CC BY
16
ГИАБ. Горный информационно-аналитический бюллетень / MIAB. Mining Informational and Analytical Bulletin, 2022;(3):34-46 ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ / ORIGINAL PAPER
УДК 622.4 DOI: 10.25018/0236_1493_2022_3_0_34
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЦИРКУЛЯЦИОННОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ ПРИ НАЛИЧИИ ИСТОЧНИКА ГАЗОВЫДЕЛЕНИЯ В РАБОЧЕЙ ЗОНЕ И ВНУТРЕННИХ УТЕЧЕК ВОЗДУХА
А.В. Зайцев1, Н.А. Трушкова1
1 Пермский федеральный исследовательский центр (ПФИЦ) УрО РАН, филиал ГИ УрО РАН, Пермь, Россия, e-mail: [email protected]
Аннотация: Разработана модель течения газовоздушной смеси в системе горных выработок подземного рудника, образующих рециркуляционный контур. Учтено влияние утечек воздуха в системе. Выполнен анализ распределения газа в рециркуляционном контуре в зависимости от расходов свежего воздуха, коэффициента рециркуляции, величины утечек и газовыделения в рабочей зоне. Рассмотрены варианты обеспечения требуемых параметров проветривания за счет увеличения подачи свежего воздуха и рециркуляционного проветривания. На основе этого предложен подход к расчету требуемого количества свежего воздуха, подаваемого за счет общешахтного проветривания в зависимости от коэффициентов рециркуляции и утечек на участке. Установлено, что эффективность применения рециркуляционного проветривания по газовому фактору в забое зависит от утечек воздуха. Чем выше утечки воздуха, тем более эффективной оказывается рециркуляционное проветривание. Выполнен расчет потенциальной возможности снижения подаваемого количества воздуха для фактических коэффициентов утечек, характерных для подземной части современных медно-никелевых и калийных рудников нашей страны. Разработаны рекомендации по расчету требуемого количества воздуха на рабочих зонах при применении рециркуляционного проветривания. Выполнено сравнение предлагаемого и традиционного подходов к применению рециркуляционного проветривания. Ключевые слова: горная выработка, рудничная вентиляция, математическое моделирование, газораспределение, внутренние утечки воздуха, рециркуляция, газовыделение, расчет количества воздуха.
Благодарность: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках проекта № 20-45-596021 и при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках соглашения по государственному заданию № 075-03-2021-374 от 29 декабря 2020 г.
Для цитирования: Зайцев А. В., Трушкова Н. А. Исследование рециркуляционного проветривания при наличии источника газовыделения в рабочей зоне и внутренних утечек воздуха // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2022. - № 3. - С. 34-46. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_3_0_34.
© А.В. Зайцев, Н.А. Трушкова. 2022.
Recirculating ventilation in the presence of gas emission source and internal air leaks in operating space
A.V. Zaitsev1, N.A. Trushkova1
1 Perm Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (PFRC UB RAS), Mining Institute of Ural Branch, RAS, Perm, Russia, e-mail: [email protected]
Abstract: The model of mixed gas and air flow in the system of mine roadways which generate a recirculation loop is constructed. The model includes air leaks in the system. The gas distribution patterns in the recirculation loop are analyzed with regard to fresh air flow rates, recirculation ratios, as well as the values of air leaks and gas emission in the operating space. The variants of the desired ventilation quality due to increased supply of fresh air and owing to recirculating ventilation are discussed. On this basis, an approach is proposed to calculating the required fresh air to be supplied by the all-mine ventilation depending on recirculation ratios and air leaks. It is found that recirculating ventilation efficiency by the criterion of gas content of face area air depends on the air leaks. With the higher air leaks, the recirculating ventilation is more effective. The potential reduction in fresh air supply is calculated using the actual leakage factors typical of modern copper-nickel and potassium mines in Russia. The air demand calculation guidance for operating areas with recirculating ventilation is proposed. The traditional and proposed approaches to recirculating ventilation are compared. Key words: mine roadway, mine ventilation, mathematical modeling, gas spread, internal air leaks, recirculation, gas emission, air demand calculation.
Acknowledgements: The study was supported by the Russian Foundation for Basic Research, Project No. 20-45-596021, and by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation, State Contract No. 075-03-2021-374 dated 29 December 2020. For citation: Zaitsev A. V., Trushkova N. A. Recirculating ventilation in the presence of gas emission source and internal air leaks in operating space. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2022;(3):34-46. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_3_0_34.
