Обоснование снижения требуемого расхода воздуха при проветривании горных выработок угольных шахт с работающими дизельными двигателями

Оборудование с дизельными двигателями эксплуатируется на всех предприятиях горнодобывающей промышленности. Большое значение имеет самоходный дизельный транспорт в угольных шахтах, так как он используется для облегчения тяжести труда работников, а именно для транспортировки материалов и людей, крепления горных выработок, заправки и ремонта оборудования, что в свою очередь приводит к повышению скорости проходческих работ. При использовании дизельных двигателей в угольных шахтах должно быть подано дополнительное количество свежего воздуха для разбавления выхлопных выбросов при сгорании топлива в двигателях. Согласно требованиям в России, норматив подачи свежего воздуха в шахтах составляет 5 м3/мин на 1 л.с. двигателя внутреннего сгорания. Моделирование процесса распространения выхлопных газов при движении дизель-гидравлических локомотивов показало, что этот норматив завышен, и может быть снижен до 3,6 м3/мин на 1 л.с. За счет введения биодобавок в дизельное топливо количество угарного газа, углекислого газа и оксидов азота снижается более чем на 20% по сравнению с использованием стандартного гидроочищенного топлива, что обосновывает возможность еще большего снижения количества подаваемого свежего воздуха для разбавления отходящих газов.

Коршунов Г. И., Еремеева А. М., Серегин А. С. Обоснование снижения требуемого расхода воздуха при проветривании горных выработок угольных шахт с работающими дизельными двигателями // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2022. – № 3. – С. 47–59. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_3_0_47.

Коршунов Геннадий Иванович¹ — д-р техн. наук, профессор, e-mail: korshunov_gi@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0003-2074-9695,
Еремеева Анжелика Михайловна¹ — канд. техн. наук, ассистент, e-mail: eremeevaanzhelika@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0002-9212-5534,
Серегин Александр Сергеевич¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: seregin_as@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-00022897-8604,
¹ Санкт-Петербургский горный университет.

Еремеева А.М., e-mail: eremeevaanzhelika@yandex.ru.

1. Шахрай С. Г., Курчин Г. С., Сорокин А. Г. Новые технические решения по проветриванию глубоких карьеров // Записки Горного института. — 2019. — Т. 240. — С. 654— 659. DOI: 10.31897/PMI.2019.6.654.

2. Гендлер С. Г., Синявина С. В. Методика определения параметров системы подогрева воздуха в железнодорожных тоннелях, расположенных в суровых климатических условиях // Записки Горного института. — 2017. — Т. 224. — С. 215—222. DOI: 10.18454/ PMI.2017.2.215.

3. Cohen H. J., Borak J., Hall T., Sirianni G., Chemerynski S. Exposure of Miners’ to Diesel Exhaust Particulates in Underground Non-Metal Mines // AIHA Journal. 2002, no. 63, рр. 651—658. DOI: 10.1080/15428110208984753.

4. Davies B. The control of diesel particulates in underground coal mines: PhD Thesis. Victoria University of Technology, 2004.

5. Sultanbekov R., Beloglazov I., Islamov S., Ong M. C. Exploring of the incompatibility of marine residual fuel. A case study using machine learning methods // Energies. 2021, vol. 14, article 8422. DOI: 10.3390/en14248422.

6. РД 05-312-99 Технические требования по безопасной эксплуатации транспортных машин с дизельным приводом в угольных шахтах. Безопасность горнотранспортного оборудования угольных шахт : Сборник документов. Серия 05. Вып. 12. — Госгортехнадзор России. НТЦ «Промышленная безопасность», 2004. — 108 с.

7. Ilyushin Y., Afanaseva O. Spatial distributed control system of temperature field: Synthesis and modeling // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2021, vol. 16, no. 14, pp. 1491—1506.

8. Литвинова Т. Е., Олейник И. Л. Кинетика растворения фосфатов редкоземельных металлов растворами карбонатов щелочных металлов // Записки Горного института. — 2021. — Т. 251. — С. 712—722. DOI: 10.31897/PMI.2021.5.10.

9. Sultanbekov R., Islamov Sh., Mardashov D., Beloglazov I., Hemmingsen T. Research of the influence of marine residual fuel composition on sedimentation due to incompatibility // Journal of Marine Science and Engineering. 2021, vol. 9, no. 10, article 1067. DOI: 10.3390/jmse9101067.

