Во время проведения горных работ по добыче полезных ископаемых неизбежно образуются вредные газы и пылевые вещества. Чтобы обезопасить рабочих, необходимо проветривать как отдельные выработки, так и шахты в целом. В противном случае растет риск несчастных случаев, например, из-за отравления газами или долгого пребывания в зоне с высокой концентрацией ядовитых веществ в воздухе. Ученые ПНИПУ выяснили, как располагать эжекторы для вентиляции шахт, чтобы в несколько раз эффективнее удалять вредные газы.
В ПНИПУ предложили метод более эффективного проветривания шахт / © Getty images
Исследование опубликовано в сборнике материалов конференции «Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых». Основная задача рудничной вентиляции – сделать так, чтобы действующие подземные горные выработки наполнялись необходимым количеством свежего воздуха, а ядовитые и горючие газы в них разбавлялись до допустимых для человека концентраций.
В шахтах происходят выбросы выхлопных газов от техники или продуктов взрывных работ. Ученые ПНИПУ исследовали способ проветривания при помощи вентиляторов-эжекторов: в его основе лежат процессы диффузии – естественного воздухообмена за счет энергии сквозного потока воздуха.
Они изучили тупиковые камеры длиной до 50 метров, чтобы определить наиболее эффективный режим их проветривания. Эжекторные установки представляют собой вентиляторы с камерой смешения. Вынос газа усиливается, если использовать их на транспортно-вентиляционном штреке, который предназначен для перемещения полезного ископаемого и проветривания очистных забоев.
«С помощью вычислений в специальном ПО мы создали трехмерную модель горизонтальной выработки (штрека) и прилегающей к ней тупиковой камеры. Затем провели расчет и выяснили, что разница объемных расходов воздуха с эжектором и без него составила 120 кубометров минуту», – рассказывает студент 6 курса горно-нефтяного факультета ПНИПУ Илья Козунин.
Кроме того, ученые ПНИПУ определили оптимальное расположение установок, при котором они работают с максимальной эффективностью. «Моделирование показало, что их размещение у «ближней» стенки выработки улучшает интенсивность проветривания камер в 2-3 раза по сравнению с размещением у «дальней». Максимальная разница расхода воздуха между двумя этими вариантами составила порядка 250 процентов», – подводит итог научный руководитель, кандидат технических наук, доцент кафедры разработки месторождений полезных ископаемых ПНИПУ Станислав Мальцев.
Ученые считают, что самый эффективный способ проветривать тупиковые камеры длиной до 50 метров за счет процессов диффузии – размещать эжекторы у ближайшей к ним стенки. Более интенсивное проветривание таких выработок улучшает условия труда горнорабочих, а также позволяет уменьшить суммарное энергопотребление вентиляторных установок в шахте. Результаты проведенного исследования уже применяются на одном из горнодобывающих предприятий.
