Повышение безопасности и эффективности подземных горных работ на рудниках Севера Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

3. Раднаев Э.А, Демидов С.В. Кузина И.В. и др. Зависимость стоматологической заболеваемости рабочих ГОКов Читинской области от химического состава питьевых вод. Чита, 1990.ЧГМА, Сб. трудов,1990, с 131-133

4. Мазур И.И., Молдаванов О.И., Шишков В.Н. Инженерная экология. - М.: Высшая школа, 1996,с.147.

— Коротко об авторах ------------------------------------------

Михайленко Н.Н. - кандидат технических наук, доцент, Читинский государственный университет.

----------------------------------- © Е.Т. Воронов, И.А. Бондарь,

2007

УДК 622.807; 622.4

Е. Т. Воронов, И.А. Бондарь

ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ РАБОТ НА РУДНИКАХ СЕВЕРА

у ~Иа районы многолетней мерзлоты (криолитозону) прихо-

Л Ж дится более 50 % всей территории России. В этих районах сосредоточена подавляющая часть разведанных и прогнозных запасов таких важнейших полезных ископаемых как золото, алмазы, олово, вольфрам, медь, сурьма, ртуть, никель, пьезооптическое сырье и других элементов.

Уже в настоящее время в северо-восточных регионах России добывается 98 % алмазов, 90 % никеля и платины, 70 % золота, 50 % олова, 90% сурьмы от общего объема добываемой продукции в России. Однако горнопромышленное освоение этих месторождений связано с проблемой эффективности и безопасности ведения подземных горных работ, на которые огромное влияние оказывает многолетняя мерзлота.

Основными факторами, определяющими возникновение различных криогенно-технологических осложнений при подземной добыче полезных ископаемых на рудниках Севера, являются: температура мерзлых пород и шахтного воздуха и их знакоперемен-ность по времени; суровые природно-климати-ческие условия; обводненность месторождений.

Геокриологические условия и естественный тепловой режим горных выработок на ряде рудников и месторождений северовосточных регионов России приведены в табл. 1 и на рисунке.

Как видно из табл. 1 и рисунка, влияние многолетней мерзлоты и суровых климатических условий проявляется, прежде всего, в формировании теплового режима выработок. Для первой группы месторождений, полностью расположенных в криолитозоне, характерны круглогодичные отрицательные температуры шахтного воздуха (— 1... -10 °С). Для второй группы месторождений, расположенных как в зоне мерзлоты

Температура воздуха в рабочих забоях при разведке и эксплуатации месторождений в районах Севера:

•- Удоканское месторождение (Забайкалье); а - Депутатский рудник (Якутия); ■- Каральвеемский рудник (Чукотка);

©- Нежданинский рудник (Якутия); в - Холбинский рудник(Вос-точные Саяны); * - Озерное полиметаллическое месторождение

(Бурятия); А - Итакинское золоторудное месторождение (Забайкалье); о - рудник "Перекатный”

так и таликов, характерны знакопеременные температуры шахтного воздуха (+5... -5 °С) в зависимости от высотных отметок горизонтов и времени года.

Наиболее характерные технологические осложнения, возникающие при ведении подземных горных работ на рудниках Севера приведены в табл. 2.

Обобщение отечественного опыта ведения подземных горных работ в криолитозоне позволяет выделить два основных типа технологических осложнений по механизму их возникновения на рудниках Севера:

К I типу относятся криогенно-технологические осложнения, вызванные переходом воды из одного агрегатного состояния в другое. Сюда относятся: перемерзание систем водоснабжения (трубопроводов, шлангов и т.д.); смерзаемость отбитой горной массы (руды) в «магазинах», рудоспусках, проходческих забоях;, замерзание водоотливных систем и возникновение

Месторождение (м) Мощность Среднегодовая Температура Температура

рудник (р) зоны температура пород, °С воздуха в за-

мерзлоты, м воздуха, °С д 1 т © боях, °С (от - до)

I тип

Удоканское (м) 800 -8 - (0,5 .7) - (0. 10)

Каральвеемский (р) 300 -13 - (2.. 10) - (0. 10)

Дукатский (р) 350 -12 - (3. 8) - (2. 10)

Майское (м) 300 -10 - (4. 8) - (4. 10)

Ирокиндинский (р) 250 -7 - (3. 5) - (2. 6)

Карамкенский (р) 250 -8 - (0,5 .5) - (1. 8)