10. Sultanbekov R. R., Nazarova M. N. Determination of compatibility of petroleum products when mixed in tanks // EAGE Tyumen 2019. European Association of Geoscientists & Engineers. 2019, vol. 2019, рр. 1—5. DOI: 10.3997/2214-4609.201900614.

11. Скопинцева О. В., Баловцев С. В. Управление аэрологическими рисками угольных шахт на основе статистических данных системы аэрогазового контроля // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 1. — С. 78–89. DOI: 10.25018/02361493-2021-1-0-78-89.

12. Кобылкин С. С., Харисов А. Р. Особенности проектирования вентиляции угольных шахт, применяющих камерно-столбовую систему разработки // Записки Горного института. — 2020. — Т. 245. — С. 531—538. DOI: 10.31897/PMI.2020.5.4.

13. Левин Л. Ю., Исаевич А. И., Сёмин М. А., Газизуллин Р. Р. Исследование динамики пылевоздушной смеси при проветривании тупиковой выработки в процессе работы комбайновых комплексов // Горный журнал. — 2015. — № 1. — С. 43—55. DOI: 10.17580/ gzh.2015.01.13

14. Menter F. R. Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications // AIAA Journal. 1994, vol. 32, no. 8, рp. 1598—1605. DOI:10.2514/3.12149.

15. Kaledina N. O., Kobylkin S. S., Kobylkin A. S. The calculation method to ensure safe parameters of ventilation conditions of goaf in coal mines // Eurasian Mining. 2016, no. 1, рp. 41—44. DOI: 10.17580/em.2016.01.07.

16. Kaledina N. O., Kobylkin S. S. Ventilation of blind roadways in coal mines: problems and solutions // Eurasian Mining. 2015, no. 2, рp. 26—30. DOI: 10.17580/em.2015.02.07.

17. Yi H., Park J., Kim M. S. Characteristics of mine ventilation air flow using both blowing and exhaust ducts at the mining face // Journal of Mechanical Science and Technology. 2020, vol. 34, pp. 1167—1174. DOI: 10.1007/s12206-020-0218-0.

18. ГОСТ 31967-2012 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Выбросы вредных веществ с отработавшими газами. Нормы и методы определения (с изменениями № 1). — М.: Стандартинформ, 2014. — 23 с.

19. Lutz E. A., Reed R. J., Lee V. S. T., Burgess J. L. Comparison of personal diesel and biodiesel exhaust exposures in an underground mine // Journal of Occupational and Environmental Hygiene. 2017, vol. 14, no. 7, pp. 102—109. DOI: 10.1080/15459624.2017.1285488.

20. Park J., Park S., Lee D.-K. CFD modeling of ventilation ducts for improvement of air quality in closed mines // Geosystem Engineering. 2016, vol. 19, no. 4, pp. 177—187. DOI: 10.1080/12269328.2016.1164090.

21. Torano J., Torno S., Menéndez M., Gent M. Auxiliary ventilation in mining roadways driven with roadheaders: Validated CFD modelling of dust behavior // Tunnelling and Underground Space Technology. 2011, no. 26, pp. 201—210. DOI: 10.1016/j.tust.2010.07.005.

22. Мешков А. А., Коршунов Г. И., Кондрашева Н. К., Еремеева А. М., Серегин А. С. Способ снижения загрязненности воздуха рабочих зон угольных шахт вредными выбросами дизелевозов // Безопасность труда в промышленности. — 2020. — № 1. — С. 68—72. DOI: 10.24000/0409-2961-2020-1-68-72.

23. Литвиненко В. С., Цветков П. С., Двойников М. В., Буслаев Г. В. Барьеры реализации водородных инициатив в контексте устойчивого развития глобальной энергетики // Записки Горного института. — 2020. — T. 244. — С. 428—438. DOI: 10.31897/PMI.2020.4.5.

24. Litvinenko V. S., Tsvetkov P. S., Molodtsov K. V. The social and market mechanism of sustainable development of public companies in the mineral resource sector // Eurasian mining. 2020, no. 1, pp. 36—41. DOI: 10.17580/em.2020.01.07.

25. Pashkevich M. A. Classification and environmental impact of mine dumps assessment / Restoration and Reclamation of Mining Influenced Soils. Academic Press. 2017, pp. 1—32. DOI: 10.1016/B978-0-12-809588-1.00001-3.

