Изменение состава воздуха при его движении по горным выработкам

Атмосферный воздух, заполняющий горные выработки, называется рудничным, или шахтным. Состав и другие параметры шахтного воздуха отличаются от атмосферного. Если состав шахтного воздуха отличается незначительно, то такой воздух называется свежим, или чистым. При существенном отличии состава шахтного воздуха от атмосферного воздух называется испорченным, или загрязненным. Выработки, по которым подается чистый воздух, называются воздухошодающими, а выработки, по которым удаляется испорченный воздух,— вентиляционный. Изменения состава воздуха при его движении по горным выработкам сводятся к уменьшению содержания кислорода и увеличению содержания углекислого газа, азота, метана, окиси углерода и других газов, а также пыли. Кроме того, меняется температура, влажность воздуха и атмосферное давление. Различают техногенные (зависящие от технологии ведения горных работ) и природные источники загрязнения воздуха. К техногенным источникам относятся производство взрывных работ, работа двигателей внутреннего сгорания, разрушение горных пород и полезного ископаемого в процессе отделения их от массива и др. Природными источниками являются обнаженные поверхности горного массива, отбитые куски угля и породы, минеральные источники, пересекаемые горными выработками, и др. Содержание газов в воздухе характеризуется их концентрацией, равной отношению количества данного газа ко всему количеству газовоздушной смеси (по объему или массе). Концентрация газа выражается также отношением его массы к объему смеси (мг/л). При известной концентрации газа по объему концентрация газа по массе (мг/л) определяется по формуле См 0,446Мсоб, где М — относительная молекулярная масса; с0б — концентрация газа по объему, %. В связи с тем, что температура пород, начиная с некоторой глубины, имеет положительное значение, среднегодовая температура воздуха в шахтах выше, чем на поверхности. Максимальные сезонные и суточные колебания температуры воздуха наблюдаются в воздухоподающих выработках, минимальные—в вентиляционных.

На большинстве шахт имеет место приток воды в горные выработки, поэтому влажность воздуха в них, как правило, выше, чем на поверхности. Особенно высока влажность воздуха на гидрошахтах и шахтах с гидротранспортом угля. На шахтах, где притока воды нет (каменносоляпые, калийные), влажность воздуха зависит от температуры горных пород и влажности воздуха на поверхности (летом она выше, зимой ниже). Давление воздуха зависит от глубины разработки, чем больше глубина горных работ, тем выше давление. При достигнутой на шахтах глубине разработки оно достигает 120 кПа и более. На шахтах, расположенных в высокогорных районах, давление воздуха ниже, чем на уровне моря. Вентилятор, работающий на нагнетание, повышает давление воздуха в выработке, Вентилятор, работающий на разрежение, понижает его; Г а з о о 6 и л ь н о с т ь характеризует интенсивность выделения газа в отдельную горную выработку, в пределах добычного участка, пласта, шахты в делом. Различают абсолютную и относительную газообильность. Абсолютной газообильностью шахты называется количество газа, которое выделяется в единицу времени во всех ее выработках. Абсолютная газообильность шахты (м3/мин) определяется по формуле Q, Q,„ (6V ^)/100, где Qlu — количество воздуха, поступающего в шахту, м3; сн—содержание газа в поступающем в шахту воздухе, %; ск — содержание газа в исходящей струе шахты, Соотносительной газообильностью шахты называется количество газа, выделяющееся при добыче 1 т или 1 м3 горной массы в единицу времени. Относительная газообильность шахты (м3/т) определяется по формуле QoT = QrM, где Л — производительность шахты, т/мин; Qr — количество газа, м3/мин. Газообильность шахты в значительной степени зависит от га-зоносности пород и полезного ископаемого. Газоносность — это количество газа (м3), содержащееся в 1 т или 1 м3 нетронутого массива в природных условиях. Газоносность пород зависит от генезиса месторождений. Породы и руды магматических месторождений характеризуются низкими коллекторскими свойствами, обусловленными их малыми пористостью, газопроницаемостью и сорбционной активностью. Для них характерно малое содержание газов, скопления которых приурочены к зонам тектонических нарушений. Такие породы содержат азот, углекислый газ, водород, незначительное количество метана и его гомологов, гелия, аргона и других газов. Осадочные породы (уголь, минеральные соли, марганцевые руды, бокситы, фосфориты и др.) характеризуются повышенной пористостью, высокой газопроницаемостью и сорбционной активностью, что обусловливает значительное содержание в них газов (в каменных углях содержание газов достигает 50 м3/м3). Осадочные породы содержат углеводородные газы, углекислый газ, азот, сероводород, сернистый газ, аммиак, водород, примеси редких газов и окиси углерода. Метаморфические породы (кварциты, мрамор, графит, медные руды и др.) по газоносности занимают промежуточное положение между магматическими и осадочными породами. Абсолютная газообильность угольных шахт достигает 200 м3/мин, а относительная — 250 м3/т. На некоторых полиметаллических шахтах абсолютная газообильность составляет 0,Г> м3/мин, а на золоторудных — 2,5 м3/мин