Введение
В настоящее время вступила в действие новая редакция «Правил безопасности при ведении горных работ...», из которой исключен пункт о рециркуляционном проветривании рабочих зон [1]. Рециркуляционное проветривание, которое хорошо себя зарекомендовало на практике горных предприятий [2 — 5], для применения на территории нашей страны теперь требует подготовки, обоснования безопасности опасного производственного объекта и проведения соответствующих исследований. Дан-
ное обстоятельство усилило интерес к новым исследованиям в области применения рециркуляционного проветривания рудников.
Идея рециркуляционного проветривания заключается в том, что исходящая струя воздуха при условии ее надлежащего качества частично с помощью вентиляторных установок подается в свежую, что позволяет снизить необходимое количество воздуха, подаваемое с поверхности [5, 6]. Это позволяет исключить подготовку и подачу дополнительного объема воздуха с поверхности
и существенно снизить энергетические затраты на проветривание рудника [5, 7—9]. С точки зрения масштабов в мировой практике рассматривается применение рециркуляции как на уровне отдельных забоев, так и участков, а также рудника в целом. В работах зарубежных ученых [2 — 4, 10] приведены результаты исследований, подтверждающих безопасность применения рециркуляции, и рассматривается эффективность ее использования для нормализации микроклиматических условий, снижения энергозатрат на проветривание и воздухоподготовку.
В России и Беларуси рециркуляционное проветривание широко применяется на калийных рудниках [2, 5]. Это прежде всего связано с исследованиями рудничной атмосферы калийных рудников, выполненными научной школой И.И. Медведева и А.Е. Красноштейна [11]. В результате этих исследований установлены два основных фактора в качестве обоснования возможности повторного использования воздуха на калийных рудниках: непостоянный характер действия источников газовыделения в рабочих зонах и сорбционные свойства калийных солей, обеспечивающих поглощение вредных газов из рудничного воздуха. Действием этих факторов объясняется устойчиво низкое содержание горючих и вредных газов в исходящих вентиляционных струях калийных рудников.
Дальнейшая разработка систем рециркуляционного проветривания потребовала разработки математических моделей, описывающих процессы газообмена и газопереноса в горных выработках [12, 13] с учетом различных факторов [14]. В работах [11, 15, 16] предложены нестационарные модели газораспределения в рециркуляционных контурах вентиляционной сети. В этих работах рециркуляция рассматривается
только в основном с точки зрения газового фактора.
Вообще говоря, анализ возможности повторного использования воздуха требует комплексного рассмотрения всех вредных факторов рудничной атмосферы, а именно газового, пылевого и теплового. Одним из наиболее полных в этом плане исследований является работа [17], где проведен анализ применимости рециркуляции по газовому и пылевому факторам, также в работе [18] приведены исследования качества воздуха на исходящей струе для оценки возможности применения рециркуляции. В работе [19] проанализирована возможность применения рециркуляционного проветривания с учетом процессов осаждения пыли и отсутствия накопления газовых примесей в рециркуляционных контурах, изучены возможные аварийные нарушения в системах вентиляции при применении рециркуляции, а также оценена энергоэффективность рециркуляционного проветривания с учетом параметров системы вентиляции рудника. В работе [20] рассмотрена возможность применения рециркуляционного проветривания для борьбы с тепловым фактором в длинных очистных забоях и разработаны методические рекомендации по определению требуемых параметров рециркуляции по данному фактору. В работе [21] изучены применение рециркуляции для снижения количества выпадающей влаги и роль процессов сорбции влаги гигроскопичным соляным массивом. Последние работы в области рециркуляционного проветривания затрагивают вопросы совместной работы рециркуляционных установок и вентиляторов главного проветривания, что актуально в условиях сложных вентиляционных сетей современных рудников [22].
В то же время исследование рециркуляционного проветривания с точки
зрения газового фактора не является до конца изученным. В частности, несмотря на выполненные исследования на калийных рудниках, недостаточно изучен вопрос динамики всех нормируемых компонентов воздуха, с учетом, например, возможного отсутствия процессов сорбции и влияния внутренних утечек воздуха внутри рециркуляционных контуров. В этом направлении есть работы [6, 23], где предложены стационарные модели газораспределения при применении рециркуляционного проветривания, в том числе при наличии утечек воздуха. Однако на основании разработанных моделей не выполнен расчет требуемых параметров подачи воздуха к рециркуляционному контуру и на рабочие зоны.
