Экспериментальное исследование переходных тепловых режимов длинных очистных забоев
https://doi.org/10.17073/2500-0632-2022-1-37-48
Аннотация
В условиях ограниченности минеральных ресурсов современные шахты и рудники стремятся к добыче все более труднодоступных и глубокозалегающих запасов полезных ископаемых. Увеличение глубины ведения горных работ приводит к возникновению проблем, связанных с обеспечением комфортных и безопасных условий труда в горных выработках. Основной задачей создания благоприятного микроклимата для горнорабочих является обеспечение допустимых значений температуры воздуха в рабочих зонах глубоких горизонтов шахт и рудников. На сегодняшний день особый интерес вызывают процессы формирования теплового режима в длинных очистных забоях (лавах), в которых применяется высокопроизводительное транспортно-добычное оборудование. В связи с этим в работе проводится исследование, направленное на определение особенностей формирования теплового режима в длинных очистных забоях. Исследование основано на экспериментальных данных, полученных в условиях лавы № 1 первой северной панели горизонта −440 м рудника 4 РУ ОАО «Беларуськалий». Результаты экспериментального изучения динамических микроклиматических параметров воздуха позволили установить, что тепловой режим в лаве носит переменный характер. Это обусловлено тем, что при ведении горных работ в лаве технологический цикл отработки запасов полезных ископаемых включает добычные и ремонтные смены, характеризующиеся различными мощностями тепловыделений. При этом влияние тепловой инерции оборудования в период его остановки в ремонтную смену играет важную роль в формировании теплового режима. Предполагается, что результаты экспериментального исследования переходных тепловых режимов в лаве при переходе от добычных смен к ремонтным выступят основой при разработке математической модели теплообменных процессов в горных выработках, способной учитывать нестационарную природу техногенных источников тепловыделений. Разработанная математическая модель позволит принимать наиболее безопасные и эффективные технико-экономические технологические решения по управлению проветриванием лав.
Ключевые слова
рудничная вентиляция,
лава,
проветривание,
экспериментальное исследование,
тепловой режим,
рудничный микроклимат,
тепловыделение,
теплообмен,
нагрев воздуха
При поддержке: Исследование выполнено при финансовой поддержке РНФ в рамках проекта № 19-77-30008.
Об авторах
М. О. Пересторонин
Горный институт Уральского отделения Российской академии наук (ГИ УрО РАН)
Россия
Россия
Максим Олегович Пересторонин – горный инженер, сектор Горной теплофизики, отдел Аэрологии и теплофизики
г. Пермь
А. В. Зайцев
Горный институт Уральского отделения Российской академии наук (ГИ УрО РАН)
Россия
Россия
Артем Вячеславович Зайцев – доктор технических наук, заведующий сектором Горной теплофизики, отдел Аэрологии и теплофизики
Scopus ID 57213120380
г. Пермь
М. А. Семин
Горный институт Уральского отделения Российской академии наук (ГИ УрО РАН)
Россия
Россия
Михаил Александрович Семин – кандидат технических наук, научный сотрудник, сектор Горной теплофизики, отдел Аэрологии и теплофизики
Scopus ID 56462570900, ResearcherID S-8980-2016
г. Пермь
Д. А. Бородавкин
Горный институт Уральского отделения Российской академии наук (ГИ УрО РАН)
Россия
Россия
Дмитрий Алексеевич Бородавкин – горный инженер, сектор Горной теплофизики, отдел Аэрологии и теплофизики
г. Пермь
Список литературы
1. Гендлер С. Г. Тепловой режим подземных сооружений. Л.: ЛГИ им. Г. В. Плеханова; 1987. 102 с.
2. Зайцев А. В. Научные основы расчета и управления тепловым режимом подземных рудников. [Дисс. д-р техн. наук]. Пермь; 2019. 247 с.
