Применение программного обеспечения при разработке комплекса мероприятий по улучшению тепловых условий в глубоких шахтах
Представлены возможности и направления практического применения программного обеспечения расчетов температуры рудничной атмосферы при разработке комплекса мероприятий по улучшению тепловых условий в горных выработках глубоких шахт. Предложенная компьютерная программа позволяет оперативно производить...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Розробка родовищ |
|---|---|
| Datum: | 2015 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України
2015
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/104664 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Применение программного обеспечения при разработке комплекса мероприятий по улучшению тепловых условий в глубоких шахтах / А.А. Мартынов, В.И. Зазимко, А.К. Яковенко // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2015. — Т. 9. — С. 411-420. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-104664 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Мартынов, А.А. Зазимко, В.И. Яковенко, А.К. 2016-07-13T11:34:46Z 2016-07-13T11:34:46Z 2015 Применение программного обеспечения при разработке комплекса мероприятий по улучшению тепловых условий в глубоких шахтах / А.А. Мартынов, В.И. Зазимко, А.К. Яковенко // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2015. — Т. 9. — С. 411-420. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 2415-3435 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/104664 622.413.4 Представлены возможности и направления практического применения программного обеспечения расчетов температуры рудничной атмосферы при разработке комплекса мероприятий по улучшению тепловых условий в горных выработках глубоких шахт. Предложенная компьютерная программа позволяет оперативно производить оценку по тепловому фактору различных горнотехнических решений и вариантов кондиционирования воздуха на выемочных участках. Наведено можливості та напрями практичного застосування програмного забезпечення розрахунків температури рудникової атмосфери при розробці комплексу заходів щодо поліпшення теплових умов у виробках глибоких шахт. Комп'ютерна програма дозволяє оперативно робити оцінку за тепловим фактором різних гірничотехнічних рішень та варіантів кондиціонування повітря на виїмкових дільницях. This article presents the opportunities and developed software applications of mine atmosphere temperature calculations in designing of a set of actions to improve the thermal conditions in mine openings of deep mines. The proposed computer software enables to promptly evaluate various mine engineering solutions according to the thermal factor and air conditioning options in the working areas. ru УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України Розробка родовищ Охорона праці Применение программного обеспечения при разработке комплекса мероприятий по улучшению тепловых условий в глубоких шахтах Застосування програмного забезпечення при розробці комплексу заходів щодо поліпшення теплових умов у глибоких шахтах Software application in designing of a set of actions to improve the thermal conditions in deep mines Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Применение программного обеспечения при разработке комплекса мероприятий по улучшению тепловых условий в глубоких шахтах |
| spellingShingle |
Применение программного обеспечения при разработке комплекса мероприятий по улучшению тепловых условий в глубоких шахтах Мартынов, А.А. Зазимко, В.И. Яковенко, А.К. Охорона праці |
| title_short |
Применение программного обеспечения при разработке комплекса мероприятий по улучшению тепловых условий в глубоких шахтах |
| title_full |
Применение программного обеспечения при разработке комплекса мероприятий по улучшению тепловых условий в глубоких шахтах |
| title_fullStr |
Применение программного обеспечения при разработке комплекса мероприятий по улучшению тепловых условий в глубоких шахтах |
| title_full_unstemmed |
Применение программного обеспечения при разработке комплекса мероприятий по улучшению тепловых условий в глубоких шахтах |
| title_sort |
применение программного обеспечения при разработке комплекса мероприятий по улучшению тепловых условий в глубоких шахтах |
| author |
Мартынов, А.А. Зазимко, В.И. Яковенко, А.К. |
| author_facet |
Мартынов, А.А. Зазимко, В.И. Яковенко, А.К. |
| topic |
Охорона праці |
| topic_facet |
Охорона праці |
| publishDate |
2015 |
| language |
Russian |
| container_title |
Розробка родовищ |
| publisher |
УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Застосування програмного забезпечення при розробці комплексу заходів щодо поліпшення теплових умов у глибоких шахтах Software application in designing of a set of actions to improve the thermal conditions in deep mines |
| description |
Представлены возможности и направления практического применения программного обеспечения расчетов температуры рудничной атмосферы при разработке комплекса мероприятий по улучшению тепловых условий в горных выработках глубоких шахт. Предложенная компьютерная программа позволяет оперативно производить оценку по тепловому фактору различных горнотехнических решений и вариантов кондиционирования воздуха на выемочных участках.
