ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 622.271.3
DOI: 10.18503/1995-2732-2022-20-4-15-25
Аннотация
Постановка задачи. Повышение эффективности проветривания карьеров и ликвидация застойных зон актуализируются при увеличении глубины открытых горных работ. Повысить эффективность проветривания возможно интенсификацией воздушных потоков в карьерном пространстве за счет реализации технических решений, направленных на вовлечение естественных воздушных потоков в локальные потоки, создаваемые работой вентиляционных установок. Цель работы. Разработка технического решения, обеспечивающего повышение эффективности и упрощение проветривания карьеров, снижение энергетических и материальных затрат, а также исследование эффективности разработанного способа с помощью компьютерного моделирования. Новизна. По сравнению с известными аналогами в разработанном способе вентиляционную установку размещают на дне карьера, создавая с ее помощью направленный вертикальный поток, а также вдоль бортов карьера, создавая с их помощью закрученный по спирали воздушный поток, скорость которого регулируют изменением расхода и напора воздуха вентиляционными установками. Результат. При реализации разработанного способа создаются все условия для поддержания движения воздушных масс по всей глубине карьера, их функционирование и регулирование и, следовательно, эффективное проветривание в зависимости от места и глубины проведения горных работ. Практическая значимость. Полученные с помощью компьютерного моделирования результаты скоростей воздушных потоков позволяют оценить эффективность проветривания карьера при различном количестве и мощности вентиляционных установок и подобрать оптимальные режимы для реальных условий разработки месторождений открытым способом.
Ключевые слова
карьер, способы проветривания, интенсификация проветривания, эффективность проветривания, оптимальные условия проветривания
Для цитирования
Анализ технических решений для повышения эффективности проветривания глубоких карьеров / Сергеев В.В., Герасименко Т.Е., Евдокимов С.И., Герасименко Н.П. // Вестник Магнитогорского государственного тех-нического университета им. Г.И. Носова. 2022. Т. 20. №4. С. 15-25. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2022-20-4-15-25
1. Стась Г.В., Сарычев В.И., Пушкарев А.Е. Обеспе-чение безопасных условий труда при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом // Известия ТулГУ. Естественные науки. 2012. Вып. 1. Ч. 2. С. 188-198.
2. Технология и безопасность взрывных работ / Вохмин С.А., Курчин Г.С., Кирсанов А.К. и др. Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2022. 216 с.
3. Шувалов Ю.В., Мохамад Асад, Бульбашев А.П. Атмосферные выбросы вредных веществ при открытой добыче полезных ископаемых // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2000. №11. С 46-49.
4. Конорев М.М., Нестеренко Г.Ф. Вентиляция и пылегазоподавление в атмосфере карьеров. Екатеринбург, 2000. 312 с.
5. Sergey G. Shakhrai, Georgii S. Kurchin, Ale-ksandr G. Sorokin. New technical solutions for ventilation in deep quarries // Journal of Mining Institute. 2019. Vol. 240. P. 654-659.
6. Конорев М.М., Нестеренко Г.Ф. Обоснование выбора схем проветривания и режимов рабо-ты систем вентиляции карьеров // Горный ин-формационно-аналитический бюллетень. 2002. №4. С. 73-76.
7. Конорев М.М. К вопросу вентиляции и пыле-газоподавления в атмосфере карьеров // Гор-ный информационно-аналитический бюлле-тень. 2006. №S1. С. 107-126.
8. Shizhai Zhang. Experimental study on perfor-mance of contra-rotating axial flow fan // International Journal of Coal Science & Technology. September 2015. Vol. 2. Issue 3. Р. 232-236.
9. Козырев С.А., Амосов П.В. Пути нормализа-ции атмосферы глубоких карьеров // Вестник Мурманского государственного техническо-го университета. 2014. Т. 17. №2. С. 231-237.
10. Способы проветривания карьеров / Тимофеева Ю.В., Суксова С.А., Долкан А.А., Попов Е.В. // Вестник Евразийской науки. 2020. №6. Т. 12. https://esj.today/ issue-6-2020.html.
11. Морин А.С. Роль методов искусственного проветривания в комплексе мероприятий по управлению пылегазовым режимом карьеров // Известия вузов. Горный журнал. 2007. №1. С. 24-28.
12. Шахрай С.Г., Курчин Г.С., Сорокин А.Г. Экспериментальное исследование эффектив-ности естественного проветривания карьера через трубопроводы // Известия вузов. Гор-ный журнал. 2019. №1. С. 133.
13. Пат. 2733542 Российская Федерация, МПК E21F1/00. Способ проветривания карьера / Ковлеков И.И.; заявитель и патентооблада-тель ФГАОУ ВО «Северо-Восточный феде-ральный университет имени М.К. Аммосова». № 2020122853; заявл. 10.07.2020; опубл. 20.10.2020.
14. А.с. SU1122831, МПК E21F1/00. Способ про-ветривания карьера / Бордий А.П., Верба Ю.В., Кижло Л.А.; заявитель «Днепропет-ровский филиал всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института горнорудного машиностроения». № 3489899/22-03; заявл. 07.09.1982; опубл. 07.11.1984.
15. Пат. 2164602 Российская Федерация, МПК E21F1/00. Способ проветривания глубоких карьеров / Морин А.С., Буткин В.Д.; заяви-тель и патентообладатель «Красноярская государственная академия цветных металлов и золота». № 99110111; заявл. 12.05.1999; опубл. 27.03.2001.
16. Пат. 2172839 Российская Федерация, МПК E21F1/00. Способ искусственной вентиляции глубоких карьеров / Морин А.С., Буткин В.Д.; заявитель и патентообладатель Красноярская государственная академия цветных металлов и золота. № 2000111294; заявл. 06.05.2000; опубл. 27.08.2001.
17. Пат. 2765698 Российская Федерация, МПК E21F1/00. Способ проветривания карьеров / Сергеев В.В.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государствен-ный технологический университет)». № 2021121149; заявл. 16.07.2021; опубл. 02.02.2022.
18. Козырев С.А., Осинцева А.В., Амосов П.В. Управление вентиляционными потоками в горных выработках подземных рудников на основе математического моделирования аэродинамических процессов. Апатиты: Кольский научный центр Российской акаде-мии наук, 2019. 114 c.
19. Амосов П.В., Козырев С.А., Назарчук О.В. Исследование влияния теплового фактора на аэродинамические параметры атмосферы ка-рьера на основе трехмерного компьютерного моделирования // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019. №S37. С. 322-332.
20. Амосов П.В., Козырев С.А., Назарчук О.В. Разработка компьютерной модели аэротер-модинамики атмосферы карьера в ANSUS FLUENT // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического институ-та (технического университета). 2018. №44(70). С. 121-125.
21. Назарчук О.В., Амосов П.В., Козырев С.А. Моделирование аэродинамики атмосферы карьера в ANSYS FLUENT // Проблемы арк-тического региона: труды XVI Международ-ной научной конференции студентов и аспи-рантов. Мурманск, 2017. С. 82-86.