Устройство для снижения воздухопроницаемости надшахтного здания Советский патент 1993 года по МПК E21F1/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для проветривания шахт.

Известны устройства для снижения воздухопроницаемости надшахтного здания путем применения совершенных гермети- ков, элементов конструкции здания, оборудования шлюзов, установки воздушных клапанов, соединительных воздуховодов.

Существенными признаками устройств, которые имеют сходство с признаками заявленного, является снижение воздухопроницаемости путем применения совершенных конструкций надшахтного здания и шлюзов, воздушных клапанов, использование малопористых материалов, эластичных гер- метиков.

Недостатком перечисленных технических решений является потеря воздухопроницаемости устройств в процессе

эксплуатации под воздействием значительного давления воздуха близ расположенных вентиляторов главного проветривания

(в т).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявленному изобретению является устройство для снижения воздухопроницаемости надшахтного здания при нагнетательном проветривании шахты, выбранное в качестве прототипа.

Общими существенными признаками прототипа и заявленного обьектэ изобретения является соединение надшахтного зда- ния вентиляционным канал ом с каналом ВГП для выравнивания давления в надшахтном здании с атмосферным давлением.

Недостатками прототипа, которые устраняются предлагаемым изобретением, являются:

сз

sO Vj

кэ о

- возможность применения устройства только при нагнетательном способе проветривания шахты;

- создание избыточного давления внутри надшахтного здания по сравнению с наружным атмосферным давлением;

- установка дополнительного вентилятора, соответствующего по напору максимальному давлению ВГП;

- возможность неустойчивой работы ВГП совместно с дополнительным вентилятором, включённом навстречу ВГП.

Целью изобретения является снижение потерь вЬзду ха подаваемогс шахту оа счет выравнивания давления между надшахтным зданием и атмосферой при нагнетательном и всасывающем проветривании и снижение энергетических затрат в холодный период года за счет использования теплого рудничного воздуха.

Сущность устройства и его отличительные признаки в том, что оно снабжено дополнительным вентиляционным каналом, соединяющим канал ВГП с вентиляционным или воздухоподающим каналом шахты. Дополнительный вентиляционный канал присоединен к входному каналу на всосе нагнетающего вентилятора или к выходному каналу у диффузооа всасывающего ВГП, Регулятор расхода воздуха у надшахтного здания служит для создания внутри надшахтного здания давления равного наружному атмосферному давлению. Регулятор в дополнительном канале выполнен в виделяды и предназначен для получения плюсовой температуры воздуха в воздухоподающем стволе шахты в холодный период года путем смешивания атмосферного воздуха с теплым воздухом исходящим из шахты.

При необходимости воздух исходящий из шахты очищают от пыли и избыточной влаги. Содержание вредных газов в исходящем из шахты воздухе не превышает допустимых санитарных норм, При массовых взрывах в шахте, когда содержание вредных и ядовитых газов в исходящем воздухе большое, испорченный воздух можно направлять в атмосферу.

Предложенное устройство поясняется схемами на фиг. 1, 2, 3, 4.

Принципиальные схемы устройства применительно к нагнетательному и всасывающему способам проветривания шахты приведены на фиг. 1, 2 соответственно. На фиг. позициями обозначены: 1 - надшахтное здание, 2 - регулятор расхода воздуха, 3 - вентиляционный канал, 4 - канал всасывающей будки или диффузора, 5 - дополни- тельный вентиляционный канал, 6 - входной или выходной канал ВГП, 7 - ВГП,

8 - воздухо подаю щи и или вентиляционный канал ВГП, 9 - регулятор расхода воздуха, вентиляционный или воздухо подаю щи и канал шахты на фиг. не указан.

Изобретение выполняется следующим образом,

При нагнетательном способе проветривания шахты (фиг. 1) вентиляционный канал 3 через входной канал 6 соединяется со всо0 сом нагнетающего ВГП 7, подающего воздух в шахту. К входному каналу 6 одновременно подсоединяется дополнительный вентиляционный канал 5, соединенный с вентиляционным каналом

5 вентиляционного ствола шахты.

В случае всасывающего способа проветривания шахты (фиг. 2), вентиляционный канал 3 подключается к выходному каналу 6 всасывающего ВГП 7. Одновременно к вы0 ходному каналу 6 подсоединяется дополни- тельный вентиляционный канал 5, соединенный с воздухоподающим каналом вспомогательного ствола шахты. На фиг. 1 и 2 положение ляды показано для теплого пе5 риода года, когда она полностью перекрывает канал 5.

Работа устройства также в теплый период года поясняется на схемах вентиляционных соединений и развертках депрес0 сиограмм. При нагнетательном способе проветривания шахты (фиг. 3) воздух за счет разрежения на всосе нагнетающего ВГП поступает по каналу всасывающей будки ОА из атмосферы и одновременно по вентиляци5 онному каналу АЕ к узлу А и далее к узлу В через входной канал ВГП. Вентилятор нагнетает воздух по воздухоподающему каналу ВС, через сопряжение канала со стволом в точке С, в шахту и одновременно через

0 устье ствола СД в надшахтное здание, представленное на схеме ветвью ДЕ. В точке Д, соответствующей месту установки воздушного клапана устья ствола, избыточное давление снижается, по сравнению с

5 избыточным давлением в точке С, и в ветви

ДЕ образуется точка нулевой депрессии под

действием избыточного давления в точке Д

, и разрежения в точке Е, соответствующей

концу вентиляционного канала ЕА,

0 Из схемы на фиг. 4 видно, что при всасывающем способе проветривания шахты, установленный в точке В ВГП создает разрежение в вентиляционном канале ВС, шахте и устье ствола СД. На участках сети ВА,

5 ДО и АЕ вентилятор создает избыточное давление. При давлениях в точках Д и Е различного знака в ветви ДЕ будет образована точка нулевой депрессии.