Наведено можливості та напрями практичного застосування програмного забезпечення розрахунків температури рудникової атмосфери при розробці комплексу заходів щодо поліпшення теплових умов у виробках глибоких шахт. Комп'ютерна програма дозволяє оперативно робити оцінку за тепловим фактором різних гірничотехнічних рішень та варіантів кондиціонування повітря на виїмкових дільницях.
This article presents the opportunities and developed software applications of mine atmosphere temperature calculations in designing of a set of actions to improve the thermal conditions in mine openings of deep mines. The proposed computer software enables to promptly evaluate various mine engineering solutions according to the thermal factor and air conditioning options in the working areas.
|
| issn |
2415-3435 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/104664 |
| citation_txt |
Применение программного обеспечения при разработке комплекса мероприятий по улучшению тепловых условий в глубоких шахтах / А.А. Мартынов, В.И. Зазимко, А.К. Яковенко // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2015. — Т. 9. — С. 411-420. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT martynovaa primenenieprogrammnogoobespečeniâprirazrabotkekompleksameropriâtiipoulučšeniûteplovyhusloviivglubokihšahtah AT zazimkovi primenenieprogrammnogoobespečeniâprirazrabotkekompleksameropriâtiipoulučšeniûteplovyhusloviivglubokihšahtah AT âkovenkoak primenenieprogrammnogoobespečeniâprirazrabotkekompleksameropriâtiipoulučšeniûteplovyhusloviivglubokihšahtah AT martynovaa zastosuvannâprogramnogozabezpečennâprirozrobcíkompleksuzahodívŝodopolípšennâteplovihumovuglibokihšahtah AT zazimkovi zastosuvannâprogramnogozabezpečennâprirozrobcíkompleksuzahodívŝodopolípšennâteplovihumovuglibokihšahtah AT âkovenkoak zastosuvannâprogramnogozabezpečennâprirozrobcíkompleksuzahodívŝodopolípšennâteplovihumovuglibokihšahtah AT martynovaa softwareapplicationindesigningofasetofactionstoimprovethethermalconditionsindeepmines AT zazimkovi softwareapplicationindesigningofasetofactionstoimprovethethermalconditionsindeepmines AT âkovenkoak softwareapplicationindesigningofasetofactionstoimprovethethermalconditionsindeepmines |
| first_indexed |
2025-11-26T02:54:16Z |
| last_indexed |
2025-11-26T02:54:16Z |
| _version_ |
1850609441598078976 |
| fulltext |
411
УДК 622.413.4 © А.А. Мартынов, В.И. Зазимко, А.К. Яковенко
А.А. Мартынов, В.И. Зазимко, А.К. Яковенко
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРИ
РАЗРАБОТКЕ КОМПЛЕКСА МЕРОПРИЯТИЙ ПО
УЛУЧШЕНИЮ ТЕПЛОВЫХ УСЛОВИЙ В ГЛУБОКИХ
ШАХТАХ
Представлены возможности и направления практического применения программного
обеспечения расчетов температуры рудничной атмосферы при разработке комплекса
мероприятий по улучшению тепловых условий в горных выработках глубоких шахт.
Предложенная компьютерная программа позволяет оперативно производить оценку
по тепловому фактору различных горнотехнических решений и вариантов кондицио-
нирования воздуха на выемочных участках.
ЗАСТОСУВАННЯ ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПРИ РОЗРОБЦІ КОМПЛЕКСУ
ЗАХОДІВ ЩОДО ПОЛІПШЕННЯ ТЕПЛОВИХ УМОВ У ГЛИБОКИХ ШАXТАХ
Наведено можливості та напрями практичного застосування програмного забезпе-
чення розрахунків температури рудникової атмосфери при розробці комплексу заходів
щодо поліпшення теплових умов у виробках глибоких шахт. Комп'ютерна програма
дозволяє оперативно робити оцінку за тепловим фактором різних гірничотехнічних
рішень та варіантів кондиціонування повітря на виїмкових дільницях.
SOFTWARE APPLICATION IN DESIGNING OF A SET OF ACTIONS TO IMPROVE THE
THERMAL CONDITIONS IN DEEP MINES
This article presents the opportunities and developed software applications of mine
atmosphere temperature calculations in designing of a set of actions to improve the thermal
conditions in mine openings of deep mines. The proposed computer software enables to
promptly evaluate various mine engineering solutions according to the thermal factor and air
conditioning options in the working areas.
