УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВСАСЫВАЮЩЕГО ПРОВЕТРИВАНИЯ Российский патент 1994 года по МПК E21F1/08 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при комбайновом проведении подготовительных выработок по газоносным, в том числе выбросоопасным, угольным пластам и породам.

Известно устройство для всасывающего проветривания тупиковых выработок, включающее вентилятор, жесткий вентиляционный трубопровод, соединенный с вентилятором и основным телескопическим звеном, а также дополнительные телескопические звенья с рельсовыми направляющими. Устройство не имеет приспособлений, обеспечивающих его нормальное функционирование в случае закупорки входного отверстия трубопровода угольной мелочью в результате выброса угля и газа и для разбавления отсасываемой газовоздушной смеси из загазированного тупика до невзрывоопасных концентраций метана.

Известно также техническое решение по своей сущности более близкое предлагаемому и поэтому принятое в качестве прототипа. Изложенное в нем технологическое решение предусматривает количество загрязненного и чистого воздуха, поступающего во всасывающий трубопровод регулировать во времени, например, посредством дросселя, установленного в основной выработке так, чтобы содержание вредных примесей в выходящем из трубопровода воздухе не превышало допустимых концентраций.

Способ имеет следующие недостатки, существенно снижающие его эффективность и область применения:
не обеспечивается проветривание выработки после внезапного выброса в случае закупорки входного отверстия трубопровода;
не обеспечивается исключение попадания кусков породы и угля в вентиляционный трубопровод, искрение которых при соударении со стенками трубопровода может вызвать воспламенение газовоздушной смеси или взрыв;
количество подсвежающего воздуха регулируют дросселем, что снижает эффективность работы установки, ибо дроссель - это сужающее устройство, местное гидродинамическое сопротивление.

Для проветривания выработки после выброса с целью ее разгазирования, наоборот, надо повысить производительность вентилятора по воздуху, что ограничивается сопротивлением дросселя;
отсасываемая газовоздушная смесь выбрасывается в ту же выработку, из которой забирается свежий воздух для проветривания тупиковой и для разбавления отсасываемой газовоздушной смеси, что в случае внезапного выброса угля и газа может привести к аварийным газовым режимам на основной выработке.

Отмеченные недостатки прототипа практически исключают возможность его применения для проветривания тупиковых выработок, проводимых по выбросоопасным пластам и, в частности, обеспечения нормального проветривания их после выброса угля и газа.

Целью предлагаемого технического решения является повышение безопасности и надежности работы устройства при проветривании выработок, проводимых по выбросоопасным угольным пластам и породам.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для всасывающего проветривания тупиковых выработок, включающем вентилятор, жесткий вентиляционный трубопровод, соединенный с вентилятором и телескопическими звеньями, одна из секций жесткого трубопровода оборудована аварийным клапаном и размещена нестационарно на расстоянии от конца трубопровода не ближе дальности отброса угля (породы) при внезапном выбросе, вторая размещена стационарно в части трубопровода, примыкающей к вентилятору и снабжена люком для разбавления отсасываемой газовоздушной смеси свежим воздухом, а основное входное отверстие трубопровода ограждено металлической решеткой, исключающей попадание в него кусков породы и угля, причем аварийный клапан выполнен в виде диафрагмы с гибкой кромкой, которая оперта на краевую часть входного отверстия и срабатывает автоматически за счет повышения депресии в трубопроводе при закупорке основного отверстия, а люк для разбавления отсасываемой газовоздушной смеси выполнен в виде жесткой поворотной заслонки по форме дополнительного входного отверстия и осью вращения, размещенной на краю заслонки.

Отличительная совокупность признаков предложенного устройства неизвестна из аналогичных технических решений и соответствует изобретательскому уровню, поскольку обуславливает заявленному предложению достижение новых свойств при его использовании.

Новым в устройстве для всасывающего проветривания является то, что оно снабжено аварийным клапаном, люком и металлическими решетками, а трубопровод выполнен с дополнительным боковым отверстием, при этом аварийный клапан установлен с возможностью перекрытия дополнительного бокового отверстия при нормальной работу устройства и открывания его при закупорке входного торцевого отверстия, люк установлен с возможностью перекрытия основного бокового отверстия, а металлические решетки размещены во входном торцевом и дополнительном боковом отверстиях, причем аварийный клапан выполнен в виде диафрагмы с гибкой кромкой, размещенный по периметру кромки дополнительного бокового отверстия, а люк в виде жесткой заслонки, имеющий форму основного бокового отверстия, установленный на оси вращения, закрепленный на кромке основного бокового отверстия, противолежащей вентилятору.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство обладает следующими отличительными признаками:
с целью обеспечения непрерывности проветривания тупиковой выработки при закупорке входного отверстия трубопровода в случае внезапного выброса угля и газа
а) устройство снабжено стандартным звеном трубопровода с вмонтированным в него клапаном, расположенным на расстоянии от входного конца трубопровода, равным дальности отброса угля (породы) при внезапном выбросе;
б) клапан оснащается мембраной, срабатывающей при депрессии, развиваемой вентилятором, работающим на закупоренный трубопровод. Мембрана подбирается или настраивается на депрессию вентилятора, которым в соответствии с проектом проветривания участка оборудуется устройство для проветривания;
с целью исключения попадания в трубопровод кусков породы и создания в нем взрывоопасной ситуации от искрообразования при соударении их со стенками трубопровода в периоды нормального проветривания и проветривания через аварийный клапан основное входное отверстие и отверстие аварийного клапана оснащают металлическими сетками;
с целью исключения ограничивающего эффекта дросселя для подсвежения отсасываемой газовоздушной смеси в предлагаемом устройстве предусмотрено техническое решение не только снижающее общее аэродинамическое сопротивление системы за счет дополнительного отверстия в трубопроводе, но и обеспечивающее использование динамического напора воздуха, движущегося навстречу открытой заслонке и направляемого ею в отверстие люка, помогая тем самым работе вентилятора на всасывание.

