Чтобы обезопасить шахтеров от воздействия ядовитых веществ и скопления горючих газов, которые образуются при добыче полезных ископаемых, горные выработки нужно проветривать. Главные вентиляторные установки подают требуемое количество свежего воздуха, который разбавляет вредные и взрывоопасные примеси до допустимых концентраций, однако длина подземных шахт с каждым годом все увеличивается и может достигать несколько сотен километров. При высоком темпе добычи становится сложнее поддерживать высокий уровень энергоэффективности вентиляции.
Существует много разных подходов к снижению энергозатрат рудников. Например, учёные Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) совместно с коллегами из Горного института УрО РАН под руководством заместителя директора ГИ УрО РАН профессора д.т.н. члена-корреспондента РАН Льва Левина доказали, что повысить эффективность вентиляции можно с помощью последовательного проветривания камер служебного назначения. Предложенная ими система экономит энергопотребление главных вентиляторных установок и сокращает выбросы углекислого газа в атмосферу.
На практике это выглядит следующим образом. В горных выработках передвигается самоходный дизельный транспорт, также производятся сварочные, огневые и режущие работы. Для всех процессов необходимы специально оборудованные места — камеры служебного назначения. Так как в помещениях есть источники газовыделения, то, согласно правилам безопасности, при ведении горных работ они должны проветриваться обособленной струей свежего воздуха, отдельно от остального рудника, чтобы ядовитый газ не попал в рабочие зоны.
Зачастую источники образования вредных примесей не так сильно загрязняют воздух, используемый для проветривания камер служебного назначения, поэтому ученые предложили способ, который позволяет безопасно проветривать камеры служебного назначения последовательно, так, чтобы воздух не сбрасывался в исходящий поток, а использовался для последующих рабочих зон.
Для этого была построена математическая модель газораспределения, учитывающая особенности движения воздушных потоков, а также количество, местоположение и интенсивность газовыделений.
«Мы начали работу с проведения натурных замеров на калийном руднике. Затем смоделировали несколько возможных сценариев последовательного проветривания. Во всех случаях энергоэффективность системы вентиляции повысилась более чем на 10%. Расчётная ежесуточная экономия затрачиваемой электроэнергии составила более 19 тыс. кВт·ч. Для полного последовательного проветривания всех камер служебного назначения важно внедрить организационные и технические решения, которые обезопасят ведение горных работ. Для этого мы разработали специальный алгоритм. Все предложенные нами решения прошли экспертизу промышленной безопасности и уже постепенно реализуются на горных предприятиях», — рассказал ассистент кафедры «Разработка месторождений полезных ископаемых» ПНИПУ Андрей Суханов.
Статья с результатами опубликована в научно-техническом журнале «Горный информационно-аналитический бюллетень».
Текст: Ксения Старкова.
Источник: «Поиск».