Оценка состояния вентиляционной сети рудного тела Le-3 на месторождении «Джульетта»

В.В. Арно , А.М. Волин, Л.Ю. Калинина, И.Ю. Гарифулина, Н.Е. Ломакина, Е.А. Ельникова
Северо-Восточный государственный университет Политехнический институт, г. Магадан, Российская Федерация
Горная Промышленность №6 / 2023 стр. 143-147

Резюме: Эффективное, качественное и устойчивое проветривание горных выработок является одним из главных факторов, определяющих безопасные условия труда в подземном руднике. Месторождение «Джульетта» имеет неправильную форму и непостоянные элементы залегания, в ряде случаев состоит из обособленных и взаимно удаленных залежей с различной горно-геологической характеристикой. Эти особенности месторождения обусловливают необходимость применения сложных схем вскрытия и отработки глубоких горизонтов, что приводит к образованию весьма протяженной и разветвленной сети подземных выработок. К специфическим особенностям разработки месторождения «Джульетта» относится то, что в руднике одновременно находится в действии большое число блоков, эксплуатационные работы в которых могут проводиться с применением разных систем разработки. Интенсивный вынос пыли и газов можно обеспечить только при подаче в рудник и отдельные забои достаточно большого количества воздуха. Для преодоления общего сопротивления рудника при этом необходимо применять высокопроизводительные и высоконапорные вентиляторы огромной мощности.

Ключевые слова: вентиляционная сеть, вентиляционный контур выработки, вентилятор, проветривание горных выработок, вентиляционный контур, исходящая струя

Для цитирования: Арно В.В., Волин А.М., Калинина Л.Ю., Гарифулина И.Ю., Ломакина Н.Е., Ельникова Е.А. Оценка состояния вентиляционной сети рудного тела Le-3 на месторождении Джульетта. Горная промышленность. 2023;(6): 143–147. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-6-143-147

Информация о статье

Поступила в редакцию: 11.09.2023

Поступила после рецензирования: 24.10.2023

Принята к публикации: 27.10.2023

Информация об авторах

Арно (Курбатова) Вероника Владимировна – кандидат технических наук, доцент, Северо-Восточный государственный университет Политехнический институт, г. Магадан, Российская Федерация; е-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Волин Александр Михайлович – старший преподаватель кафедры Геологии и Горного дела. Северо-Восточный государственный университет Политехнический институт, г. Магадан, Российская Федерация; е-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Калинина Лада Юрьевна – кандидат геолого-минералогических наук, доцент, заведующий кафедрой Геологии и Горного дела, Северо-Восточный государственный университет Политехнический институт, г. Магадан, Российская Федерация; е-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Ломакина Наталья Евгеньевна – старший преподаватель кафедры Горного дела, Северо-Восточный государственный университет Политехнический институт, г. Магадан, Российская Федерация; е-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Гарифулина Ирина Юрьевна – старший преподаватель кафедры Геологии и Горного дела, Северо-Восточный государственный университет Политехнический институт, г. Магадан, Российская Федерация; е-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Ельникова Елена Александровна – старший преподаватель кафедры энергетики, транспорта и строительства, Северо-Восточный государственный университет Политехнический институт, г. Магадан, Российская Федерация; е-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Введение

Месторождение «Джульетта» находится на Дальнем Востоке России на территории Омсукчанского района Магаданской области, в 320 км по автодорогам и в 180 км по прямой к юго-западу от пос. Омсукчан. В региональном плане оно расположено в пределах Охотско-Чукотского вулкано-плутонического пояса (ОЧВП) и относится к золото-серебряной формации адуляр-серицит-кварцевого минерального типа (низкосульфидизированного LS).

В связи с тем что месторождение является хорошо разведанным и имеет крутопадающие рудные тела, подготовка осуществляется различными вариантами с применением квершлагов, спиральных съездов (заездов) и этажных штреков. Наиболее приемлемым является комбинированный способ подготовки, который включает в себя проходку квершлагов вкрест простирания рудного тела и проходку подэтажных штреков по простиранию рудного тела.

Проходка подэтажных штреков производится по простиранию рудного тела до границ рудной зоны. Вертикальное расстояние между горизонтами определено проектом отработки и составляет 15 м.

Этот способ подготовки позволяет гибко подготавливать горизонты рудного тела к очистной выемке, строить вентиляционную сеть и выдавать отбитую горную массу самоходным транспортом на поверхность [1].

При мониторинге интенсивности горных работ отслеживается увеличение глубины отработки, протяжённости сети горных выработок и наличие отработанных пространств. Наличие наклонных горных выработок и значительные перепады высотных отметок отрицательно сказываются на надежности функционирования систем вентиляции рудников в связи с образованием в них тепловых депрессий. При этом расходы воздуха, подаваемого руднику, составляют десятки тысяч кубометров в минуту, что при наличии отработанных пространств, значительной протяженности сети выработок и изменении термодинамических параметров воздуха обусловливает низкую эффективность управления вентиляцией [2; 3].

Для целей обеспечения вентиляции и запасных выходов на рассматриваемом объекте проходятся вентиляционно-ходовые восстающие [4].

Результаты

Для целей вентиляции и проветривания горных выработок по западному и восточному блокам рудного тела пройдены вентиляционно-ходовые восстающие со сбойкой на поверхность [5]. В западном блоке по шт. №1 с гор. 800 м – восстающий №16 длиной 33 м, по восточному из шт. №14 с гор. 830 м – №17 длиной 22 м.

