ПРОВЕТРИВАНИЕ РУДНИКА «КАРАЛЬВЕЕМ»

  • Н.И. АЛЫМЕНКО Горный институт УрО РАН

Аннотация

Работниками Горного института УрО РАН при участии инженерно- технических работников рудника проведены исследования проветривания рудни- ка «Каральвеем». Цель - определение состояния вентиляции рудника (участоков «Безымянный» и «Промоина»), выявление недостатков и разработка рекомендаций по улучшению про- ветривания рудника. Основные факторы, вентиляционной сети рудника: - проветривание рудника производится нагнетательным способом по фланговой схеме; - ГВУ состоит из 2 осевых вентиляторов ВОД-21М; (+35 град.); - ГВУ в реверсивном режиме обеспечивает производительность не менее 60% от нормального режима проветривания. 307 ----------------------- Page 308----------------------- 1. Результаты замеров работы ГВУ Результаты замеров параметров работы ГВУ сведены в таблицу 2.1. При прове- дении ВДС в работе был вентилятор № 2 с углом установки лопаток рабочих колес +350. Реверсивный режим работы вентилятора № 2 был выполнен с тем же углом уста- новки лопаток рабочих колес. Параметры работы ГВУ, сведены в таблицу 2.1. Из таблицы 2.1 видно, что утечки в районе ГВУ в нормальном режиме проветривания ВУ-2 составляют 3 3 3,89 м /с или 3,96 % от производительности ГВУ - 98,13 м /с. Подача свежего воздуха в рудник ГВУ - 94,24 м3/с. По результатам воздушно-депрессионной съемки вентилятор ГВУ развивает давление в 1304,0 Па. Аэродинамическое со- противление, на которое работает ГВУ, составляет 0,135417 Нс2 8 /м , а эквива- 2 лентное отверстие составляет 3,23 м . Рудник можно считать средней тяжести проветривания. Таблица 2.1 Расчетные параметры работы ГВУ ВУ-2 № ВУ-2 0 Наименование параметра 0 +35 п/п +35 (реверс) 3 1 Производительность, м /с 98,13 65,62 2 3 3,89 2,15 Поверхностные утечки воздуха (суммарные), м /с, (%) (5,35) (6,60) 3 3 Количество воздуха, подаваемого в рудник, м /с 94,24 63,47 4 Развиваемое статическое давление, Па 1304 723 5 Мощность воздушного потока, Вт 127966 47507 6 Мощность, потребляемая из электрической сети, Вт 218232 197488 7 Статический к.п.д., % 58,64 24,06 3 8 Удельный расход энергии, Вт*с/м 0,62 0,84 9 Аэродинамическое сопротивление, на которое работа- 2 8 0,135417 0,168133 ет ГВУ, Нс /м 2 10 Эквивалентное отверстие, на которое работает ГВУ, м 3,23 2,90 0 Затем ВУ-2 была переведена в реверсивный режим работы (+35 ). Время пере- вода в реверсивный режим 6,2 мин. Аэродинамическое сопротивление, на которое ра- 2 8 ботает ГВУ увеличилось и стало 0,168133 Нс /м , это объясняется влиянием естествен- ной тяги, а также местными сопротивления на сопряжениях горных выработок. После реверсивного режима проветривания ВУ-2 была включена в нормальный режим про- ветривания. Режимы работы ВУ-2 (таблица 2.1) и анализ ВДС в 2014 году позволили сделать следующие вывод: аэродинамическое сопротивление вентиляционной сети рудника значительно снизилось за счет расширения сети горных выработок. Для дальнейшего анализа были рассмотрены аэродинамические характеристики вентилятора ГВУ и характеристика вентиляционной сети, на которую работает ГВУ. Аэродинамические характеристики ВУ-2 получены при работе вентилятора ГВУ на разных режимах. Кривые характеристик описываются уравнением вида Н = А + ВQ + CQ2 , где Н - развиваемое давление вентилятора, даПа. 308 ----------------------- Page 309----------------------- Все замеренные параметры были приведены к стандартным атмосферным ус- ловиям [1, 2]: давление 101330 Па, температура 20 град. С и отсутствию естествен- ной тяги. Таблица 2.2 Значения коэффициентов для описания аэродинамических характеристик ВОД-21М № 2 Угол установки ло- паток рабочих ко- А В С лес, град. 45 236,702 5,367 -0,0506 40 72,144 10,224 -0,0903 35 191,911 6,912 -0,0813 30 24,013 12,570 -0,1383 25 -106,107 17,984 -0,2071 20 -73,422 18,653 -0,2695 15 204,320 5,702 -0,1795 Аэродинамические характеристики, построенные по приведенным в таблицах зависимостям, отличаются от паспортных на 0,77-3,29 %. Для инженерных расчетов целесообразно пользоваться заводскими аэродинамическими характеристиками, кото- рые приводятся для стандартных атмосферных условий (рисунок 2.1), или аналитиче- скими зависимостями, приведенными в таблице 2.2, которые также отражают стан- дартные атмосферные условия. Характеристики