Шахтная калориферная установка
Полезная модель относится к горной промышленности и может быть использована в системе вентиляции подземных горнодобывающих предприятий. Шахтная калориферная установка включает воздухоподающий ствол и нагревательные элементы, установленные в воздухоподающем стволе, в местах пересечения крепи ствола с водоносным горизонтом. Техническим результатом является снижение энергоресурсов, затрачиваемых на работу установки, и капитальных затрат на возведение установки.
Полезная модель относится к горной промышленности и может быть использована для защиты ствола шахты от замерзания в холодное время.
Известно устройство для защиты от обмерзания воздухоподающего ствола шахты, включающее источник теплоносителя, калорифер, трубопроводы теплоносителя, сообщающие калорифер с источником первичного теплоносителя, вентилятор общешахтного проветривания, калориферный канал, сообщенный со стволом, датчики температуры воздуха, размещенные перед калорифером в воздухоподающем стволе. Устройство снабжено смесительной камерой, выполненной в виде лабиринта с регулятором расхода наружного воздуха и установленной в нем газовой горелкой, газоходом, сообщающим лабиринт с калорифером, отсекающей заслонкой, установленной в газоходе и снабженной приводом, отводящим каналом, аппаратурой автоматического регулирования температуры воздуха в стволе, состоящей из управляемых регуляторов расхода газа и дутьевого воздуха, снабженных приводами, регулирующими блоками с элементом сравнения, электрически связанными с датчиками температуры, газоанализаторами, установленными в калориферном канале, электрически связанными с приводом отсекающей заслонки и приводами регуляторов расхода газа и дутьевого воздуха (патент RU 
2104396 от 10.02.1998).
Недостатками известной установки являются дополнительные капитальные затраты на строительство здания калориферной установки и калориферного канала, а также затраты электроэнергии на работу нагнетательного вентилятора, подающего наружный воздух в камеру смешения.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели является устройство шахтного вохдухоподающего ствола, с
помощью которого осуществляется способ оттаивания ледопородного ограждения шахтного ствола, описанный в SU 926298 от 07.05.82. Устройство включает нагревательные элементы, установленные в воздухоподающем стволе, в местах пересечения крепи ствола с водоносным горизонтом. Данное устройство принято за прототип.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками полезной модели - шахтный воздухоподающий ствол и нагревательньие элементы, установленные в воздухоподающем стволе, в местах пересечения крепи ствола с водоносным горизонтом.
Недостатки установки, принятой за прототип:
- необходимость бурения и обсаждения перфорированных скважин для размещения в них нагревателей;
- высокое потребление электроэнергии ввиду использования затратных и малоэффективных трубчатых электронагревателей.
Согласно Единым правилам безопасности (ЕПБ) при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом (ПБ 03-553-03). Серия 03. Вып. 33 / ГУП «НТЦ по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России». М, 2003 воздух, подаваемый в воздухоподающие стволы подземных горнодобывающих предприятий в холодное время года необходимо подогревать в шахтных калориферных установках (ШКУ) до температуры не ниже +2°C. В противном случае, армировка (крепь) воздухоподающих стволов, в местах пересечения водоносных горизонтов, начнет разрушаться замерзшей в породах водой. Основные виды ШКУ - водяные, газовые и электрические. В водяных ШКУ воздух подогревается водой, поступающей с котельной установки. В газовых ШКУ теплоносителем являются продукты, сгоревшего в теплообменных камерах, природного газа. В электрических ШКУ воздух нагревается электронагревательными элементами, к которым прикладывается напряжение.
Общим и основным недостатком приведенных установок и всех типов ШКУ является то, что в них предлагается нагревать воздух, который по своим физико-химическим свойствам является веществом, обладающим низкой теплопроводностью. Как следствие, для нагрева воздуха, подаваемого в воздухоподающий ствол, требуется затрачивать млн. м3 природного газа за отопительный период на работу водяных и газовых ШКУ (см. Вестник ПНИПУ. Геология. Нефтегазовое и горное дело. - 2010. - 5. - С. 95-102), а также ГВт·ч электроэнергии на работу электрических ШКУ (см. Горное оборудование и электромеханика. - 2013. - 11. - С. 10-13).