Отсутствие завершенных исследований рециркуляционного проветривания с точки зрения газового фактора не позволяет в полной мере ответить на вопрос, возможно ли применение рециркуляции в случае, если газовыделение в рабочей зоне носит постоянный характер, и как влияют утечки воздуха, которые всегда присутствуют в системах вентиляции подземных рудников. И, несмотря на большое количество зарубежных и отечественных исследований и практическое применение систем рециркуляции, отсутствует исчерпывающее рассмотрение вопроса о параметрах проветривания рабочих зон при применении рециркуляции. В частности, какой предельно допустимый коэффициент рециркуляции может быть и как рассчитывать требуемое количество воздуха в рабочих зонах при наличии повторно используемого воздуха. Кроме того, отсутствуют исследования по влиянию газового состава рудника на процессы воздухораспределения при наличии рециркуляционных контуров, в то время как расход воздуха в вентиляционной сети может изменяться в зависи-
мости от наличия газовых примесей [24].
На сегодняшний день на практике применения рециркуляционного проветривания методики расчета требуемого количества воздуха предусматривают рециркуляцию только как фактор снижения количества воздуха, подаваемого на заданное направление, крыло или рудник в целом, не рассматривая остальные участки внутри рециркуляционного контура. В частности, не изучается изменение параметров газовой обстановки в пределах отдельных рабочих зон, хотя очевидно, что наличие рециркуляции приводит к появлению начальной концентрации газов в воздухе, подаваемом на проветривание рабочих зон. Вероятно, это требует корректировки требуемых параметров расчета не только вне рециркуляционного контура, но и внутри него.
В настоящей работе поставлена цель провести анализ газовой обстановки при наличии рециркуляционных потоков и исследовать влияние рециркуляции на требуемые параметры проветривания в рабочих зонах по газовому фактору, при этом предполагается наличие постоянного газовыделения, внутренних утечек воздуха и отсутствие процессов сорбции газовых примесей.
Математическая модель
Для решения поставленной задачи построим балансовую математическая модель газораспределения в рециркуляционном контуре, расчетная схема которого приведена на рис. 1. В нашем случае имеется рециркуляционный контур в пределах части шахтного поля, включающий рабочую зону с постоянным выделением газа. Выделение газа предполагается постоянным как наиболее пессимистичный случай. Внутри рециркуляционного контура имеются утечки воздуха, величина которых так-
Рециркуляционная сбойка
Утечки
Исходящая струя
Рис. 1. Расчетная схема рециркуляционного контура Fig. 1. Recirculation loop model
же известна. К рециркуляционному контуру за счет общешахтного проветривания обеспечивается подача свежего воздуха.
При решении задачи помимо известной газообильности считается заданным распределение расходов и их формирование, что не рассматривается в рамках настоящего исследования. Также предполагается, что выделение газов и их примешивание к воздушной струе не приводит к образованию существенной газовой депрессии, способной повлиять на перераспределение расходов воздуха в вентиляционной сети рассматриваемого участка рудника. В таком случае система уравнений, описывающих газовый баланс в рециркуляционном контуре, будет иметь следующий вид:
c3 •( -Qo) = q • Qi
G
c2 = c1 + —
2 1 Q2
Ci •(Qi - Q2)+C2 • Q2 = C3 • Qi
, (1)
Рабочая зона с газовыделением
воздуха, поступающего в рециркуляционный контур, м3/с; Q1 — расход воздуха в рециркуляционном контуре, м3/с; Q2 — расход воздуха, поступающего на проветривание рабочей зоны, м3/с; С — газообильность рабочей зоны, м3/с.
Решая приведенную систему уравнений (1) относительно искомых величин концентраций газа, получим следующее решение:
c1 = G ■
Qi - Qo Qi ■ Qo
c G Qi - Qo .
c2 = G---h
Qi ■ Qo Q.
(2)
G
Qo
где с1 — концентрация газа в свежей струе после рециркуляционной сбойки, м3/м3; с2 — концентрация в исходящей струе после газовыделения рабочей зоны, м3/м3; с3 — концентрация газа в исходящей струе после разбавления утечками воздуха, м3/м3; Qn — расход свежего
Приведенное выражение для определения с3 соответствует уравнению № 3 в системе (1). Если решать его с учетом уравнений № 1 и № 2 системы, то получим приведенное решение (2). Данный вид для конечной концентрации имеет наглядное объяснение, концентрация с3 — это конечная концентрация, которая будет у газа в исходящей струе и в рециркуляционной сбойке.
Исходящая струя на схеме, приведенной на рис. 1, — это единственная ветвь, по которой выносится весь газ, образуемый в рассматриваемой системе. В ко-
c
3
нечном состоянии, когда в системе все концентрации устанавливаются, а именно такой случай соответствует рассматриваемой задаче и постановке (1), наступает массовый баланс, когда весь образуемый в системе газ С выносится исходящей струей с расходом и концентрацией с . Таким образом, должно выполняться условие С = с3-@0, и полученное решение полностью ему соответствует.
С использованием следующих определений коэффициентов утечек К и рециркуляции /Срец:
К.
