Повышение эффективности проветривания тупиковых комбайновых выработок калийных рудников по пылевому фактору

Приведен сравнительный анализ структуры вентиляционных потоков и определяемого ими качества воздушной среды (по фактору — пыль) на рабочих местах машинистов комбайна и самоходного вагона при различных способах проветривания тупиковых комбайновых забоев калийных рудников. Показано, что существенного улучшения воздушной среды в зоне дыхания машинистов комбайна и самоходного вагона удается достигнуть в полной мере, задействовав механизмы вытеснения (поршневого или идеального переноса) воздушных потоков и организовав их превалирование над процессами перемешивания (смешения). Для операционного применения процессов вытеснения в условиях замкнутого пространства и интенсивного вихревого течения в забое предложено использовать понятия «наветренная зона» и «подветренная зона», ассоциируя их с условно «чистыми» и «грязными» микрозонами. Введение этих новых для рудничной аэрологии понятий позволяет более глубоко и детально анализировать процессы движения воздуха, определяющие его качество в зонах дыхания горнорабочих. Предложенный подход обосновывается теоретическим анализом, данными натурных наблюдений и результатами численного компьютерного моделирования двух способов проветривания тупиковых забоев – нагнетательного и всасывающего. Показано, что в тупиковых забоях калийных рудников при работе механизированного проходческо-очистного комбайнового комплекса нагнетательный способ приводит к более высоким значениям запыленности на рабочих местах машинистов комбайна и самоходного вагона, чем при использовании всасывающего способа. Тем самым всасывающий способ проветривания, пока не допущенный к применению на калийных рудниках России, имеет огромные преимущества и способен значительно повысить эффективность проветривания тупиковых горных выработок калийных рудников при работе механизированного проходческо-очистного комбайнового комплекса.

Файнбург Г. З., Исаевич А. Г., Зайцев А. В. Повышение эффективности проветривания тупиковых комбайновых выработок калийных рудников по пылевому фактору // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2021. – № 8. – С. 38–50. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_8_0_38.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках проекта № 19-77-30008.

Файнбург Григорий Захарович¹ — д-р техн. наук, профессор, главный научный сотрудник, e-mail: faynburg@yandex.ru,
Исаевич Алексей Геннадиевич¹ — канд. техн. наук, зав. сектором, e-mail: aero_alex@mail.ru,
Зайцев Артем Вячеславович¹ — д-р техн. наук, зав. сектором, e-mail: aerolog.artem@gmail.com,
¹ Горный институт Уральского отделения РАН.

Исаевич А.Г., e-mail: aero_alex@mail.ru.

1. Колесниченко Е. А., Артемьев В. Б., Колесниченко И. Е., Любомищенко Е. И. Влияние длины тупиковой выработки и режима вентиляции на концентрацию метана в забое // Горная промышленность. — 2010. — № 3. — С. 26—30.

2. Файнбург Г. З., Исаевич А. Г. Анализ микроциркуляционных потоков между микрозонами в забое тупиковых комбайновых выработок калийных рудников при различных способах проветривания // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 3. — С. 58—73. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-3-0-58-73.

3. Файнбург Г. З., Семин М. А., Исаевич А. Г. Взаимосвязь физических механизмов, математических моделей и технических способов проветривания тупиковых горных выработок // Горное эхо. — 2020. — № 3. — С. 123—128.

4. Медведев И. И. Проветривание калийных рудников. — М.: Недра, 1970.

5. Медведев И. И., Красноштейн А. Е. Борьба с пылью на калийных рудниках. — М.: Недра, 1977.

6. Романченко С. Б. Управление аэропылединамическими процессами при подземной угледобыче // Горный журнал. — 2014. — № 5. — С. 298—333.

7. Ивочкин А., Панюк В., Саргаева М., Долгая Ю., Целуев Е. Запыленность рудничного воздуха и меры борьбы с угольной и породной пылью // Энергонадзор. — 2015. — № 9(73). — С. 40.

8. Дрёмов А. В. Обоснование рациональных параметров обеспыливания в комбайновом проходческом забое. Автореф. дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук. — М.: МГГУ, 2010.

9. Левин Л. Ю., Исаевич А. Г., Семин М. А., Газизуллин Р. Р. Исследование динамики пылевоздушной смеси при проветривании тупиковой выработки в процессе работы комбайновых комплексов // Горный журнал. — 2015. — № 1. — С. 72–75.

10. Файнбург Г. З., Овсянкин А. Д., Вайсман О. Я., Шалаев С. В. Опыт применения всасывающего способа проветривания комбайновых выработок на Верхнекамских калийных рудниках / Совершенствование разработки соляных месторождений: межвузовский сборник научных трудов. — Пермь: Пермский политех. институт, 1990. — С. 122—127.

11. Xu G., Luxbacher K., Ragab S., Xu J., Ding X. Computational fluid dynamics applied to mining engineering: a review // International Journal of Mining, Reclamation and Environment. 2016, vol. 31, no. 4, pp. 251—275.

12. Tariq F., Bekir G. Evaluation of line brattice length in an empty heading to improve air flow rate at the face using CFD // International Journal of Mining Science and Technology. 2017, vol. 27, no. 2, pp. 253—259.

13. Roghanch P., Kocsis K. C. Improving the climatic conditions in development and production workings of hot underground mines by redesigning the auxiliary ventilation system: a case study // International Journal of Mining and Mineral Engineering. 2017, vol. 8, no. 4, pp. 280—293.

14. Carriere R., McGuire C., McLaren E., Witow D. Studying operational improvements in blast gas clearing using ventilation control / Proceedings of the 16th North American Mine Ventilation Symposium. 2017, pp. 19.7–19.16.

15. Семин М. А., Левин Л. Ю. Теоретическое исследование теплообмена между воздушным потоком и крепью шахтного ствола при наличии тепловой конвекции // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 6. — С. 151–167. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-6-0-151-167.

16. Медведев И. И., Красноштейн А. Е. Аэрология калийных рудников. — Свердловск: УрО АН СССР, 1990. — 249 с.

17. Landahl H. D. On the remonal of air-bornedrop-lets by human respiatori tract // The Bulletin of Mathematical Biophysics. 1980, vol. 12, pp. 43–56.

18. Weibel E. T. Morphometry of the human lung. Berlin, 1963. 156 p.

19. Косяченко Г. Е. Гигиенические основы комплексной оценки добычи калийных руд Беларуси и рационального использования спелеосреды месторождения: авто-реф. дис. ... д-ра мед. наук: 14.00.07. — Минск: Белорус. гос. мед. ун-т, 2004. — 38 с.

20. Жихарев С. Я., Родионов В. А., Пихконен Л. В. Исследование технологических свойств и показателей взрывопожароопасности каменноугольной пыли инновационными методами // Горный журнал. — 2018. — № 6. — С. 45—49. DOI: 10.17580/gzh.2018.6.09.

21. Колесов Е. В. Разработка методики расчета количества воздуха, требуемого для проветривания тупиковых проходческих выработок после взрывных работ // Горное эхо. — 2019. — № 3. — С. 80—84.