

1) для изоляции выработок от доступа воздуха—перемычки, двери, ляды, клапаны, шлюзы, надшахтные здания вентиляционных стволов;

2) для прохода воздуха и изменения направления, воздушной струи-кроссинги, вентиляционные трубы, вентиляционные каналы вентиляторных установок, устройства для перемены направления движения воздуха.

2.2. Основные технические требования

От правильного устройства применяемых в шахтах вентиляционных сооружений зависит во многих случаях как величина общешахтной депрессии, так и количество поступающего в забои воздуха-

Через неплотные надшахтные здания, вентиляционные каналы вентиляторных установок, шлюзы, двери обычно просачивается большое количество воздуха, устремляющегося «на короткую» (исходящую) струю,

4

К вентиляционным сооружениям (устройствам) первой группы *п. 2.1) предъявляются следующие требования: возможно большее аэродинамическое сопротивление и воздухонепроницаемость.

Сооружения второй группы для достижения наименьшего сопротивления движению через них воздуха должны иметь по возможности легко обтекаемые формы.

СООРУЖЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ

Вентиляционные каналы вентиляторных установок. Вентиляционный канал, через который проходит весь воздух, должен иметь минимальное аэродинамическое сопротивление. Поэтому при проектировании и сооружении этих каналов необходимо соблюдать следующие условия:

возможно меньшая длина и достаточное поперечное сечение; гладкая облицовка стен;

плавный поворот струи воздуха в месте сопряжения канала со стволом (всякий поворот канала должен быть скруглен);

расположение канала на глубине не менее 0,5 м от поверхности; потеря давления не более 10% от общей депрессии шахты. Для соблюдения этих условий необходимо принимать поперечное сечение капала таким, чтобы площадь его была не менее чем в 1,5 [аза больше площади поперечного сечения колеса вентилятора.

НАДШАХТНОЕ ЗДАНИЕ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЗАКРЫТИЯ УСТЬЯ ВЕНТИЛЯЦИОННОГО СТВОЛА

Герметизация знания сводится к обеспечению такой плотности стен, дверей, окон всего или части здания, чтобы при открытом устье ствола подсос наружного воздуха через здание составлял не более 10—12% в зависимости от конкретных условий использования ствола. Сообщение герметизированной части здания с наружной атмосферой должно осуществляться через шлюз с двумя парами дверей. Для облегчения открывания дверей следует устраивать окно с дверкой (заслонкой), а также рычажные приспособления, При открывании одних дверей другие должны быть закрыты, что позволяет пропускать через шлюз грузы, не нарушая герметизации.

Обеспечить и поддерживать в хорошем состоянии герметиза цию здания довольно трудно- Поэтому ни при строительстве, ни при эксплуатации нельзя пренебрегать малейшими возможностями повышения герметичности здания и в том числе такими, как уплотнение дверей, устройство клапанов над отверстиями для прохода канатов, тщательное остекление здания и т. д.

При клетевом подъеме в случаях, когда по какой-либо причине герметизация здания исключается, делают перемычки, позво-

5

ляющие изолировать устье ствола от наружной атмосферы.

В стволах, не используемых в качестве подъемных, применяется глухое перекрытие устья в виде перемычки,

Оно должно быть достаточно прочным, пожаробезопасным и

ПРИМЕЧАНИЯ:

1.    Перед возведением перемычки породы на контакте с нею цементируются: бурятся скважины глубиной до 2 м, диаметром 50—60 мм, в которые вводится под давлением цементный раствор.

2.    После цементации пород перемычка возводится обычным способом. Вруб не делается.

3.    Вверху выработки в замковой частя, бетон уплотняется. Укладывается деревянный желобок. По трубке подается цементный раствор.

воздухонепроницаемым. Более подробно вопросы герметизации сооружений на поверхности изложены в «Рекомендациях по проектированию, строительству и эксплуатации герметических надшахтных зданий и сооружений», М.. «Недра», 1975, разработанных Донецким ПромстроНИИпроектоы.

ПОДЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

Перемычки сооружаются для прекращения движения воздуха по выработкам, для изоляции одних выработок от других. В зависимости ог назначения и срока службы перемычки делаются различного типа и из различного материала (бетон, шлакобетон, кирпич, бетониты, шлакоблоки, камень, дерево и др). Они должны иметь малую воздухопроницаемость, что зависит от конструкции качества изготовления и величины перепада давления воздуха в мес^е их установки.

Бетонная перемычка (рис. 1) изготовляется из жирного бетона (состав 1:2:3) с заполнителем крупностью до 50 мм. Толщина перемычки в зависимости от сечения выработки и условий ее установки--от 300 до 500 мм.

Перед возведением перемычки в прилегающих породах пробуриваются шпуры 1лубиной до 2 м, затем в них нагнетается цементный раствор, который заполняет все пустоты и трещины в породах. Таким путем обеспечивается уплотнение пород и предупреждение утечек воздуха через трещины. Перемычки рекомендуется применять в выработках околоствольных дворов с трещиноватыми боковыми породами.

Сооружение перемычек и других вентиляционных устройств, как правило, приходится осуществлять в закрепленных горных выработках. Если крепь монолитная (бетон, набрызгбетои, железобетонные замоноличенные блоки), то установка н герметизация перемычек может осуществляться так же, как в незакрепленных выработках. При немонолитной крепи (деревянная, сборная, железобетонная, металлическая) в трещиноватых скальных породах в местах установки перемычек или других вентиляционных сооружений следует заменять указанные виды крепи штангами с набрызг-бетоном*

В песчано-глинистых и других слабых породах в указанных местах требуется установка жестких монолитных крепей с тампонажем закрепного пространства.

Иначе герметизация перемычки в зоне сильно трещиноватых горных пород не может дать ожидаемого эффекта.

Если заранее известно место сооружения вентиляционных устройств, то уж** в период проведения выработок необходимо закрепить эги места указанным способом.

7

На рис. 2 показана перемычка из бетонитов с герметизирующим покрытием. Аналогичные перемычки могут возводиться из других материалов.

Рис. 2. Перемычка из бетонитов с герметизирующим покрытием

Двери предназначаются для прохода людей и перемещения грузов через перемычки, в которых они устанавливаются. Двери бывают вентиляционные и противопожарные.

Для дверей, разделяющих вентиляционные струи, должны соблюдаться следующие условия:

1)    число дверей должно быть не мегнее двух, причем расстояние между дверями должно быть таким, чтобы при открывании одной из них. другая была закрыта. Если по выработке, где установлены двери, происходит только движение людей, то это расстояние должно быть не менее 5 м;

2)    двери должны быть деревянными, толщиной не менее 40—

50 мм, обшиты листовым железом или другим воздухонепроницаемым материалом или железными толщиной, определяемой рас-четом, но не менее 4 мм:

3) для снижения утечек воздуха через перемычку с дверью применяются следующие меры:

— под ней углубляется водоотливная канавка, которая заполняется водой (водяной шлюз);

примечания:

1.    Вентиляционное окно устраивается из условия необходимого проветривания горной выработки и облегчения открывания дверей.

2,    Брус (поз. 7) распиливается на 3 части с целью укладки их между рельсами.