способ вентиляции рудника и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ вентиляции рудника вентиляционной установкой, заключающийся в перемешивании свежего и отработанного воздуха с помощью подрыва смеси, формировании всасывающей струи, выдающей отработанный воздух за пределы рудника, отличающийся тем, что компоненты для подрыва подают с помощью сжатого азота, а перемешивание воздуха осуществляют с помощью смеси, включающей перманганат натрия и перекись водорода при их соотношении 1:(3÷10), при этом всасывающую струю формируют за счет эффекта эжекции отработанного воздуха, а вентиляционную установку размещают на нижней отметке рудника.

2. Устройство для вентиляции рудника, содержащее корпус с соплом, размещенным над топливной смесью, пульт управления, отличающееся тем, что оно снабжено емкостями для азота, перекиси водорода и перманганата натрия, вентиляционным трубопроводом, закрепленным на сопле корпуса, который снабжен форсунками для подачи перекиси водорода и перманганата натрия, связанными через пульт управления с емкостью со сжатым азотом, при этом вентиляционный трубопровод выполнен составным из надетых друг на друга секций с коническими раструбами, образующими с соседними секциями кольцевые щели для подсоса воздуха.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для искусственного проветривания рудников (карьеров), в которых проводится добыча рудных и нерудных ископаемых.

Известен способ интенсификации воздухообмена в карьере (патент РФ №2099537, МПК 7 E 21 F 1/00, опубл.1997.12.20). Сущность изобретения заключается в надежном обеспечении воздухообмена между застойной зоной и поверхностью карьера при любой степени устойчивости его атмосферы. Для достижения поставленной задачи заявляемый способ включает циклические перемещения в воздушном пространстве карьера от его поверхности к застойной зоне и обратно газовмещающей оболочки большого объема, при этом каждый цикл сопровождают размещением внутри оболочки порции свежего воздуха, его замещением в застойной зоне загрязненным воздухом и последующим перемещением порции загрязненного воздуха к поверхности карьера с заменой на свежий. Недостатками данного устройства являются сложность изготовления и низкая эффективность проветривания.

Известен способ вентиляции рудника, принятый за прототип в части способа (патент РФ №2162944, МПК 7 E 21 F 1/00, опубл.2001.02.10). Способ включает каскадное погоризонтное размещение вентиляционных установок, перемешивание свежего и отработанного воздуха. В качестве вентиляционных установок используют установки, создающие топливовоздушные смеси. Перемешивание свежего и отработанного воздуха производят подрывом топливовоздушной смеси. При этом для формирования всасывающей струи, выдающей отработанный воздух за пределы карьера, взрывают сначала топливовоздушную смесь на верхнем горизонте, а затем - последовательно до нижнего. Количество каскадов, массу топлива, подаваемого в топливовоздушную смесь, и равномерность подрыва между каскадами определяют опытным путем. Недостатком данного способа является необходимость использования для проветривания нескольких вентиляционных установок.

Известно устройство для проветривания глубоких карьеров (патент РФ №2143076, E 21 F 1/00, опубл.1999.12.20.) Устройство включает эластичную вытяжную трубу с тороидальный камерами жесткости, расположенными по ее длине и заполненными легким инертным газом, приспособление для перемещения устройства, электронагревательные элементы, закрепленные на опорном каркасе, энергоустановку в виде турбины и двигателя-генератора и теплообменик, выполненный из экранированной пленки. Дополнительно устройство снабжено вертикальным телескопическим полым валом, на котором укреплено ветроколесо с криволинейными лопастями и крыльчаткой. Профиль нижней поверхности крыла крыльчатки и профиль верхней поверхности криволинейной полости ветроколеса выполнены таким образом, что образуют при совместном движении полость в виде суживающегося конуса вращения. Ось конуса совпадает с осью телескопического полого вала. Между крыльчаткой и ветроколесом в полом валу выполнены выпускные, а на уровне турбины предусмотрены впускные окна. Недостатком данного устройства является невозможность автономной работы, сложность, а также низкая эффективность проветривания.

Известно устройство для проветривания карьеров, принятое за прототип в части устройства (заявка на изобретение РФ №94040233, МПК E 21 F 1/00, опубл.1996.10.27). Сущность изобретения: устройство для проветривания карьеров представляет собой корпус с силовым механизмом и пульт управления, соединенный электросвязью с ним. Силовой механизм выполнен из двух частей. Нижняя часть имеет кумулятивную выемку с зарядом взрывчатого вещества. Верхняя отделена от нижней части перемычкой и выполнена из медленно горящей топливной смеси. Корпус имеет сопло, размещенное над топливной смесью. Корпус подвешен на тросе-кабеле, соединенном электросвязью с запалами, размещенными на верхней и нижней частях силового механизма. После запуска сопла включается канал, подрывающий топливную смесь и кумулятивную часть, создающий ударную атмосферную волну, направленную к днищу карьера. Увлекаемые чистые атмосферные потоки опускаются вниз и вытесняют из карьера застойную газовую среду. Недостатком данного устройства является невозможность автономной работы, сложность и высокая опасность при его эксплуатации.

