CC BY
26
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ «НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 98» МОСКВА, МГГУ, 2.02.98 - 6.02.98_________
А.А. Мартынов, к.т.н.,
Теруправление Госнадзорохрантруда по Донецкой обл.
КОМПЬЮТЕРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОГНОЗА И ВЫБОРА ПРАКТИЧЕСКИХ МЕР ПО НОРМАЛИЗАЦИИ ТЕПЛОВЫХ УСЛОВИЙ В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ
Развитие угольной промышленности в Донецком бассейне характеризуется большой глубиной разработки пластов и связано с решением проблемы поддержания в горных выработках благоприятных для здоровья и безопасной трудовой деятельности шахтеров климатических параметров рудничной атмосферы. К настоящему времени 150 шахт в бассейне достигли глубины 600 м, в том числе на 41 шахте добыча угля производится с горизонтов свыше 1000 м. Значительный ряд шахт в регионе (им. А.А. Скочинского, им. В.М. Бажанова, “Шахтерская-Глубокая”, им. Я.М. Свердлова, “Прогресс” и др.) ведет очистные работы на горизонтах 1100-1300 м с температурой боковых пород в выработках 40-48° С.
Освоение глубоких горизонтов на шахтах сопровождается формированием в рабочих забоях температур воздуха выше допустимых Правилами безопасности норм [1]. Наиболее неблагоприятные климатические условия формируются в подготовительных тупиковых выработках и очистных забоях. Основными источниками теплоприращения воздуха в выработках выемочных участков являются горный массив, выемочное и транспортное электрооборудование, транспортируемое ископаемое, в обводненных выработках -шахтная вода. В тепловом балансе лав и выемочных участков в целом существенную долю составляют теплопритоки из выработанного пространства.
Широкий диапазон горногеологических и горнотехнических условий отработки запасов угля на шахтах предопределяет применение большого числа технологиче-
ских схем и параметров разработки пластов. Применяемые на действующих глубоких шахтах технологические схемы по фактору формирования климатических условий в выработках выемочных участков имеют существенные отличия. Последние к настоящему времени на основании выполненных исследований установлены и нашли отражение в подготовленном Мак-НИИ совместно с ДонУГИ отраслевом нормативном документе “Руководстве по выбору рациональных с учетом теплового фактора технологических схем разработки пологих пластов глубоких шахт” [2].
Установлено, что степень проявления теплового фактора в выработках выемочных участков во многом определяется комплексом технологических решений отработки пластов и прежде всего системой разработки, схемой и параметрами проветривания, способом управления горным давлением, местом размещения основного участкового электрооборудования, рядом других параметров (длина выемочного поля, длина лавы и др.). Оптимизация указанных горнотехнических решений по тепловому фактору в конкретных условиях разработки угольных пластов, обоснование эффективных способов и средств регулирования теплового режима, в том числе и искусственного охлаждения воздуха, возможны только на основе выполнения трудоемких вариантных тепловых расчетов горных выработок.
Для оказания оперативной помощи ИТР шахт, проектных организаций при выполнении многовариантных прогнозных тепловых расчетов выработок выемочных
участков и выбора рациональных по тепловому фактору технологических схем разработки угольных пластов, параметров горных работ, обоснованных мер по нормализации тепловых условий в очистных забоях разработана компьютерная технология для персональных ЭВМ, совместимых с 1ВМ [3]. Выполнение указанных работ необходимо при разработке проектов новых и реконструируемых шахт, определении перспективных программ развития горных работ по пластам, планировании ввода в эксплуатацию новых выемочных участков на действующих шахтах, выборе практических неотложных мер по улучшению теплового состояния шахтной атмосферы в выработках глубоких горизонтов. Укрупненная блок-схема компьютерной программы теплового расчета выемочных участков угольных шахт показана на рисунке.
Программа разработана на основании действующих в угольной промышленности нормативных документов с учетом достижений в прогнозировании температурных условий в выработках выемочных участков, дифференцированно учитывающих вынос тепла утечками воздуха из зоны выработанного пространства. Доля теплопритоков из выработанного пространства в лавах при глубине разработки 600-1100 м составляет 28-68 %, а в участковых выработках с исходящей струей воздуха - 38-53 %. Величина теплопри-токов определяется температурой горных пород, утечками воздуха через выработанное пространство и зависит от системы разработки, способа управления горным давлением, схемы и параметров проветривания выемочного участка. С
глубиной величина теплопритоков из выработанного пространства увеличивается.
