Совершенствование подхода к определению относительной газообильности рабочих зон рудников Верхнекамского месторождения калийных и магниевых солей

Предложен новый подход к определению относительной газообильности рабочих зон калийных рудников Верхнекамского месторождения калийных и магниевых солей. Он рассмотрен с условием учета влияния различных факторов технологического процесса добычного оборудования при добыче полезного ископаемого в подземных горных выработках. Предложен способ определения коэффициента неравномерности газовыделения несколькими путями, в том числе с помощью методов статистической обработки. Выполнены натурные замеры в подземных горных выработках калийного рудника для определения величины неравномерности газовыделения из массива. Значения относительной газообильности рабочих зон, определенные в ходе газовой съемки, рассчитаны с применением существующего и предложенного подходов. Оценена применимость предложенного подхода в условиях реального рудника. Основной идеей нового, предлагаемого подхода к расчету относительной газообильности является снижение возможных рисков получаемой погрешности при отборе проб и дальнейшем расчете относительной газообильности по средним (во времени) значениям концентрации, в условиях цикличности работы комбайнового комплекса и, как следствие, интенсивности газовыделения. Применение нового подхода также приведет к повышению точности определяемых значений необходимого количества воздуха для проветривания рабочих зон рудников Верхнекамского месторождения калийных и магниевых солей.

Ключевые слова: рудник, газовый режим, рудничная атмосфера, рудничная вентиляция, отбор проб, относительная газообильность, концентрация газа, неравномерность газовыделения, газовая съемка, рабочая зона, рудничный воздух, газовый состав, формула определения относительной газообильности, концентрация метана, концентрация сероводорода.

Как процитировать:

Стариков А. Н., Мальцев С. В., Исаевич А. Г. Совершенствование подхода к определению относительной газообильности рабочих зон рудников Верхнекамского месторождения калийных и магниевых солей // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2023. – № 9. – С. 99–113. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_9_0_99.

Благодарности:

Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и образования РФ в рамках соглашения по государственному заданию № 075-03-2021-374 от 29 декабря 2020 г. (рег. номер 122012000396-6).

Информация об авторах:

Стариков Алексей Николаевич¹ — младший научный сотрудник, e-mail: starikov4488@mail.ru,
Мальцев Станислав Владимирович¹ — канд. техн. наук, зав. сектором рудничной вентиляции, e-mail: stasmalcev32@gmail.com,
Исаевич Алексей Геннадьевич¹ — канд. техн. наук, старший научный сотрудник, e-mail: aero_alex@mail.ru,
¹ Горный институт Уральского отделения РАН.

 

Контактное лицо:

Стариков А.Н., e-mail: starikov4488@mail.ru.

Список литературы:

1. Исаевич А. Г., Стариков А. Н., Мальцев С. В. Совершенствование метода отбора проб воздуха для определения относительной газообильности горючих газов в рудничной атмосфере // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 4. — С. 143—153. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_4_0_143.

2. Андрейко С. С., Иванов О. В., Лялина Т. А., Нестеров Е. А. Газоносность по свободным газам пород сильвинитовой и сильвинито-карналлитовой зон Верхнекамского месторождения // Горная промышленность. — 2021. — № 4. — С. 125—133. DOI: 10.30686/ 1609-9192-2021-4-125-133.

3. Бутузов Д. М. Компонентный состав свободных газов соляных пород Верхнекамского месторождения калийных солей // Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых. — 2016. — № 1. — С. 238—240.

4. 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. DOI: 10.17580/ gzh.2015.01.13.

5. 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.

6. Kholod N., Evans M., Pilcher R. C., Roshchanka V., Ruiz F., Coté M., Collings R. Global methane emissions from coal mining to continue growing even with declining coal production // Journal of Cleaner Production. 2020, vol. 256, article 120489. DOI: 10.1016/j. jclepro.2020.120489.

