Увеличение энергоэффективности систем вентиляции калийных рудников путем реализации последовательного проветривания камер служебного назначения

В настоящее время одной из ключевых целей горнодобывающих предприятий становится снижение углеродного следа. Как следствие, остро встает вопрос снижения энергоемкости производственных процессов на шахтах и рудниках. Множество современных исследований в области рудничной вентиляции направлены на решение вопросов повышения энергоэффективности проветривания горных выработок. Дано описание одного из перспективных и недостаточно изученных подходов повышения энергоэффективности систем вентиляции калийных рудников, заключающегося в реализации последовательного проветривания камер служебного назначения. Предлагается система вентиляции, в которой воздушная струя после проветривания камеры служебного назначения будет использована для проветривания последующих рабочих зон, находящихся на том же направлении шахтного поля. Приведено описание натурных исследований газораспределения в условиях подземного рудника Верхнекамского месторождения калийномагниевых солей, а также результаты моделирования различных сценариев применения последовательного проветривания камер служебного назначения. Представлено научное обоснование безопасности предлагаемых технических и организационных решений на калийных рудниках. Приведены экономические показатели, доказывающие целесообразность разработанной системы проветривая камер служебного назначения. С помощью предлагаемых мероприятий возможно снижение производительности главной вентиляторной установки и снижение производительности системы воздухоподготовки.

Левин Л. Ю., Суханов А. Е., Исаевич А. Г. Увеличение энергоэффективности систем вентиляции калийных рудников путем реализации последовательного проветривания камер служебного назначения // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2023. – № 4. – С. 93–106. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_4_0_93.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках дополнительного соглашения к Соглашению о предоставлении субсидии из федерального бюджета № 075-03-2021-374/5 от 29 сентября 2021 г.

Левин Лев Юрьевич¹ — член-корреспондент РАН, д-р техн. наук, профессор, заместитель директора ГИ УрО РАН, заведующий отделом,
Суханов Андрей Евгеньевич¹ — младший научный сотрудник, e-mail: andy1997sae@gmail.com,
Исаевич Алексей Геннадьевич¹ — канд. техн. наук, зав. сектором,
¹ Горный институт Уральского отделения РАН.

Суханов А.Е., e-mail: andy1997sae@gmail.com.

1. Казаков Б. П. Разработка энергосберегающих технологий добычи полезных ископаемых на основе комплексного использования способов утилизации рудничного метана // Стратегия и процессы освоения георесурсов. — 2017. — Т. 15. — С. 263—267.

2. Казаков Б. П., Мальцев С. В., Семин М. А. Разработка способов повышения эффективности проветривания рудников сложной топологии // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2017. — № S5-1. — С. 51—58.

3. Шалимов А. В. Исследование влияния эжекторных установок на воздухораспределение в рудничных вентиляционных сетях произвольной топологии: Автореф. дис. … канд. техн. наук. — Пермь: ГИ УрО РАН, 2003.

4. Banasiewicz A., Wroblewski A., Gola S. Preliminary sources identification of nitric oxide (NO) emissions in underground mine // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021, vol. 942, no. 1, article 012019. DOI: 10.1088/1755-1315/942/1/012019.

5. Pan Y., Tukkaraja P., Sridharan S. J. Investigation of gas and airflow distribution in a block cave mine // Mining, Metallurgy & Exploration. 2022, vol. 39, no. 5, pp. 1—12. DOI: 10.1007/ s42461-022-00605-0.

6. Семин М. А., Гришин Е. Л., Левин Л. Ю., Зайцев А. В. Автоматизированное управление вентиляцией шахт и рудников. проблемы, современный опыт, направления совершенствования // Записки Горного института. — 2020. — Т. 246. — С. 623—632. DOI: 10.31897/ PMI.2020.6.4.

7. Semin M. A., Levin L. Y., Maltsev S. V. Development of automated mine ventilation control systems for Belarusian potash mines // Archives of Mining Sciences. 2020, vol. 65, no. 4, pp. 803—820. DOI: 10.24425/ams.2020.135178.

8. Мальцев С. В., Казаков Б. П., Семин М. А. Разработка способов повышения эффективности проветривания рудников со сложными системами вентиляции // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2019. — № 4. — С. 283—291.

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

10. 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.

11. 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. DOI: 10.1016/0167-9031(90)90504-L.

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

13. Маликов Е. А. Энергоэффективность вентиляции в шахтах // Международная научно-техническая конференция молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова. — 2021. — С. 4115— 4120.

14. Кузьмин И. К. Энергосберегающий синхронный электропривод шахтной вентиляторной установки: Автореф. дис. … канд. техн. наук. — М.: МЭИ (ТУ), 2007. — 18 с.

15. Шонин О. Б., Пронько В. С. Повышение энергетической эффективности главных вентиляторных установок шахт на основе многоцелевой системы управления частотно-регулируемым приводом // Материаловедение. Энергетика. — 2014. — № 2(195). — С. 49—57.

16. Papar R., Szady A., Huffer W., Vern M., Mckane A. Increasing energy efficiency of mine ventilation systems / Proceeding of the 8th US mine ventilation symposium. 1999, pp. 611—617.

17. Казаков Б. П., Левин Л. Ю., Шалимов А. В., Зайцев А. В., Семин М. А. Методы математического моделирования рудничных аэрологических процессов и их численная реализация в аналитическом комплексе «Аэросеть»: Монография. — Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2021. — 375 с.

18. Kormshchikov D. S., Grishin E. L. Analysis of mine-ventilation networks using the aeroset software / 20th SGEM International Multidisciplinary Scientific GeoConference Proceedings. 2020, vol. 20, pp. 17—26. DOI: 10.5593/sgem2020/1.2/s03.003.

19. Красноштейн А. Е., Файнбург Г. З. Диффузионно-сетевые методы расчета проветривания шахт и рудников. — Екатеринбург: УрО РАН, 1992. — 242 с.