Вентиляционный шахтный комплекс
Изобретение относится области горного дела и может быть использовано для проветривания шахт, рудников и других объектов народного хозяйства, расположенных под землей. Техническим результатом является повышение надежности протекания технологического процесса, повышение эффективности вентилирования, упрощение конструкции вентиляторной установки при одновременном расширении функциональных возможностей вентиляционного шахтного комплекса. Изобретение представляет собой вентиляционный шахтный комплекс, включающий нагнетательную систему вентиляции шахт, состоящую из подводящего канала, снабженного лопастной вентиляторной установкой с двигателем, отводящего канала, вспомогательного канала и основного канала, связанного с горной выработкой, при этом комплекс снабжен дополнительной системой вентиляции шахт, причем, по крайней мере, либо подводящий канал нагнетательной системы, либо отводящий канал дополнительной системы вентиляции выполнен парным, а основной канал шахтного комплекса снабжен эластичной продольной перегородкой с образованием двух камер, одна из которых связана с нагнетательной системой вентиляции, а другая - с дополнительной системой вентиляции, а каждый отводящий канал снабжен вентиляторной установкой, содержащей выполненный осевым вентилятор с центрально расположенными лопастями и периферийно расположенным двигателем, закрепленным на внутренней поверхности канала, при этом вентиляторы вентиляторных установок подводящих каналов выполнены осевыми с центрально расположенным двигателем и периферийно расположенными лопастями, причем каждый вентилятор отводящих каналов выполнен с большим числом оборотов, чем вентиляторы подводящих каналов, а, кроме того, все вентиляторные установки комплекса выполнены реверсивными. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для проветривания шахт, рудников и других объектов народного хозяйства, расположенных под землей.
Известна вентиляторная установка главного проветривания подземных горных выработок, включающая всасывающий и нагнетательный каналы, расположенные параллельно и снабженные несколькими вентиляторами, связанными посредством трубопроводов, снабженных поворотными заслонками, с обоими каналами (см. а.с. SU №1201517, Кл. Е 21 F 1/08, 1984 г.). Вентиляторная установка может работать в режимах либо нагнетания, либо всасывания воздуха. Вентиляторы этой системы имеют электродвигатели, расположенные за пределами каналов. Такая установка имеет ограничение режимов работы в силу своих конструктивных особенностей и обеспечивает оптимальный результат при отсутствии экстремальных условий на шахте, при этом ее эффективность невелика.
Известна подземная установка главного проветривания шахт и рудников, содержащая рабочий и резервный реверсивные вентиляторы, расположенные в изолированных каналах и снабженные переключающими лядами (см. патент RU №2114310, Кл. Е 21 F 1/08, 1996 г.). Эта установка обеспечивает рабочий или реверсивный режимы работы, при этом работает только один из вентиляторов, каждый из которых расположен в отдельной камере и имеет электродвигатель, расположенный за пределами камеры. Ее возможности очень ограничены, особенно в экстремальных условиях или особых условиях, когда нужен более гибкий подход к режимам проветривания.
Известно устройство для вентиляции горных выработок, снабженное дополнительными элементами проветривания при взрывных работах, когда проветривание следует интенсифицировать (см. а.с. SU №1671895, Кл. Е 21 F 1/08, 1989 г.). У этого устройства предусмотрены особые режимы работы вентиляторов для экстремальных условий (например, при взрывах в шахте). Однако и этой системе присущи все недостатки предыдущих конструкций.
Известна установка для нагнетательного проветривания тупиковых забоев горных выработок, в которой предусмотрена подача сжатого воздуха для создания разрежения в отводящем трубопроводе (см. а.с. SU №962649, Кл. Е 21 F 1/08, 1980 г.). Такая конструкция обеспечивает ускорение воздушного потока на выходе. Это устройство имеет достаточно сложную конструкцию и не лишено некоторых недостатков, свойственных предыдущим техническим решениям.
