9.3 Меры борьбы с высокими температурами в горных выработках

Борьба с высокими температурами в шахтах в настоящее время ведется путем выполнения ряда горнотехнических мероприятий и при помощи искусственного охлаждения воздуха.

Горнотехнические мероприятия сводятся к улучшению вентиляции, проведению мер борьбы с тепловыделениями по пути движения вентиляционной струи, а также к применению таких вариантов схем вскрытия, при которых нагревание вентиляционной струи будет минимальным.

Улучшение вентиляции способствует снижению температуры в шахте. В частности, с увеличением дебита струи она нагревается меньше, благодаря тому, что тепло, выделяющееся в выработку, распределяется на больший объем воздуха. Кроме того, увеличение дебита, как правило, сопровождается повышением скорости струи. Несмотря на то, что при этом теплоотдача от стенок выработки в единицу времени возрастает, нагревание воздуха, вследствие уменьшения времени его прохождения по выработкам, уменьшается. Однако, возможности увеличения дебита ограничены, так как в современных глубоких шахтах, разрабатывающих пласты повышенной газоносности, скорости движения воздуха близки к предельно допустимым по ПБ.

Тепловыделение при окислительных процессах, работе машин, а также из стенок выработок, шахтных вод, добытого полезного ископаемого и других источников составляет значительную долю общешахтного теплового баланса.

Уменьшение выделения тепла, связанного с окислительными процессами, может быть достигнуто снижением запыленности выработок угольной и иной окисляющейся пылью, сокращением применения деревянной крепи и затяжек, покрытием стен выработок специальным составом, уменьшением времени нахождения добытых углей и окисляющихся руд в шахтах.

Электрические механизмы, работающие в очистных забоях, выделяют тепло в количествах, достаточных для повышения температуры вентиляционной струи на 1,5⁰ и более. Для уменьшения влияния работы механизмов необходимо во всех случаях, когда это технически осуществимо, применять обособленное проветривание машинных камер.

Поскольку охлаждающее действие вентиляционной струи не зависит от того, по какой причине повысилось теплосодержание (за счет повышения температуры или влагосодержания воздуха), необходимо вести борьбу с повышенным содержанием воды в воздухе, стараясь уменьшить капеж в выработках и закрывая водоотливные канавки.

В рудниках и шахтах, применяющих пневматическую энергию, сжатый воздух с температурой около 70÷80⁰ С обычно подается по воздухопроводам, проложенным в воздухоподающих стволах, что приводит к повышению температуры вентиляционной струи. Поэтому желательно охлаждать сжатый воздух после компрессии до температуры воздуха в стволе, а там, где это не вызывает особых технических затруднений, прокладывать трубопроводы сжатого воздуха по стволам с исходящей струей и выработкам вентиляционного горизонта.

Что касается схем вскрытия шахтных полей, то необходимо стремиться к тому, чтобы они позволяли сократить до минимума путь свежего воздуха от поверхности до забоев, применяя различные варианты флангового расположения стволов. На температуру вентиляционной струи оказывает влияние срок проветривания выработки, по которой проходит воздух. Продолжительность существования выработки, в свою очередь, зависит от принятого способа подготовки и порядка отработки.

Применение выемочных механизмов с небольшой глубиной вруба (струги, комбайны) способствует, согласно расчетам, снижению температуры в лавах на 1,2÷1,6⁰ С.

Перечисленные меры, направленные на снижение температуры шахтного воздуха, желательно применять во всех случаях при работе на больших глубинах с высокой температурой воздуха, независимо от того, производится или нет искусственное охлаждение. При разработке угольных месторождений на средних глубинах даже одно лишь выполнение этих мероприятий может обеспечить установление нормального температурного режима, в более же глубоких шахтах с этой целью должно применяться искусственное охлаждение воздуха.

При размещении установок на поверхности охлаждается весь поступающий в шахту воздух, вследствие чего расходуется излишняя мощность на охлаждение воздуха, который не достигает рабочих забоев. Кроме того, расчеты и практика показывают, что в этом случае для шахт глубиной свыше 1000 м необходимо охлаждать воздух до отрицательных температур, что приведет к обмерзанию воздухоподающих выработок. Недостатком рассматриваемого метода размещения воздухоохладительных установок является резкий перепад температур в стволе, создающий опасность простудных заболеваний. Поэтому такая установка может быть рациональна только в особых случаях.

Имеются схемы, в которых вся холодильная установка размещена на глубоком горизонте, что уменьшает потери холода в трубопроводах и позволяет применять трубопроводы низкого давления.

На ряде глубоких шахт Донбасса запроектированы и частично построены центральные и местные холодильные установки. Так, на шахте «Бутовская – Глубокая» сооружена установка с охлаждением воздуха на поверхности и вблизи лав, на шахте №17-17-бис действует подземная холодильная установка холодопроизводительностью 1,5 млн. ккал/ч.

Охлаждение воздуха, поступающего на рабочие участки, имеет большое значение не только для улучшения условий труда в лавах, но и в забоях подготовительных выработок, так как в ряде случаев для проветривания последних проходческие вентиляторы могут подавать охлажденный воздух.