CC BY
14
УДК 620.97
СИСТЕМАТИЗАЦИЯ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕХНОГЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ
РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
М.В. Рыльникова, К.И. Струков, Е.А. Князькин, И.С. Туркин
В мировой практике развития горных производств прослеживается тенденция обеспечения роста энергоэффективных технологических процессов, в том числе за счет перехода на возобновляемые источники энергии с изысканием новых нетрадиционных средств электромеханизации. Это обусловлено тем, что в настоящее время стоимость используемых энергоресурсов имеет устойчивую тенденцию к росту, особенно ввиду постоянного увеличения глубины горных работ.
Научная и практическая значимость решения данной проблемы состоит в поиске новых альтернативных возобновляемых в ходе реализации технологических процессов горных производств источников энергии, создании базы новых технических и технологических решений по преобразованию различных видов энергии в электрическую, ее аккумулированию и использованию на внутреннее энергопотребление горнодобывающего предприятия. Речь идет об энергии горного давления и сейсмических колебаний горного массива, систем рекуперации энергии перемещаемых в ходе горных работ твердых, жидких, пульпообразных и газообразных масс, силы тяжести большегрузного горнотранспортного оборудования.
Ключевые слова: недра Земли, комплексное освоение, технологические потоки, энергопроизводство, энергоэффективность, горнотехническая система, рекуперация энергии, система водоотлива, шахтные электросети, закладочные смеси.
Проблема изыскания технологий и создания устройств для получения дополнительных возобновляемых источников энергии актуальна во всем мире. Это связано, с одной стороны, с ростом потребности в электроэнергии на фоне истощения и роста цен на природные топливно-энергетические ресурсы, с другой - с необходимостью сокращения выбросов С02 и улучшения состояния окружающей среды, с третьей - с ростом удельного энергопотребления современным обществом [1].
Решение этих вопросов на горных предприятиях базируется на создании инновационных комплексных технических и технологических решений по сбору и преобразованию различных источников возобновляемой энергии в электрическую, ее аккумулированию и использованию на внутреннее энергопотребление рудника, что способно существенно сократить внешнее энергопотребление рудника и в целом повысить энергоэффективность освоения недр [2].
Внедрение современных систем энергосбережения и энерговоспроизводства на основе использования техногенных источников энергии, получаемых непосредственно в ходе реализации геотехнологических процессов, весьма актуально для действующих урано- и золотодобывающих подземных рудников, ведущих добычу руд на больших глубинах.
Снижение запасов руд с высоким содержанием ценных компанен-тов, а также специфика горно-геологических и горнотехнических особенностей коренных урановых и золоторудных месторождений обусловили принятие решения о проведении технического аудита возможностей получения и использования техногенных источников энергии на горных предприятиях для повышения эффективности добычи руд на разрабатываемых и перспективных месторождениях с переходом на более экономичные и высокопроизводительные камерные системы разработки с массовой выемкой рудной массы с последующей ее переработкой непосредственно в подземных условиях для увеличения доли извлечения металлов малозатратными геотехнологическими методами на основе выщелачивания и извлечения ценных компонентов в продуктивного раствора с обеспечением условий экологически сбалансированного освоения недр и промышленной безопасности горных работ [3,4].
Систематизация возобновляемых источников энергии. В России, особенно в последние годы, обоснованию методологических и технических решений по обеспечению технической модернизации и инновационного технологического развития в целях повышения энергоэффективности горного производства и ресурсосбережения уделяется большое внимание [5]. Эти вопросы поставлены Правительством РФ в число приоритетных.
Энергоэффективность и ресурсосбережение неразрывно связаны с рациональным использованием невозобновляемых природных источников энергии и переходом на использование возобновляемых в ходе ведения горных работ техногенных источников энергии, классификация которых представлена в табл. 1.