вентиляционной сети, внешних утечек воздуха и вентилятора ГВУ показаны на рисунке 2.1. При изменении окружающей температуры и температу- ры в руднике режим работы вентиляторов будет меняться в широких пределах. Рис. 2.1. Нормальный режим Рис.2.2. Реверсивный режим На рисунках 2.1 и 2.2 показаны аэродинамические характеристики вентилятора ВОД-21М и характеристики вентиляционной сети рудника в нормальном и реверсив- ном режиме проветривания: 1 - рабочая точка вентилятора ГВУ; 2 - количество возду- ха, поступающее в рудник при давлении на вентиляторе ГВУ 1304 Па; 3 - количество внешних утечек при давлении на вентиляторе ГВУ 1304 Па; 4 - аэродинамическая ха- 309 ----------------------- Page 310----------------------- рактеристика вентиляционной сети, на которую работает вентилятор ГВУ;5 - аэродинамическая характеристика вентиляционной сети рудника; 6 - аэродинамическая характеристика внешних утечек воздуха. Расход воздуха в реверсивном режиме подаваемого в рудник более 60% по срав- нению с нормальным режимом проветривания. 2. Депрессия рудника Величина общерудничной депрессии определяется из выражения h = h + k * h + h , Па, ш р н р е где: h - суммарная расчётная депрессия прямолинейных участков для данного расчёт- р ного маршрута, Па; h - депрессия естественной тяги, Па; k - коэффициент, учиты- е н вающий депрессию местных сопротивлений на всём пути движения воздуха, берётся как часть расчётной депрессии h , k =0,25. р н Депрессия естественной тяги определена аналитическим способом по формуле: h = γ *Н , мм вод.ст., е ср 3 где: γ - среднеконтурный удельный вес воздуха, кг/м ; Н - разность отметок воздухопо- ср дающей и воздуховыдающей выработок, м; tn - температура наружного воздуха в устье о о воздухоподающей выработки, С; tср - средняя температура рудничного воздуха, С. Рис. 2. Аксанометрия рудника «Каральвеем» При отработке запасов участоков «Безымянный» и «Промоина» в отработку будет включен в работу участок «Русловое», что изменит количество воздух, поступающее в рудник на разные участки, но оставит производительность рудника на прежнем уровне. 310 ----------------------- Page 311----------------------- 3. Расчёт расхода воздуха для проветривания рудника В нормальном режиме определяется по формуле: 3 Q = k (∑Q + ∑Q + ∑Q + ∑Q + ∑Q ) м /с, уч пр к пв ут где: k - коэффициент учитывающий неравномерность распределения воздуха (k = 1,05 при одном горизонте, k = 1,1 при двух горизонтах, k = 1,2 при трёх и более); ∑Qуч - сумма количества воздуха для проветривания выемочных участков, принимаются наи- 3 большие расходы воздуха полученные при расчётах по всем факторам, м /с; ∑ Qпр - сумма количества воздуха для обособленного проветривания проходческих выработок, 3 проводимых за пределами выемочных участков, м /с; ∑Q - сумма количества воздуха к для обособленного проветривания технологических камер, м3 /с; ∑ Qпв- сумма количе- ства воздуха для обособленного проветривания поддерживаемых выработок, м3 /с; ∑Qут - сумма утечек воздуха через вентиляционные сооружения за пределами выемоч- 3 ных блоков, м /с. Количество воздуха для проветривания рудника на участках «Промоина» и «Бе- зымянный», «гор. 480м - 370м и «гор. 520м» составит при: T = 30 мин, 3 Q =1,2х(23,60+22,75+11,01+3,52+60,60+1,06+4,26+1,06) = 153,43 м /с. Q 3 ГВУ = 1,05 х 153,43 = 161,10 м /с, где 1,05 - коэффициент утечек в районе ГВУ. 0 Угол установки лопаток рабочего колеса вентилятора ГВУ + 45 (летний период). Расчет потребности в свежем воздухе для проветривания подземных горных ра- бот, с учетом производства геологоразведочных работ, выполнен по норме расхода 5 3 м /мин на 1 л.с. мощности ДВС. Общепринятой практикой является сокращение нормы расхода свежего воздуха на 1 л.с. Кроме того, применение на проходке геологоразведочных выработок ПДМ Toro- 151 также даст значительное снижение потребности рудника в свежем воздухе. Обос- нование применения оптимальной нормы воздуха на 1 л.с. для транспорта с двигателя- ми внутреннего сгорания (ДВС) в условиях рудника и применение ПДМ Toro-151 соз- дает значительные резервы мощности ГВУ рудника. При завершении работ на участках «Безымянный» и «Промоина», горные рабо- ты будут сконцентрированы на горизонтах 480м - 355м. При неизменной производст- 3 венной мощности рудника и при норме воздуха на 1 л.