3. Чеботарёв А. Г., Афанасьева Р. Ф. Физиолого-гигиеническая оценка микроклимата на рабочих местах в шахтах и карьерах и меры профилактики его неблагоприятного воздействия. Горная промышленность. 2012;(6):34–40. URL: https://mining-media.ru/ru/article/prombez/3190-fiziologogigienicheskaya-otsenka-mikroklimata-na-rabochikh-mestakh-v-shakhtakh-i-karerakh-i-mery-profilaktikiego-neblagopriyatnogo-vozdejstviya.%20%D0%94%D0%B0%D1%82%D0%B0%20%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D1%89%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F%2003.10.2018
4. Лапшин А.А. Влияние твердеющей закладки в очистных камерах на микроклимат глубоких шахт. Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2014;(10):3–11. URL: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/22151/21021
5. Галушко В. Н., Алферова Т. В., Алферов А.А. Определение показателей надёжности электрических систем с учетом изменяющихся условий эксплуатации. Вестник Гомельского государственного технического университета им. П. О. Сухого. 2013;(3):80–87. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/opredeleniepokazateley-nadezhnosti-elektricheskih-sistem-s-uchetom-izmenyayuschihsya-usloviy-ekspluatatsii
6. Венгеров И. Р. Том I. Анализ парадигмы. В: Теплофизика шахт и рудников. Математические модели. Донецк: Норд–Пресс; 2008. 632 с. URL: https://www.geokniga.org/bookfiles/geokniga-teplofizika-shahti-rudnikov-matematicheskie-modeli-tom-1-analiz-paradigmy.pdf
7. Хохолов Ю.А., Курилко А. С. Математическое моделирование процессов тепломассообмена вентиляционого воздуха с горными породами в протяженных выработках шихт и рудников криолитозоны. Наука и образование. 2015;(3):50–54. URL: http://no.ysn.ru/attachments/article/1521/050-054_%D0%A5%D0%BE%D1%85%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B2.pdf
8. Лапшин А.А. Математическое моделирование теплообменных процессов при движении воздуха в горных выработках шахт. Научный вестник Московского государственного горного университета. 2013;(12):93–101. URL: https://readera.org/read/140215704
9. Левин Л. Ю., Семин М.А., Зайцев А. В. Разработка математических методов прогнозирования микроклиматических условий в сети горных выработок произвольной топологии. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2014;(2):154–161. (Пер. вер.: Levin L. Y., Semin M.A., Zaitsev A.V. Mathematical methods of forecasting microclimate conditions in an arbitrary layout network of underground excavations. Journal of Mining Science. 2014;50(2):371–378. https://doi.org/10.1134/S1062739114020203)
10. McPherson M. J. The analysis and simulation of heat flow into underground airways. International Journal of Mining and Geological Engineering. 1986;4(3):165–195. https://doi.org/10.1007/BF01560715
11. Лапшин А.А. Математическое моделирование процессов нормализации микроклимата в глубоких рудных шахтах. Науковий Вiсник Нацiонального Гiрничого унiверситету. 2014;(3):137–144. URL: http://nvngu.in.ua/index.php/ru/component/jdownloads/finish/41-03/643-2014-3-lapshin/0
12. Minchev D. S., Gogorenko O.A. Effect of thermal on diesel engines transient performance. Internal Combustion Engines. 2020;(1):68–72. https://doi.org/10.20998/0419-8719.2020.1.09
13. Шувалов Ю. В. Регулирование теплового режима шахт и рудников Севера: Ресурсосберегающие системы. Л.: Изд-во Ленинградского университета; 1988. 196 с.
14. Луговский С. И. Проветривание глубоких рудников. Госгортехиздат; 1962. 324 с.
15. Rutherford J. G. Ventilation heat exchanger at Inco’s Greighton Mine. Canadian Mining Journal. 1958;79(10):97–100.
16. Barenbrug A. W. Deep level mining. Observations on the Kolar Field. The South African Mining and Engineering Journal. 1948:2886.
17. Caw J. M. The Colar Gold Field. Mine and Quarry Engineering. 1956;22(7):238–296.
18. McPherson M. J. The simulation of airflow and temperature in the stopes of S. African gold mines. In: Proc. International Mine Ventilation Congress. Johannesburg; 1975. Pp. 35–51.
19. Ожегин М.А. Исследование тепловыделений от горных машин с электрическими приводами при ведении горных работ на большой глубине и их влияние на тепловой режим для условий четвертого рудоуправления ОАО «Беларуськалий». В: Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых. Материалы XI Всероссийской научно-технической конференции. Пермь, 7–9 ноября 2018 г. Пермь: Изд-во Пермского национального исследовательского политехнического университета; 2018. С. 358–360. URL: https://neftteh.ru/files/2018_1.pdf
20. Подвигин К.А. Анализ источников тепловыделения глубоких горизонтов угольных шахт. В: Инновационные перспективы Донбасса: Материалы 6-й Международной научно-практической конференции. Донецк, 26–28 мая 2020 г. Донецк: Донецкий национальный технический университет; 2020. С. 60–75. URL: http://ipd.donntu.org/dl/IPD2020/s1.pdf
Рецензия
Для цитирования:
Пересторонин М.О., Зайцев А.В., Семин М.А., Бородавкин Д.А. Экспериментальное исследование переходных тепловых режимов длинных очистных забоев. Горные науки и технологии. 2022;7(1):37-48. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2022-1-37-48
For citation:
Perestoronin M.P., Zaitsev A.V., Semin M.A., Borodavkin D.A. Experimental study of transient thermal conditions in longwall faces. Mining Science and Technology (Russia). 2022;7(1):37-48. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2022-1-37-48
Просмотров:
652
Послать статью по эл. почте 