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ
Тепловой режим горных выработок
глубоких шахт Украинской части Донбасса
в настоящее время является сдерживаю-
щим фактором развития добычи угля. При
ведении горных работ на глубоких гори-
зонтах 1200 – 1350 м возникают ситуации,
когда подготовительные работы и очист-
ная выемка становятся практически невоз-
можными в связи с тяжелыми температур-
ными условиями. Температура воздуха в
лавах, участковых вентиляционных выра-
ботках и подготовительных тупиковых за-
боях без применения мер по ее снижению
может достигать 32 – 34 ºС и более.
Горное хозяйство действующих глубо-
ких шахт, которые начинали работать на
малых глубинах, складывалось без учета
теплового фактора. С углублением горных
412
работ в таких шахтах возникает необходи-
мость пересмотра ряда традиционных гор-
нотехнических решений и выполнения вы-
сокозатратных специальных мер в связи с
необходимостью борьбы с высокими тем-
пературами рудничной атмосферы.
Исследованиями установлено, что для
позитивного решения этой сложной про-
блемы требуется выполнение целого ком-
плекса горнотехнических и специальных
мер по различным направлениям, связан-
ным с регулированием микроклимата руд-
ничной атмосферы, повышением эффек-
тивности работы систем и средств искус-
ственного охлаждения воздуха, примене-
нием других мер борьбы с высокими тем-
пературами рудничной атмосферы в глу-
боких шахтах.
Фундаментальные исследования теп-
ломассообмена в горных выработках, вы-
полненные основоположниками научной
школы горной теплофизики А.Н. Щерба-
нем, О.А. Кремневым, А.Ф. Воропаевым,
Ю.Д. Дядькиным, позволили разработать
научные основы прогноза и регулирования
теплового режима глубоких шахт. За осно-
ву тепловых расчетов рудничного воздуха
признано решение задачи нестационарной
теплопроводности горного массива при те-
плообмене между вентиляционной струей
и стенками выработки. Дальнейшее разви-
тие исследования по проблеме теплового
режима шахт получили в ИТТФ и ИГТМ
НАН Украины, МакНИИ, ДонНТУ, ДонУ-
ГИ и других институтах и организациях.
Особенности и причины формирования на-
гревающего микроклимата, источники те-
пловыделений, тепломассообменные про-
цессы в выработках глубоких шахт, разра-
ботанные и применяемые шахтные холо-
дильные системы и средства изложены в
трудах А.Н. Щербаня, О.А. Кремнева, В.П.
Черняка, Б.И. Медведева, Ю.А. Цейтлина,
В.Я. Журавленко, В.А. Кузина, Л.Б. Зими-
на, Г.В. Аверина и других ученых. В ре-
зультате были разработаны различные ме-
тодики прогнозирования температуры руд-
ничной атмосферы [1 – 3].
В настоящее время основным руково-
дящим нормативным документом для про-
ектных организаций и специалистов уголь-
ных шахт, занимающихся вопросами про-
гноза и регулирования теплового режима
горных выработок, является разработанное
МакНИИ СОУ-Н 10.1.00174088.027:2011
«Прогнозирование и нормализация тепло-
вых условий в угольных шахтах» [1]. По-
следнее базируется в основном на ранее из-
данных отраслевых документах: «Единая
методика прогнозирования температурных
условий в угольных шахтах» [2]; «Методи-
ка прогнозирования температурных усло-
вий в выработках вентиляционных горизон-
тов глубоких шахт» [3].
Для выполнения тепловых расчетов
выработок глубоких шахт на основании
нормативно-методических документов
[2, 3] разработана специальная компью-
терная программа [4, 5]. Возможности раз-
работанного программного обеспечения
расчета температурных условий в сети об-
щешахтных горных выработок и в выра-
ботках выемочных участков, с учетом про-
веденных исследований в последнее деся-
тилетие по его совершенствованию [6, 7],
представлены в настоящей статье.
Целью статьи является ознакомление
руководителей, инженерно-технического
персонала глубоких шахт и других специа-
листов, занимающихся вопросами регули-
рования теплового режима рудничной ат-
мосферы, с возможностями разработанно-
го программного обеспечения тепловых
расчетов горных выработок на персональ-
ных компьютерах при разработке комплек-
са мер по улучшению тепловых условий в
выработках глубоких горизонтов.