Ог
<2г
(3)
Анализ расчета параметров проветривания
Согласно основному принципу расчета количества требуемого воздуха, после источника газовыделения на исходящей вентиляционной струе концентрация газа не должна быть большего некоторого предельного значения спдк. В данном случае предполагается, что предельная концентрация газа выбрана таким образом, что в ней уже содержится необходимый технический запас и выбранное значение является целевым. В такой постановке должно выполняться следующее неравенство:
{^~Крец " Кут )
— <с,
пдк
(5)
полученные решения можно записать в следующем виде:
(1-К ■К ) с
с _ V. ре» ут ) ^ МЛ
2 (1"^) V в
съ=-
<?о
Можно отметить, что в режиме установившегося газораспределения концентрация газа в исходящей струе из контура не зависит ни от коэффициента рециркуляции, ни от коэффициента утечек. Это соответствует известному выводу о том, что концентрация газа зависит только от общего газовыделения и расхода свежего воздуха.
Полученные решения (4) позволяют выполнить анализ минимального требуемого количества свежего воздуха, необходимого для подведения к рециркуляционному контуру в зависимости от коэффициента рециркуляции, утечек и интенсивности газовыделения.
Решая полученное неравенство относительно минимально требуемого расхода, получаем следующие выражение для его определения:
доЛ1~к^-кут) С (6)
{^~Кут) СПДК
Данное неравенство определяет допустимый диапазон расходов свежего воздуха, подводимого к рециркуляционному контуру, при котором обеспечивается разжижение газов до предельно допустимой концентрации при наличии утечек воздуха и рециркуляции. Важной особенностью полученного выражения является то, что расчет подводимого количества свежего воздуха корректируется не только с учетом внутренних утечек воздуха, но и наличия рециркуляции в вентиляционной сети. Можно считать, что первый множитель в правой части неравенства (6) является коэффициентом запаса к требуемому количеству воздуха, рассчитанному для проветривания рабочей зоны по фактору разжижения вредных газов. Этот коэффициент запаса помимо традиционного учета утечек воздуха по пути движения воздуха
включает в себя также информацию о рециркуляции и имеет следующий вид:
Для анализа полученной зависимости (7) на рис. 2 построены графики изменения коэффициента запаса в зависимости от величины утечек и коэффициента рециркуляции.
В результате анализа формулы (7) и рис. 2 можно сделать два основных вывода. Первый вывод состоит в том, что при отсутствии утечек воздуха при постоянном характере газовыделения в рабочей зоне рециркуляционное проветривание теряет смысл. Физически это объясняется тем, что механизм действия рециркуляции заключается в задействовании утечек для разжижения газов, то есть часть утечек вовлекается в воздухообмен в рабочей зоне. Если утечки отсутствуют, то независимо от степени рециркуляции обеспечить снижение подаваемого воздуха за счет средств общешахтной вентиляции невозможно, так как концентрация газов на исходящей
струе инвариантна относительно коэффициента рециркуляции. При этом, если газовыделение, например, имеет непостоянный характер или есть сорбцион-ные процессы, то с учетом современных средств автоматического управления проветриванием [5] для энергосбережения целесообразно снижать подачу свежего воздуха — математически это эквивалентно уменьшению газовыделения в выражении (6).
Второй вывод заключается в том, что, чем выше внутрирудничные утечки воздуха, тем эффективнее рециркуляция с точки зрения возможности снижения подачи избыточного количества свежего воздуха. Это видно по уменьшению коэффициента запаса при перемещении на рис. 2 вдоль некоторой линии постоянных утечек параллельно оси абсцисс слева направо.
Для оценки возможностей применения рециркуляционного проветривания выполнен сбор и анализ данных по утечкам воздуха в подземной части рудников ПАО «Уралкалий» и ЗФ ПАО «ГМК«Норильский никель», на ОСНОВа-
Величина рециркуляции, %
Рис. 2. Изолинии коэффициента запаса к требуемому расходу воздуха как функции от величин внутренних утечек и рециркуляции
Fig. 2. Contour lines of safety factor for air flow rate demand as function of internal leaks and recirculation
Таблица 1
Внутренние утечки воздуха в подземных рудниках Internal air leaks in underground mines
Рудник Суммарный расход воздуха в подземной части, м3/с Суммарные утечки воздуха в подземной части, м3/с Коэффициент утечек
Рудник «Маяк» ЗФ ПАО ГМК «Норникель» 280 96 0,34
Рудник «Скалистый» ЗФ ПАО ГМК «Норникель» 422 119 0,28
Рудник «Таймырский» ЗФ ПАО ГМК «Норникель» 919 250 0,27
Рудник «Октябрьский» ЗФ ПАО ГМК «Норникель» 1337 359 0,27
Рудник «Комсомольский» ЗФ ПАО ГМК «Норникель» 970 162 0,17
Рудник «Заполярный» ЗФ ПАО ГМК «Норникель» 254 110 0,43
Шахта «Известняков» ЗФ ПАО ГМК «Норникель» 206 129 0,63
Шахта «Ангидрит» ЗФ ПАО ГМК «Норникель» 413 240 0,58
Рудник СКРУ-1 ПАО «Уралкалий» 620 219 0,35
Рудник СКРУ-3 ПАО «Уралкалий» 267 74 0,28
Рудник БКПРУ-2 ПАО «Уралкалий» 363 97 0,27
Рудник БКПРУ-4 ПАО «Уралкалий» 372 74 0,20
нии данных воздушно-депрессионных съемок за последние пять лет, результаты приведены в табл. 1.