Интерес золоторудных и уранодобывающих компаний к проведению исследований по использованию представленных в таблице техногенных источников энергии обусловлен тем, что создание и внедрение на их основе инновационных технологических схем энергосбережения и энерговоспроизводства при проектировании горных предприятий как «с нуля», так и в ходе модернизации и реконструкции производства, позволяют в кратчайшие сроки повысить энергоэффективность функционирования горных предприятий, особенно при разработке месторождений на больших глубинах и в труднодоступных районах. Для этого эксплуатация каждого осваиваемого участка недр должна предусматривать возможность компенсации роста энергетических затрат.
Таблица 1
Классификация техногенных источников энергии в ходе
преобразования недр
Происхождение Источники энергии Устройства для сбора и преобразования Факторы, определяющие конструктивное исполнение устройства
Природные Тепло недр Земли Теплонасосы, термоэлектрические установки, использующие эффект ТЭДС Температура зоны конденсации, температурный градиент, глубина залегания источника низкопотенциального тепла
Геотермальные источники Паротурбинные установки, термоэлектрические установки, использующие эффект ТЭДС Температура геотермальных вод, пара, расход и давление энергоносителя, ландшафт местности
Напорные водоносные горизонты Гидротурбинная установка Напор струи, скорость перемещения в массиве, плотность и расход жидкости, глубина залегания
Земное притяжение Деформометры с встроенными пьезогенераторами; Высота и плотность налегающих пород, их деформационные характеристики
Природно-техногенные Сила тяжести падающей вниз в системе водоотлива жидкости Гидрогенераторы турбинного типа; Общешахтный водоприток, плотность жидкости, разность высоты отметок (высота става)
Сила тяжести подсеченных пород в системах разработки с самообрушением Подсечные и разгрузочный скважины, щели, выработки; Площадь подсечки, прочность и плотность пород, высота свода обрушения
Температурный градиент различных участков горного массива Тепловой насос, термоэлектрические установки, использующие эффект ТЭДС Разность температуры природно- техногенного массива и атмосферы рудничной и поверхности
Деформация элементов временной передвижной крепи под давлением обрушенных пород Гидроцилиндры механизированной крепи, пьезогене-раторы Площадь опоры, коэффициент концентрации нагрузок, высота и плотность налегающих пород, их деформационные характеристики, мощность зоны обрушения
Техногенные Сила тяжести сбрасываемой по скважинам технологической воды Гидрогенераторы лопастного или ковшевого типа Начальная скорость потока, вязкость жидкости, плотность, высота столба, абразивность
Сила тяжести падающей в выработанное пространство гидросмеси Гидрогенераторы лопастного или ковшевого типа Площадь поперечного сечения потока, вязкость, абразивность, плотность гидросмеси, высота столба, угол наклона скважины
Сила тяжести большегрузного транспорта Гироплатформы; Масса тары, скорость перемещения, трафик большегрузного транспорта, грузоподъемность автосамосвалов
Температурный градиент природно-техногенного массива и рудничной атмосферы Тепловой насос, термоэлектрические установки, использующие эффект ТЭДС Разность температуры природно-техногенного массива и рудничной атмосферы
Свободная энергия вентиляционной струи; Ветроэлектрическая установка Скорость и плотность потока, избыточная кинетическая энергия воздушной струи
Воздушное давление в законсервированных выработках Ветроэлектрическая установка Скорость и плотность потока, площадь поперечного сечения и естественная тяга выработки
Сила тяжести обрушенной рудной массы при выпуске с использованием вибродоста-вочных устройств Пьезогенераторы, энергетические ловушки собственных и наведенных упругих колебаний Амплитуда, частота наведенных колебаний горного массива и длина волны упругих колебаний
Наведенные колебания горного массива под воздействием взрывной волны и собственных колебаний горного массива Пьезогенераторы, энергетические ловушки собственных и наведенных упругих колебаний Амплитуда, частота наведенных колебаний горного массива и длина волны упругих колебаний, расстояние до источника колебательных возмущений
Одним из принципов технического перевооружения рудников в современных условиях является расширение состава применяемых технологических процессов с включением в технологическую схему добычи руд процессов получения электроэнергии от техногенных источников, накопления и расходования ее в ходе преобразования недр Земли.
