ОСОБЕННОСТИ ПРОВЕТРИВАНИЯ КАЛИЙНЫХ РУДНИКОВ ПРИ ПОДЗЕМНОМ РАЗМЕЩЕНИИ ГЛАВНЫХ ВЕНТИЛЯТОРНЫХ УСТАНОВОК

  • Е.В. НАКАРЯКОВ Горный институт УрО РАН

Аннотация

При размещении главной вентиляторной установки (ГВУ) в надшахтных здани- ях скиповых стволов калийных рудников имеют место значительные внешние утечки воздуха (от 33 % до 48 %). Это вызвано размещением в зданиях скиповых стволов подъемного оборудования, в частности подъемные канаты имеют выход в атмосферу, вследствие этого здание негерметично. Имеется положительный опыт запуска подземных ГВУ, осуществляющих про- ветривание II калийного горизонта рудника 4 РУ ОАО «Беларуськалий», приведший к снижению внешних утечек воздуха до 4 %. Схема движения воздуха при подземном размещении ГВУ существенно не изменяется относительно схемы движения воздуха при поверхностном размещении. Однако, за счет изменения направления движения воздуха в местах загрузки и разгрузки скипов не понятен характер распространения пыли. Также, в зумпфовой части ствола часть исходящей струи воздуха попадает в воз- духоподающие выработки, таким образом необходимо детально изучить аварийные режимы проветривания. При параллельном включении ГВУ необходимо предусмот- реть варианты регулирования подачи воздуха [1, 2]. С целью наиболее энергоэффективного и безопасного проветривания рудников подземными ГВУ решаются следующие задачи: 1. Исследование пылевой обстановки в башенном копре и подземном комплексе загрузки скипов; 2. Моделирование распространения продуктов горения при возникновении пожара; 3. Разработка вариантов регулирования подачи требуемого количества воздуха. При подземном размещении ГВУ воздушный поток в башенном копре движется снизу вверх. При этом за счет напора, развиваемого ГВУ, в здании наблюдается повы- шенное давление относительно атмосферного. При этом пыль, образующаяся при раз- грузке скипа, «запирается» в бункере. 287 ----------------------- Page 288----------------------- Рис. 1. Движение воздуха при подземном размещении ГВУ Подземное размещение ГВУ обуславливает движение воздушных потоков на участке от камер взвешивающих конвейеров до зумпфа (рисунок 1). При этом пыль, образующаяся при загрузке скипа, подхватывается воздушным потоком и движется в бункер улавливания рудной мелочи, налипая на стенках бункера, не попадая в ствол. Описанное выше способствует снижению концентрации пыли в башенном копре до 10 раз (рисунок 2). Рис. 2. Сравнение концентрации пыли в здании скипового ствола в зависимости от размещения ГВУ Для предотвращения налипания пыли на стенках бункера улавливания рудной мелочи необходимо оснастить бункер вибровстряхивающим устройством. В связи с тем, что часть исходящего воздуха через камеры взвешивающих кон- вейеров и уклон чистки зумпфа попадает в околоствольный двор (ОД) (рисунок 1) воз- можно попадание продуктов горения в главные воздухоподающие выработки. Произведено моделирование распространения продуктов горения в динамике при обнаружении пожара в камерах подземных ГВУ (рисунок 3). 288 ----------------------- Page 289----------------------- Рис. 3. Распространение дыма при проветривании подземными ГВУ Из рисунка 3 видно, что при обнаружении пожара в камерах размещения под- земных ГВУ продукты горения через выработки камер взвешивающих конвейеров и уклона чистки зумпфа попадают в воздухоподающие выработки. Такой сценарий раз- вития аварийной ситуации не подразумевает реверсирования воздушной струи, таким образом возникает ситуация с отсутствием безопасного выхода горнорабочих, застиг- нутых данной аварией в выработках уклона чистки зумпфа и камер взвешивающих конвейеров. Более того, продукты горения, попав в воздухоподающие выработки, рас- пространяются по вентиляционной сети, тем самым осуществляют загазование данных выработок, которые при данной аварийной ситуации являются аварийным выходом. С целью исключения попадания продуктов горения в воздухоподающие выра- ботки разработаны варианты изменения схемы проветривания выработок ОД, но они так или иначе не давали необходимого эффекта. Единственное техническое решение в условиях конкретного рудника 4 РУ ОАО «Беларуськалий» - это размещение датчи- ков обнаружения дыма и газа в камерах размещения подземных ГВУ и своевременный автоматизированный запуск поверхностного ГВУ. Зона распространения продуктов го- рения при данном мероприятии приведена на рисунке 4. На руднике 4 РУ внедрена система автоматизированного управления про- ветриванием (САУП) [3, 4], позволяющая регулировать подачу воздуха в зависи- мости от режима проветривания. Можно прогнозировать явление срыва потока в случае работы одного из вентиляторов в режиме «останов» и другого - в режиме «рабочая смена». Описание срыва потока (работы вентилятора в зоне помпажа) и некоторые мероприятия по его предотвращению описаны в работе [1]. В работе [2] произведено сравнение энергоэффективности вариантов регулирования подачи воздуха: - за счет изменения частоты вращения и/или угла установки лопаток рабочего колеса вентиляторов в составе подземных ГВУ [5]; - за счет изменения угла открытия автоматической вентиляционной двери (АВД), установленной на каждом из проветриваемых направлений параллель- ными подземными ГВУ [6]. 289 ----------------------- Page 290----------------------- Рис. 4. Распространение дыма при задействовании поверхностной ГВУ В результате сравнения сделан вывод, что энергопотребление при обоих вариан- тах управления проветриванием находится в диапазоне -18 % - +24 % от наименьше- го энергопотребления при режиме «рабочая смена» - «рабочая смена». Однако, так как большую часть времени рудник работает в режиме «рабочая смена», выбран вариант управления проветриванием производительностью подземной ГВУ. В результате исследования выявлены основные особенности проветривания руд- ников при подземном размещении ГВУ в вентиляционных выработках и выдаче исхо- дящей струи воздуха по скиповому стволу. Данные особенности позволили сформули- ровать некоторые преимущества и недостатки данной схемы проветривания. Дальней- шая проработка позволила определить мероприятия и технические решения по предот- вращению выявленных недостатков. Преимущества: 1. Исключение внешних утечек воздуха через надшахтное здание башенного копра; 2. Существенное снижение концентрации пыли в здании башенного копра; 3. «Запирание» образующейся при загрузке скипов пыли в зумпфовой части ствола. Недостатки: 1. Опасность попадания продуктов горения в воздухоподающие выработки через камеры взвешивающих конвейеров и уклон чистки зумпфа; 2. «Налипание» пыли на стенках бункера улавливания рудной мелочи; 3. Возможность попадания рабочей точки вентилятора в зону «помпажа» при изменении режима проветривания. Технические решения: 1. Оперативное реагирование на датчики задымленности и автоматический за- пуск поверхностной ГВУ; 2. Оснащение бункера улавливания рудной мелочи вибровстряхивающим уст- ройством; 3. Предварительное определение параметров работы вентиляторов при измене- нии режима проветривания.