Из данных табл. 1 следует, что внутренние утечки воздуха изменяются в пределах от 17 до 63%. Для этих крайних значений в табл. 2 рассчитаны потенциально возможное снижение подачи свежего воздуха без учета рециркуляционного проветривания и с его учетом.
Из рис. 2 и табл. 2 следует, что, чем больше величина внутренних утечек,
тем более потенциально позитивный эффект имеет рециркуляционное проветривание как средство их компенсации.
Примечательно, что полученное выражение (6) и основанные на нем выводы не зависят от особенностей шахты или рудника и одинаково применимы как для горючих, так и ядовитых газов, отсутствия процессов сорбции вредных примесей.
Однако расчетное количество воздуха, подаваемое на проветривание рабочей зоны при применении рециркуля-
Таблица 2
Расчет допустимого снижения подачи воздуха в зависимости от утечек и рециркуляции Calculation of allowable air supply reduction depending on leaks and recirculation
Внутренние утечки, % Рециркуляция, % Коэффициент запаса к расчету воздуха по формуле (7) Допустимое снижение подачи свежего воздуха, %
17 0 1,20 9,09
17 50 1,10
63 0 2,70 45,9
63 50 1,85
Таблица 3
Сравнение подходов к обоснованию рециркуляции по газовому фактору Comparison of recirculation justification approaches using gas criterion
Традиционный подход Предлагаемый
Факторы обоснования возможности рециркуляционного проветривания Непостоянных характер газовыделения в рабочих зонах Процессы сорбции газов внутри контура рециркуляции Наличие утечек внутри рециркуляционного контура
Область применимости Калийные рудники Рудники любого типа
Расчет требуемого количества свежего воздуха Снижение на величину повторно используемого воздуха Расчет с учетом коэффициента рециркуляции и утечек
Расчет требуемого количества рабочей зоны Не зависит от коэффициента рециркуляции Зависит от коэффициента рециркуляции
ционного проветривания, должно быть увеличено за счет того, что воздух, поступающий для разжижения газов в рабочей зоне, имеет начальную концентрацию газов. Таким образом, расчетное количество воздуха свежего воздуха, подаваемое на проветривание рабочей зоны, равно:
д2=£-Ц-— • (8)
{1~Крец) СПДК
А расчетное количество воздуха, подаваемое на проветривание рабочей зоны с учетом рециркуляционного проветривания и ненулевой концентрации газов в поступающем воздухе, должно рассчитываться следующим образом:
Qp3 =
(l-K )'
\ pen)
(9)
где а
'рз'с=о — количество воздуха, необходимое для проветривания рабочей зоны в предположении отсутствия повторного использования воздуха.
Важно, что полученные выводы относятся к рассмотрению газового фактора как основного фактора расчета количества воздуха. Например, если рассмотреть рециркуляцию с точки зрения фактора расчета по минимальной скорости движения, то должно выполняться условие:
<?о > а,
(10)
где дт.п — расход воздуха, соответствующий минимальной допустимой скорости движения воздуха в выработке.
В таком случае требование к минимальной концентрации исходящей струи отсутствует, а значит коэффициентом рециркуляции можно неограниченно компенсировать утечки внутри рециркуляционного контура, при этом отсутствует необходимость корректировки расчетного количества воздуха, подаваемого в рабочую зону.
В табл. Ъ приведена сравнительная характеристика обоснования и расчета параметров рециркуляции на основе разработанного подхода и традиционного подхода, представленного в литературе.
В завершение отметим, что применение рециркуляционного проветривания требует комплексной оценки, а именно сравнения способов рециркуляционного проветривания и снижения внутренних утечек, расчета возможности организации воздухораспределения с учетом аэродинамических особенностей системы вентиляции и параметров газовыделения в горных выработках.