Данная компьютерная программа позволяет с достаточной степенью точности прогнозировать температуру утечек воздуха через выработанное пространство лав, поступление тепла из него в лаву и вентиляционную выработку. С учетом указанного программа предусматривает решение следующих задач: прогноз температуры воздуха в выработках выемочного участка при естественном режиме формирования климатических условий и применении искусственного охлаждения; определение холодопотребности лавы, необходимой холодильной мощности оборудования для нормализации теплового режима в выработках в соответствии с требованиями Правил безопасности [1].
Область применения разработанной программы теплового расчета горных выработок на ПЭВМ
распространяется на шахты, разрабатывающие пологие и наклонные угольные пласты.
Внедрение компьютерной технологии прогноза температурных условий в выработках выемочных участков обеспечивает возможность оперативного выполнения оценки и выбора рациональных по тепловому фактору горнотехнических решений и параметров разработки угольных пластов на глубоких горизонтах: системы разработки; направления перемещения очистного забоя; способа управления горным давлением; схемы проветривания выемочного участка, лавы; способа и средств охраны участковых выработок; расхода воздуха на выемочном участке; механизации очистных работ; длины выемочного поля, лавы; нагрузки на очистной забой и др.
Компьютерная программа позволяет в кратчайшие сроки установить целесообразные практические действия шахт по улучшению
и нормализации температурных условий в очистных забоях, в том числе с применением искусственного охлаждения воздуха на выемочных участках. При этом определить параметры охлажденного воздуха, необходимую холодильную мощность средств охлаждения, оптимальную расстановку воздухоохладителей в участковых штреках. Из специальных мер программа позволяет для конкретных условий произвести оценку осушения участковых воздухоподающих выработок, уменьшения (локализации) выноса тепла утечками воздуха из зоны выработанного пространства и ряда других мероприятий.
Разработанная компьютерная технология является первым шагом в создании программных средств для ПЭВМ по данному направлению, получившая практические положительные результаты апробации и внедрения на глубоких шахтах Донецкого бассейна.
Результаты практического использования компьютерной технологии на шахтах “Шахтерская-Глубокая” (глубина разработки 1300 м), им. В. Володарского (1300 м), им. В.М. Бажанова (1250 м) и других показали ее надежную работоспособность, точность и достоверность выполняемых прогнозных тепловых расчетов, преимущества оптимизации параметров разработки пластов по тепловому фактору.
Обоснованный выбор рациональных с учетом теплового фактора технологических схем в конкретных условиях разработки пластов обеспечивает минимальные холодопотребности очистных забоев и затраты на кондиционирование воздуха [4].
Программа проста в использовании, не требует от потребителя специальных навыков и знаний сложной теории тепломассообменных процессов в горных выработках. При выполнении тепловых расчетов с использованием данной программы на ПЭВМ требуется лишь правильный выбор и ввод исходных данных, характерных
для шахты и выработок выемочных участков. Выполнение прогноза температуры воздуха в выработках, выбор целесообразных технологических решений и параметров разработки угольных пластов по тепловому фактору с использованием данной компьютерной программы характеризуется быстротой получения результатов.
Компьютерная технология в настоящее время внедрена в Донецком бассейне на глубоких шахтах государственных холдинговых компаний “Донуголь”, “Шахтерск-антрацит”, “Свердловантрацит”. В разработке программных средств, их апробации и внедрении на шахтах принимали участие науч-
ные сотрудники МакНИИ Р.М. Саноцкий, А.А. Климов.
Положительные результаты внедрения и отзывы о использовании компьютерной программы позволяют рекомендовать ее для более широкого применения работниками угольной промышленности, занимающихся решением проблемы борьбы с высокими температурами воздуха в шахтах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Правила безопасности в угольных шахтах. ДНАОП 1.1.30-1.01-96. Киев, 1996, - 421 с.
2. Руководство по выбору рациональных с учетом теплового фактора технологических схем разработки по-
логих пластов глубоких шахт. КД 12.5.012 - 94. - МакНИИ, 1994, - 54 с.
3. Бобров А.И., Мартынов А.А., Тулуб С.Б. Компьютерная технология выбора рациональных по тепловому фактору технологических решений разработки пологих пластов глубоких шахт // Горная промышленность на пороге XXI века: Доклады 16 Всемирного Горного Конгресса. София, Болгария, 1994. Т. 4, - С. 119-124.
4. Мартынов А.А., Яковенко А.К., Саноцкий Р.М. Рациональные по тепловому фактору технологические схемы разработки пластов и компьютерная технология их выбора для конкретных условий глубоких шахт // Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах: Сб. научн. трудов. -МакНИИ, 1996. - С.107-116.
© А.А. Мартынов
