УДК 622.453 магистр Комлева Е.В. (КарГТУ)

Сулейменов Н.М. (КарГТУ)

Байтуганова М.О. (КарГТУ)

Оценка эффективности схем проветривания на руднике «Ушкатын-3»

Применительно к горнотехническим условиям месторождения выбранная совместная открыто-подземная разработка рудника Ушкатын-3, кроме экономической выгоды позволяет получить ряд положительных эффектов:

– снизить объем вскрыши и тем самым уменьшить площадь поверхностного отвального хозяйства;

– улучшить показатели извлечения маломощных рудных тел, так как технология их отработки открытым способом (буровзрывные работы со сква-жинной 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.

Следует отметить, что с точки зрения вентиляции подземных выработок подобный подход к выемке полезных ископаемых является принципиально новым и заслуживает серьезного теоретического осмысления и их практической реализации в процессе развития подземных горных работ с учетом специфики ведения открытых горных работ.

Последовательная открыто-подземная разработка накладывает ряд особенностей на организацию проветривания при отработке прилегающей к карьеру части массива подземным способом, кроме того, применяемые в настоящее время на руднике схемы вентиляции временны и по мере развития системы подземных выработок они естественным образом будут изменяться. Выход ряда выработок непосредственно на борта карьера усложняет вентиляцию рудника из-за влияния естественной тяги, которая в реальных условиях не всегда учитывается.

Оценка состояния воздушной среды в подземных горных выработках и выбор приемлемых вариантов их проветривания связаны с использованием современных методов анализа шахтных вентиляционных систем, успешная реализация которых зависит от наличия трех источников информации:

– расчетной вентиляционной схемы;

– массива сопротивлений к расчетной схеме;

– данных об источниках тяги.

На руднике была проведена депрессионная съемка в зимний, летний и межсезонный период. По данным депрессионной съемки провели расчеты, в которых были учтены все комбинации установки вентиляторов в подземных условиях, с учетом влияния естественной тяги в зимний период. Вентиляционная схема рудника представлена на рисунке 1.

В результате выполненных расчетов и контрольных замеров в условиях рудника получены следующие результаты:

– межсезонный режим. Вентиляторы установлены по вариантам 1-2. Вентиляторы главного проветривания были перенесены в ветви 9-12 (штрек №1 горизонта + 288м) и 40-96 (вентиляционный восстающий горизонта +240м). Оба вентилятора работают согласно характеристики кривой В. Первым вентилятором (узел 9) в шахту подается 94,6 м³/с воздуха, вторым вентилятором (узел 96) нагнетается 82,9 м³/с. Внутренние утечки составляют 37,53 м³/с, количество воздуха, подаваемое в шахту с учетом утечек равно 139, 97 м³/с.

Рисунок 1 – Вентиляционная схема рудника Ушкатын -3

На горизонт + 288м по главному входу в портал №2 (1-4) и штольне №2 (1-8) в рудник из атмосферы поступает 75, 2 м³/с воздуха. Через выработки 14-1, 2-1, 1-27, 1-52, 1-55, 1-68 из шахты выдается 75,164м³/с воздуха, а 64,8 м³/с участвует в рециркуляции. По вентиляционным восстающим 16-49, 18-50, 20-64, 22-65, 13-63, 23-66 70,26 м³/с воздуха поступает на нижележащий горизонт. Горизонт + 144м проветривается за счет воздуха, поступающего по скважине 26-94 – 7,3 м³/с и вентиляционному восстающему 96-93 – 64,1 м³/с. По в.х.в.№2 (56-90) и вентиляционному восстающему №1 (54-91) на горизонт +192м движется воздух в объеме 8,3 м³/с.

Для заданного варианта расход воздуха через скважину 26-94 составляет величину равную 7,3 м³/с.

По варианту 2. Вентиляторы главного проветривания были установлены по аналогии с вариантом 1(ветвь 9-12 горизонт +288м и ветвь 40-96 горизонт +240м). Во втором варианте были заданы следующие характеристики вентиляторов: вентилятор № 1- кривая В, вентилятор № 2- кривая А.

Для того чтобы улучшить проветривание горизонтов +192м и +144 м при той же схеме установки вентиляторов предлагается увеличить сопротивление, в выработках:1-2, 13-14, 15-16, 17-18, 25-3, 5-30, 7-38, 11-42, 14-1, 56-46, 27-28, 62-63, 55-0, 65-66 за счет увеличения герметичности перемычек.

Количество воздуха, выдаваемое вентиляторами равно 166,46м³/с, внутренние утечки на рециркуляцию в зоне работы вентиляторов составили – 35,3 м³/с, в рудник подается вентиляторами 131,17м³/с воздуха. Через ветви 4-1 и 8-1 из атмосферы на горизонт +288м заходит воздух в объеме 78,92м³/с. Всего из шахты выдается 78,9м³/с воздуха, в рециркуляции занято 52,2м³/с. За счет увеличения сопротивления в вышеуказанных ветвях, на горизонт +144м по скважине движется 17,8 м³/с воздуха, что больше на 10,556 м³/с. Вентилятором №2 на горизонт +144м подается 49,1 м³/с. При первом варианте установки вентиляторов на горизонт +144 м поступало 64,1м³/с, при втором – 66,9 м³/с, увеличив подачу на 2,8м³/с и уменьшив производительность вентилятора.

Для заданного варианта расход воздуха через скважину 26-94 составляет величину равную 17,8 м³/с.

При экстремальных условиях варианты 7-8, по скважине (ветвь 26-94) поступает большее количество воздуха, чем в теплое время года, но количество воздуха, участвующее в рециркуляции также увеличивается. При установке вентиляторов согласно варианту 7, на горизонт + 192м, воздуха по скважине поступает 23 м³/с, при установке вентиляторов, как рассмотрено в варианте 8 подается 17,8 м³/с. При экстремальных температурах естественная тяга блокирует выдачу воздуха из рудника.

Вышеприведенные данные для различных вариантов расположения вентиляционного оборудования в подземных выработках показали, что основным недостатком является проблема образования достаточно обширных рециркуляционных потоков воздуха в вентиляционной сети и существенного увеличения внутренних утечек воздуха в зоне работы вентиляторов. Высокая рециркуляция потоков воздуха и внутренние утечки через неплотности в местах установки перемычек снижают эффективность использования скважины для подачи воздуха с горизонта +288м на горизонт +192м. Увеличение подачи воздуха через скважину может быть достигнуто повышением герметичности изолирующих перемычек в ветвях 7-38, 25-3, 5-30, 11-42, 13-14, 20-64, 14-0 вентиляционной сети.

Предусмотренный на руднике вариант организации проветривания с расположением вентиляторов главного проветривания в подземных выработках следует рассматривать как временную схему на переходном этапе отработки бортов карьера.

Список использованных источников

1. Абрамов Ф. А., Тян Р. Б., Потемкин В.Я. Воздухораспределение в вентиляционных сетях шахт. – Киев: Наукова думка, 1971. – 136 с.

2. Алехичев С.П., Калабин Г.В. Естественная тяга и тепловой режим рудников. – Ленинград: Изд-во Наука, 1974. Стр. 26 – 104.

3. Левицкий Ж.Г. Аэромеханика вентиляционных потоков. – Караганда: КарГТУ, 2003. – 228 с.