Полученные выводы справедливы для управляемой рециркуляции при контро-
лируемом уровне утечек и параметров рециркуляции, что важно иметь в виду при разработке и эксплуатации систем рециркуляционного проветривания на рудниках.
Выводы
В результате исследований разработана модель течения газовоздушной смеси в системе горных выработок подземного рудника, образующих рециркуляционный контур, с учетом влияния утечек воздуха в системе. С ее помощью выполнен анализ требуемых расходов воздуха для обеспечения безопасных условий по газовому фактору.
По результатам исследования можно сделать следующие выводы:
• рециркуляционное проветривание позволяет снизить расчетный коэффициент запаса на подачу воздуха на проветриваемый участков за счет общешахтного проветривания. Коэффициент запаса
на подачу воздуха в рабочую зону при выполнении расчета количества воздуха на руднике с учетом утечек и рециркуляционного проветривания рассчитывается по формуле (7);
• эффективность рециркуляционного проветривания возрастает при увеличении внутренних утечек воздуха, входящих в рециркуляционный контур;
• при применении рециркуляционного проветривания необходимо увеличивать расчетное количество воздуха на проветривание рабочих зон согласно формуле (9) по причине наличия начальной концентрации газов в воздухе, поступающем на проветривание;
Таким образом, рециркуляционное проветривание может быть эффективным способом использования внутри-рудничных утечек воздуха для снижения объема подачи свежего воздуха за счет главных вентиляторных установок для шахт и рудников любого типа.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых // Приказ Ростехнадзора № 505 от 8.12.2020.
2. Hall A. E., McHaina D. M., Hardcastle S. Controlled recirculation in Canadian underground potash mines // Mining Science and Technology. 1990, vol. 10, no. 3, pp. 305-314.
3. Pritchard C. J., Scott D. F. Examination of controlled recirculation implementation in an underground nonmetal mine // Mining Engineering. 2014, vol. 66, no. 12.
4. Pritchard C., Scott D., Frey G. Case study of controlled recirculation at a Wyoming trona mine // Transactions of Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, Inc. 2013, vol. 334, no. 1, pp. 444-448.
5. Круглов Ю. В. Теоретические и технологические основы построения систем оптимального управления проветриванием подземных рудников: дисс... д-ра техн. наук. -Пермь, 2012. - 341 с.
6. Мохирев Н. Н., Радько В. В. Инженерные расчеты вентиляции шахт. Строительство. Реконструкция. Эксплуатация. - М.: Недра-Бизнесцентр, 2007. - 327 с.
7. Казаков Б. П., Левин Л. Ю., Шалимов А. В. Повышение эффективности ресурсосберегающих систем вентиляции для подземных рудников // Горный журнал. - 2014. -№ 5. - С. 26-28.
8. Казаков Б. П., Исаевич А. Г., Шалимов А. В. Проветривание калийных рудников с частичным повторным использованием воздуха // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. - 2007. - № 4. - С. 47-52.
9. DeSouza E. Improving the energy efficiency of mine fan assemblages // Applied Thermal Engineering. 2015, vol. 90, рp. 1092-1097.
10. Butterworth M. Controlled recirculation in deep South African gold mines / CSIR Mining Technology, Johannesburg, South Africa. Proceedings of the 8th US Mine Ventilation Symposium. 1999, рp. 667-704.
11. Медведев И. И., Красноштейн А. Е. Аэрология калийных рудников. - Свердловск, 1990. - 252 с.
12. Flores V., Arauso L, Jara J., Raymundo C. Optimized ventilation model to improve operations in polymetallic mines in Peru / Proceedings of the 4th Brazilian Technology Symposium (BTSym'18). 2019, pp. 515-522.
13. Yu J., LiZ, Wang W. Influence of gas outburst dynamic flow on mine ventilation system // AIP Advances. 2021, vol. 11, no. 7, article 075223. DOI: 10.1063/5.0052080.
14. PatankarS. V. Numerical heat transfer and fluid flow. CRC press, 2018.
15. Krasnoshtein A. E, Kazakov B. P., ShalimovA. V. Modeling non-stationary gas admixture flow in excavations under recirculating airing // Journal of Mining Science. 2006, vol. 42, no. 1, pp. 85-90.
16. Красноштейн А. Е, Файнбург Г. З. Диффузионно-сетевые методы расчета проветривания шахт и рудников. - Екатеринбург, 1992. - 243 с.
17. Saindon J.-P. Controlled recirculation of exhaust ventilation in Canadian Mines. A thesis submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Applied Science. The University of British Columbia, 1987. 177 p.
