Д.т.н. Левицкий Ж.Г.

Карагандинский Государственный Технический Университет, Казахстан

Магистр Комлева Е.В.

Карагандинский Государственный Технический Университет, Казахстан

К.т.н. Жолмагамбетов Н.Р.

Карагандинский Государственный Технический Университет, Казахстан

Оценка влияния естественной тяги на состояние проветривания рудника Ушкатын-III

Месторождение Ушкатын-III расположено в Жана-Аркинском районе Карагандинской области. Месторождение относится к Атасуйскому рудному району, заключающему в себе более десятка аналогичных по генезису крупных месторождений железомарганцевых и барит-полиметаллических руд.

Применительно к горнотехническим условиям месторождения Ушкатын-III выбранная совместная открыто-подземная разработка, кроме экономической выгоды позволит получить ряд положительных эффектов:

- снизить объем вскрыши и тем самим уменьшить площадь поверхностного отвального хозяйства;

- улучшить показатели извлечения маломощных рудных тел, так как технология их отработки открытым способом (буровзрывные работы со скважинной отбойкой и экскаваторная погрузка отбитой руды) не позволяет эффективно применить способ селективной отработки, а производительность карьерного оборудования при отработке этих запасов снижается в 2,5-3 раза.

Последовательная открыто-подземная разработка накладывает ряд особенностей на организацию проветривания при отработке прилегающей к карьеру части массива подземным способом. Выход ряда выработок непосредственно на борта карьера усложняет вентиляцию рудника из-за влияния естественной тяги, которая в реальных условиях не всегда учитывается. В этой связи для получения полноценной картины влияния естественной тяги в условиях рудника Ушкатын–III были проведены в ноября 2009 г. и феврале 2010 г. осенняя и зимняя аэродинамические съемки. Полученные результаты показали, что в осенний период средний температурный фон в исходящей струе составил . Температура воздуха в поступающей струе была равна . Незначительный перепад температур в исходящей и поступающей струях свидетельствует о слабом влиянии естественной тяги на вентиляционный режим подземных выработок. Отдельные перепады температур между ночным и дневным периодами, хотя и могут несколько увеличивать (уменьшать) или изменять направление действия естественной тяги однако существенного влияния на общий баланс поступающего воздуха в систему вентиляции не оказывают.

Усиление влияния естественной тяги на общий расход воздуха сказывается по мере снижения температуры поступающего в рудник воздушного потока при условии, что средняя температура исходящей из рудника струи сохраняется на уровне не ниже 1–7 ⁰С.

Общее количество воздуха, которое поступило в систему составило 33 м³/с воздуха при общей депрессии 405,2 Па. Согласно данным аэродинамической характеристики вентилятора при заданном режиме работы в систему вентиляции должно поступать не менее 100 м³/с воздуха. Потери на внешние непроизводительные затраты могут достигать 70 %.

Уменьшить эти потери можно при условии повышения герметизации соединения вентилятора главного проветривания с вентиляционной сетью или изменения организации проветривания рудника. В последнем случае следует предусмотреть установку вентилятора в таких выработках (горизонтальных, наклонных или восстающих), где минимум различного рода технологических или иных операций, связанных с нарушением герметичности места установки вентилятора.

Оценивая действие естественной тяги в зимних условиях следует иметь ввиду, что ее величина зависит от перепада температур в поступающей и исходящей струях воздуха. Данные замеров показали, что в условиях рудника поддерживается положительная средняя температура исходящей вентиляционной струи.

С целью выяснения влияния естественной тяги на режим проветривания рудников диапазон изменения температуры исходящей струи был принят от 1^оС до 10^оС.

Результаты расчетов с учетом изменения атмосферного давления и температуры поступающего воздуха представлены в таблице 1 и на графике (рисунок 1).

Обобщая полученные данные, следует отметить, что изменение атмосферного давления не оказывает существенного влияния на величину естественной тяги.

Возможны варианты, когда в экстремальных ситуациях могут опрокидываться вентиляционные потоки на отдельных направлениях или горизонтах. Чтобы избежать непредсказуемых последствий (например, разрушение гидравлических систем при низких температурах) необходимо правильно оценивать влияние естественной тяги на всех направлениях.

