ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СНИЖЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА В ТУПИКОВЫХ ЗАБОЯХ РУДНИКОВ НОРИЛЬСКОГО ПРОМЫШЛЕННОГО РАЙОНА ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДОЛЕДЯНОЙ СМЕСИ
DOI:
https://doi.org/10.7242/echo.2023.1.20Ключевые слова:
рудник, тупиковый забой, микроклимат, теплообмен, возобновляемый источник энергии, охлаждение воздуха, водоледяная смесьАннотация
Согласно истории, охлаждение рудничного воздуха льдом применялось еще в 1860-х годах в шахтах США. Однако в 1902 году Уиллисом Кэррьером на основании открытий Майкла Фарадея в области сжатия и сжижения газов был разработан электрический способ кондиционирования воздуха. В результате, начиная с 1920-х годов, парокомпрессионные холодильные машины практически полностью вытеснили ледяное рудничное охлаждение. Тем не менее, сегодня, в условиях мирового стремления к энергосбережению, важным является пересмотр имеющегося практического опыта с целью открытия новых возможностей некогда забытых технологий с учетом современных достижений в науке и технике. В настоящей статье представлены результаты оценки эффективности охлаждения воздуха льдом в тупиковых забоях рудников Норильского промышленного района. Рассмотрены две технологии водоледяного охлаждения: с размещением водоледяной смеси перед вентилятором местного проветривания и с размещением водоледяной смеси в проходческом забое. Выполнено сравнение водоледяного кондиционирования и кондиционирования с использованием холодильных машин. В результате исследования сделан вывод о том, что охлаждение воздуха на 20,5°С (эквивалентная мощность электрического воздухоохладителя – 939 кВт) возможно при размещении водоледяной смеси перед вентилятором местного проветривания на участке выработки длиной 290 м. Внутризабойное охлаждение является неэффективным и позволяет снизить температуру воздуха не более, чем на 1,1°С. Для повышения рациональности водоледяного охлаждения необходимо использование технологий, увеличивающих площадь контакта воздуха со льдом, таких как мелкодисперсное водоледяное охлаждение или охлаждение закрепного пространства горной выработки.
Библиографические ссылки
Зайцев А.В. Научные основы расчета и управления тепловым режимом подземных рудников: дис.
…д.т.н.; 25.00.20: защищена 23.05.19 / Зайцев Артем Вячеславович. – Пермь, 2019. – 247 с.
Щербань А.Н., Кремнев О.А., Журавленко В.Я. Руководство по регулированию теплового режима
шахт. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1977. – 359 с.: ил.
Воропаев А.Ф. Управление тепловым режимом в глубоких шахтах: – М.: Госгортехиздат, 1961. – 247 с.
Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при
ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых»: утв. 08.12.2020, № 505, действуют с 01.01.2021 г. – М.: ЗАО «НТЦ исследований проблем пром. безопасности, 2021. – 520 с. –
(Документы межотраслевого применения по вопросам промышленной безопасности и охраны недр:
сер. 03, вып. 78).
Pokhrel S., Kuyuk A.F., Kalantari H., Choreishi-Madiseh S.A. Techno-economic trade-off between battery
storage and ice thermal energy storage for application in renewable mine cooling system // Applied Sciences. – 2020. – V. 10, №. 17. – номер статьи 6022.
Шувалов Ю.В., Бобровников В.Н., Согрин Б.А., Ганшевский С.П. Тепло-хладоснабжение шахт и
рудников с использованием низкопотенциальных источников тепла (холода) и фазовых переходов
воды // Горн. информ.-аналит. бюл. – 1999. – № 4. – С. 224-225.
Лискова М.Ю., Воронкова Ю.А., Голик В.И. Основные способы нормализации теплового режима
рудника // Изв. ТулГУ. Науки и Земле. – 2018. – №. 4. – С. 85-94.
Trapani K., Chen Z. Computational fluid dynamic modelling of the Frood-Stobie ice stope thermal storage
for mine ventilation heating // Deep Mining 2017: Proceedings of the Eighth International Conference on
Deep and High Stress Mining. – Australian Centre for Geomechanics, 2017. – С. 289-298.
Kamyar A., Aminossadati, Leonardi C., Sasmito A. Current developments and challenges of underground
mine ventilation and cooling methods // Coal Operators’ Conference. –Wollongon. – 2016. – С. 277-287.
Mackay L., Bluhm S., Van Rensburg J. Refrigeration and cooling concepts for ultra-deep platinum mining //
The 4th International Platinum Conference, Platinum in transition «Boom or Bust», The Southern African
Institute of Mining and Metallurgy, 2010. – P. 285-292.
De Wet J., Mackay L., Bluhm S., Walter K. Refrigeration and ventilation systems for ultra-deep platinum mining in the bushveld igneous complex // Proceedings of the 10th international mine ventilation congress. – Sun
City, South Africa. – 2014. – С. 2-8.
Belle B., Biffi M. Cooling pathways for deep Australian longwall coal mines of the future // International
Journal of Mining Science and Technology. – 2018. – V. 28, №. 6. – С. 865-875.
Srivatsan J.S., Pandey A., Current developments in mine air cooling systems: case study of an Indian coal mine
using different cooling strategies // Recent advances in mining technology (RAMT). – 2019. – С. 23-24.
Wang M., Liu L., Chen L., Zhang X., Zhang B., Ji C. Cold load and storage functional backfill for cooling
deep mine // Advances in Civil Engineering. – 2018. – V. 2018. – Номер статьи 5435214.
Тарасова Е.В. Системы кондиционирования воздуха с сезонными аккумуляторами естественного
холода: дис. ... к.т.н.: 05.23.03: / Тарасова Елена Владимировна. – Владивосток, 2013. – 151 с.: ил.
Тарасова Е.В., Штым А.С. Изменение термодинамических параметров охлажденного воздуха при
прямом контакте с естественным источником холода // Вестник гражданских инженеров. – 2012. –
№ 6 (35). – С. 107-112.
