Вентиляционные установки на поверхности шахт

Расположение вентиляционной установки определяется технологической схемой вентиляции, а также требованиями рационального решения генерального плана и блокировки объектов на поверхности шахты.

Размеры и конструкция вентиляционных установок зависят от типов вентиляторов, их мощности и срока службы.

На угольных шахтах устанавливают вентиляторы осевые и центробежные с рабочим колесом диаметром до 3 м.

Планировка вентиляционных установок при центробежных вентиляторах осуществляется по двум схемам: с установкой всего оборудования внутри здания и с установкой электродвигателя и пусковой аппаратуры внутри, а вентиляторов — вне здания.

Первая схема планировки применяется при использовании вентиляторов большой мощности, а в условиях холодного климата — для вентиляторов всех размеров. Установка вентилятора вне здания позволяет уменьшить строительный объем в 1,5—2 раза.

Вентиляционная установка с центробежным вентилятором диаметром 1,2 м, размещенным вне здания, показана на рис. 15.

Для осевых вентиляторов, являющихся основным типом вентиляторов, применяемых на шахтах большой производственной мощности, планировка здания зависит от климатических условий. В условиях умеренного климата (Донецкий и Подмосковный бассейны) металлическую часть вентиляционного канала, поставляемую заводом вместе с помещенным в ней рабочим колесом вентилятора, располагают на открытом воздухе; в условиях холодного климата (Кузнецкий и Карагандинский бассейны) — в закрытом помещении.

Здания для вентиляторов

Здание для вентиляторов при всасывающей системе вентиляции сооружают обычно как отдельно стоящее, а при нагнетательной системе объединяют в общий блок с помещением калориферной установки. За рубежом практикуется блокировка здания вентиляторов с электроподстанцией.

Фундаменты здания возводят из бутового камня, бутобетона и бетонных блоков. Если фундаменты здания расположены вблизи вентиляционных каналов и фундаментов под вентиляторы, то глубина заложения их достигает 4 м и более. Такие фундаменты выполняют в виде отдельных бетонных или железобетонных колонн, на которые опирают железобетонные рандбалки. Марка бетона для башмаков железобетонных колонн принимается не ниже 100, для колонн — не ниже 150. Фундаменты под здание отделяют от фундаментов под оборудование и каналов швами для обеспечения их независимой осадки.

Стены возводят большей частью кирпичные толщиной 38 см и с пилястрами, если таковые требуются но расчету. В типовых проектах стены предусматриваются из крупных кирпичных или бетонных блоков.

При большой свободной длине стен (12—15 м) и значительной их высоте (более 6 м) рекомендуется устраивать железобетонные пояса для конструктивной связи между стенами и восприятия ветровой нагрузки.

Покрытие выполняется монолитным или из сборных железобетонных плит, опирающихся на железобетонные балки пролетом 12 ж и более.

Перемычки над проемами — сборные железобетонные.

Окна — с двойными переплетами.

Полы — цементные или асфальтовые по бетонному основанию.

Внутренняя отделка стен заключается в оштукатуривании или затирке и окраске стен; наружная — в разделке швов кладки и иногда частичном оштукатуривании.

Здание для осевого вентилятора диаметром 1,8 м, расположенного вне здания при всасывающей системе вентиляции, показано на рис. 16, здание для осевого вентилятора диаметром 2,4 м при нагнетательной системе вентиляции — на рис. 17.

На рис. 18 показано здание для двух осевых двухступенчатых вентиляторов диаметром 3 м. Здание имеет два отсека и оборудовано двумя кранами, установленными в каждом отсеке. Строительный объем здания 5600 м3. Эта крупнейшая в угольной промышленности России вентиляционная установка находится в эксплуатации с 1955 г.

Фундаменты под вентиляторы

Размеры и очертание фундаментов под вентиляторы определяются заводскими данными о весе и габарите вентилятора и технологической схемой его установки, а также расположением и очертанием вентиляционных каналов.

Двигатель и вал рабочего колеса осевых вентиляторов опираются, как это показано на рис. 16 и 17, на общий фундаментный массив, благодаря чему исключается возможность неравномерной осадки связанных между собой частей вентиляционной установки.

В большинстве случаев на шахтах устанавливают два вентилятора на общем фундаменте. Иногда возводят также раздельные фундаменты для каждого вентилятора.