Задачей полезной модели является снижение энергоресурсов, затрачиваемых на работу установки, и капитальных затрат на возведение установки.
Поставленная задача была решена за счет того, что в известной шахтной калориферной установке, включающей воздухоподающий ствол и нагревательные элементы, согласно полезной модели нагревательные элементы установлены в воздухоподающем стволе, в местах пересечения крепи ствола с водоносным горизонтом.
Поставленная задача была решена за счет того, что в известной установке, включающей шахтный воздухоподающий ствол и нагревательные элементы, установленные в воздухоподающем стволе, в местах пересечения крепи ствола с водоносным горизонтом, в качестве нагревательных элементов использованы термостекло, либо материал, нагреваемый излучателем тепла, например, инфракрасными нагревателями.
Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа - в качестве нагревательных элементов использованы термостекло, либо материал, нагреваемьий излучателем тепла, например, инфракрасными нагревателями.
Полезная модель поясняется чертежами, представленными на фиг. 1-3.
На фиг. 1 приводится схема подачи воздуха в воздухоподающий ствол (вид сверху).
На фиг. 2 представлена схема подачи воздуха в воздухоподающий ствол (разрез).
На фиг. З - вариант нагрева материала, прилегающего к крепи воздухоподающего ствола, при помощи излучателя тепла.
На чертежах обозначены: 1 - воздухоподающий ствол; 2 - воздух, проходящий по воздухоподающему стволу 1; 3 - породы, окружающие воздухоподающий ствол 1; 4 - водоносный горизонт; 5 - нагревательный элемент; 6 - крепь в воздухоподающем стволе 1; 7 - излучатель (инфракрасный) тепла.
Установка для обогрева шахтного воздухоподающего ствола (фиг.2) содержит воздухоподающий ствол 1 и нагревательные элементы 5, установленные в воздухоподающем стволе 1, в местах пересечения крепи б ствола с водоносньим горизонтом 4. В качестве нагревательных элементов использованы термостекло, либо материал, нагреваемьий излучателем тепла, например, инфракрасными нагревателями.
Установка работает следующим образом.
В воздухоподающий ствол 1 подается холодный наружный воздух 2. В местах воздухоподающего ствола 1, соприкасающихся с породами 3, воздух и сам воздухоподающий ствол 1 не нагревается. В местах пересечения крепи 6 ствола с водоносным горизонтом 4 устанавливаются нагревательные элементы 5. В качестве нагревательных элементов 5 может использоваться термостекло (thermo glass). Сторона термостекла, прилегающая к крепи 6 воздухоподающего ствола 1, нагревается за счет электрического тока («Инфракрасные стеклянные обогреватели Пион Thermo Glass»: [Электронный ресурс] // «Вам тепло» - интернет-магазин климатической техники. URL: http://vamteplo.ru/catalog.18.html). С внешней стороны термостекла практически отсутствуют теплопотери, т.е. его нагрев оказывает несущественное влияние на тепловое поле в самом воздухоподающем стволе 1. Также в качестве нагревательных элементов 5 может быть использован материал, нагреваемый излучателями тепла 7, например, инфракрасными нагревателями. Нагревательные элементы 5 могут иметь иную конструкцию.
Преимущество предлагаемой полезной модели состоит в том, что она позволяет снизить энергоресурсы, затрачиваемые на работу установки за счет использования в качестве нагревательных элементов термостекла, либо
материала, нагреваемого излучателем тепла, например, инфракрасными нагревателями. Использование предлагаемой полезной модели не требует строительства здания калориферной установки, калориферного канала и бурения скважин, в результате снижаются капитальные затраты на возведение установки.
Установка для обогрева шахтного воздухоподающего ствола, включающая шахтный воздухоподающий ствол и нагревательные элементы, установленные в воздухоподающем стволе, в местах пересечения крепи ствола с водоносным горизонтом, отличающаяся тем, что в качестве нагревательных элементов использованы термостекло либо материал, нагреваемый излучателем тепла, например инфракрасными нагревателями.