Известен воздуховод, применяемый для проветривания горных выработок, имеющий эластичную обечайку и полость, разделенную на несколько воздуховодов (см. а.с. SU №947581, Кл. Е 21 F 1/08, 1981 г.). Такая конструкция воздуховода позволяет одновременно использовать часть его полостей для нагнетания воздуха, а одну полость при этом использовать для его отсасывания. Однако ее возможности могут быть использованы только в пределах трубопроводов, а в конструкциях вентиляторных установок, где воздуховодом служит основной канал шахты, она использоваться не может.
Известен осевой вентилятор, в котором электродвигатель и вентилятор объединены в моноблок (см. патент RU №2184274, Кл. F 04 D 25/08, 2000 г.). Это достаточно компактное устройство не предусматривает элементов использования в подводящих и отводящих трубопроводах вентиляторных систем шахт и горных выработок.
Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является вентиляционный шахтный комплекс, включающий нагнетательную систему вентиляции шахт, состоящую из подводящего канала, снабженного лопастной вентиляторной установкой с двигателем, отводящего канала, вспомогательного канала и основного канала, связанного с горной выработкой (см. патент RU №2168022, Е 21 F 1/08, 2000 г.). Этот комплекс имеет вспомогательные воздушные каналы, которые служат для подачи чистого воздуха в зависимости от изменения направления ветра. Достаточно оригинальная конструкция вентиляционного комплекса не обеспечивает отсасывание загрязненного воздуха в шахте одновременно с нагнетанием чистого воздуха, имеет конструктивные недостатки вентиляторов, имеющих вынесенные электродвигатели, требующие дополнительные полости для их размещения и осложняющие их установку в шахте.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи повышения надежности протекания технологического процесса, повышения эффективности вентилирования, упрощения конструкции вентиляторной установки при одновременном расширении функциональных возможностей вентиляционного шахтного комплекса.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в вентиляционном шахтном комплексе, включающем нагнетательную систему вентиляции шахт, состоящую из подводящего канала, снабженного лопастной вентиляторной установкой с двигателем, отводящего канала, вспомогательного канала и основного канала, связанного с горной выработкой, основной канал шахтного комплекса снабжен эластичной продольной перегородкой с образованием двух камер, одна из которых связана с нагнетательной системой вентиляции, а другая с дополнительно установленной системой вентиляции шахт, содержащей подводящий и отводящие каналы, при этом, по крайней мере, либо подводящий канал нагнетательной системы, либо отводящий канал дополнительной системы вентиляции выполнен парным и снабжен регулируемыми заслонками, а каждый отводящий канал комплекса снабжен вентиляторной установкой, имеющей вентилятор, выполненный осевым с центрально расположенными лопастями и периферийно расположенным двигателем, закрепленным на внутренней поверхности канала, а вентиляторы подводящих каналов комплекса выполнены осевыми с центрально расположенным двигателем и периферийно расположенными лопастями, причем каждый вентилятор отводящих каналов выполнен с большим числом оборотов, чем вентиляторы подводящих каналов. Все вентиляторные установки комплекса выполнены реверсивными, а вентиляторы вентиляционных установок отводящих каналов выполнены с регулированием числа оборотов.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен вентиляционный шахтный комплекс в режиме одновременного нагнетания и отсасывания воздушных масс в шахте.
На фиг.2 - то же, в режиме отсасывания загрязненного воздуха.
На фиг.3 - то же, в режиме интенсивного отсасывания сильно загрязненного воздуха.
На фиг.4 - то же, в режиме нагнетания.
На фиг.5 - то же, в режиме интенсивного нагнетания.