Фундамент вентилятора сопрягается с двух сторон с вентиляционными каналами и отделяется от них осадочными швами. В нижней части фундамента для осевого вентилятора образуется при вертикальном повороте канала значительный массив бетона, что не предусмотрено расчетом. Иногда для уменьшения расхода бетона этот массив устраивают полым (см. рис. 18).

Вентиляционные каналы

Вентиляционные каналы, служащие для подачи свежего воздуха в ствол шахты или для удаления из ствола отработанного воздуха, устраивают, как правило, подземными. Их очертание в плане, сечение, сопряжение со стволом шахты или шурфом определяются технологическим проектом вентиляционной установки. Кроме основных вентиляционных каналов, обычно устраивают обходные каналы, служащие для изменения направления вентиляционной струи. Повороты каналов в горизонтальной и вертикальной плоскостях должны быть плавными.

На рис. 19, а показаны железобетонные вентиляционные каналы и их примыкание к стволу шахты для случая установки двух центробежных вентиляторов вне здания, а их двигателей внутри здания.

В боковых стенках вентиляционных каналов устраивают лазы, служащие для их осмотра и замера скорости движения воздуха.

На небольших вентиляционных установках, размещаемых около вентиляционных шурфов, каналы иногда выполняют частично из металлических труб, примыкаемых к специальному подводящему каналу (рис. 19, б) или непосредственно к шурфу через отверстие в его перекрытии или стенке. Вентиляционным каналам придается уклон не менее 0,01 в сторону ствола.

Конструкции каналов на действующих шахтах состоят из бетонных или бутовых стен, перекрываемых железобетонными плитами, укладываемыми непосредственно на стены или балки. Пол в каналах бетонный или железобетонный.

Каналы большого поперечного сечения сооружают из железобетонных замкнутых рам прямоугольного сечения. В 1956—1957 гг. были разработаны и начали применять сборные железобетонные конструкции вентиляционных каналов, состоящие из отдельных звеньев замкнутого сечения или из П-образных плит. Внутренняя поверхность вентиляционных каналов должна быть гладкой, так как при наличии шероховатости значительно увеличивается трение воздуха при его движении и снижается к. п. д. вентиляционной установки. Монолитные железобетонные каналы рассчитывают как замкнутую жесткую раму; сборные железобетонные каналы — как раму с верхней железобетонной плитой, шарнирно соединяемой со стенками канала.

Расчетные нагрузки на вентиляционный канал:

- вес грунта, расположенного над перекрытием;

- нагрузка от автотранспорта, которая принимается равномерно распределенной и равной 3 т на 1 м2 покрытия;

- боковая нагрузка от давления грунта и приведенного давления от автотранспорта;

- собственный вес покрытия, стен и основания; давление от депрессии или компрессии в зависимости от системы вентиляции. При депрессии давление на ограждающую конструкцию действует извне и достигает 400—500 кГ/м2; при компрессии давление действует изнутри и составляет 300—400 кГ/м2.

Величина опорной реакции основания может быть приближенно принята равномерно распределенной и равной весу ограждающей конструкции, грунта и нагрузки от автотранспорта.

Если вентиляционные каналы проходят под железнодорожными путями, то конструкцию их рассчитывают также на нагрузку от железнодорожного подвижного состава.

Диффузоры

Вентиляционные каналы у выхода на поверхность имеют вертикальные или наклонные раструбы — диффузоры, служащие для выбрасывания отработанного или всасывания свежего воздуха. Диффузоры на многих действующих шахтах, оборудованных центробежными вентиляторами, выполнялись из стали и поставлялись заводами в комплекте с вентиляторами. На вновь строящихся шахтах диффузоры изготовляют монолитные или сборные железобетонные, конструктивно связанные с вентиляционными каналами (см. рис. 15 и 19, а).

Стенки монолитных железобетонных диффузоров при высоте до 6 л имеют обычно одинарную арматуру, а при высоте более 6 м — двойную.

Сборные железобетонные конструкции диффузоров состоят из отдельных плит, соединяемых электросваркой. Внутренняя поверхность диффузоров должна быть гладкой. Для плавного перехода воздушной струи у поворота из канала в диффузор устраивают закругление. Для уменьшения шума, возникающего при выходе воздуха из диффузоров, иногда по всей высоте его устанавливают вертикальные стенки из специальных звукопоглощающих блоков.