Рудное тело Le-3 вскрыто шт. №11 с гор. 787 м на гор. 765 м. С гор. 765 пройден спиральный уклон до гор. 705 м, осуществлена проходка квершлагов, подэтажных штреков и спирального съезда до гор. 675 м с последующей нарезкой подэтажных штреков. Для решения вопросов вентиляции параллельно с проходкой подходной штольни пройдена вентиляционная штольня №12 с гор. 787 м до гор. 780 м.

Горные выработки р.т. Le-3 являются частью вентиляционной сети, состоящей из горных выработок рудного тела, вскрытого транспортным и вентиляционным уклоном соответственно №11 и №12 гор. 787 м.

Вентиляционный контур состоит из свежего воздуха, подаваемого при помощи вентилятора Alphair 7200-VAX-2700 (двигатель 100 л.с.), установленного на устье штольни №12 гор. 787 м и всасывающего воздух через устье транспортного уклона №11 гор. 787 м.

Поступающий через устье транспортного уклона №11 воздух далее движется по следующему маршруту – транспортный уклон №11 гор. 787–765 м, спиральный съезд Le-3 гор. 765–675 м и далее к рабочим горизонтам.

Исходящая струя с рабочих горизонтов удаляется через вентиляционные штреки на рабочих горизонтах, далее по ГВХВ в вентиляционный уклон №12 гор. 787–780 м и далее на поверхность [6].

Рис. 1 Принципиальная схема распределения воздуха в сети горных выработок р.т.Le-3

Fig. 1 A principal diagram of air distribution within the network of mine workings of the Le-3 ore body

Принципиальная схема распределения воздуха в сети горных выработок р.т. Le-3 представлена на рис. 1. Результаты расчета депрессии вентиляционной сети шахты отражены в табл. 1.

Таблица 1 Расчет депрессии вентиляционной сети рудного тела Le-3

Table 1 Calculation of the draught loss in the ventilation network of the Le-3 ore body

С учетом коэффициента, учитывающего потерю давления на преодоление местных сопротивлений, который принимается равным 1,15, депрессия шахты составит 195,6 мм вод. ст. [7; 8]. При этом расчёт эквивалентного отверстия шахты показал значение 6,2 м2, что свидетельствует о том, что шахта относится к категории легкопроветриваемых:

(1)

(2)

Производительность главного вентилятора составила

(3)

С целью удовлетворения условиям вентиляционной сети горных выработок р.т. Le-3 вентилятор Alphair 7200VAX-2700 (двигатель 100 л.с.), имеющий номинальную производительность Qн = 52,0 м3/с и номинальное давление Hн = 152,0 мм вод.ст., определен на главную вентиляционную установку. Чтобы обеспечить шахту расчетным количеством воздуха, лопатки на рабочем колесе вентилятора устанавливаются под углом 25о.

Для получения совместной характеристики и определения режима работы использовался графический метод, основанный на построении суммарной напорной характеристики совместной работы вентилятора в системе координат «расход–депрессия» [9].

Совмещённая характеристика вентилятора Alphair 7200-VAX-2700 и вентиляционной сети горных выработок р.т. Le-3 представлена на рис. 2. Расчет депрессии вентиляционной сети рудного тела Le-3 приведен в табл. 1

Рис. 2 Совмещённая характеристика вентилятора Alphair 7200-VAX-2700 и вентиляционной сети горных выработок р.т. Le-3

Fig. 2 Superimposed characteristics of the Alphair 7200-VAX-2700 fan and the ventilation network of mine workings of the Le-3 ore body

Вывод

Так как точки пересечения характеристик сети и вентилятора находятся на нисходящем участке (см. рис. 2), то, очевидно, работа вентилятора будет устойчивой и при постоянном аэродинамическом сопротивлении сети режим работы вентилятора будет стабильным. Если же сопротивление изменится, то соответственно изменится и режим работы вентилятора.

Список литературы

1. Казаков Б.П., Мальцев С.В., Семин М.А. Обоснование участков измерения аэродинамических параметров воздушного потока при определении аэродинамического сопротивления стволов. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2015;(S7):69–75.

2. Каледина Н.О., Кобылкин С.С. Моделирование процессов вентиляции шахт для обеспечения метанобезопасности горных работ. Горный журнал. 2011;(7):101–103. Режим доступа: https://rudmet.ru/journal/645/article/8140/

3. Каледина Н.О., Кобылкин С.С. Системное проектирование вентиляции шахт на основе объемного моделирования аэрогазодинамических систем. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2012;(S1):282–293.

4. Козырев С.А., Осинцева А.В., Амосов П.В. Метод оптимизации размещения регуляторов в вентиляционной сети рудника. Германия: LAP LAMBERT; 2015. 136 с.

5. Козырев С.А., Осинцева А.В., Амосов П.В. Управление вентиляционными потоками в горных выработках подземных рудников на основе математического моделирования аэродинамических процессов. Апатиты: КНЦ РАН; 2019. 114 с.

6. Круглов Ю.В., Левин Л.Ю. Основы построения оптимальных систем автоматического управления проветриванием подземных рудников. Известия Тульского государственного университета. Науки о земле. 2010;(2):104–109.

7. Круглов Ю.В., Семин М.А. Совершенствование алгоритма оптимального управления проветриванием вентиляционных сетей сложной топологии. Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. 2013;12(9):106–115.

8. Шонин О.Б., Пронько В.С. Повышение энергетической эффективности главных вентиляторных установок шахт на основе многоцелевой системы управления частотно-регулируемым приводом. Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. 2014;(2):49–57. Режим доступа: https://elib.spbstu.ru/dl/2/4606.pdf/download/4606.pdf

9. Файнбург Г.З. Бережливое проветривание: концепция и основные средства для ее реализации. Актуальные проблемы повышения эффективности и безопасности эксплуатации горношахтного и нефтепромыслового оборудования. 2014;1(1):115–121.