18. Трушкова Н. А. Исследование газового состава воздуха для оценки возможности применения рециркуляционного проветривания // Горное эхо. - 2019. - Т. 76. - № 3. -С. 84-87.
19. Шалимов А. В. Теоретические основы прогнозирования, профилактики и борьбы с аварийными нарушениями проветривания рудников: дисс... д-ра техн. наук. - Пермь, 2012. - 329 c.
20. Зайцев А. В. Научные основы расчета и управления тепловым режимом подземных рудников: дисс. д-ра техн. наук. - Пермь, 2019. - 250 с.
21. Казаков Б. П., Гришин Е. Л., Трушкова Н. А. Исследование устойчивости совместной работы подземных вентиляторов в калийном руднике при применении рециркуляции // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2021. - № 2. - С. 108-119. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-2-0-108-119.
22. Казаков Б. П., Трушкова Н. А., Зайцев А. В. Применение частичного повторного использования воздуха для снижения количества выпадающей влаги в калийных рудниках // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. - 2012. - Т. 11. - № 3. - С. 129-133.
23. McPherson M. J. Subsurface ventilation and Environmental engineering. Chapman & Hall, 2009. 824 p.
24. Zhou A., Wang K., Wang J., Feng T. The role of methane buoyancy on the stability of airway airflow in underground coal mine ventilation // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2018, vol. 54, pp. 346-351. ЕШ
REFERENCES
1. Pravila bezopasnosti pri vedenii gornykh rabot i pererabotke tverdykh poleznykh iskopae-mykh. Prikaz Rostekhnadzora № 505 ot 8.12.2020 [Safety rules for mining and processing of solid minerals. Rostechnadzor Order No. 505 dated 8.12.2020]. [In Russ].
2. Hall A. E., McHaina D. M., Hardcastle S. Controlled recirculation in Canadian underground potash mines. Mining Science and Technology. 1990, vol. 10, no. 3, pp. 305-314.
3. Pritchard C. J., Scott D. F. Examination of controlled recirculation implementation in an underground nonmetal mine. Mining Engineering. 2014, vol. 66, no. 12.
4. Pritchard C., Scott D., Frey G. Case study of controlled recirculation at a Wyoming trona mine. Transactions of Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, Inc. 2013, vol. 334, no. 1, pp. 444-448.
5. Kruglov Yu. V. Teoreticheskie i tekhnologicheskie osnovypostroeniya sistem optimalnogo upravleniya provetrivaniem podzemnykh rudnikov [Theoretical and technological foundations for building optimal control systems for ventilation of underground mines], Doctor's thesis, Perm, 2012, 341 p.
6. Mokhirev N. N., Rad'ko V. V. Inzhenernye raschety ventilyatsii shakht. Stroitel'stvo. Re-konstruktsiya. Ekspluatatsiya [Engineering calculations of mine ventilation. Construction. Reconstruction. Exploitation], Moscow, Nedra-Biznestsentr, 2007, 327 p.
7. Kazakov B. P., Levin L. Yu., Shalimov A. V. Improving the efficiency of resource-saving ventilation systems for underground mines. Gornyi Zhurnal. 2014, no. 5, pp. 26-28. [In Russ].
8. Kazakov B. P., Isaevich A. G., Shalimov A. V. Ventilation of potash mines with partial reuse of air. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Gornyi zhurnal. 2007, no. 4, pp. 47-52. [In Russ].
9. De Souza E. Improving the energy efficiency of mine fan assemblages. Applied Thermal Engineering. 2015, vol. 90, pp. 1092-1097.
10. Butterworth M. Controlled recirculation in deep South African gold mines. CSIR Mining Technology, Johannesburg, South Africa. Proceedings of the 8th US Mine Ventilation Symposium. 1999, pp. 667-704.
11. Medvedev I. I., Krasnoshteyn A. E. Aerologiya kaliynykh rudnikov [Aerology of potash mines], Sverdlovsk, 1990, 252 p.
12. Flores V., Arauso L., Jara J., Raymundo C. Optimized ventilation model to improve operations in polymetallic mines in Peru. Proceedings of the 4th Brazilian Technology Symposium (BTSym'18). 2019, pp. 515-522.
13. Yu J., Li Z., Wang W. Influence of gas outburst dynamic flow on mine ventilation system. AIPAdvances. 2021, vol. 11, no. 7, article 075223. DOI: 10.1063/5.0052080.
14. Patankar S. V. Numerical heat transfer and fluid flow. CRC press, 2018.
15. Krasnoshtein A. E., Kazakov B. P., Shalimov A. V. Modeling non-stationary gas admixture flow in excavations under recirculating airing. Journal of Mining Science. 2006, vol. 42, no. 1, pp. 85-90.