Дополнительный вентиляционный канал в теплый период года перекрывается

лядой. Исходящий из шахты воздух при нагнетательном способе проветривания удаляется по вентиляционному каналу шахты в атмосферу. При всасывающем способе проветривания шахты исходящий воздух выда- ется по каналу диффузора, а подается по воздухе по дающем у каналу вспомогательного (воздухоподающего) ствола шахты.

Таким образом, путем выравнивания давления между надшахтным зданием и на- ружной атмосферой достигается цель изобретения - снижаются потери воздуха при работе ВГП как на нагнетание, так и отсасывание воздуха,

В холодный период года ляда 2 в допол- нительном вентиляционном канале 5 открывается, как показано на фиг. 1, 2. Исходящий из шахты теплый воздух смешивается с холодным атмосферным воздухом и подается в шахту для проветривания. Рас- ход исходящего из шахты воздуха, используемого повторно, регулируется лядой 2 в зависимости от температуры наружного атмосферного воздуха и температуры рудничного воздуха. Использование теплого рудничного воздуха для обогрева ствола, надшахтного здания позволяет отказаться от калориферов, отопления надшахтного здания и душирования подогретым воздухом устья ствола. Достигаемый положитель- ный эффект при реализации данного свойства изобретения выражается в снижении энергетических затрат на обогрев ствола шахты и надшахтного здания.

Для достижения максимального поло- жительного эффекта соединительные воздуховоды выполняют утепленными или подземными. Очистку воздуха от пыли и избытка влаги осуществляют с помощью известных устройств, которые могут быть установлены в дополнительном вентиляционном канале.

В условиях конкретной шахты обычным порядком определяют давление и производительность ВГП, утечки воздуха через над- шахтное здание, По величине утечек воздуха находят площадь поперечного сечения канала, приняв скорость движения воздуха по каналу оптимальной, не превышающей 15м/с. Приняв, по конструк-

тивным соображениям, длину вентиляционного канала и его периметр, определив значение коэффициента аэродинамического сопротивления трения, рассчитывают сопротивление вентиляционного канала.

Далее, по данным типовых диффузоров ВГП определяют аэродинамическое сопротивление диффузора Рд (Па С /м j и из равенства

RA (Ов - Он.з)2(Кс.в +Rp) QH.32 ,

находят сопротивление регулятора расхода воздуха Rp (Па с2/м6)

RP RA (Ов/Он.з. - I)2 - Rc.B7

где QB - производительность вентилятора, м /с; О.н.3. - расход воздуха через надшахтное здание, м3/с; RC.B. - аэродинамическое сопротивление вентиляционного канала, Па-с2/мб.

По величине сопротивления регулятора расхода воздуха находят площадь его живого сечения по формуле

SP S/(0,65+0,845).

В процессе эксплуатации устройства площадь живого сечения регулятора расхода воздуха может изменяться до получения нулевой разности давления между надшахтным зданием и наружной атмосферой.

Площадь живого сечения дополнительного вентиляционного канала в месте установки ляды и площадь его поперечного сечения находят в аналогичном порядке,

Технико-экономические преимущества при применении устройства в сравнении с прототипом заключаются в следующем;

- снижаются потери воздуха, подаваемого в шахту при нагнетательном и всасывающем способе проветривания шахты;

- снижаются энергетические затраты на проветривание шахты и подогрев воздуха в холодный период года;

- повышается эффективность проветривания шахты и безопасность работ.

Использование: проветривание шахт. Сущность изобретения: устройство состоит из воздушных клапанов, шлюзов надшахтного здания, клапана для перекрытия устья ствола, вентиляционного канала, соединенного с надшахтным зданием и каналом вентилятора. В вентиляционном канале у надшахтного здания установлен регулятор расхода воздуха. Вентиляционный канал присоединен к входному каналу на всосе нагнетающего вентилятора или к выходному каналу у диффузора всасывающего вентилятора. Устройство может содержать второй вентиляционный канал с регулятором расхода воздуха, который соединен с местом соединения вентиляционного и воз- духоподающего каналов шахты. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула изобретения 1. Устройство для снижения воздухопроницаемости надшахтного здания, включающее воздушные клапаны и шлюзы надшахтного здания, клапан для перекры

тия устья ствола, канал вентилятора, соединенный с надшахтным зданием вентиляционным каналом, отличающееся тем, что, с целью снижения потерь воздуха, подаваемого в шахту, путем уменьшения утечек воздуха выравниванием давления между надшахтным зданием и атмосферой при нагнетательном и всасывающем проветривании, устройство снабжено регулятором расхода воздуха, установленным в вентиляционном канале у надшахтного здания для выравнивания давления внутри надшахтного здания до атмосферного, а вентиляционный канал присоединен к входному каналу на всосе нагнетающего вентилятора или к выходному каналу у диффузора всасывающего вентилятора.

ских затрат в холодный период года за счет использования теплого рудничного воздуха, устройство снабжено дополнительным вентиляционным каналом с регулятором расхода воздуха, причем дополнительный вентиляционный канал сообщен с местом соединения вентиляционного или воздухо- подающего каналов шахты соответственно и другим концом с входным или выходным каналом на всосе нагнетающего вентилятора или у диффузора всасывающего вентилятора, а регулятор расхода воздуха в дополнительном вентиляционном канале выполнен в виде ляды.