От решения этой весьма актуальной и
сложной проблемы борьбы с высокими
температурами рудничной атмосферы за-
висит дальнейшее развитие действующих
глубоких шахт Украины.
413
ВОЗМОЖНОСТИ РАЗРАБОТАННОГО
ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАСЧЕТОВ
ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЙ В ВЫРАБОТКАХ
ГЛУБОКИХ ШАХТ
Современный вид и содержание разра-
ботанного программного обеспечения рас-
четов температурных условий в сети об-
щешахтных горных выработок и в выра-
ботках выемочных участков (рис. 1) под-
робно изложены в опубликованных ранее
работах [6, 7]. Программа представлена в
среде Delphi v.7.0. Область применения
программы тепловых расчетов горных вы-
работок на ПЭВМ распространяется на
шахты, разрабатывающие пологие и на-
клонные угольные пласты.
Рис. 1. Стартовое окно компьютерной программы
тепловых расчетов
При выполнении расчетов по конкрет-
ному выемочному участку сначала произ-
водится выбор модуля, соответствующего
применяемой системе разработки угольно-
го пласта и схеме проветривания вырабо-
ток выемочного участка.
Если требуется определить температу-
ру воздуха в сети подводящих воздухопо-
дающих выработок шахты до конкретного
выемочного участка, программа также по-
зволяет это сделать [7]. Последнее крайне
необходимо при разработке практических
мер для улучшения теплового состояния
шахтной атмосферы в выработках выемоч-
ных участков глубоких горизонтов.
Программа позволяет с достаточной
степенью точности решить следующие за-
дачи: выполнить прогноз температуры
воздуха в выработках выемочного участка
при естественном режиме формирования
климатических условий (рис. 2, а) и при
применении на выемочном участке искус-
ственного охлаждения воздуха (рис. 2, б);
определить холодопотребность лавы; рас-
считать необходимую холодильную мощ-
ность оборудования для нормализации те-
пловых условий в выработках в соответст-
вии с требованиями ПБ. Возможно также
определить температуру притока воздуха
из выработанного пространства лавы при
наличии утечек воздуха, рассчитать вели-
чины поступления тепла из него непосред-
ственно в лаву и в вентиляционный штрек.
Внедрение компьютерной программы
прогноза температурных условий в выра-
ботках выемочных участков обеспечивает
возможность оперативной оценки по теп-
ловому фактору горнотехнических реше-
ний и параметров разработки угольных
пластов на глубоких горизонтах: системы
разработки; способа управления горным
давлением; схемы проветривания выемоч-
ного участка и лавы; способа и средств ох-
раны участковых выработок; расхода воз-
духа на выемочном участке; механизации
очистных работ; длины выемочного поля,
лавы; нагрузки на очистной забой и др.
Применение компьютерной программы
позволяет оперативно рассчитать ожидае-
мые температурные условия и на их основе
разработать целесообразные практические
действия шахт по улучшению и нормали-
зации температурных условий в очистных
забоях, в том числе при применении ис-
кусственного охлаждения воздуха на вы-
емочных участках [6, 7]. При этом опреде-
лить параметры охлажденного воздуха,
необходимую холодильную мощность
средств охлаждения и оптимальный вари-
ант размещения воздухоохладителей в воз-
духоподающих участковых штреках.
414
а
б
Рис. 2. Иллюстрация результатов теплового
расчета выработок выемочного участка:
а – при естественном режиме формирования
температурных условий; б – при применении
искусственного охлаждения воздуха
Из специальных мер программа позво-
ляет для конкретных условий произвести
оценку осушения участковых воздухопо-
дающих выработок, уменьшения (локали-
зации) выноса тепла утечками воздуха из
зоны выработанного пространства и ряда
других мероприятий.
Разработанная компьютерная програм-
ма достаточно широко апробирована на
глубоких шахтах Донецкого бассейна. Ре-
зультаты практического использования
компьютерной технологии на ряде шахт с
глубиной разработки угольных пластов
более 1000 м показали ее надежную рабо-
тоспособность, точность и достоверность
выполняемых прогнозных тепловых расче-
тов.
Программа проста в использовании, не
требует от потребителя специальных на-
выков и знаний сложной теории тепломас-
сообменных процессов в горных выработ-
ках. При выполнении тепловых расчетов с
использованием данной программы на
ПЭВМ требуется лишь правильный выбор
и ввод исходных данных, характерных для
шахты, выемочного участка и конкретных
горных выработок (рис. 3).
