CC BY
67
© Н.И. Алыменко, Д.Н. Алыменко, А.А. Каменских, 2009
УДК 622.4
Н.И. Алыменко, Д.Н. Алыменко, А.А. Каменских
ОСОБЕННОСТИ ПРОВЕТРИВАНИЯ РУДНИКА «КАРАЛЬВЕЕМ»
Определено существующее состояние вентиляции рудника «Каральвеем», построена адекватная расчетная модель рудника, приведена динамика изменения вентиляционной сети и вентиляционных параметров на перспективу при увеличении производственной мощности рудника.
Ключевые слова: рудник, очистные работы, проветривание рудника, вентиляторная установка, вентиляционная струя.
Я а территории Билибинского района Чукотского автономного округа находится Каральвеемское золоторудное месторождение. Участки месторождения «Промоина» и «Безымянный», входящие в рудник «Каральвеем», расположены в 18 км к северо-западу от г. Билибино. На руднике осуществляется добыча кварцево-жильных руд. Рудник «Каральвеем» расположен в зоне многолетнемерзлых пород.
В апреле-мае 2007 года была проведена воздушно-депрессионная съемка (ВДС). Цель работы - определение состояния вентиляции рудника «Каральвеем» и расчет ветиляционных параметров на перспективу.
Рудник проветривается нагнетательным способом по фланговой схеме (рис. 1). На устье штольни (шт.) № 19 (гор. 520 м) расположено здание главной вентиляторной установки (ГВУ). ГВУ состоит из 2-х осевых вентиляторов ВОД-16П, постоянно находящихся в одновременной работе, с углами установки лопаток рабочих колес +25 град. На каждом вентиляторе установлено только рабочее колесо 1 ступени. Сняты рабочие колеса 2 ступени и электродвигатели, приводящие их в движение. Установленная мощность каждого вентилятора составляет 160 кВт (асинхронный электродвигатель). ГВУ не имеет резерва [1]. Подогрев воздуха, поступающего в рудник в холодное время года, не предусмотрен. Участок шт. № 19 до пересечения со шт. «Капитальная» выполняет функции, как вентиляционной выработки, так и теплоаккумулирующей выра-
ботки, где и происходит стабилизация температурновлажностных
Рис. 1. Схема движения воздуха в нормальном режиме проветривания
параметров поступающего в рудник свежего воздуха в зимнее и летнее время. Управление работой вентиляторов осуществляется из здания ГВУ. Запуск и остановка вентиляторов возможны также от диспетчера рудника (кроме режима реверсии).
Особенностью проветривания рудника является наличие значительной естественной тяги (рис. 2), так как максимальный перепад высот между штольнями составляет 396 м. Также наблюдаются значительные колебания температуры воздуха не только в течение года, но и в течение суток.
Расчет необходимого для проветривания количества воздуха выполнялся по методике, разработанной для рудника «Каральвеем» [2] по следующим факторам: газы от взрывных работ, минимально допустимой скорости движения струи воздуха (пылевой фактор), наибольшему числу людей, отработавшим газам двигателей внутреннего сгорания. В результате расчета в рудник необходимо подавать 30,74 м3/с воздуха.
Очистные работы проветриваются за счёт общешахтной депрессии. Проветривание тупиковых забоев осуществляется вентиляторами местного проветривания. Камерные выработки - депо и др., проветриваются обособленной струей.
Удельный расход электроэнергии ГВУ составляет 1,30 Вт*с/м3, что является неплохим показателем при работе на «жесткую» сеть. Суммарная потребляемая ГВУ мощность составляет 157,3 (80,3 + 77,0) кВт, при установленной мощности электродвигателей 2 х 160 = 320 кВт. Таким образом, электродвигатели загружены только на 50 %.
При проведении ВДС было определено: 1) изменение температуры по пути движения воздуха в горных выработках рудника; 2) изменение плотности и удельного веса воздуха, которые рассчитаны с учетом температур при нормальном и реверсивном режиме проветривания, а также при движении воздуха только за счет естественной тяги.
ГВУ обеспечивает реверсирование вентиляционной струи, поступающей в выработки. Перевод ГВУ (двух вентиляторов) на реверсивный режим работы был выполнен за 7,0 мин. Расход воздуха, проходящего по главным выработкам в реверсивном режиме проветривания, составляет более 60% от расхода воздуха, проходящего в нормальном режиме (табл. 1).