16. Krasnoshteyn A. E., Faynburg G. Z. Diffuzionno-setevye metody rascheta provetrivaniya shakht i rudnikov [Diffusion-network methods for calculating ventilation of mines and mines], Ekaterinburg, 1992, 243 p.
17. Saindon J.-P. Controlled recirculation of exhaust ventilation in Canadian Mines. A thesis submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Applied Science. The University of British Columbia, 1987. 177 p.
18. Trushkova N. A. Study of the gas composition of the air to assess the possibility of using recirculation ventilation. Gornoe ekho. 2019, vol. 76, no. 3, pp. 84-87. [In Russ].
19. Shalimov A. V. Teoreticheskie osnovy prognozirovaniya, profilaktiki i borby s avari-ynymi narusheniyami provetrivaniya rudnikov [Theoretical foundations of forecasting, prevention and fight against emergency disruptions in mine ventilation], Doctor's thesis, Perm, 2012, 329 p.
20. Zaytsev A. V. Nauchnye osnovy rascheta i upravleniya teplovym rezhimom podzemnykh rudnikov [Scientific basis for calculating and controlling the thermal regime of underground mines], Doctor's thesis, Perm, 2019, 250 p.
21. Kazakov B. P., Grishin E. L., Trushkova N. A. Stability of joint operation of recirculating fans in underground potash mines. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2021, no. 2, pp. 108-119. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-2-0-108-119.
22. Kazakov B. P., Trushkova N. A., Zaytsev A. V. Partial air reuse to reduce moisture loss in potash mines. Vestnik Permskogo natsionalnogo issledovatel'skogo politekhnicheskogo uni-versiteta. Geologiya. Neftegazovoe i gornoe delo. 2012, vol. 11, no. 3, pp. 129-133. [In Russ].
23. McPherson M. J. Subsurface ventilation and Environmental engineering. Chapman & Hall, 2009. 824 p.
24. Zhou A., Wang K., Wang J., Feng T. The role of methane buoyancy on the stability of airway airflow in underground coal mine ventilation. Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2018, vol. 54, pp. 346-351.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Зайцев Артем Вячеславович1 - д-р техн. наук, заведующий сектором, e-mail: [email protected], Трушкова Надежда Анатольевна1 - ведущий инженер, e-mail: [email protected],
1 Пермский федеральный исследовательский центр (ПФИЦ) УрО РАН, филиал ГИ УрО РАН.
Для контактов: Трушкова Н.А., e-mail: [email protected].
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
A.V. Zaitsev1, Dr. Sci. (Eng.), Head of Sector,
e-mail: [email protected],
N.A. Trushkova1, Leading Engineer,
e-mail: [email protected],
1 Perm Federal Research Center of the Ural Branch
of Russian Academy of Sciences (PFRC UB RAS),
Mining Institute of Ural Branch, RAS, 614007, Perm, Russia.
Corresponding author: N.A. Trushkova, e-mail: [email protected].
Получена редакцией 11.11.2021; получена после рецензии 16.12.2021; принята к печати 10.02.2022. Received by the editors 11.11.2021; received after the review 16.12.2021; accepted for printing 10.02.2022.
¿й_
ОТДЕЛЬНЫЕ СТАТЬИ ГОРНОГО ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО БЮЛЛЕТЕНЯ
(СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВЫПУСК)
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПРИ РАЗРАБОТКЕ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
ПОДЗЕМНЫМ СПОСОБОМ
(2021, № 12, СВ 20, 40 с.) Павленко С.В., Савич И.Н., Мустафин В.И., Сухов Д.И., Савич А.О., Романов В.А., Савич О.И.
Представлены результаты исследований, направленные на совершенствование технологий подземной разработки месторождений полезных ископаемых: рассмотрены возможности применения компьютерных систем для решения задач по прогнозированию количественных и качественных показателей извлечения рудной массы; обоснованы порядок и параметры очистной выемки при применении систем разработки с обрушением руды, позволяющие обеспечить высокий уровень извлечения полезного компонента из недр при минимальных затратах; представлены технические решения для разработки россыпных месторождений методом скважинной гидродобычи.
TECHNOLOGICAL SOLUTIONS FOR THE DEVELOPMENT OF ORE DEPOSITS BY UNDERGROUND METHOD
Team of autors
The results of research aimed at improving the technologies of underground mining of mineral deposits are presented: the possibilities of using computer systems to solve problems of predicting quantitative and qualitative indicators of ore mass extraction are considered; the order and parameters of treatment excavation are justified when using mining systems with ore collapse, allowing for a high level of extraction of a useful component from the subsoil at minimal cost; technical solutions for the development of placer deposits by the method of borehole hydraulic extraction are presented.