Перспективные решения по получению техногенных источников энергии на урановых рудниках. Выполненные в ИПКОН РАН исследования доказали возможность получения и использования техногенных источников энергии в ходе реализации технологических процессов добычи полезных ископаемых и показали, что наибольшим энергетическим потенциалом обладают формируемые на руднике движущиеся вниз самотечные потоки гидросмесей, циркулирующие круглогодично и представленные загрязненными потоками водоотлива с повышенной вязкостью и содержанием твердого, а также потоки твердеющих и гидравлических закладочных смесей, предназначенных для заполнения пространства отработанных камер и управления состоянием подрабатываемых массивов. Эти потоки формируются на горизонтах сбора поверхностных и подземных вод, на поверхностных закладочных комплексах, обогатительных фабриках, хвостохранилищах и, преимущественно, самотеком перемещаются вниз до горизонтов водоотлива или закладочных работ. [6]
Одним из основных факторов, определяющих эффективность использования данных видов источников электроэнергии, является энергетический потенциал потока воды. Выбор рационального места размещения микро гидроэлектростанций (микро ГЭС) сводится к решению комплексной задачи, связанной с определением количества энергии, которое возможно получить при использовании гидропотоков перепускных скважин, напора воды данного источника, высоты перепуска гидросмеси и ее объемного расхода, а также скорости перемещения, диаметра напорного трубопровода.
Основными расчетными параметрами при определении мощности и типа микро ГЭС являются напор воды и ее объемный расход. Соответственно мощность микро ГЭС [7]
р = в, (1)
где р - плотность, кг/м3; g - ускорение свободного падения, м/с ; Q - расход воды через определенное сечение, м3/с; Н - напор воды, подведенной к гидротурбине, м; п - КПД гидротурбинной установки.
При определении влияния напора водяного потока важно учитывать полный статический и рабочий динамический напор потока гидросмеси. Полный напор - это высота перепада жидкости - высота става. Рабочий напор гидросмеси — это полный напор за вычетом гидравлических потерь, связанные с трением и турбулентностью в трубопроводе. Эти потери зависят от типа, материала, диаметра, длины и количества изгибов трубопро-
вода. Для определения реальной мощности гидротурбины расчет необходимо вести по рабочему напору [8]
н = нполн - Кр - Коп м, (2)
где Итр - потери напора струи на трение в трубопроводе, м; Ндоп - дополнительные или местные потери, связанные с засорением, бифуркацией на сужениях и расширениях, с наличием задвижек и клапанов. Величина потерь напора на трение Итр в трубопроводе определяется по уравнению Дарси-Вейсбаха [8]
„ Ь и2
V = f • - • -, (3)
где Я - гидравлический радиус, м; Ь - длина трубопровода, м, и - средняя скорость потока, м/с; g - ускорение свободного падения, м/с , / - безразмерный коэффициент гидравлического трения. В трубопроводе присутствует турбулентный режим течения, поэтому безразмерное число Рейнольд-са Яе находится в пределах 4000...5600, при Яе=4500,/ = А/Кв=0,014, где А - коэффициент формы поперечного сечения трубы.
Дополнительные или местные потери Ндоп напора потока воды в трубопроводе составляют [8]
, и2
Кп =£х • —, (4)
2 g
Значения коэффициента потерь £х определено по справочнику гидравлических сопротивлений (потери на сгибах, сужениях) [9].
Расход жидкости, протекающей через поперечное сечение трубопровода за единицу времени [7]:
Q = м3/с, (5)
2
где ¡л - коэффициент расхода, Бо - площадь поперечного сечения струи, м .
Для расчета конечной скорости потока жидкости используем формулу [7]
и = м/с. (6)
Исходя из формул (5) и (6), видно, что при увеличении скорости движения и жидкости коэффициент расхода /л снижается обратно пропорционально, при этом расход жидкости Q остается неизменным. Исходя из этого можно утверждать, что строение переточной системы не влияет на расход шахтной воды, но негативно влияет лишь на величину напора водяного столба. Из-за гидравлического трения, потерь на сгибах, сужениях и других отклонений в трубопроводе напор жидкости снижается, что влечет за собой в соответствии с (1), (2) уменьшение энергетического потенциала гидросмеси.