Техническим результатом изобретения является возможность автономности работы устройства, упрощение конструкции и повышение безопасности эксплуатации.

Технический результат достигается тем, что в способе вентиляции рудника вентиляционной установкой, заключающемся в перемешивании свежего и отработанного воздуха с помощью подрыва смеси, формировании всасывающей струи, выдающей отработанный воздух за пределы карьера, согласно изобретению компоненты для подрыва подают с помощью сжатого азота, а перемешивание воздуха осуществляют с помощью смеси, включающей перманганат натрия и перекись водорода при их соотношении 1:(3÷10), при этом всасывающую струю формируют за счет эффекта эжекции отработанного воздуха, а вентиляционную установку размещают на нижней отметке рудника.

Технический результат в части устройства достигается тем, что в устройстве для вентиляции рудника, содержащем корпус с соплом, размещенным над топливной смесью, пульт управления, согласно изобретению оно снабжено емкостями для азота, перекиси водорода и перманганата натрия, вентиляционньм трубопроводом, закрепленным на сопле корпуса, который снабжен форсунками для подачи перекиси водорода и перманганата натрия, связанными через пульт управления с емкостью со сжатым азотом, при этом вентиляционный трубопровод выполнен составным из надетых друг на друга секций с коническими раструбами, образующими с соседними секциями кольцевые щели для подсоса воздуха.

Применение предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом позволяет обеспечить автономность работы устройства, упростить конструкцию и повысить безопасность эксплуатации.

Способ вентиляции рудника и устройство для его осуществления поясняется чертежом, где:

1 - корпус;

2 - сопло корпуса 1;

3 - форсунка для подачи перекиси водорода;

4 - форсунка для подачи перманганата натрия;

5 - подводящие шланги;

6 - емкость с перманганатом натрия;

7 - емкость с перекисью водорода;

8 - пульт управления;

9 - емкость со сжатым азотом;

10 - секции вентиляционного трубопровода;

11 - конический раструб секций 10;

12 - кольцевые щели;

13 - направление потока.

Способ предназначен для вентиляции глубоких рудников, а также карьеров и осуществляется следующим образом. На нижней отметке рудника (карьера) размещают устройство для вентиляции. Затем осуществляют периодический подрыв смеси, состоящей из перманганата натрия и перекиси водорода. Количество взаимодействующих перманганата натрия и перекиси водорода принимают при следующем их соотношении 1:(3÷10). Равномерность подрыва путем смешивания перекиси водорода и перманганата натрия определяют опытным путем в зависимости от требуемой интенсивности проветривания рудника. При периодическом подрыве смеси по длине вентиляционного трубопровода возникает перемещение воздуха, который за счет эффекта эжекции подсасывает отработанный воздух и способствует перемешиванию свежего и отработанною воздуха. С помощью подрыва смеси и полученной в результате подрыва парогазовой смеси, формируют за счет эффекта эжекции всасывающую струю, выдающую отработанный воздух за пределы рудника. Нижний предел соотношения перманганата натрия к перекиси водорода к 1:10 принят из условия минимально эффективной температуры парогазовой смеси, а верхний предел 1:3 принят из условия температурной стойкости материала корпуса 1 и его сопла 2. Данные по температуре парогазовой смеси приведены в таблице.

Перекись водорода, частей	11	10	6	4	3	2
Перманганат натрия, частей	1	1	1	1	1	1
Температура парогазовой смеси, °С	1090	990	780	450	250	220

Устройство для вентиляции рудника работает следующим образом. В корпус 1 с размещенным в его верхней части соплом 2 подают через форсунку 4 для подачи перманганата натрия и форсунку 3 для подачи перекиси водорода соответственно перманганат натрия и перекись водорода. В форсунки 3 и 4 перекись водорода и перманганат натрия нагнетают по подводящим шлангам 5 от емкости 7 с перекисью водорода и емкости 6 с перманганатом натрия. Для создания давления в системе и регулировки подачи реагентов используют сжатый азот, инертный по отношению к перекиси водорода и перманганату натрия, подаваемый из емкости 9 с сжатым азотом через пульт управления 8. Пульт управления 8 дозирует порции реагентов и периодичность их подачи для регулировки интенсивности проветривания рудника. При смешивании перекиси водорода и перманганата натрия происходит реакция, сопровождающаяся большим выделением парогазовой смеси, которая, двигаясь по вентиляционному трубопроводу вызывает перемешивание отработанного воздуха и формирует за счет эффекта эжекции всасывающую струю, двигающуюся по направлению потока 13. Секции 10 вентиляционного трубопровода имеют конические раструбы 11, образующие конические щели 12 по длине вентиляционного трубопровода. Глубину одевания соседних секций 10 друг в друга определяют опытным путем с условием обеспечения эффекта эжекции, вызывающим подсос отработанного воздуха и вынос его за пределы рудника.

Применение данного способа вентиляции рудника и устройства для его осуществления обеспечивает следующие преимущества:

- автономность работы устройств данного типа;

- упрощение конструкции устройства;

- повышение безопасности эксплуатации;

- снижение энергозатрат на проветривание рудников.