с. техники с ДВС 2,5 м /мин рас- четное количество воздуха существенно снизится и ГВУ обеспечит подачу потребного количества воздуха в рудник [3]. Такой режим проветривания обеспечивает ГВУ при 0 угле установки лопаток рабочих колес +45 . 4. Естествення тяга Величина естественной тяги, приведенная в таблицах рассчитана по среднеме- сячным, максимальным и минимальным значениям температуры наружного воздух и температуры воздуха в руднике. На рисунках 3.1-3.3 видна динамика изменения есте- ственной тяги в течение года на участках рудника отнесенным к гор. 520 м, месту рас- положения ГВУ. Влияние естественной тяги на работу ГВУ значительно [4]. 311 ----------------------- Page 312----------------------- Рис. 4.1. Гор. 480 м и 520 м. Рис. 4.2. Гор. 520 м и 876 м. Рис. 4.3. Гор. 520 м и 777 м. Максимальные и минимальные значения естественной тяги, построенные по из- менению температур наружного воздуха в течении года. Естественная тяга большую часть года помогает работе ГВУ, а в теплое время года работает в противонапоре с ГВУ, что приводит к снижению производительности ГВУ и снижению поступления воздуха в горные выработки. В некоторых выработках за счет естественной тяги, в за- висимости от температуры наружного воздуха и температуры воздуха в руднике, может произойти как увеличение расхода воздуха в горных выработках, так и снижение рас- хода, вплоть до прекращения движения и опрокидывания струй. Исходя из этого, ре- жим работы вентиляторов ГВУ должен обеспечивать воздухом места ведения горных работ, как в нормальном режиме проветривания, так и в реверсивном. Рекомендации 1. Для более эффективного перераспределения воздуха по участкам вентиляци- онной сети рудника в основных узлах должны использоваться вентиляционные двери с регулируемыми вентиляционными окнами. 2. Необходимо установить капитальные регулируемые вентиляционные двери на штольне №19 в районе сопряжения с вентиляционным восстающий № 1 или вентиля- ционный двери должны быть перенесены от сопряжения со штольней «Капитальная», для снижения аэродинамического сопротивления участка вентиляционной сети и более эффективного распределения воздушной струю по участкам рудника; 3. Необходимо установить ППВУ на базе вентилятора ВМЭ-8 для распределения воздушной струи по рабочим зонам гор.355м в районе съезда; 4. Необходимо установить шлюзовые ворота с регулируемыми вентиляционны- ми окнами на гор. 430 м для эффективного распределения воздушной струю по участ- кам гор. 430м-355м рудника. 5. Необходимо увеличить производительность ГВУ рудника для обеспечения потребным количеством воздуха рабочих зон рудника, за счет установки лопаток рабо- чего колеса вентилятора на +450 в летний период. 6. Для инженерных расчетов целесообразно пользоваться заводскими аэродина- мическими характеристиками вентиляторов ГВУ рудника, которые приводятся для стандартных атмосферных условий. 7. При дальнейшей работе на нижележащих горизонтах необходимо разработать специальные технические условия по разбавлению свежим воздухом отработавших га- 3 зов машин с ДВС путем снижения потребного количества воздуха на 1 л.с. с 5 м /мин до 2,5 м3/мин, что позволит использовать большее количество техники с ДВС в рудни- ке, не нарушая ЕПБ. 8. Для рассмотрения вопроса, о дальнейшем снижении количества воздуха тре- буемого для проветривания рудника, необходимо разработать методику отбора проб отработанных газов в машинах с ДВС для снижения нормы количества воздуха на 1 л. с. номинальной мощности двигателя.

Литература

  1. Рудничная вентиляция: справ. / под ред. К.З. Ушакова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1988. - 440 с.: ил.
  2. Справочник по рудничной вентиляции / под ред. А.И. Ксенофонтовой. - М. Госгортехиздат, 1962. - 692 с.: ил.
  3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых». Вып. 78: утв. 11.12.2013, № 32935. - М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2016. - 276 с. - (Документы межотраслевого применения по вопросам промышленной безопасности и охраны недр: сер. 03).
  4. Воздушно-депрессионная съемка рудника «Каральвеем» ОАО «Рудник Каральвеем»: отчет по договору на оказание услуг №15/2017 от 13 марта 2017 г. / ГИ УрО РАН; отв. исполн. Н.И. Алыменко. - Пермь; Билибино, 2017. - 63 с.
Опубликован
2018-10-01
Выпуск
Раздел
Статьи