Также в ходе исследования проведен анализ влияния количества осадков на объемы шахтных вод выдаваемых системой водоотлива шахты
«Центральная» АО «ЮГК». С этой целью были запрошены данные метеослужбы по Пластовскому району за 2018 год (рис. 1) и получена информация с журналов предприятия, фиксирующих суточное время работы насосных установок главного водосборника (рис. 2).
Л
А Л
1 \ / 1 л /
/чАЛ/ ч 'К и 1/ \Л, 1
1 января 5 марта 14 пая ^Знкля 1 октяЕря ^Одвкабря
Даты
Рис. 1. Распределение количества осадков в 2018 года в Пластовском
районе
■л
:
о о й о.
а
И
336:00
2Ва:00
240:00
162:00
1
| ||| £
ч л/и > /
1 января 5 марта 14 мая июля 1 октября 10 деьавря
Даты
Рис. 2. Распределение времени работы насосных установок систем водоотлива шахты «Центральная» в 2018 году
При сравнении графиков (рис. 1, 2) наблюдается, что время работы насосных установок напрямую корректируется количеством выпадаемых осадков. Установлено, что в дождливые сезоны шахтный водоприток увеличивается до 73 %. Это позволит эффективно использовать такие периоды для генерации дополнительных объемов энергии путем мониторинга прогноза осадков метеослужб и заблаговременного изменения электротехнических свойств гидротурбинной установки микро ГЭС путем включения дополнительной полезной нагрузки на вал рабочего колеса, эффективного
изменение направления гидропотоков в приёмном трубопроводе, подключения дополнительных скважин [9].
Выполненные расчеты показали достаточно высокий энергетический потенциал рудничных потоков гидросмесей: сбор и преобразование их энергии в электрическую способны компенсировать до 40.. .50 % энергопотребления действующих рудников (рис. 3), это подтверждено результатами исследований, представленных в [10].
Особые условия эксплуатации гидроустановки в подземных условиях рудника влекут за собой дополнительные требования к техническим характеристикам:
- увеличение коррозийной стойкости из-за повышенной кислотности шахтных вод;
- повышение устойчивости к износу деталей, входящих в непосредственный контакт с частицами горных пород образованных в результате их физического разрушения гидропотоками;
- дополнительные требования к прочностным характеристикам лопаток рабочего колеса.
Рис. 3. Расчетная мощность на валу гидротурбины миро ГЭС в зависимости от высоты става Н и расхода гидросмеси Q
Также для получения максимального эффекта от гидроустановки необходимо проектировать схему водоотлива с учетом технологий, обеспечивающих возможность сбора энергии гидропотоков с учетом следующих рекомендаций:
создания групп переточных скважин «древообразного» типа; регулирования минимально необходимого расхода жидкости в скважине;
исключения горизонтальных участков приемного трубопровода; наличия выработок в массиве, обеспечивающих монтаж гидротурбинной установки сброса водного потока и обеспечение доступа к ее обслуживанию;
отсутствия резкого изменения направления потоков в водоотливе; обеспечения свободного выхода потока из рабочей части установки, т.е. близкое расположение водоотливного канала или водосборника.
Следует отметить, что энергия потоков водоотлива в настоящее время уже эффективно используется для освещения подземных выработок на Северо-Уральском бокситовом руднике (СУБР), где для сбора и преобразования энергии потоков водоотлива на горизонте - 100 м обеспечиваются сбор и преобразование энергии водяного потока в электрическую. Водяной столб давлением 9 атмосфер давит на рабочее колесо насоса, вследствие чего начинается вращение гидронасоса в обратную сторону. Вращающий момент передается через полумуфты на двигатель, в результате этого на статорной обмотке при вращении ротора появляется рабочий ток. Схема подземного рудника с базовым и инновационным вариантом получения в ходе горных работ техногенных источников энергии представлена на рис. 4.
