Исследование рециркуляционного проветривания при наличии источника газовыделения в рабочей зоне и внутренних утечек воздуха

Разработана модель течения газовоздушной смеси в системе горных выработок подземного рудника, образующих рециркуляционный контур. Учтено влияние утечек воздуха в системе. Выполнен анализ распределения газа в рециркуляционном контуре в зависимости от расходов свежего воздуха, коэффициента рециркуляции, величины утечек и газовыделения в рабочей зоне. Рассмотрены варианты обеспечения требуемых параметров проветривания за счет увеличения подачи свежего воздуха и рециркуляционного проветривания. На основе этого предложен подход к расчету требуемого количества свежего воздуха, подаваемого за счет общешахтного проветривания в зависимости от коэффициентов рециркуляции и утечек на участке. Установлено, что эффективность применения рециркуляционного проветривания по газовому фактору в забое зависит от утечек воздуха. Чем выше утечки воздуха, тем более эффективной оказывается рециркуляционное проветривание. Выполнен расчет потенциальной возможности снижения подаваемого количества воздуха для фактических коэффициентов утечек, характерных для подземной части современных медно-никелевых и калийных рудников нашей страны. Разработаны рекомендации по расчету требуемого количества воздуха на рабочих зонах при применении рециркуляционного проветривания. Выполнено сравнение предлагаемого и традиционного подходов к применению рециркуляционного проветривания.

Ключевые слова: горная выработка, рудничная вентиляция, математическое моделирование, газораспределение, внутренние утечки воздуха, рециркуляция, газовыделение, расчет количества воздуха.
Как процитировать:

Зайцев А. В., Трушкова Н. А. Исследование рециркуляционного проветривания при наличии источника газовыделения в рабочей зоне и внутренних утечек воздуха // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2022. – № 3. – С. 34–46. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_3_0_34.

Благодарности:

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках проекта № 20-45-596021 и при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках соглашения по государственному заданию № 075-03-2021-374 от 29 декабря 2020 г.

 

Номер: 3
Год: 2022
Номера страниц: 34-46
ISBN: 0236-1493
UDK: 622.4
DOI: 10.25018/0236_1493_2022_3_0_34
Дата поступления: 11.11.2021
Дата получения рецензии: 16.12.2021
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 10.02.2022
Информация об авторах:

Зайцев Артем Вячеславович1 — д-р техн. наук, заведующий сектором, e-mail: aerolog_artem@gmail.com,
Трушкова Надежда Анатольевна1 — ведущий инженер, e-mail: aero.nadezhda@gmail.com,
1 Пермский федеральный исследовательский центр (ПФИЦ) УрО РАН, филиал ГИ УрО РАН.

 

Контактное лицо:

Трушкова Н.А., e-mail: aero.nadezhda@gmail.com.

Список литературы:

1. Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых // Приказ Ростехнадзора № 505 от 8.12.2020.

2. Hall A. E., McHaina D. M., Hardcastle S. Controlled recirculation in Canadian underground potash mines // Mining Science and Technology. 1990, vol. 10, no. 3, pp. 305—314.

3. Pritchard C. J., Scott D. F. Examination of controlled recirculation implementation in an underground nonmetal mine // Mining Engineering. 2014, vol. 66, no. 12.

4. Pritchard C., Scott D., Frey G. Case study of controlled recirculation at a Wyoming trona mine // Transactions of Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, Inc. 2013, vol. 334, no. 1, pp. 444—448.

5. Круглов Ю. В. Теоретические и технологические основы построения систем оптимального управления проветриванием подземных рудников: дисс… д-ра техн. наук. — Пермь, 2012. — 341 с.

6. Мохирев Н. Н., Радько В. В. Инженерные расчеты вентиляции шахт. Строительство. Реконструкция. Эксплуатация. — М.: Недра-Бизнесцентр, 2007. — 327 с.

7. Казаков Б. П., Левин Л. Ю., Шалимов А. В. Повышение эффективности ресурсосберегающих систем вентиляции для подземных рудников // Горный журнал. — 2014. — № 5. — С. 26—28.

8. Казаков Б. П., Исаевич А. Г., Шалимов А. В. Проветривание калийных рудников с частичным повторным использованием воздуха // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2007. — № 4. — С. 47—52.

9. De Souza E. Improving the energy efficiency of mine fan assemblages // Applied Thermal Engineering. 2015, vol. 90, рp. 1092–1097.

10. Butterworth M. Controlled recirculation in deep South African gold mines / CSIR Mining Technology, Johannesburg, South Africa. Proceedings of the 8th US Mine Ventilation Symposium. 1999, рp. 667–704.

11. Медведев И. И., Красноштейн А. Е. Аэрология калийных рудников. — Свердловск, 1990. — 252 с.

12. Flores V., Arauso L., Jara J., Raymundo C. Optimized ventilation model to improve operations in polymetallic mines in Peru / Proceedings of the 4th Brazilian Technology Symposium (BTSym’18). 2019, pp. 515—522.

13. Yu J., Li Z., Wang W. Influence of gas outburst dynamic flow on mine ventilation system // AIP Advances. 2021, vol. 11, no. 7, article 075223. DOI: 10.1063/5.0052080.

14. Patankar S. V. Numerical heat transfer and fluid flow. CRC press, 2018.

15. Krasnoshtein A. E., Kazakov B. P., Shalimov A. V. Modeling non-stationary gas admixture flow in excavations under recirculating airing // Journal of Mining Science. 2006, vol. 42, no. 1, pp. 85—90.

16. Красноштейн А. Е., Файнбург Г. З. Диффузионно-сетевые методы расчета проветривания шахт и рудников. — Екатеринбург, 1992. — 243 с.

17. Saindon J.-P. Controlled recirculation of exhaust ventilation in Canadian Mines. A thesis submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Applied Science. The University of British Columbia, 1987. 177 p.

18. Трушкова Н. А. Исследование газового состава воздуха для оценки возможности применения рециркуляционного проветривания // Горное эхо. — 2019. — Т. 76. — № 3. — С. 84—87.

19. Шалимов А. В. Теоретические основы прогнозирования, профилактики и борьбы с аварийными нарушениями проветривания рудников: дисс… д-ра техн. наук. — Пермь, 2012. — 329 c.

20. Зайцев А. В. Научные основы расчета и управления тепловым режимом подземных рудников: дисс… д-ра техн. наук. — Пермь, 2019. — 250 с.

21. Казаков Б. П., Гришин Е. Л., Трушкова Н. А. Исследование устойчивости совместной работы подземных вентиляторов в калийном руднике при применении рециркуляции // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 2. — С. 108–119. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-2-0-108-119.

22. Казаков Б. П., Трушкова Н. А., Зайцев А. В. Применение частичного повторного использования воздуха для снижения количества выпадающей влаги в калийных рудниках // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. — 2012. — Т. 11. — № 3. — С. 129—133.

23. McPherson M. J. Subsurface ventilation and Environmental engineering. Chapman & Hall, 2009. 824 p.

24. Zhou A., Wang K., Wang J., Feng T. The role of methane buoyancy on the stability of airway airflow in underground coal mine ventilation // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2018, vol. 54, pp. 346—351.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.