Проект проветривания шахты и депрессионная съёмка: что входит и как часто обновлять документы

Вентиляция — единственная система шахты, отказ которой одновременно угрожает всем людям под землёй. Поэтому надзор смотрит вентиляционную документацию первой, а расхождение между вентиляционным планом и фактической схемой выработок читается инспектором не как канцелярская неточность, а как потеря управления проветриванием.

Разберём, из чего состоит комплект вентиляционных документов, как считается количество воздуха, зачем нужны депрессионная и газовая съёмки и какие расхождения находятся чаще всего. Дегазацию здесь не трогаем — это самостоятельная система со своим проектом, про неё есть отдельная пошаговая статья.

Что входит в вентиляционную документацию

Комплект по проветриванию — это не один документ, а связанный набор, где каждая часть опирается на предыдущую:

• схема вентиляции — принципиальная картина движения воздуха: где свежая струя, где исходящая, как распределяются потоки по крыльям, горизонтам и участкам, где расположены вентиляционные сооружения;
• вентиляционный план — та же схема, привязанная к маркшейдерским планам горных работ, с фактическими расходами воздуха в замерных станциях, направлениями струй, местами установки вентиляционных сооружений и вентиляторов местного проветривания;
• расчёт количества воздуха по всем нормируемым факторам с обоснованием принятого значения;
• аэродинамический расчёт сети — распределение расходов и депрессий по ветвям, расчёт общешахтной депрессии;
• обоснование выбора главной вентиляторной установки с рабочей точкой на характеристике вентилятора и запасом на развитие горных работ;
• расчёт устойчивости проветривания при тепловой депрессии пожара и режимы реверсирования;
• проект проветривания подготовительных выработок вентиляторами местного проветривания;
• мероприятия по пылевзрывозащите и контролю рудничной атмосферы, увязанные со схемой проветривания.

Вентиляционный план — живой документ. Он пополняется по мере подвигания забоев и изменения схемы, а не переиздаётся раз в несколько лет. Если проходка ушла вперёд, а на плане её нет, то любой расчёт по этому плану уже неверен.

Как считается количество воздуха

Расход воздуха для шахты и для каждого участка определяется не одним способом, а несколькими параллельными расчётами. Принимается наибольшее из полученных значений, после чего оно проверяется на допустимость по скорости движения воздуха.

• по газовыделению — метан на угольных шахтах, углекислый газ, на рудниках дополнительно радон и газы, выделяющиеся из массива; исходные данные берутся из прогноза газообильности и фактических замеров;
• по газам взрывных работ — для выработок, где ведётся буровзрывная проходка, с учётом количества и типа ВВ и времени проветривания;
• по выхлопным газам дизельного оборудования — критичен для рудников с самоходной техникой, считается по суммарной мощности работающих машин;
• по пылевому фактору — из условия обеспечения оптимальной скорости, при которой пыль выносится, но не взметается;
• по числу людей — минимальная подача на человека в наиболее многочисленной смене;
• по тепловому фактору — для глубоких горизонтов, где определяющим становится не газ, а температура и влажность;
• проверка по минимальной и максимальной скорости движения воздуха в выработках соответствующего назначения.

Нормативные значения подач, предельных концентраций и допустимых скоростей заданы федеральными нормами и правилами по виду объекта — для угольных шахт и для рудников они различаются. Документы неоднократно правились, поэтому конкретные цифры берите из действующей редакции: сверяйтесь со справочно-правовой системой и разделом документов на сайте Ростехнадзора, а не с методичкой из архива проектного отдела.

Главная вентиляторная установка: что проверяет надзор

Выбор ГВУ — это не подбор вентилятора «с запасом побольше», а посадка рабочей точки на характеристику. Проверяется сразу несколько вещей: попадает ли рабочая точка в устойчивую зону характеристики, есть ли резерв производительности и депрессии на планируемое развитие горных работ, не окажется ли вентилятор в зоне помпажа при изменении сопротивления сети.

Дальше идут требования к самой установке как к объекту:

• две вентиляторные машины, одна из которых резервная, с возможностью переключения за нормируемое время;
• реверсирование вентиляционной струи с проверкой фактического реверсирования и замером расхода в реверсивном режиме;
• две независимые линии электропитания;
• непрерывный контроль параметров работы и передача сигналов диспетчеру;
• герметичность вентиляционных каналов, надшахтного здания и устья ствола — внешние утечки съедают производительность вентилятора, не доходя до забоев;
• резервный привод или дизельный агрегат там, где это предусмотрено проектом.