Воспроизводство электроэнергии от энергии потоков гидросмесей возможно на основе совершенствования конструкций микроГЭС и адаптации их к условиям разработки рудных месторождений подземным способом. Величина воспроизводимой энергии зависит от горно- и гидрогеологических условий разработки месторождений; перепада высот между точками подачи и сбора потоков; объемов водопритоков на отдельные горизонты подземного рудника, их вещественного состава; плотности, вязкости, грансостава, направления движения гидросмеси; формы поверхности водопроводящих каналов.
Также перспективы развития микроГЭС связаны с возможностью получения и преобразования энергии потоков закладочной твердеющей или гидравлической смеси, размещаемой в выработанной пространстве карьеров и подземных камер. Проведенные с участием обособленного подразделения Лаборатории экологически сбалансированного освоения недр в г. Пласт исследования возможности получения, сбора и аккумулирования электроэнергии от техногенных источников энергии природного и техногенного происхождения показали, что применительно к условиям подземных рудников Урала, дорабатывающих на больших глубинах жильные крутопадающие золоторудные тела Кочкарского, Светлинского, Березовского и Новотроицкого месторождений, имеется реальная возможность компенсации части потребляемой в ходе горных работ энергии путем воспроизводства ее из источников энергии, формируемых в геотехнологических процессах разработки месторождений [11].
К лотреНителяп
Рис. 4. Схема совмещения базовой и инновационной системой использования возобновляемых источников энергии
Задачи аудита дополнительных источников техногенной энергии. Задачами аудита энергетического ресурса дополнительных источников техногенной энергии при эксплуатации горных предприятий является поиск возможностей снижения внешнего электропотребления горного предприятия за счет использования энергии потоков гидросмесей, перемещаемых в технологических процессах горных работ: вентиляционных потоков, силы тяжести большегрузной техники, температурного градиента среды на подземных урановых рудниках холдинга[12-14].
В ходе аудита был выполнен анализ специфических закономерностей изменения количества и качественного состава потоков гидросмесей в логистической схеме рудников АО «ЮГК», особенностей организации основных и вспомогательных процессов горных работ, работы системы вентиляции, что позволил выявить резервы для определения условий получения дополнительных техногенных источников возобновляемой энергии для компенсации закономерного роста энергетических затрат с увеличением глубины горных работ. Решение этих вопросов также направлено на: обеспечению надежности и производительной работы оборудования и рудника в целом с высокими технико-экономическими показателями при минимальном внешнем энергопотреблении; улучшение условий пребывания трудящихся в горнотехнической системе; снижение экологической нагрузки на горнодобывающий регион.
Сокращение расхода энергии природных источников и вовлечение энергетических источников техногенного происхождения в горное производство возможно, благодаря техническому прогрессу. Направлениями исследований техногенных источников энергии, формируемых в ходе реализации геотехнологических процессов, наряду рекуперации энергии горных
потоков, являются: энергия разрушения горного массива под действием собственной силы тяжести; энергия деформирования массива под действием сил горного давления; энергия силы тяжести большегрузных транспортных средств; рекуперация энергии сил торможения транспортных средств; энергия теплообменных процессов в массиве горных пород в связи с реализацией эндогенных процессов подземного скважинного и шахтного выщелачивания; тепловая энергия недр Земли и техногенная тепловая энергия в ходе реализации иных физико-химических процессов.
В ходе проведения технического аудита по выявлению источников дополнительного энергетического потенциала при реализации технологических процессов добычи золотосодержащих и урановых руд найдены и иные эффективные источники:
□ энергия горного давления и сейсмических колебаний горного массива;
□ системы преобразования энергии перемещающихся в ходе ведения горных работ твердых, жидких, пульпообразных и газообразных масс;
□ силы тяжести большегрузного горнотранспортного оборудования;
□ энергия движения естественно возникающих воздушных потоков в связи с наличием дельты давлений и температур;
□ энергия термоэлектрических явлений, возникающая из-за разности температур природно-техногенного массива и атмосферы рудничной поверхности.
