Спосіб провітрювання шахти

Спосіб провітрювання шахти, що включає подачу у подавальний стовбур повітря з поверхні і нагрівання його в усті стовбура до температури не менше +2 °С, регулювання і подачу повітря по мережі гірничих виробок шахти, видачу повітря на поверхню через вентиляційний стовбур, який відрізняє ться тим, що повітря подають у канали, створені у виробленому просторі між повітроподавальною і повітровідвідною підготовчими виробками, потім повітря, що виходить з каналів, направляють у ви хрову тр убу, з якої потік гарячого повітря спрямовують у вентиляційний стовбур. (19) (21) a200603619 (22) 03.04.2006 (24) 11.03.2008 (72) КОСТЕНКО ВІКТОР КЛИМЕНТІЙОВИЧ, UA, БІЛОГУРОВА ЄВГЕНІЯ ЮРІЇВНА, U A, КОСТЕНКО ТЕТЯНА ВІКТОРІВНА, U A (73) ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ, UA (56) UA 78735, E21F3/00, 16.01.2006 SU 665099, E21F3/00, 30.05.79 DE 3805152, E21F1/00, 06.07.89 RU 2166094, E21F1/00, 10.05.99 RU 2198294, E21F1/00, 10.02.2003 3 82122 так називану природну тягу і дозволяє зменшити подачу і, відповідно, енергоспоживання вентилятора головного провітрювання шахти. Ознаки найбільш близького аналога, що збігаються з істотними ознаками винаходу: - подача у повітреподовальний стовбур повітря з поверхні і нагрівання його в усті стовбура до температури не менш +2°С; - регулювання і подача повітря по мережі гірничих виробок шахти; - видача повітря на поверхню через вентиляційний стовбур; Засобами найбільш близького аналога не забезпечується досягнення ефективного технічного результату з наступних причин: - спосіб має дуже обмежену область застосування, його можна реалізувати тільки в холодний час року, коли температура повітря на поверхні знижується нижче +2°С, слід зазначити, що, наприклад, у Донбасі середньорічна температура складає +9°С; - спосіб не дає істотного позитивного ефекту в теплий час року, коли температура повітря на поверхні знаходиться в діапазоні +9...+25°С через малу різницю температур і, відповідно, щільностей повітряних потоків що надходять та виходять із шахти. У жаркий період, коли температура на поверхні перевищує +25°С, може виявлятися негативний ефект, при якому природна тяга спрямована в протилежному депресії вентилятора напрямку; низька продуктивність вентиляційної установки, обумовлена малою різницею температур (не більш 23°С) і тиску між повітреподовальним і вентиляційним стовбурами тому що температура вихідної із ша хти струменя повітря не забезпечує істотного зменшення щільності повітря, а, отже, значної теплової депресії; - висока вартість провітрювання шахти і негативний вплив на екологічну обстановку через використання для роботи вентиляційних установок енергії, одержуваної з викопних видів пального, що відносяться до невідновнованих видів енергоносіїв, що вичерпуються. В основу вина ходу поставлено завдання удосконалення способу провітрювання шахти, у якій шляхом уведення конструктивних додаткових ознак забезпечується підвищення ефективності провітрювання за рахунок збільшення величини депресії між повітреподовальним і вентиляційним стовбурами, зниження витрат на провітрювання гірничих виробок і негативного впливу на навколишнє середовище. Поставлене завдання вирішується тим, що у відомому способі провітрювання шахти, що передбачає подачу у повітреподовальний стовбур повітря з поверхні і нагрівання його в устя стовбура до температури не менш +2°С, регулювання і подачу повітря по мережі гірничих виробок шахти, видачу повітря на поверхню через вентиляційний стовбур, роблять виїмку корисної копалини, створюють канали у виробленому просторі між повітреподовальної і повітревідводячої виробками, подають повітря з 4 повітреподовальної виробки через канали у повітревідводячу виробку, а потім у вихрову тр убу, з якої гарячий потік повітря подають у вентиляційний стовбур. Причинно-наслідковий зв'язок ознак, що складають суть винаходу і технічний результат, що досягається, пояснюють наступнім. Створені у виробленому просторі канали дозволяють забезпечити збір теплової енергії теплоносієм з поверхні оголених гірських порід. По мірі відбору енергії з поверхні оголених гірських порід вона відновлюється шляхом переносу тепла з надр. Як показали шахтні дослідження, при