Рис. 3. Панель ввода исходных данных для
участковой воздухоподающей горной выработки
Положительные результаты использо-
вания компьютерной программы и наличие
разрешения Госгорпромнадзора на ее при-
менение позволяют рекомендовать ее для
широкого применения работниками уголь-
ной промышленности, занимающихся ре-
шением проблемы борьбы с высокими
температурами воздуха в глубоких шахтах.
НАПРАВЛЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ
ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРИ
РАЗРАБОТКЕ КОМПЛЕКСА ГОРНОТЕХНИЧЕСКИХ
МЕР
При всем многообразии выполненных
исследований по проблеме теплового ре-
жима глубоких шахт систематизированной
завершенной методологии регулирования
415
микроклимата в очистных забоях до на-
стоящего времени не разработано. Реше-
ния по нормализации тепловых условий в
очистных и подготовительных тупиковых
выработках принимаются шахтами на ос-
новании специальных проектов, в основу
которых закладываются горнотехнические
способы регулирования тепловых условий
и средства искусственного охлаждения
шахтного воздуха.
Основным направлением и первооче-
редным шагом улучшения тепловых усло-
вий в шахтах является снижение нагрева
воздуха, поступающего на проветривание
горных выработок глубоких горизонтов, за
счет применения горнотехнических меро-
приятий.
Наличие сложной вентиляционной се-
ти, большая суммарная протяженность
воздухоподающих выработок, обводнен-
ность и малый (недостаточный по тепло-
вому фактору) расход воздуха, подаваемо-
го на проветривание выемочных участков
и подготовительных выработок, обуслов-
ливают существенный нагрев и увлажне-
ние воздуха, в том числе и при сравни-
тельно невысокой температуре горного
массива.
На основании количественной оценки
факторов, влияющих на формирование те-
пловлажностных параметров рудничной
атмосферы, установлены основные горно-
технические меры по улучшению тепло-
вых условий в выработках действующих
глубоких шахт. Наиболее оперативно реа-
лизуемыми из них в практике действую-
щих шахт являются следующие:
– увеличение расхода воздуха, подавае-
мого на проветривание конкретной лавы, без
изменения схемы проветривания выемочно-
го участка (до значений с достижением ско-
рости воздуха в лаве не менее 4 м/с);
– предупреждение влагонасыщения руд-
ничной атмосферы в сети воздухоподающих
выработок лавы;
– увеличение расхода и снижение темпе-
ратуры воздуха, подаваемого на проветри-
вание конкретного выемочного участка, за
счет изменения схемы вентиляции шахты;
– увеличение расхода и снижение тем-
пературы воздуха, подаваемого на провет-
ривание конкретного выемочного участка,
за счет подачи свежего воздуха по специ-
ально пройденным из-за температурного
фактора новым (восстановленным) горным
выработкам;
– переход на применение рациональной
по тепловому фактору системы разработки
пласта и схемы проветривания выемочного
участка;
– переход на применение обоснованных
с учетом теплового фактора параметров
ведения горных работ (длина лавы, макси-
мальная длина выемочных штреков);
– уменьшение влияния на формирова-
ние микроклимата лавы от нагрева свежего
воздуха от местных источников тепловы-
делений;
– снижение утечек воздуха через выра-
ботанное пространство действующей лавы.
Применение рациональных по тепло-
вому фактору горнотехнических решений
(мероприятий) может обеспечить сниже-
ние температуры воздуха в рабочих забоях
глубоких шахт на 2 – 3 ºС, а в отдельных
случаях, в зависимости от горнотехниче-
ских и горно-геологических условий раз-
работки пластов, на 4 – 6 ºС.
Нормальные температурные условия в
горных выработках при комплексном при-
менении этих мер в соответствии с требо-
ваниями ПБ могут быть обеспечены на
шахтах Донбасса с глубиной ведения гор-
ных работ до 800 – 900 м. На более глубо-
ких шахтах, а также на участках с высоким
уровнем концентрации ведения добычных
и горнопроходческих работ нормализация
температурных условий может быть обес-
печена только путем искусственного ох-
лаждения воздуха. Однако и в этом случае
регулирование тепловых условий в выра-
ботках должно выполняться с максималь-
ным использованием горнотехнических
мероприятий по снижению нагрева возду-
ха, поступающего на проветривание вы-
емочных участков и подготовительных ту-
пиковых выработок глубоких горизонтов.