Для выполнения аудита в ИПКОН РАН предусмотрено выполнение следующих работ:
а) оценка энергетического потенциала потоков, перемещаемых в ходе реализации технологических процессов подземной добычи золотосодержащих руд: гидросмесей, вентиляционных потоков, силы тяжести большегрузной техники, температурного градиента среды;
б) систематизация возможностей повышения эффективности технологических процессов на основе внедрения инновационных геотехнологий получения и использования техногенных источников энергии;
в) установление закономерностей влияния горно-геологических и горнотехнических факторов на показатели энергоэффективности геотехнологических процессов;
г) разработка методики обоснования параметров основных, вспомогательных и возвратных в выработанное пространство рудничных потоков для обеспечения повышения энергоэффективности использования энергетического потенциала геотехнологических процессов;
д) разработка методики проектного обоснования параметров энергоэффективных горнотехнических систем с полным циклом комплексного освоения месторождений.
В результате выполнения аудита определены перспективы по сбору техногенных источников энергии и преобразованию их в электрическую на
рудниках АО «ЮГК», предложено оборудование для сбора и рекуперации энергии, разработаны рекомендации по приемлемому для плана развития горных работ усовершенствованию логистической схемы формирования и перемещения рудничных потоков, оценено возможное количество получаемой энергии, мощность генераторов, схемы для передачи энергии в рудничную сеть, проведена укрупненная технико-экономическая оценка предлагаемых решений.
Заключение. Рост энергоэффективности горного производства является одним из основных направлений развития экономики России, определенного распоряжением Правительства Российской Федерации от 27 декабря 2010 г. № 2446-р «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2020 года».
Использование внутреннего обеспечения электроэнергией рудника за счет воспроизведенной в процессах освоения недр энергии от техногенных возобновляемых источников с изысканием новых нетрадиционных средств электромеханизации является одним из направлений роста энергоэффективности добычи руды на горных предприятиях.
Особое экономическое и экологическое значение преобразования энергии техногенных источников в электрическую имеет при разработке месторождений твердых полезных ископаемых в отдаленных районах с неразвитой инфраструктурой, испытывающих острый дефицит электроэнергии. Это способствует решению крупной государственной задачи -росту надежности энергетической сети региона.
Создание научно-методического и практического задела для развития энергоэффективных геотехнологий и раскрытие принципов проектирования таких горнотехнических систем обеспечит в будущем существенное повышение эффективности освоения отечественных месторождений, особенно, на больших глубинах.
Исследования выполняются в рамках темы ИПКОНРАН0138-2014-0001.
Список литературы
1. Потенциал возобновляемых источников энергии. Министерство Энергетики Российской Федерации [Электронный ресурс]. URL: http://minenergo.gov.ru/activity/vie/ (дата обращения: 15.07.2019).
2. Energy and Mines Renewables in Mining Awards. Energy and Mines World Congress. Tioronto 2016 [Электронный ресурс]. Режим дотупа: http://energyandmines.com/2016/12/energy-and-mines-awards-over-a-dozen-mines-celebrated-for-leadership-in-renewables/ (дата обращения: 15.07.2019).
3. Святецкий В. С., Солодов И.Н. Стратегия технологического развития уранодобывающей отрасли России // Горный журнал. 2015. № 7. С.68-77.
4. Святецкий В.С., Полонянкина С.В., Ермаков А.Г. Уранодобы-вающая отрасль России: состояние и перспективы развития // Разведка и охрана недр. 2017. № 11. С. 22-26.
5. Развитие ресурсосберегающих и ресурсовоспроизводящих геотехнологий комплексного освоения месторождений полезных ископаемых / под ред. акад. К.Н. Трубецкого. М.: ИПКОН РАН, 2012. 206 с.
6. Исследования процессов воспроизводства электроэнергии за счет использования энергии движущихся масс в горнотехнической системе рудника / М.В. Рыльникова [и др.] // Комбинированная геотехнология: устойчивое и экологически сбалансированное освоение недр. 2015. С. 106.