довжині шляху теплоносія в підземних гірничих виробках 500 м і більш, установлюється динамічна рівновага в процесі теплопереносу, яка зберігається десятками років. При цьому обсяг одержаної теплоти пропорцієн площині поверхні каналів. Поділ утримуючого додаткову енергію повітря на гарячий і холодні потоки дозволяє істотно збільшити різницю температур у повітреподовальному і вентиляційному стовбурах і тим самим збільшити продуктивність вентиляційної установки шляхом збільшення теплової депресії. Використання капітальних гірничих виробок існуючих ша хт дозволяє суттєво знизити витрати на реалізацію способу. Здобута екологічно чиста геотермальна енергія сприяє зменшенню негативного впливу ша хти на навколишнє середовище і забезпечується за рахунок скорочення витрати електроенергії, одержуваної з видів енергоносіїв, що вичерпуються та невідновнованих. Приклад. Сутність винаходу пояснюється прикладом конкретного виконання способу провітрювання шахти, де на фігурі 1 представлена схема реалізації способу, де 1 повітреподовальний вертикальний шахтний стовбур; 2 - вентиляційний шахтний стовбур; 3 вентиляційний квершлаг; 4 - вихрова труба; 5 повітреподовальна виробка; 6 - трубопровід охолодженого повітря; 7 вентиляційна перемичка; 8 - повітреподовальний квершлаг. На фігурі 2 представлена схема геотеплообмінника, де: 9 - розроблювальний пласт корисної копалини; 10 - повітреподовальна виробка; 11 - канали у виробленому просторі; 12 повітревідводяча виробка. Установка для провітрювання шахти включає геотеплообмінник, що складається з пройдених по розроблювальному пласту 9 повітреподовальної 10 і повітревідводячої 12 виробок, і пройдених по виробленому просторі на відстані 50...70 м друг від друга, рівнобіжних каналів 11. Повітреподовальна виробка 10 геотеплообмінника з'єднане гірничими виробками з повітреподовальним квершлагом 8, а повітревідводяча 12 - з повітревідводячою виробкою 5. Спосіб провітрювання шахти реалізований у такий спосіб. Повітря в шахту подавали по вертикальному шахтному стовбурі 1, калориферами забезпечували підігрів повітря до температури не менш 2°С и направляли в квершлаг 8. За допомогою вентиляційних пристроїв його розподіляли по мережі гірських 5 82122 вироблень, у тому числі направляли у вироблення 10 і 12. Робили виїмку пласту 9, при цьому у виробленому просторі між повітреподовальною 10 і повітревідводячою 12 виробками проходили канали 11. Проведення каналів здійснювали комбайнами. Повітря через виробку 10, канали 11 і виробку 12 подавали по проміжних гірничих виробках у повітреподовальну виробку 5. При русі через геотеплообмінник повітря здобувало додаткову теплову енергію, тому що нагрівалося до температури гірських порід, що на глибоких обріях у Донбасі складає 35...50°С, а температура повітря у виробленні 10 згідно "Правил безпеки..." не може перевищува ти 25°С. З геотеплообмінника по виробці 5 повітря за допомогою компресора подавали на вхід ви хрової труби 4. У ній відбувається поділ повітря на два потоки - гарячий, котрий подавали в квершлаг 3, і холодний, котрий направляли в трубопровід 6. Вихрова труба 4 конструктивно дозволяла робити регулювання температури і витрати повітря в гарячому потоці до показників, необхідних для забезпечення теплової депресії в стовбурі 2, і в холодному - до меншого, чим на вході у виробку 8. Гаряче повітря подавали в ша хтний стовбур 2. Фізичний зміст пропонованого способу провітрювання шахти складається у використанні теплоти породного масиву для забезпечення енергоємного процесу нагрівання вихідного із шахти повітря і створення теплової депресії, необхідної для провітрювання гірничих виробок шахти. З геотеплообмінника, використовуючи в якості теплоагента шахтне повітря, ця теплота передається в теплоперетворюючий пристрій, у даному випадку вихрову тр убу, де відокремлюються молекули повітря, що мають найбільшу енергію, і використовуються для підвищення температури в стовбурі 2. За рахунок використання геотермальної енергії істотно зменшується витрата викопних енергоносіїв, таких як природний газ чи вугілля, це забезпечує екологічний ефект від використання способу. При цьому через припинення витрати палива істотно зменшується собівартість провітрювання шахти. 6