416
Ниже приведены некоторые результаты
аналитических и экспериментальных ис-
следований, выполненных авторами, по
ряду горнотехнических направлений для
улучшения климатических условий в вы-
работках глубоких шахт.
ПРАКТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ОТ УВЕЛИЧЕНИЯ
СКОРОСТИ ВОЗДУХА В ЛАВАХ ДО 4 м/с
Одним из наиболее доступных спосо-
бов улучшения тепловых условий в горных
выработках является увеличение количест-
ва воздуха, подаваемого на их проветрива-
ние как за счет увеличения подачи воздуха
в шахту, так и за счет перераспределения
его по выработкам.
Увеличение количества воздуха, про-
ходящего по выработке в единицу време-
ни, способствует снижению прироста тем-
пературы свежей струи, так как тепловой
поток, поступающий из вмещающих гор-
ных пород, распределяется на больший
объем воздуха. Несмотря на то, что с уве-
личением скорости движения воздуха воз-
растает теплоотдача стенок горных выра-
боток и повышается суммарное поглоще-
ние тепловой мощности воздухом, при
всех прочих равных условиях, прирост его
температуры по длине выработки будет
меньше. При этом с увеличением расхода
воздуха увеличивается интенсивность об-
разования охлаждающей зоны в породах
вокруг горных выработок, которая являет-
ся термическим сопротивлением для теп-
лопритока из глубины горного массива.
К внутренним непрерывно распределен-
ным утечкам воздуха относятся утечки че-
рез выработанное пространство действую-
щих лав. В пределах выемочных участков
эти утечки могут достигать 50% от пода-
ваемого на участок количества воздуха.
Пройдя выработанное пространство и вос-
приняв тепло от обрушенных горных пород,
утечки воздуха в зависимости от схемы
проветривания выемочного участка посту-
пают в лаву или участковую вентиляцион-
ную выработку, существенно ухудшая теп-
ловое состояние рудничного воздуха.
Повышение скорости воздуха в приза-
бойных пространствах лав сопровождается
значительным снижением прироста его
температуры. В связи с этим в призабой-
ных пространствах лав наиболее глубоких
шахт, отрабатывающих пологие и наклон-
ные пласты, из-за температурного фактора
рекомендуется поддерживать максимально
допустимую «Правилами безопасности ...»
скорость воздуха 4 м/с, а в высокопроизво-
дительных комплексно-механизированных
лавах с повышенной естественной влажно-
стью угольного массива (свыше 80%), с
разрешения органов Госгорпромнадзора, –
более 4 м/с.
В табл. 1 приведены результаты факти-
ческих замеров (числитель) и прогнозных
расчетов (знаменатель) температуры воз-
духа в лавах глубоких шахт при увеличе-
нии скорости воздуха в последних до 4 м/с.
Из представленных примеров по
конкретным шахтам видно, что при
увеличении скорости воздуха в лавах до
4 м/с снижение температуры воздуха на
выходе из лав может составить 1,4 – 2,0 ºС
и более.
Низкая пропускная способность приза-
бойных пространств лав ограничивает
возможность увеличения расхода воздуха в
воздухоподающих выработках выемочных
участков. В связи с этим для снижения на-
грева воздуха в таких выработках за счет
увеличения его скорости и расхода при
выборе и проектировании схем проветри-
вания выемочных участков должны прора-
батываться решения по выпуску части по-
даваемого свежего воздуха, минуя лаву.
Рекомендации по реализации на практике
таких технических решений содержатся,
например, в отраслевом СОУ [1].
Снижение утечек воздуха в пределах
выемочных участков, а, следовательно, по-
вышение его расхода для проветривания
лав должно обеспечиваться за счет качест-
венного содержания вентиляционных со-
оружений (вентиляционных дверей, пере-
мычек и др.). Снижение утечек воздуха че-
рез выработанные пространства лав долж-
417
но обеспечиваться путем возведения в уча-
стковых штреках со стороны выработанно-
го пространства чураковых перемычек на
глиняном или цементном растворе, специ-
альных поддерживающих литых полос,
обеспечивающих надежную изоляцию вы-
работанного пространства по мере подви-
гания очистного забоя при управлении
кровлей полным обрушением. Целесооб-
разной с точки зрения уменьшения утечек
воздуха в пределах выемочного участка и
снижения нагрева воздуха является полная
или частичная закладка выработанного
пространства.
