Введение к работе
С увеличением глубины карьероа возникают трудности при вскрытии и освоении глубоких горизонтов, сокращается рабочее пространство, возрастает расстояние транспортирования, затрудняется размещение транспортних коммуникаций, усложняется обмен транспортних средств, ухудшается экологическая обстановка и т.д. Все эти причини ведут к значительному росту себестоимости конечной продукции, доля транспортных затрат в которой достигает 60 %. Одной из задач реконструкции и технического перевооружения горнорудных предприятий является максимальное использование электрифицированного железнодорожного транспорта с вводом его в карьеры на глубину до 300 м и более.
Применение на Сарбайском карьере ССШО впервые в мировой горнодобывающей практике железнодорожных наклонных тоннелей (тупиковых съездов) позволило без нарушения технологии ведения горных работ увеличить темпы понижения яелезнодоронного транспорта к повысить эффективность процесса за счет экономии в автотранспортном звене. Однако эксплуатация Сарбайских тоннелей выявила ряд проблем, отразившихся на провозной способности, безопасности и стабильности их работы. Основной и самой сложной оказалась проблема организации проветривания тоннелей. Наличие межтоннельннх естественных тяг, обусловленных значительной разницей высотных отметок порталов тоннелей и отличием температур иоздуха в тоннелях и карьера, внесло дезорганизацию в предусмотренное проектом воздухораспрзделение. Самопроизвольное изменение направления движения воздушного потока в зимний период приводило к обмерзанию тоннелей, разрушении обделки, простоям.
По указанным причинам прямой материальный ущерб в зиму 1985-66 гг. состаяил 150 тыз. рублей и, при отсутствии эффективных способов преодоления естественной тяги о увеличением переао-зимыу объемов, мог бы достичь гораздо больших размеров.- Решаемая е диссертации задача аесьма актуальна.
Целью работы является разработка эффективных способов преодоления естественной тяги при проветриланли наклонных тоннелей на открытых горних работах.
Идея работы еаключается в преодолении естественной тяги путем увеличения азродинашічасіїого сопротивления тоннелей при одновременном увеличении количества подаваемого главной вентиляторной установкой воздуха, что позволяет в максимальной сте-лени повысить устойчивость веяиклявдонног' системи в целом.
Методами исследования являются анализ к теоретическое обобщение данных фактического состояігия проветривания тоннелей, лабораторное моделирование, производственный эксперимент, тех- ' нико-эксномкчеокое сравнение вариантов с примененном ЭБМ.
Основные научные положения, шностлше на защиту
при проектировании наклонных карьеріих тоннелей следует учитывать действие естественной тяги, наличие которое являотся ітккаЗшим фактором, определяющим состояние их вентиляции;
комплексное использование разработанных автором средсти увеличения аэродинамического сопротивления тоннелей путем устройства припортальных вентиляционных дверей с вентиляторами противодавления, использования устройства центробежных воздугано--вихревых задао, установки аэродинамических диафрагм, позволяет обеспечить необходимые для создания устсй'ГЕчрй вентиляции аэродинамические) параметри тошилей.
- количество ноздуха, необходимое для проветривания тонне
лей долшго, наряду с другими факторами, определяться из условия
создания противодавления действующей естественной тяго.
Обоснованность ц достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена:
достаточным объемом экспериментальных материалов, полученных в шахтных условиях, тоннелях и на специальных физических моделях при пропедении исследований;
учетом большого числа определяющих факторов и отражением их в математической модели;
положительными результатами использования теоретических и экспериментальных разработок в ходе опытно-промышленных испытаний и внедрении способов и средств преодоления естественной тяги.
Новизна научных результатов последоваїшй заключается а том, что впервые:
разработана методика расчета количества воздуха для карьерных тоннелей, учитывающая действие мектогагелышх естественных тяг;
определена зависимость сопротивлсмшя аэродинамических диафрагм от их площади, угля установки, шага установім и скорости воздушного потока;
определена зависимость коэффициента местного сопротивления входа от формы входа в тоннель;
получена экспериментальная зависимость естественной тяги в Сарбайскнх тоннелях от температуры наружного воздуха;
разработан способ увеличения аэродинамического сопротивления горной выработки, оснопашшй на закрутке воздушного
потока;
разработан способ предотвращения утечек воздуха через вентиляционную дверь при помощг. вентиляторов противодавления;
разработан способ замера межтоннельных естественных тяг;
разработана конструкция центробежной воздушно-вихревой завесы.
Практическая ценность работы состоит в том, .что на основании выполненных исследований разработаны:
- методика расчета количества воздуха для карьерных тоннелей;
-. способы преодоления естественной тяга при проветривании
наклонных карьерных тоннелей;
- комплекс мероприятий по созданию управляемой вентиляции
Сарбайокых тоннелей.
Реализация результатов работы.
Внедрение способа противодействия естественной тяге посредством припортальных автоматических вентиляционных ворот с вентиляторами противодавления на наклонных железнодорожных тоннелях Сарбайского карьера ССШО позволило обеспечить управляемую вентиляцию тоннелей и дополнительно перевезти через тоннели за 1986--91 гг. 4090 тыс. тонн горной массы и получить экономический аффект в размере 1579,5 тыс. рублей.
Устройство центробежных воздушно-вихревых завес в комплексе с аэродинамическими диафрагмами реализовано в проектэ на строительстве второй очереди Сарбайских тоннелей.
Апробация работы. Диссертационная работа и отдельные ее разделы были доложены на научно-технических конференциях ССШО г. Рудный в 1986, 1989 гг. в Уральском горном институте г. Екатеринбург в 1987, 1988, 1989 гг., в институте Гипроруда в г. Санк-
-Петербурге (1992г.), на Всесоюзной научно-техішческой конференции
"Проблемы разработки глубоких карьеров и пути их решения" а
г. Кривом Роге (1967г.) в институте ВЮГШ в г. Белгороде (1989г.).
Публикации. Результаты исследований опубликованы в 7 работах, имеется авторское свидетельство на изобретение.
Объем работы.Диссертация состоит из введения, 6 глаз и заключения, изложенных на 188 страницах машинописного текста, включает 42 рисунка, 10 таблиц, список использованных источников из 117 наименований и 3 приложения.