Вентиляционный шахтный комплекс включает нагнетательную систему 1 вентиляции шахт, состоящую из подводящих каналов 2, снабженных вентиляторной установкой в виде осевого вентилятора с периферийно расположенными лопастями 3 и центрально расположенным электродвигателем 4, отводящего канала 5 с вентиляторной установкой в виде осевого вентилятора, имеющей центрально расположенные лопасти 6 и периферийно расположенный электродвигатель 7, выполненный в виде обечайки на внутренней поверхности канала 5, а также вспомогательный канал 8 и основной канал 9, связанный с горной выработкой. Кроме того, комплекс снабжен дополнительной системой 10 вентиляции шахт отсасывающего типа, имеющей подводящий канал 11 с осевым вентилятором, имеющим периферийно расположенные лопасти 3 и центрально расположенный электродвигатель 4, отводящие каналы 12 с осевым вентилятором, имеющим центрально расположенные лопасти 6 и периферийно расположенный электродвигатель 7, выполненный в виде обечайки на внутренней поверхности каналов 12.
Основной канал 9 шахтного комплекса снабжен эластичной продольной перегородкой 13 с образованием двух камер 14 и 15. Причем камера 14 связана с нагнетательной системой 1 вентиляции, а другая камера 15 - с дополнительной системой 10 вентиляции шахт отсасывающего типа. Камера 14 расположена в верхней зоне шахтной выработки, а камера 15 - в нижней ее зоне. Вентиляторы отводящих каналов 5 и 12 выполнены с возможностью регулирования числа оборотов. Все вентиляторные установки выполнены реверсивными. Вспомогательный канал 8 связан с камерой 14, выполнен парным и имеет ответвление 16, связанное с камерой 15. Подводящие каналы 2 нагнетательной системы 1, отводящие каналы 12 дополнительной системы 10, вспомогательный канал 8 и его ответвление 16 имеют поворотные заслонки 17, установленные на шарнирах 18.
Нагнетательная система 1 может иметь несколько подводящих каналов 2, а дополнительная система 10 вентиляции может иметь несколько отводящих каналов 12 для повышения производительности вентиляционного шахтного комплекса, выравнивания градиента воздушного потока при каких-то сбоях в работе отдельных вентиляторов.
Вентиляционный шахтный комплекс работает следующим образом.
При реализации основного рабочего режима (фиг.1) нагнетательная система 1 через подводящие каналы 2 подает свежий воздух, забираемый из внешней среды посредством вентиляторов с периферийно расположенными лопастями 3 и центрально расположенным электродвигателем 4, в верхнюю часть камеры 14 и связанную с ней шахтную или горную выработку. Воздух, попадающий на периферийно расположенные лопасти 3, образующие щелевое отверстие, создает закрученный воздушный поток по всему поперечному сечению выработки, увеличивая скорость своего движения и расход воздуха в выработке. Отработанный избыточный воздух выводится во внешнюю среду по отводящему каналу 5. Центральное расположение лопастей 6 вентилятора отводящего канала 5 и увеличение числа его оборотов дает возможность интенсифицировать процесс движения воздуха в выработке, при этом в зоне соединения вспомогательного канала 8 и камеры 14 возникает разрежение и эффект подсасывания воздуха через канал 8. Необходимое давление воздуха в нагнетательной системе 1 достигается регулировкой заслонок 17 в каналах 2 и канале 8 и числом оборотов лопастей 6 отводящего канала 5 и их центральным расположением, т.е. центральным расположением выходного отверстия. Дополнительная система 10 при этом решает другую задачу: забор загрязненного воздуха из нижней зоны горной выработки и его отвод за пределы шахты через отводящие каналы 12 осевыми вытяжными вентиляторами с центрально расположенными лопастями 6 и регулируемым числом оборотов электродвигателя 7. Для интенсификации этого процесса служит подводящий канал 11 с осевым вентилятором нагнетательного типа, имеющим периферийно расположенные лопасти 3, образующие кольцевую щель на входе воздушного потока. Эластичная перегородка 13 между камерами 14 и 15 «чутко» реагирует на изменения давления воздуха в системах 1 и 10 и способствует эффекту создания разрежения в зоне соединения камеры 14 с каналов 8.