РЕЗУЛЬТАТЫ ФАКТИЧЕСКИХ ЗАМЕРОВ И ПРОГНОЗНЫХ РАСЧЕТОВ ТЕМПЕРАТУРЫ
ВОЗДУХА В ЛАВАХ ГЛУБОКИХ ШАХТ (ПРИ УВЕЛИЧЕНИИ СКОРОСТИ ВОЗДУХА В
ЛАВАХ ДО 4 м/с)
Таблица 1
Температура (t) и относительная
влажность (φ) воздуха в лаве
в начале в конце Наименование шахты,
лавы
Средняя
глубина
очистных
работ, м
Средняя
темпера-
тура
горных
пород, ºС
Скоро-
сть
воздуха
в лаве,
м/с t1, ºС φ1, % t2, ºС φ2, %
«Красноармейская-
Западная №1»,
3-я северная лава
блока №3
3-я южная лава блока
№10
672
763
29,3
31,9
2,7
4,0
2,4
4,0
29,9/
29,9
25,4/
24,6
85/
85
92/
92
32,8/
31,4
31,1/
30,1
93/
93
92/
92
«Красный партизан»,
лава №73
лава №78
1210
1295
37,3
39,3
2,3
4,0
2,5
4,0
28,3/
28,1
30,0/
26,0
77/
77
66/
84
34,8/
33,0
34,4/
33,3
87/
87
74/
88
«Прогресс»,
9-я южная лава
1100
39,3
2,7
4,0
31,0/
29,0
85/
85
32,5/
30,4
90/
90
«Должанская-
Капитальная»,
лава №13
973
32,2
2,8
4,0
27,4/
27,2
79/
79
34,5/
32,9
88/
88
«Шахтерская-
Глубокая»,
6-я западная
лава ЦБ
1314
45,5
3,0
4,0
31,7/
30,5
38/
38
35,6/
34,2
45/
45
ОБОСНОВАНИЕ ТЕПЛОВЫМИ РАСЧЕТАМИ
ПРИМЕНЕНИЯ ШАХТНОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ
ТЕХНИКИ
Программное обеспечение предусмат-
ривает выполнение расчетов температуры
воздуха в выработках выемочных участков
при применении различных систем и
средств искусственного охлаждения руд-
ничной атмосферы.
Процедуры расчета холодопотребности
лавы и мощности воздухоохлаждающего
устройства позволяют определить необхо-
димую температуру в начале лавы для того,
418
чтобы обеспечить заданную температуру
воздуха в конце лавы. Исходным условием
при этом является то, что на участке преду-
сматривается установка воздухоохладителя
(воздухоохладителей, кондиционеров) в
участковой воздухоподающей выработке на
некотором расстоянии от окна лавы.
В качестве исходных данных задаются
удаление воздухоохладителя от лавы, ко-
личество воздуха, которое проходит через
него, максимально-допустимая (прогнози-
руемая) температура воздуха на выходе из
лавы. Последняя должна соответствовать
нормам, регламентируемым Правилами
безопасности в угольных шахтах.
На основании этих данных и результа-
тов расчета воздухоподающей выработки и
лавы при применении на участке искусст-
венного охлаждения воздуха устанавлива-
ется необходимая мощность воздухоохла-
дителя для обеспечения заданной темпера-
туры воздуха на выходе из лавы и темпе-
ратуры воздуха на входе и выходе из воз-
духоохладителя на входе в лаву.
Панель ввода исходных данных для оп-
ределения холодопотребности лавы и
представления результатов теплового рас-
чета выработок выемочного участка при
охлаждении воздуха в участковой возду-
хоподающей выработке, например, в 100 м
от окна лавы, показана на рис. 4.
По результатам такого вида тепловых
расчетов проектными организациями разра-
батывается технико-экономическое обосно-
вание по применению на шахте на конкрет-
ном выемочном участке тех или иных из-
вестных систем и средств искусственного
охлаждения воздуха [8, 9].
Рис. 4. Панель ввода исходных данных для определе-
ния холодопотребности лавы и представления ре-
зультатов теплового расчета выработок выемоч-
ного участка при охлаждении воздуха
Для иллюстрации на рис. 5 и 6 показан
внешний вид соответственно шахтной во-
доохлаждающей холодильной машины ти-
па МХРВ и шахтного передвижного кон-
диционера типа КПШ 300 производства
ПАО «Холодмаш» (г. Одесса). Такое обо-
рудование поставлено на шахты им. Ско-
чинского, им. Калинина (ГП «ДУЭК»), им.
