Исследование устойчивости совместной работы подземных вентиляторов в калийном руднике при применении рециркуляции

Энергозатраты на проветривание шахт и рудников составляют до 30% от всего энергопотребления горнодобывающего предприятия. Размещение главных вентиляторных установок в подземных условиях является эффективным энергосберегающим мероприятием. В этом случае снижение количества потребляемой энергии обусловлено уменьшением величины внешних утечек и аэродинамического сопротивления, на которое работает главная вентиляторная установка. Повышение энергоэффективности проветривания калийных рудников достигается также посредством применения рециркуляционного проветривания. Эффективность данных мероприятий для случая размещения главных вентиляторов на поверхности неоднократно подтверждалась на практике. Однако в условиях подземного размещения главных вентиляторов такие системы предполагают наличие нескольких источников тяги, аэродинамически влияющих друг на друга. Применение подземных главных вентиляторных установок совместно с рециркуляционными системами может привести к смещению рабочих точек на аэродинамических характеристиках вентиляторных установок за пределы рабочих областей, что повлечет за собой нарушение устойчивой работы вентиляторных установок, нарушение аэрологической безопасности при ведении горных работ. Проведены исследования, направленные на определение устойчивых режимов совместной работы подземных главных вентиляторных установок и рециркуляционных установок с учетом их взаимного влияния для обеспечения эффективного и безопасного проветривания рудника.

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.

Работа выполнена в рамках гранта Минобрнауки № 0422-2019-0145-C-01 (регистрационный номер темы НИОКТР: АААА-А18-118040690029-2).

Казаков Борис Петрович¹ — д-р техн. наук, главный научный сотрудник, e-mail: aero_kaz@mail.ru,
Гришин Евгений Леонидович¹ — канд. техн. наук, заведующий сектором, e-mail: aeroevg@mail.ru,
Трушкова Надежда Анатольевна¹ — инженер, e-mail: aero.nadezhda@gmail.com,
¹ Пермский федеральный исследовательский центр УрО РАН (ПФИЦ УрО РАН), филиал ГИ УрО РАН.

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

1. De Souza E. Improving the energy efficiency of mine fan assemblages // Applied Thermal Engineering. 2015. Vol. 90. Pp. 1092–1097.

2. Allen C. L., Tran T. T. Ventilation-on-demand control system's impact on energy savings and air quality / Proceedings CIM, Montreal. 2011. Pp. 1—9.

3. Wempen J. M. Characterization of air recirculation in multiple fan ventilation systems. Department of Mining Engineering the University of Utah. 2012.

4. 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.

5. Казаков Б. П., Мальцев С. В., Семин М. А. Способ оптимизации параметров работы нескольких главных вентиляторных установок для проектирования энергоэффективных режимов проветривания рудников сложной топологии // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2017. — № 1. — С. 101—108.

6. Мальцев С. В. Определение оптимальных параметров систем рудничной вентиляции сложной топологии по критерию минимизации потребляемой мощности / Стратегия и процессы освоения георесурсов. Сборник научных трудов. Вып. 14. — Пермь, 2016. — С. 273—277.

7. Шонин О. Б., Пронько В. С. Повышение энергетической эффективности главных вентиляторных установок шахт на основе многоцелевой системы управления частотнорегулируемым приводом // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. — 2014. — № 2(195). — С. 49–57.

8. Пучков Л. А., Бахвалов Л. А. Методы и алгоритмы автоматического управления проветриванием угольных шахт. — М.: Недра, 1992. — 399 с.

9. Цой С. В. Автоматическое управление вентиляционными системами шахт. — АлмаАта: Наука, 1975. — 366 с.

10. Местер И. М., Засухин И. Н. Автоматизация контроля и регулирования рудничного проветривания. — М.: Недра, 1974. — 240 с.

11. Chatterjee A., Zhang L., Xia X. Optimization of mine ventilation fan speeds according to ventilation on demand and time of use tariff // Applied Energy. 2015. Vol. 146(C). Pp. 65–73.

12. Круглов Ю. В., Левин Л. Ю. Основы построения оптимальных систем автоматического управления проветриванием подземных рудников // Известия Тульского государственного университета. Науки о земле. — 2010. — № 2. — С. 104–109.

13. Круглов Ю. В., Семин М. А. Совершенствование алгоритма оптимального управления проветриванием вентиляционных сетей сложной топологии // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. — 2013. — № 9. — С. 106–115.

14. Казаков Б. П., Мальцев С. В., Семин М. А. Разработка способов повышения эффективности проветривания рудников сложной топологии // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2017. — № 4. — С. 51—58.

15. Накаряков Е. В., Клюкин Ю. А. Обеспечение устойчивости работы параллельно установленных осевых вентиляторов в системе автоматического управления проветриванием // Проблемы разработки углеводородных и рудных полезных ископаемых. — 2017. — № 1. — С. 382—385.

16. Казаков Б. П., Исаевич А. Г., Мальцев С. В., Семин М. А. Автоматизированная обработка данных воздушно-депрессионной съемки для построения корректной математической модели вентиляционной сети рудников // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2016. — № 1. — С. 22—30.