Литература

  1. Левин Л.Ю. Обеспечение устойчивости автоматической работы параллельно установленных осевых вентиляторов / Л.Ю. Левин, Е.В. Накаряков, А.Г. Исаевич // Горное эхо. - 2016. - № 1 (62). - С. 29-35.
  2. Накаряков Е.В. Обеспечение устойчивости работы параллельно установленных осевых вентиляторов в системе автоматического управления проветриванием / Е.В. Накаряков, Ю.А. Клюкин // Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых. - 2017. - № 1. - С. 382-385.
  3. Казаков Б.П. Способ оптимизации параметров работы нескольких главных вентиляторных установок для проектирования энергоэффективных режимов проветривания рудников сложной топологии / Казаков Б.П., Мальцев С.В., Семин М.А. // Изв. вузов. Горн. журн. - 2017. - № 1. - С. 101-108.
  4. Круглов Ю.В. Совершенствование алгоритма оптимального управления проветриванием вентиляционных сетей сложной топологии / Ю.В. Круглов, М.А. Семин // // Вестн. ПНИПУ: Геология. Нефтегазовое и горное дело. - 2013. - № 9.- С. 106-115.
  5. Круглов Ю.В. Основы построения оптимальных систем автоматического управления проветриванием подземных рудников / Ю.В. Круглов, Л.Ю. Левин // Изв. ТулГУ. Науки и Земле. - 2010. - Вып. 2. - С. 104-109.
  6. Круглов Ю.В. Математическое моделирование работы оптимальных систем автоматического управления проветриванием подземных рудников / Круглов Ю.В., Семин М.А., Зайцев А.В. // Изв. ТулГУ. Науки и Земле. - 2011. - № 2. - С. 116-126.
Опубликован
2018-10-01
Выпуск
Раздел
Статьи