Депутатский (р) 350 -11 - (3. 8) - (2. 10)

Сулуматское (м) 500 -8 - (2. 7) - (1. 10)

II тип

Нежданинский (р) 200 -10 +4. -5 +4. -5

Холбинский (р) 250 -5,1 +1. -5 +2. -5

Перекатный (р) 150 -5 +4. -4 +4. -5

Додо (р) 100 -3,2 +4. -2 +4. -5

Желанный (р) 100 -3,5 +1. -3 +2. -4

Многовершинный (р) 50 -3,0 +6. -1 +8. -2

Бом-Г орхонский (р) 70 -3,0 +4. -2 +4. -2

Холоднинское (м) 150 -5 +2. -4 +2. -4

подземных наледей в откаточных и воздухоподающих выработках; снижение несущей способности и устойчивости мерзлых пород; налипание и примерзание увлажненной горной массы к стенкам вагонеток и т.д.

II тип технологических осложнений обусловлен конденсационными явлениями при знакопеременной температуре горных пород и шахтного воздуха (образование снего-ледяных пробок в вентиляционных трубопроводах и пневмосетях).

Анализируя вышеприведенные региональные особенности, следует отметить, что горные работы в районах Крайнего Севера выполняются в более сложных условиях по сравнению с южными районами Сибири и Дальнего Востока.

Усложнение условий ведения подземных горных работ в условиях многолетней мерзлоты на 30-40 % повышает трудоемкость процессов горного производства.

№ п/п Наименование технологических осложнений Характерные причины

1 Перемерзание систем водоснабжения (трубопроводов, шлангов, перфораторов) Несоответствие пылеподавляющей жидкости и системы водоснабжения микроклиматическим условиям в забоях

2 Смерзаемость отбитой горной массы в рудоспусках, магазинах и проходческих забоях. Обледенение шпуров, полков, оборудования Несоответствие концентрации растворов хлористого натрия температуре пород и шахтного воздуха

3 Замерзание водоотливных систем (канав) и наледеобразование в воздухоподающих откаточных выработках в зимний период Переохлаждение водоотливных откаточных горных выработок в зимнее время

4 Образование снего-ледяных пробок в вентиляционных трубопроводах Интенсификация конденсационных процессов при резком охлаждении исходящего влажного шахтного воздуха

5 Налипание и примерзание увлажненной горной массы к стенкам вагонеток в зимнее время Низкая отрицательная температура на поверхности

6 Переохлаждение горнорабочих при активной вентиляции забоев Отрицательная температура шахтного воздуха

7 Снижение несущей способности и устойчивости мерзлых пород Растепление горных выработок в криолитозоне

Одним из реальных путей дальнейшего повышения эффективности и безопасности подземных горных работ в криолитозоне является повышение качества проектирования на основе более внимательного учета температурного фактора, а также разработка научно-обоснованных технических и технологических решений, снижающих негативное влияние многолетней мерзлоты на процессы горного производства.

На основании выполненных авторами исследований рекомендуется следующий комплекс технических и технологических мероприятий по повышению безопасности и эффективности подземных горных работ для рудников Севера.

1. Применение автономных и участковых рециркуляционных систем водоснабжения для комплексного гидрообеспыливания воздуха и тушения подземных пожаров.

2. Использование для гидрообеспыливания растворов хлористого натрия для предотвращения смерзания отбитой горной массы в рудоспусках и очистных блоках.

3. Локальный подогрев шахтного воздуха для предотвращения переохлаждения горнорабочих в проходческих и очистных забоях.

4. Воздушно-тепловая обработка очистных блоков с магазини-рованием руды с целью предотвращения смерзания отбитой руды в «магазинах».

5. Использование ресурсосберегающих систем регулирования теплового режима на базе использования теплоаккумулирующих выработок.

6. Периодическое реверсирование вентиляционной струи в зимний период для снижения обледенения откаточных водоотливных выработок нагорных рудников Севера.

7. Секционные системы проветривания тупиковых горных выработок со сбалансированным подсосом воздуха для снижения отложения льда и инея в вентиляционных трубопроводах.

Выполнение данных технологических решений позволит значительно повысить безопасность и эффективность ведения подземных горных работ в криолитозоне.

— Коротко об авторах -------------------------------------------

Воронов Е. Т. - Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор,

Бондарь И.А. - кандидат технических наук,

Читинский государственный университет.