При проведении взрывных работ возникает необходимость отключения нагнетательной системы 1, в этом случае работает на вытяжение загрязненного воздуха только дополнительная система 10 (фиг.2). При этом заслонки 17 каналов 2, 8 и ответвления 16 закрыты. В исключительных случаях возникает необходимость значительно интенсифицировать процесс вытяжки загрязненного воздуха из шахты, тогда включают реверсы вентиляторов нагнетательной системы 1 и она тоже начинает работать на отсасывание (фиг.3) воздуха. Заслонки 17 каналов 2 при этом максимально открывают, а заслонки 17 канала 8 и ответвления 16 оставляют закрытыми.
Когда шахта находится в дежурном (нерабочем) режиме, достаточно, чтобы работала только нагнетательная система 1 вентиляции (фиг.4). В этом случае открыты заслонки 17 каналов 2 и 8, а заслонки каналов 12 и ответвления 16 закрыты. Когда возникает необходимость в резком интенсивном проветривании выработки, включают реверсы дополнительной системы 10, и она начинает работать на нагнетание свежего воздуха в шахту параллельно с нагнетательной системой 1 (фиг.5). В этом случае открыты все заслонки 17, не препятствуя прохождению воздуха в шахту через каналы 2 и 12. Через канал 8 и ответвление 16 возникает «подсос» воздуха, интенсифицирующий процесс вентиляции шахты еще больше.
Снабжение вентиляционного комплекса дополнительной системой 10, выполнение подводящего канала 2 нагнетательной системы 1 и отводящего канала 12 дополнительной системы 10 вентиляции, по крайней мере, парными дает возможность улучшить возможности вентилирования шахты, увеличить количество режимов вентилирования, интенсифицировать процессы вентиляции и в режиме нагнетания и в режиме вытяжки. Эластичная перегородка 13 между камерами 14 и 15 расширяет возможности изменения режимов работы обеих систем 1 и 10. На достижение этого эффекта направлено выполнение вентиляторов осевыми, а их электродвигателей 4 и 7 реверсивными. Значительно расширяет технологические возможности вентиляционного комплекса выполнение вентиляторов подводящих каналов 2 и 11 с периферийно расположенными лопастями 3 и центрально расположенным электродвигателем 4, а отводящих каналов 5 и 12 с центрально расположенными лопастями 6 и периферийно расположенным электродвигателем 7, выполненным в виде обечайки на внутренней поверхности каналов 5 и 12.
Таким образом, заявленное изобретение решает техническую задачу повышения надежности протекания технологического процесса, повышения эффективности вентилирования, упрощения конструкции вентиляторной установки при одновременном расширении функциональных возможностей вентиляционного шахтного комплекса.
1. Вентиляционный шахтный комплекс, включающий нагнетательную систему вентиляции шахт, состоящую из подводящего канала, снабженного лопастной вентиляторной установкой с двигателем, отводящего канала, вспомогательного канала и основного канала, связанного с горной выработкой, отличающийся тем, что основной канал шахтного комплекса снабжен эластичной продольной перегородкой с образованием двух камер, одна из которых связана с нагнетательной системой вентиляции, а другая с дополнительно установленной системой вентиляции шахт, содержащей подводящий канал, снабженный вентиляторной установкой, и отводящие каналы, при этом, по крайней мере, либо подводящий канал нагнетательной системы, либо отводящий канал дополнительной системы вентиляции выполнены парными и снабжены регулируемыми заслонками, а каждый отводящий канал комплекса снабжен вентиляторной установкой, содержащей выполненный осевым вентилятор с центрально расположенными лопастями и периферийно расположенным двигателем, закрепленным на внутренней поверхности канала, при этом вентиляторы вентиляторных установок подводящих каналов комплекса выполнены осевыми с центрально расположенным двигателем и периферийно расположенными лопастями, причем каждый вентилятор отводящих каналов выполнен с большим числом оборотов, чем вентиляторы подводящих каналов.
2. Вентиляционный шахтный комплекс по п.1, отличающийся тем, что все вентиляторные установки комплекса выполнены реверсивными.
3. Вентиляционный шахтный комплекс по п.1, отличающийся тем, что вентиляторы вентиляторных установок отводящих каналов выполнены с регулированием числа оборотов.