7. Wanting Song, Jianwei Cheng, Wenhe Wang, Yi Qin, Zui Wang, Marek Borowski, Yue Wang, Purushotham Tukkaraja Underground mine gas explosion accidents and prevention techniques–an overview // Archives of Mining Sciences. 2021, vol. 66, no. 2. DOI: 10.24425/ ams.2021.137463.

8. Fakai Wang, Xusheng Zhao, Yunpei Liang, Xuelong Li, Yulong Chen Calculation model and rapid estimation method for coal seam gas content // Processes. 2018, vol. 6, no. 11, article 223. DOI: 10.3390/pr6110223.

9. Чайковский И. И. О природе крупной антиклинальной складки на Верхнекамском месторождении солей, ее геомеханической и газово-геохимической зональности // Ученые записки Казанского университета. Серия Естественные науки. — 2021. — Т. 163. — № 3. — С. 490—499. DOI: 10.26907/2542-064X_2021_3.490-499.

10. Бобров Д. А. Информационно-справочная система газодинамических явлений и газоносности для условий шахтных полей рудников ПАО «Уралкалий» // Проблемы недропользования. — 2016. — № 2(9). — С. 12—18. DOI: 10.18454/2313-1586.2016.02.012.

11. Sidorenko A. A., Sirenko Y. G., Sidorenko S. A. Influence of face advance rate on geomechanical and gas-dynamic processes in longwalls in gassy mines // Eurasian Mining. 2018, vol. 1, pp. 3—8. DOI: 10.17580/em.2018.01.01.

12. Загвоздкин И. В., Лесов Г. П., Янович Д. М. Обеспечение безопасности и безаварийной работы комбайновых комплексов на рудниках ОАО «Уралкалий» // Безопасность труда в промышленности. — 2013. — № 9. — С. 46—49.

13. Лаптев В. Н., Исаевич А. Г., Норина Н. В., Южанин А. С., Дудина Е. Н., Ковин К. А., Мальцев С. В., Трушкова Н. А., Газизуллин Р. Р., Стариков А. Н. Патент № 157165 РФ. Устройство для непрерывного отбора газовоздушной смеси за заданный промежуток времени; заявитель и патентообладатель ГИ УрО РАН. № 2015111928; заявл. 1.04.15; опубл. 30.10.15, Бюл. № 32.

14. Li M., Dubaniewicz T., Dougherty H., Addis J. Evaluation of fiber optic methane sensor using a smoke chamber // International Journal of Mining Science and Technology. 2018, vol. 28, no. 6, pp. 969—974 DOI: 10.1016/j.ijmst.2018.05.010.

15. Zimmer M., Strauch B., Zirkler A., Niedermann S., Vieth-Hillebrand A. Origin and evolution of gas in salt beds of a potash mine // Advances in Geosciences. 2020, vol. 54, pp. 15—21. DOI: 10.5194/adgeo-54-15-2020.

16. Grgic D., Al Sahyouni F., Golfier F., Moumni M., Schoumacker L. Evolution of gas permeability of rock salt under different loading conditions and implications on the underground hydrogen storage in salt caverns // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2022, vol. 55, no. 2, pp. 691—714. DOI: 10.1007/s00603-021-02681-y.

17. Николаев А. В. Оценка адекватности математических моделей и зависимостей распределения газовоздушной смеси в пределах тупиковой выработки калийного рудника // Уголь. — 2022. — № 10 (1159). — С. 60—65. DOI: 10.18796/0041-5790-2022-10-60-65.

18. Dong J., Cheng L. Evaluation method of coal mine mode gas control mode based on analytic hierarchy process // Chemical Engineering Transactions. 2018, vol. 71, pp. 319—324. DOI: 10.3303/CET1871054.

19. Ang Liua, Shimin Liua, Gang Wang, Derek Elswortha Predicting fugitive gas emissions from gob-to-face in longwall coal mines: coupled analytical and numerical modeling // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2020, vol. 15, article 119392. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2020.119392.

20. Каледина Н. О., Чечель К. Н. Анализ газового баланса выемочного участка в обеспечении аэрологической безопасности // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 10-1. — С. 5—16. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_101_0_5.