26. Баловцев С. В., Скопинцева О. В. Оценка влияния повторно используемых выработок на аэрологические риски на угольных шахтах // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 2–1. — С. 40—53. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-21-0-40-53.

27. Анисимов А. С. Расчет состава продуктов сгорания топлива в цилиндре тепловозного дизеля, работающего по газодизельному циклу // Известия Транссиба. — 2015. — № 1(21). — С. 2—6.

28. Грачев А. Ю., Карпов Е. Ф., Поздняков Г. А., Слепцов В. В. О системах аэрогазового контроля на угольных шахтах // Безопасность труда в промышленности. — 2013. — № 7. — C. 53—58.

29. Кацубин А. В., Ковшов С. В., Ильяшенко И. С., Маринина В. М. Исследование органических составов для снижения аэротехногенной нагрузки от автомобильных дорог угольных разрезов // Безопасность труда в промышленности. — 2020. — № 1. — С. 63— 67. DOI: 10.24000/0409-2961-2020-1-63-67.

30. Герасимов И. Е., Князьков Д. А., Дмитриев А. М., Куйбида Л. В., Шмаков А. Г., Коробейничев О. П. Экспериментальное и численное исследование структуры пламени предварительно перемешанной смеси метилдеканоат/кислород/аргон // Физика горения и взрыва. — 2015. — Т. 51. — № 3. — С. 3—11. DOI: 10.15372/FGV20150301.

31. Ahmed S. T., Chaichan M. T. A study of free convection in a solar chimney sample // Engineering and Technology. 2011, vol. 29, no. 14, pp. 2986—2997. URL: https://www.iasj.net/ iasj/download/3800aca708137dfa.

32. Bugarski A. D., Cauda E. G., Janisko S. J. Aerosols emitted in underground mine air by diesel engine fueled with biodiesel // Journal Air & Waste Management Association. 2010, vol. 60. Iss. 2, pp. 237—244. DOI: 10.3155/1047-3289.60.2.237.

33. Bagley S. T., Watts W. F., Johnson J. P., Kittelson D. B., Johnson J. H., Schauer J. J. Impact on low-emission diesel engines on underground mine air quality. NIOSH Grant No. R01/ CCR515831-01. 2002.

34. Kovshov S. V., Buldakova E. G., Safina A. M. Regression analysis of dust formation processes from haul roads on the coal open-pit mines in Eastern Siberia // International Journal of Ecology & Development. 2019, vol. 34. Iss. 2, pp. 29—37.

35. Galkin A. F., Kurta I. V. Choosing optimal parameters of mine air conditioning systems / Proceedings of China-Europe Conference on Geotechnical Engineering. Springer Series in Geomechanics and Geoengineering. Springer, Cham. 2018, article 216849, pp. 1144—1148. DOI: 10.1007/978-3-319-97115-5_56.

36. Gospodarikov A. P., Nguen C. T. Hyperstatic reaction method for calculations of tunnels with horseshoe-shaped cross-section under the impact of earthquakes // Earthquake Engineering and Engineering Vibration. 2020, vol. 19, pp. 179—188. DOI: 10.1007/s11803-020-0555-0.

37. Мешков А. А., Казанин О. И., Сидоренко А. А. Повышение эффективности технологии и организации монтажно-демонтажных работ при интенсивной разработке пологих угольных пластов на шахтах Кузбасса // Записки Горного института. — 2021. — Т. 249. — С. 342—350. DOI: 10.31897/PMI.2021.3.3.

38. Kazanin O. I., Rudakov M. L., Kolvakh K. A. Occupational safety and health in the sector of coal mining // International Journal of Civil Engineering and Technology. 2018, vol. 9, no. 6, pp. 1333—1339.

39. Коршунов Г. И., Еремеева А. M., Дребенштедт К. Обоснование применения растительной добавки к дизельному топливу в качестве способа защиты подземного персонала угольных шахт от воздействия вредных выбросов дизель-гидравлических локомотивов // Записки Горного института. — 2021. — Т. 247. — C. 39—47. DOI: 10.31897/PMI.2021.1.5.

40. Еремеева А. М. Обоснование способа защиты подземного персонала угольных шахт от воздействия вредных выбросов дизель-гидравлических локомотивов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. — 2021. — 125 с.