Таблица 1 – Итоговые результаты определения h_e и Q_e в зависимости от изменения температуры воздуха в поступающей и исходящей струях

Tср.пост,^оС	Расчетные параметры при tср исх = 10 ^оС
	Ра = 98800 Па		Ра = 100062 Па		Ра = 101396 Па
	he, Па	Qe, м^3/с	he, Па	Qe, м^3/с	he, Па	Qe, м^3/с
-10	43,86	11,50	44,38	11,56	44,97	11,64
-15	55,89	12,96	56,56	13,06	57,31	13,14
-20	68,39	14,36	69,21	14,44	70,13	14,54
-25	81,41	15,66	82,38	15,75	83,48	15,86
-30	94,96	16,92	96,09	17,02	97,37	17,13
-35	109,08	18,13	110,38	18,24	111,85	18,36
-40	123,81	19,32	125,29	19,43	126,96	19,56
-45	139,19	20,48	14,85	20,60	142,73	20,74
Tср.пост,^оС	Расчетные параметры при tср исх = 7 ^оС
	Ра = 98800 Па		Ра = 100062 Па		Ра = 101396 Па
	he, Па	Qe, м^3/с	he, Па	Qe, м^3/с	he, Па	Qe, м^3/с
-10	37,65	10,65	38,13	10,72	38,63	10,79
-15	49,67	12,24	50,30	12,31	50,97	12,39
-20	62,17	13,69	62,96	1,78	63,80	13,87
-25	75,17	15,05	76,13	15,23	77,14	15,25
-30	88,71	16,35	89,84	16,45	91,04	16,56
-35	102,82	17,60	104,13	17,72	105,52	17,83
-40	117,5	18,82	119,04	18,94	120,62	19,07
-45	132,9	20,01	134,60	20,14	136,39	20,27
Tср.пост,^оС	Расчетные параметры при tср исх = 5 ^оС
	Ра = 98800 Па		Ра = 100062 Па		Ра = 101396 Па
	he, Па	Qe, м^3/с	he, Па	Qe, м^3/с	he, Па	Qe, м^3/с
-10	33,46	10,04	3,89	10,11	34,34	10,17
-15	45,48	11,71	46,06	11,78	46,67	11,86
-20	57,98	13,22	58,72	13,30	59,50	13,39
-25	70,98	14,63	71,89	14,72	72,84	14,82
-30	84,52	15,96	85,60	16,6	86,74	16,17
-35	98,63	17,24	99,89	17,35	101,22	17,47
-40	113,35	18,48	114,79	18,60	116,63	18,75
-45	128,71	19,70	130,36	19,82	132,10	19,95
Tср.пост,^оС	Расчетные параметры при tср исх = 3 ^оС
	Ра = 98800 Па		Ра = 100062 Па		Ра = 101396 Па
	he, Па	Qe, м^3/с	he, Па	Qe, м^3/с	he, Па	Qe, м^3/с
-10	29,21	9,38	29,58	9,44	29,98	9,50
-15	41,23	11,15	41,76	11,22	42,31	11,29
-20	53,72	12,72	54,41	12,81	55,14	12,89
-25	66,73	14,18	67,58	14,27	68,48	14,37
-30	80,27	15,55	84,29	15,65	82,38	15,76
-35	94,38	16,87	95,58	16,97	96,86	17,09
-40	109,10	18,13	110,49	18,25	111,96	18,37
-45	124,46	19,37	126,05	19,49	127,73	19,62
Tср.пост,^оС	Расчетные параметры при tср исх = 1 ^оС
	Ра = 98800 Па		Ра = 100062 Па		Ра = 101396 Па
	he, Па	Qe, м^3/с	he, Па	Qe, м^3/с	he, Па	Qe, м^3/с
-10	24,90	8,66	25,21	8,72	25,55	8,78
-15	36,92	10,55	37,39	10,62	37,89	10,69
-20	49,41	12,20	50,04	12,28	5,71	12,36
-25	62,42	13,72	63,21	13,80	64,06	13,89
-30	75,96	15,13	76,93	15,23	77,95	15,33
-35	90,07	16,48	91,22	16,58	92,43	16,69
-40	104,78	17,77	106,12	17,88	107,54	18,00
-45	120,15	19,03	121,68	19,15	123,31	19,23

Рисунок 1– Зависимость изменения расхода воздуха под действием естественной тяги

Для анализируемых условий при сохранении средней температуры исходящей струи на уровне 5–7^оС количество воздуха поступающее в рудник под действием естественной тяги в условиях экстремальных ситуаций не превысит величины 20 м³/с.

Понижение температурного фона исходящей струи будет уменьшать влияние естественной тяги.

В заключении следует отметить, что по мере развития фронта подземных работ с одновременным их углублением действие естественной тяги будет увеличиваться.

Литература:

1. Алихачев С.П., Калабин Г.В. Естественная тяга и тепловой режим рудников. – Ленинград: Изд-во «Наука», 1974-110с.

2. Алихевич С.П., Вассерман А.Д. Воздухораспределение в рудниках с зонами обрушений. – Ленинград: Изд-во «Наука», 1973– 84с.

3. Левицкий Ж.Г. Аэромеханика вентиляционных потоков. Караганда: Изд-во Кар ГТУ, 2003.-228с.