Отдельный блок — устойчивость проветривания при пожаре. Тепловая депрессия пожара в наклонной выработке способна опрокинуть струю в целой ветви сети, и люди получат продукты горения на пути выхода. Расчёт устойчивости показывает, в каких ветвях опрокидывание возможно, и эти выводы должны быть увязаны с планом ликвидации аварий: позиции ПЛА и вентиляционные режимы обязаны опираться на тот же расчёт, а не на отдельную логику.

Депрессионная съёмка: зачем она нужна

Депрессионная съёмка — это натурное измерение того, что в проекте было расчётом. По маршрутам сети замеряются расход воздуха, перепад давления и депрессия на участках, после чего по фактическим данным определяются аэродинамические сопротивления ветвей и строится реальная картина распределения воздуха.

Что она даёт практически:

• фактические сопротивления выработок вместо табличных — а они расходятся тем сильнее, чем старше шахта и чем больше в выработках загромождений и вывалов;
• карту утечек: сколько воздуха теряется на вентиляционных сооружениях, через выработанное пространство, через устье ствола и надшахтное здание;
• обнаружение рециркуляции — участков, где исходящая струя подсасывается обратно в свежую;
• проверку фактической рабочей точки ГВУ и её запаса;
• исходные данные для аэродинамического расчёта при планировании новых горизонтов и участков;
• данные для расчёта устойчивости проветривания при пожаре на реальных, а не проектных сопротивлениях.

Газовая съёмка выполняется по тем же маршрутам и добавляет к расходам концентрации газов, показывая фактическое распределение газовыделения по источникам — из отбитого угля, из выработанного пространства, из обнажённых поверхностей пласта. Пара «депрессионная плюс газовая съёмка» и даёт основу для пересчёта количества воздуха и для оценки того, нужна ли дегазация.

Как часто обновлять и что делают с результатами

Периодичность депрессионной и газовой съёмок задана правилами безопасности и привязана к двум вещам: к календарному сроку и к существенным изменениям схемы проветривания — вводу нового горизонта или крыла, замене вентилятора, изменению направления струй. Конкретный интервал для вашего объекта сверьте в действующей редакции правил; ориентироваться на «делали когда-то давно, значит и сейчас так же» здесь нельзя.

Результаты съёмки не складываются в шкаф. По ним выполняется:

1. пересчёт распределения воздуха и корректировка расчёта количества воздуха по участкам;
2. ревизия вентиляционных сооружений, у которых замеры показали утечки выше допустимых;
3. устранение участков рециркуляции — изменением схемы, установкой перемычек, перераспределением потоков;
4. уточнение рабочей точки ГВУ и, при необходимости, регулирование или замена вентилятора;
5. пересчёт устойчивости проветривания при пожаре и корректировка вентиляционных режимов в плане ликвидации аварий;
6. актуализация вентиляционного плана и схемы вентиляции.

Что чаще всего находят при проверке

• Вентиляционный план не соответствует факту. Пройденные выработки не нанесены, погашенные — не сняты, замерные станции на плане есть, а в натуре их не найти.
• Утечки через вентиляционные сооружения. Перемычки с щелями, неплотные вентиляционные двери, открытые шлюзы — воздух проходит короткой дорогой, минуя забой.
• Рециркуляция у вентиляторов местного проветривания. ВМП стоит слишком близко к устью тупиковой выработки и гоняет по кругу собственную исходящую струю.
• Замеры «по традиции». Расходы в журнале вентиляционного надзора из месяца в месяц совпадают до последней цифры, что физически невозможно.
• Расчёт под старую схему. Горные работы ушли на новый горизонт, а количество воздуха считалось под предыдущую конфигурацию сети.

НПИ «Недра» работает с вентиляционным блоком целиком: проектная документация по проветриванию, аэродинамические расчёты, экспертиза промышленной безопасности документации и технических устройств вентиляторных установок. Когда заключение по оборудованию нужно быстро — например, истекает срок по вентилятору или надзор уже выдал предписание, — помогает сервис «Блиц-эксперт»: заявку сразу видят все аттестованные эксперты института, первый свободный берёт её в работу, срок — от одного дня, цена по тарифу видна до регистрации, оплата двумя частями по 50%, заключение приходит с электронной подписью.

Простая самопроверка: возьмите последний вентиляционный план и пройдите по нему вместе с начальником участка ВТБ, сверяя замерные станции и вентиляционные сооружения с натурой. Количество расхождений на одном крыле обычно и есть честная оценка состояния вентиляционной документации шахты.

Фото: Andrew Woodvine, Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.0