Ученые ПНИПУ нашли способ сократить расходы на вентиляцию рудников
Способ повысить энергоэффективность системы вентиляции рудников разработали совместно с коллегами из Горного института УрО РАН ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 18 января сообщает пресс-служба вуза.
Для этих целей они предложили систему последовательного проветривания камер служебного назначения, внедрение которой сэкономит энергопотребление главных вентиляторных установок подземных рудников, одновременно сократив выбросы углекислого газа в атмосферу.
Проветривать горные выработки в процессе добычи полезных ископаемых в подземных рудниках необходимо, так при этом образуются ядовитые газы, от которых нужно обезопасить работников.
Такое проветривание традиционно осуществляется за счет того, что главные вентиляторные установки подают в шахту расчетное количество свежего воздуха, который снижает концентрацию вредных и взрывоопасных примесей до допустимых значений (ПДК).
Проблема же состоит в том, что с каждым годом длина подземных рудников увеличивается, достигая по всем горизонтам несколько сотен километров выбранного пространства, а высокий темп добычи руды затрудняет поддержание требуемой энергоэффективности вентиляции.
В горных выработках для осуществления обслуживания работающего там самоходного дизельного транспорта, а также необходимых сварочных, огневых и металлорежущих работ оборудуются специальные камеры служебного назначения. Поскольку в таких помещениях также происходит выделение вредных газов, то по технике безопасности ведения горных работ они должны проветриваться отдельной струей свежего воздуха так, чтобы ядовитый газ не попал в рабочие зоны.
Однако часто в таких камерах не происходит сильного загрязнения воздуха, поэтому ученые предложили проветривать камеры служебного назначения последовательно. При этом используемый воздух не сбрасывается сразу в исходящий поток, а направляется для проветривания последующих рабочих зон.
Поскольку концентрации горючих и ядовитых примесей в воздухе, перенаправляемом на повторное проветривание, не должны превышать ПДК, то разработчики провели ряд исследований и определили создающиеся концентрации опасных примесей во время проведения работ в камерах служебного назначения.
Состав воздуха ухудшался в автогараже и складе горюче-смазочных материалов, так как внутри этих помещений некоторое время работали двигатели внутреннего сгорания.
Полученные результаты эксперимента легли в основу построенной учеными математической модели газораспределения, учитывающей количество, местоположение, интенсивность газовыделений и особенности движения воздушных потоков.
Ассистент кафедры «Разработка месторождений полезных ископаемых» ПНИПУ Андрей Суханов рассказал, что работу исследователи начали с проведения натурных замеров на калийном руднике. Следующим этапом стала разработка с помощью модели нескольких возможных сценариев последовательного проветривания.
Расчеты показали, что во всех рассмотренных случаях энергоэффективность системы вентиляции повышалась более чем на 10%. При этом ежесуточная экономия электроэнергии составила бы более 19 тыс. кВт/ч.
«Для полного последовательного проветривания всех камер служебного назначения важно внедрить организационные и технические решения, которые обезопасят ведение горных работ. Для этого мы разработали специальный алгоритм, который обеспечивает единую работу вентиляционных объектов. Все предложенные нами решения прошли экспертизу промышленной безопасности и уже постепенно реализуются на горных предприятиях», — подчеркнул разработчик.
Статья «Увеличение энергоэффективности систем вентиляции калийных рудников путем реализации последовательного проветривания камер служебного назначения» с описанием нового метода и предложенной учеными ПНИПУ и уже реализуемой схемы вентиляции была опубликована в научно-техническом журнале «Горный информационно-аналитический бюллетень» № 4 за 2023 год.
Ученые ПНИПУ теоретически и экспериментально доказали, что предложенная ими система последовательного проветривания в шахтах при условии соблюдения разработанных технических и организационных требований представляет собой безопасный для горнорабочих и экономически выгодный для промышленности способ снижения энергозатрат при одновременном снижении углеродного следа предприятия.