Таким образом, установка секции трубопровода с клапаном позволяет повысить эффективность проветривания подготовительной выработки при внезапном выбросе угля, породы и газа, а секции трубопровода с окном и регулировочной задвижкой - повысить безопасность работ при проведении выработок по газоносным, в том числе и выбросоопасным пластам и породам, т.е. при использовании предлагаемого устройства будет достигнута цель изобретения.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - схема проветривания выработки этим устройством при нормальном режиме; на фиг. 3 - после выброса угля и газа из забоя выработки.

На фиг. 1 изображены забой проводимой выработки 1, вентилятор местного проветривания 2, секции жесткого трубопровода 3, звенья телескопического трубопровода 4, основное входное отверстие которого 5, ограждено металлической сеткой 6. В секцию 7 с дополнительным входным отверстием 8 вмонтирован аварийный клапан 9, выполненный в виде круговой диафрагмы 10 с гибкой кромкой, которая опирается на краевую часть входного отверстия 8. Основное боковое входное отверстие 11 снабжено люком 12 выполненным в виде жесткой поворотной заслонки с осью вращения 13. Впереди вентилятора устройство снабжено нагнетательным трубопроводом 14. При нормальном режиме проветривания (см. фиг. 2) свежий воздух в забой выработки поступает из воздухоподающей 1 по проводимой 2 выработке к основному входному отверстию 3 трубопровода 4. Исходящая струя отводится по трубопроводу при помощи вентилятора 5, установленного за пределами тупика проводимой выработки, в воздухоотводящую выработку 6 через смесительную камеру 7.

При внезапном выбросе угля, породы и газа в забое выработки (см. фиг. 3) основное входное отверстие трубопровода может быть покрыто твердыми продуктами внезапного выброса 8. При этом в трубопроводе из-за практически нулевого расхода воздуха вентилятором развивается высокая депрессия, под действием которой открывается аварийный клапан 9 и газовоздушная смесь из призабойного пространства через клапан отсасывается по трубопроводу 4 устройства. С целью разбавления отсасываемой газовоздушной смеси до взрывобезопасных концентраций метана открывают поворотную заслонку 13 (см. фиг. 1) специального люка 12 на основном боковом отверстии 11 и пропускают в трубопровод свежий воздух в количестве, необходимом для разбавления газовоздушной смеси до взрывобезопасных концентраций метана.

Преимущества предлагаемого устройства по сравнению с прототипом заключается в том, что оно позволяет:
расширить область применения всасывающего проветривания на подготовительные выработки, проводимые по газоносным угольным пластам;
применить всасывающее проветривание при проведении выработок по выбросоопасным угольным пластам и породам;
производить разгазирование выработок с пропуском метановоздушной смеси через вентилятор с допустимой ПБ концентрацией метана;
исключить вредное влияние тепловыделение работающего вентилятора и создаваемой им компресии на микроклимат в тупиковой выработке;
повысить безопасность труда в проветриваемой выработке и его санитарно-гигиенические условия за счет исключения попадания в нее исходящей струи - продуктов взрыва при взрывных работах и продуктов выброса угля, породы и газа.

Совокупность этих преимуществ обеспечивает достижение цели - повышение безопасности и эффективности работы устройства. Натурный образец устройства изготовлен на опытно-экспериментальном заводе Донуги и успешно прошел экспериментальную проверку при проведении восточного группового вентиляционного штрека пл. i₃' шахты "Суходольская-Восточная" ПО "Краснодонуголь".

Использование: горная промышленность, проветривание подготовительных выработок, проводимых по выбросоопасным угольным пластам и породам. Сущность изобретения: устройство состоит из трубопровода, имеющего боковое входное отверстие у вентилятора, и дополнительное боковое отверстие в концевой части на расстоянии от торцевого входного отверстия, равном дальности отброса угля при внезапном выбросе. Это отверстие перекрывает аварийный клапан, который срабатывает при закупорке входного торцевого отверстия. Боковое отверстие у вентилятора оборудовано люком для разбавления отсасываемой газовоздушной смеси свежим воздухом. В боковом отверстии у выходной части и во входном торцевом отверстии размещены металлические решетки, которые исключают попадание в трубопровод кусков породы и угля. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВСАСЫВАЮЩЕГО ПРОВЕТРИВАНИЯ, включающее трубопровод, имеющий боковое отверстие на выходной части, соединенной с вентилятором, отличающееся тем, что, с целью повышения безопасности и надежности работы устройства при проветривании выработок, проводимых по выбросоопасным пластам, оно снабжено аварийным клапаном, люком и металлическими решетками, а трубопровод выполнен с дополнительным боковым отверстием, при этом аварийный клапан установлен с возможностью перекрытия дополнительного бокового отверстия при нормальной работе устройства и открывания его при закупорке входного торцевого отверстия, люк установлен с возможностью перекрытия основного бокового отверстия, а металлические решетки размещены во входном торцевом и дополнительном боковом отверстиях. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что аварийный клапан выполнен в виде диафрагмы с гибкой кромкой, размещенной по периметру кромки дополнительного бокового отверстия. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что люк выполнен в виде жесткой заслонки, имеющей форму основного бокового отверстия, установленной на оси вращения, закрепленной на кромке основного бокового отверстия, противолежащей вентилятору.