7. Гусев А. А. Основы гидравлики: учеб. пособие для среднего проф. образования / под ред. А. А. Гусева. 2-е изд., испр. и доп. М.: Изд-во «Юрайт», 2018. 285 с.
8. Основы гидравлики: учебное пособие для студентов / В.П. Кор-пачев, Б.Г. Сизов, В.Г. Иванов, И.В. Губин // Красноярск: СибГТУ, 2011. 266 с.
9. Князькин Е.А. Обоснование структуры горнотехнической системы с возможностью преобразования потенциальной энергии переточных шахтных вод рудника в электрическую // Сб. науч. тр. X Междунар. конф. «Комбинированная геотехнология: переход к новому технологическому укладу». Магнитогорск. 2019. С. 282-287.
10. DPVA - это справочные таблицы для инженеров [Электронный ресурс]. URL: https://dpva.ru/Guide/GuideTricks/PressureLoss/ LocalHidrau-licCoefficients/ (дата обращения: 25.07.2019).
11. Каплунов Д. Р., Лейзерович С. Г., Томаев В. К. Энерговоспроизводство при подземных закладочных работах // Горный журнал. 2013. № 4. С. 62-66.
12. Перспективы применения и оценка параметров энергоэффективных геотехнологий при комплексном освоении месторождений / М.В. Рыльникова [и др.] // Горный журнал. 2017. № 11. С. 71-76.
13. Radchenko D.N., Bondarenko A.A. Mining engineering system as an energy asset in industry 4 // E3S Web of Conferences, Rudenko International Conference "Methodological Problems in Reliability Study of Large Energy Systems"; Irkutsk; Russian Federation. 2018. № 58. № 1009.
14. Каплунов Д. Р., Рыльникова М. В., Радченко Д. Н. Проблема использования возобновляемых источников энергии в ходе разработки месторождений твердых полезных ископаемых // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2015. №1. С. 88-96.
15. Рыльникова М.В., Галченко Ю.П. Возобновляемые источники энергии при освоении земных недр. М.: ИПКОН РАН, 2015. 122 с.
Рыльникова Марина Владимировна, д-р техн. наук, проф., зав. отделом, rylmkova@mail.ru, Россия, Москва, Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В. Мельникова Российской академии наук,
Струков Константин Иванович, д-р техн. наук, зав. лабораторией, rylnikova@mail.ru, Россия, Пласт, ЭКОН ИПКОН РАН,
Князькин Егор Алексеевич, асп., mail@eaknyazkin.ru, Россия, Москва, Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В. Мельникова Российской академии наук,
Туркин Иван Сергеевич, канд. техн. зам. ген. директора по перспективному развитию, rylnikova@mail.ru, Россия, Магнитогорск, ООО «УралЭнергоРесурс»
SYSTEMATIZATION AND REGULARITIES OF FORMING TECHNOGENICENERGY
SOURCES BYMINING ORE DEPOSITS
M.V. Rylnikova, K.I. Strutkov, E.A. Knyazkin, I.S. Turkin
In the world practice of development of mining production there is a tendency to ensure growth of energy-efficient technological processes, including through transition to renewable sources of energy with search of new non-traditional means of electric mechanization. This is due to the fact that the cost of energy used is now steadily increasing, especially in view of the constant increase in the depth of mining operations. The scientific and practical significance of solving this problem lies in finding new alternative renewable sources of energy during the implementation of technological processes of mining production, creating a base of new technical and technological solutions for conversion of various types of energy into electric energy, its accumulation and use for internal energy consumption of the mining enterprise. It is about energy of mining pressure and seismic oscillations of mining mass, systems of energy recovery of solid, liquid, pulp and gaseous masses moved during mining operations, gravity force of heavy-duty mining transport equipment.
Key words: Earth subsoil, complex development, technological flows, energy production, energy efficiency, mining engineering system, energy recovery, water drain system, mine power grids, stowage mixtures.
