Спосіб провітрювання шахти

Спосіб провітрювання шахти, що включає подачу у повітроподавальний стовбур повітря з по 3 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 повітреподаючим і вентиляційним стовбурами тому що температура вихідної із шахти 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 непоправних видів енергоносіїв, що вичерпуються. В основу корисної моделі поставлено завдання удосконалення способу провітрювання шахти, у якій шляхом уведення конструктивних додаткових ознак забезпечується підвищення ефективності провітрювання за рахунок збільшення величини депресії між повітреподаючим 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 повітреподаючий 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 повітреподаючої і повітревідводячої виробками, подають повітря з повітреподаючої виробки через канали у повітревідводячу виробку, а потім у вихрову трубу, з якої гарячий потік повітря подають у вентиляційний стовбур. 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 500м і більш, установлюється динамічна рівновага в процесі теплопереносу, яка зберігається 17297 4 десятками років. При цьому обсяг одержаної теплоти пропорційний площині поверхні каналів. Поділ утримуючого додаткову енергію повітря на гарячий і холодні потоки дозволяє істотно збільшити різницю температур у повітреподаючому і вентиляційному стовбурах і тим самим збільшити продуктивність вентиляційної установки шляхом збільшення теплової депресії. Використання капітальних гірничих виробок існуючих шахт дозволяє суттєво знизити витрати на реалізацію способу. Здобута екологічно чиста геотермальна енергія сприяє зменшенню негативного впливу шахти на навколишнє середовище і забезпечується за рахунок скорочення витрати електроенергії, одержуваної з видів енергоносіїв, що вичерпуються та непоправних. Приклад. Сутність корисної моделі пояснюється прикладом конкретного виконання способу провітрювання шахти, де на фігурі 1 представлена схема реалізації способу, де 1 - повітреподаючий вертикальний шахтний стовбур; 2 - вентиляційний шахтний стовбур; 3 - вентиляційний квершлаг; 4 вихрова труба; 5 - повітреподаюча виробка; 6 трубопровід охолодженого повітря; 7 - вентиляційна перемичка; 8 - повітреподаючий квершлаг. На фігурі 2 представлена схема геотеплообмінника, де: 9 - розроблювальний пласт корисної копалини; 10 - повітреподаюча виробка; 11 - канали у виробленому просторі; 12 - повітревідводяча виробка. Установка для провітрювання шахти включає геотеплообмінник, що складається з пройдених по розроблювальному пласту 9 повітреподаючої 10 і повітревідводячої 12 виробок, і пройдених по виробленому просторі на відстані 50...70м друг від друга, рівнобіжних каналів 11. Повітреподаюча виробка 10 геотеплообмінника з'єднане гірничими виробками з повітреподаючим 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 вироблень, у тому числі направляли у вироблення 10 і 12. Робили виїмку пласту 9, при цьому у виробленому просторі між повітреподаючою 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 повітреподаючу 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 перевищувати 25 С. З геотеплообмінника по виробці 5 повітря за допомогою компресора подавали на вхід вихрової труби 4. У ній відбувається поділ повітря на два потоки - гарячий, котрий подавали в квершлаг 3, і холодний, котрий направляли в трубопровід 6. 5 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 шахтний 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 геотеплообменника, використовуючи в якості теплоагента 17297 6 шахтне повітря, ця теплота передається в теплоперетворюючий пристрій, у даному випадку - вихрову трубу, 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. 7 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 17297 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601