■ ' у /*—♦—♦—.
S J* ,вг - f \ v ф Среднемеся чная
* ■ у ■ / • 8 X V/Л' 2 Максимальная !
у' ; Y —-Д • Минемальная 1
/ \ V
Месяцы
Рис. 2а. Естественная тяга между гор. 480 м и 520 м,
Рис. 26. Естественная тяга между гор. 520 м и 876 м
Месяцы
Рис. 2в. Естественная тяга между гор. 520 м и 777 м
Таблица 1
Количество воздуха в нормальном и реверсивном режимах проветривания
№ Штольня Qрев, м3/мин Qнорм, м3/мин Qрев/ Qнорм, %
1 13 249 299 83,3
2 12 94 123 76,4
3 8 135 152 88,8
4 8, штрек 20а 73 89 82,0
5 11 177 213 83,1
6 11, штрек 18 17 22 77,3
7 15 175 224 78,1
8 16 11 14 78,6
9 18 132 323 40,9
10 4 7 48 14,6
11 4.а 50 6 833,3
12 20 8 25 32,0
13 5 52 31 167,7
14 3 22 27 81,5
15 2 1 2 50,0
16 1 17 27 63,0
17 Капитальная
108 176 61 4
18 Конвейерный
19 19 ГВУ 1484 2010 73,8
20 6 171 213 80,3
Суммарная производительность двух параллельно работающих вентиляторов ВОД-16П с углами установки лопаток рабочих колес +250 составляла 34,72 м3/с свежего воздуха (рис. 3). Внешние утечки воздуха в районе ГВУ (не плотности и утечки через реверсивное устройство) составляли 1,08 м3/с или 3,00 % от ее производительности.
Сопротивление шт. № 19 от ГВУ до сопряжения со шт. «Капитальная» (рис. 1) 0,322425 нс2/м8, что составляет 62,62 % от сопротивления всей вентиляционной сети, которое равно 0,514913 нс2/м8. Эквивалентное отверстие вентиляционной сети рудника равно 1,66 м2, что позволяет отнести рудник к категории средней трудности проветривания.
Производительности одного вентилятора главной вентиляторной установки не хватает на подачу расчетного количества воздуха
в рудник. Для выполнения требования ПБ 03-553-03 [1] необходима реконструкция ГВУ.
В проветривании горных выработок участвует 90,4 % воздуха, поступающего в рудник. Для более эффективного перераспределения воздуха в основных узлах должны использоваться вентиляционные двери с регулируемыми вентиляционными окнами. На шт. «Капитальная» вентиляционные двери должны иметь механический привод, позволяющий машинисту электровоза открывать-закрывать их при технологических операциях. Регулирование поступления воздуха на гор. 480 м в восстающем из шт. № 19 на шт. № 6 не осуществляется. Установка вспомогательных вентиляторов подбирается опытным путем, что не всегда является оптимальным вариантом.
Управление воздухораспределением в рудничной вентиляционной сети имеет своей целью минимизацию затрат на проветривание за счет выбора оптимальных режимов работы ГВУ и регуляторов расхода воздуха, установленных в руднике. Параметры вентиляционной сети, замеренные при ВДС, легли в основу создания расчетной модели рудника, построенной в программе АэроСеть, разработанной в Горном институте УрО РАН. Расчетная схема вентиляционной сети рудника «Каральвеем» представлена на рис. 4. Расчеты и натурные замеры показали, что шт. № 19 оказывает основное влияние на сопротивление вентиляционной сети. С развитием горных работ на гор. 480 м и нижележащих горизонтах целесообразно расширить восстающий № 2 из шт. № 19 на шт. № 6.
Это позволит снизить сопротивление вентиляционной сети. В дальнейшем желательно рассмотреть вариант аэродинамического соединения шт. № 19 и шт. № 6 выработкой (вентиляционным восстающим) в непосредственной близости от ГВУ, что еще более облегчит вентиляционную сеть рудника.
Пользуясь расчетной схемой определены сопротивления ветвей, воздухораспределение в руднике и места установки регуляторов, позволяющих распределить воздух по участкам и внутри них.