Rylnikova Marina Vladimirovna, doctor of technical sciences, professor, head of the department, rylnikova@mail.ru, Russia, Moscow, Institute of Comprehensive Exploitation of Mineral Resources, Russian Academy of Science,
Strukov Konstantin Ivanovich,doctor of technical sciences, head of the laboratory, rylnikova@mail.ru, Russia, Moscow, Institute of Comprehensive Exploitation of Mineral Resources, Russian Academy of Science,
Knyazkin, EgorAlexeevich, postgraduate, mail@eaknyazkin.ru, Russia, Moscow, Institute of Comprehensive Exploitation of Mineral Resources, Russian Academy of Science,
Turkin Ivan Sergeevich, candidate of technical sciences, vice general director, rylni-kova@mail.ru, Russia Magnitogorsk, PLC "UralEnergyResours"
Reference
1. Renewable energy potential. Ministry of Energy of the Russian Federation [Electronic resource]. URL: http://minenergo.gov.ru/activity/vie/ (accessed: 15.07.2019).
2. Energy and Mines Renewables in Mining Awards. Energy and Mines World Congress. Tioronto 2016. [Electronic resource.] Mode dostupa: http://energyandmines.com/ 2016/12/energy-and-mines-awards-over-a-dozen-mines-celebrated-for-leadership-in-renewables/ (accessed: 15.07.2019).
3. Swiatecki V. S., Solodov, I. N. Strategy of technological development of the uranium mining industry of Russia // Mining journal. 2015. No. 7. P. 68-77.
4. Swiatecki V. S., Polonyankin S. V., Ermakov A. G. Uranium mining industry of Russia: condition and development prospects // Prospecting and protection of mineral resources. 2017. No. 11. P. 22-26.
5. Development of resource-saving and resource-reproducing geo-technologies of complex development of mineral deposits / ed. Acad. K. N. Trubetskoy. M.: ipcon RAS, 2012. 206 p.
6. Study of the processes of reproduction of power through the use of energy of moving masses in the mining system of the mine / M. V. Ryl'nikova [et al.] / / Combined Geo-technology: a sustainable and ecologically balanced development of mineral resources. 2015. P. 106.
7. Gusev A. A. fundamentals of hydraulics: proc. allowance for the average Professor of education, ed. by A. A. Gusev. 2-e Izd., Rev. and EXT., M.: publishing house of yu-rayt, 2018. 285 p.
8. Fundamentals of hydraulics: textbook for students / V. P. Korpachev, B. G. Sizov, V. G. Ivanov, I. V. Gubin // Krasnoyarsk: Sibgtu, 2011. 266 p
9. Knyazkin E. A. Substantiation of structure of the mining system with the ability to convert the potential energy transfer underground mine water from the mine into the electric // Proc. scientific. Tr. X Intern. Conf. "Combined Geotechnology: the transition to a new technological order", Magnitogorsk. 2019. P. 282-287.
10. DPVA is a reference table for engineers. [Electronic resource.] URL: https://dpva.ru/Guide/GuideTricks/PressureLoss/ LocalHidraulicCoefficients/ (accessed: 25.07.2019).
11. Kaplunov D. R., leyzerovich S. G., Tomaev V. K. power Reproduction at underground laying works // Gorny Zhurnal. 2013. No. 4. S. 62-66.
12. Prospects of application and assessment of parameters of energy-efficient geo-technologies in integrated field development / M. V. Ryl'nikova [et al.] / / Mountain magazine. 2017. No. 11. P. 71-76.
13. Radchenko D. N., Bondarenko A. A. Mining engineering system as an energy asset in industry 4 // E3S Web of Conferences, Rudenko International Conference "Methodological Problems in Reliability Study of Large Energy Systems"; Irkutsk; Russian Federation. 2018. No. 58. No. 1009.
14. Kaplunov D. R., Ryl'nikova M. V., Radchenko D. N. The problem of the use of renewable energy sources during the development of deposits of solid minerals // Physical-technical problems of mining. 2015. No. 1. P. 88-96.
15. Ryl'nikova M. V., Galchenko, Y. P. Renewable energy in the development of the earth's interior. M.: - IPKON RAS, 2015. 122 C.
