На территории России и других стран СНГ существует множество рудников с глубиной ведения работ более километра. Основная опасность, с которой сталкиваются горнорабочие, — повышенная температура воздуха. На такой глубине породный массив нагревает воздух до предельно допустимой температуры – 26 градусов. Причем проблема актуальна не только для нормального режима работы рудника, но и для аварийных ситуаций. Ведение горноспасательных работ при температуре воздуха от 27 до 40 градусов допускается только в течение ограниченного времени — от 14 до 158 минут. Если температура выше 40, то работы по спасению людей запрещены. Сегодня вопрос поддержания допустимых температур для ведения работ в экстренных случаях изучен не полностью. Ученые ПНИПУ и Горного института УрО РАН разработали методику расчета системы кондиционирования воздуха в рудниках, призванную повысить эффективность и безопасность ведения спасательных работ.
В ПНИПУ выяснили, как обеспечить оптимальный микроклимат в шахтах для спасения людей / © Taton Moïse, Unsplah
Исследование опубликовано в журнале «Наука и техника». Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках государственного задания. Сейчас для создания безопасных условий горноспасательных работ используют противотепловую одежду, камеры отдыха и технику с охлаждаемым пространством. Все эти средства способны увеличить время на спасение людей в несколько раз, однако обладают рядом недостатков, основной из которых – затруднение передвижения.
Ученые ПНИПУ и Горного института УрО РАН считают перспективным использование систем кондиционирования воздуха для охлаждения маршрута горноспасательных работ. Сегодня руководств по расчету таких систем не существует, поэтому ученые разработали собственную методику. Ее идея заключается в расчете холодильной мощности исходя из средней температуры, величина которой позволила бы спасателям преодолевать аварийный участок рудника в приемлемых температурных условиях.
«Первоначально мы определяем оптимальный маршрут движения спасателей. Далее по нормативной документации рассчитываем температуру воздуха, при которой этот путь возможно пройти при допустимом тепловом воздействии», — объясняет инженер Горного института УрО РАН Максим Пересторонин.
В рамках предложенной методики ученые определяют границы зоны высоких температур и маршрут ведения горноспасательных работ в их пределах. Он строится между наиболее отдаленными областями этих зон. По горным выработкам маршрута осуществляется подача основного количества воздуха.
«Мы вывели формулу и с учетом рассчитанной температуры определяем требуемую температуру охлаждения. Так вычисляем, с какой холодильной мощностью нужно запустить систему кондиционирования. Главная особенность нашего подхода – соблюдение принципа равенства продолжительности и интенсивности воздействия нагревающего и охлаждающего микроклимата на людей. Другими словами, на маршруте могут быть локальные повышения температуры воздуха вплоть до 40 градусов, однако местные снижения температуры сильно ниже допустимых значений, вплоть до 15 градусов, обеспечат компенсирование этих повышений. Средняя температура на маршруте будет безопасной для выполнения спасательных операций», – говорит доктор технических наук, профессор кафедры разработки месторождений полезных ископаемых ПНИПУ Артем Зайцев.
Система кондиционирования воздуха, рассчитанная таким образом, имеет постоянное месторасположение – в выработке с основной струей свежего воздуха, поступающего на участок с высокими температурами. Ее включают при возникновении аварии на рабочем месте, однако использование допускается и для обеспечения безопасности людей при выполнении штатных горнодобывающих работ. Ученые ПНИПУ и Горного института УрО РАН сообщают, что в скором времени апробация разработанной методики и внедрение системы аварийного охлаждения воздуха произойдет в шахтных условиях.