Предусматривается увеличение производственной мощности рудника, когда потребность в воздухе составит 116,93 м /с, что потребует выполнить реконструкцию вентиляционной сети. Для существующей ситуации проветривания рудника и на перспективу с учетом влияния естественной тяги был выполнен анализ расчетных вариантов проветривания.
Таблица 2
Распределение воздуха в характерных точках вентиляционной сети рудника
№ Наименование Q, м3/с ^ даПа
1 В0-16/10 (или другой) 116,96 369,5
2 Уклон "Промоина" 11,60 -
3 Уклон "Безымянный" 49,40 -
4 Шт.19 за укл. "Безымянный" 9,01 -
5 Шт. Капитальная 4,98 -
6 Гор. 480 м 37,50 -
На рис. 5 показана характеристика сети с учетом естественной тяги и расчетные характеристики вентиляционной сети на перспективу.
Развитие горных работ предусматривается на горизонте 480 м с использованием машин с двигателями внутреннего сгорания (ДВС), что потребует подачи на этот горизонт значительного количества воздуха.
Рассчетный вариант предполагал расширение вентиляционного восстающего № 2, проходку восстающего из штрека 10 (шт. № 6) на шт. № 19, а из шт. № 19 на шт. № 18 (рис. 1) и регулирование распределения воздуха с помощью вентиляционных дверей. Подача воздуха на гор. 480 м через вентиляционный восстающий № 2 позволит снизить сопротивление вентиляционной сети рудника до 0,270222 Нс2/м8 (при давлении ГВУ 369,5 даПа и поступлении в рудник 116,93 м3/с - таблица 2), так как воздух будет поступать в рудник по параллельным выработкам. В расчетном варианте были использованы аэродинамические характеристики вентилятора В0-16/10.
Проходка восстающего из шт. № 19 на шт. № 6 в непосредственной близости от ГВУ позволит снизить сопротивление вентиляционной сети до 0,198203 Нс2/м8 (при давлении ГВУ 271,0 даПа и поступлении в рудник 116,93 м3/с) (рис. 5).
Анализ возможных источников тяги (вентиляторов) для ГВУ рудника «Каральвеем» показал, что наиболее приемлемыми являются вентиляторы типа ВО, разработанные КБ «Аэровент». Вентилятор монтируется на одной раме с приводным электродвигателем, что ускоряет ведение монтажных работ и
1200,0
-200,0 ----------------------—------------------------------------------------------------------------------------------
ф - Яс = 0,514913 нс2/м8 -у- - Яс = 0,27022^ чс2/м8 ^ -!*<.= 0,198303 нс2/м8
Рис. 5. Аэродинамические характеристики вентиляторов В0-16/10, характеристика сети с учетом естественной тяги и расчетные характеристики сети
повышает надежность работы ГВУ, особенно в условиях многолетнемерзлых горных пород. Могут быть использованы по аэродинамическим параметрам вентиляторы типа ВОД.
-------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений подземным способом (ПБ 03-553-03). Серия 03. Вып. 33 // Кол. авт. - М.: ГУП «НТЦ по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2003. - 200 с.
2. Методика организации проветривания и расчета количества воздуха, необходимого для проветривания рудника «Каральвеем» // Строительство новых и реконструкция существующих подземных горизонтов, включая поверхностный комплекс рудника «Каральвеем»: Проект. Кн. 1. Исп.: ЗАО «Золотопроект», Новосибирск, 2006.
Alymenko N.I., Alymenko D.N., Kamenskih A.A.
FEATURES OF THE “KARAL’ VEYEM” MINE VENTILATION
Current status of the “Karal ’veyem ” Mine ventilation is specified, adequate design modelling of the mine is carried out, the ventilation network and variables variation dynamics is presented in view of the mine capacity increase prospects.
Key words: mine, clearing works, mine airing, ventilating installation, a ventilating stream.
— Коротко об авторах --------------------------------------------------
Ллымвнко Н.И. - доктор технических наук, профессор, Горный институт УрО РАН, главный научный сотрудник, E-mail: Vkam.Alni@rambler.ru
Ллымвнко Д.Н. - кандидат технических наук, ОАО «Галургия», директор научной части, доцент,
E-mail: Vkam.Aldan@rambler.ru
Каменских Л.Л. - ГИ УрО РАН, младший научный сотрудник.