Бажанова (ГП «Макеевуголь»), «Щеглов-
ская-Глубокая» (Шахтоуправление «Дон-
басс»), «Шахтерская-Глубокая» (ГП
«Шахтерскантрацит») и др.
Аналогичные холодильные машины и
кондиционеры для глубоких шахт произ-
водства зарубежных фирм представлены в
табл. 2. Некоторые из них (единичные об-
разцы) используются в шахтах Украины
(им. А.Ф. Засядько, «Красный Партизан»).
Рис. 5. Водоохлаждающая холодильная машина типа МХРВ
419
а б
Рис. 6. Кондиционер передвижной шахтный КПШ 300: а – компрессорно-конденсаторный блок;
б – воздухообрабатывающий блок
ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН,
ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПРИ КОНДИЦИОНИРОВАНИИ ВОЗДУХА В ГЛУБОКИХ ШАХТАХ
Таблица 2
Тип холодильной
машины
Холодильная
мощность, кВт
Основная область применения
холодильной машины
Страна
изготовитель
Водоохлаждающие машины
МХРВ-1 1000 Украина
КМ 1000
КМ 2000
1030
2040 Германия
GMC 1000
GMC 2000
1108
2000
Охлаждение воды, используемой
в системах кондиционирования
воздуха на выемочных участках
глубоких шахт Польша
Машины непосредственного охлаждения воздуха
КПШ 130-2-0
КПШ 300
130
300 Украина
DV 150
DV 200
DV 250
DV 350
DV 400
155
225
300
350
450
Германия
GMC 350 395
Охлаждение воздуха в тупиковых
выработках глубоких шахт
Польша
ВЫВОДЫ
Представленная программа выполнения
тепловых расчетов позволяет оперативно
рассчитывать температуру рудничной ат-
мосферы, необходимую для обоснования и
разработки комплекса горнотехнических,
технологических и специальных мер по
регулированию тепловых условий в очист-
ных забоях при планировании ведения
горных работ на больших глубинах.
Данное программное обеспечение рас-
четов параметров микроклимата в глубо-
ких шахтах может эффективно использо-
ваться инженерно-техническим персона-
лом угольных предприятий, проектных
предприятий и организаций, специалиста-
ми, занимающихся решением вопросов
борьбы с высокими температурами возду-
ха в глубоких шахтах, а также в учебных
процессах подготовки бакалавров, специа-
листов, магистров в высших учебных заве-
дениях горного профиля и в программах
420
переподготовки и повышения квалифика-
ции горных инженеров предприятий по
добыче угля подземным способом.
При заинтересованности в приобрете-
нии данного программного обеспечения и
его внедрении на предприятии, в организа-
ции или учебном заведении следует обра-
щаться в ГП «Донецкий ЭТЦ»
(e-mail: office@detc.dn.ua;
aviner.martynov@gmail.com)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. СОУ-Н 10.1.00174088.027:2011. Прогнозирование
и нормализация тепловых условий в угольных шахтах,
2011.
2. Единая методика прогнозирования температур-
ных условий в угольных шахтах. – Макеевка-Донбасс,
1979.
3. Методика прогнозирования температурных ус-
ловий в выработках вентиляционных горизонтов глу-
боких шахт. – Макеевка-Донбасс, 1984.
4. Бобров А.И. Компьютерная технология выбора
рациональных по тепловому фактору технологических
решений разработки пологих пластов глубоких шахт
/ А.И. Бобров, А.А. Мартынов, С.Б. Тулуб // Горная про-
мышленность на пороге ХХI века: ХVI Всемирный горный
конгресс: доклады. – София, Болгария, 1994. – Т. 4. –
С. 119 – 124.
5. Мартынов А.А. Рациональные по тепловому
фактору технологические схемы разработки пластов и
компьютерная технология их выбора для конкретных
условий глубоких шахт / А.А. Мартынов, А.К. Яковенко,
Р.М. Саноцкий //Способы и средства создания безопас-
ных и здоровых условий труда в угольных шахтах: сб.
науч. тр. МакНИИ, 1996. – С. 107 – 116.
6. Мартынов А.А. Программное обеспечение расче-
та температуры воздуха на выемочных участках глу-
боких шахт / А.А. Мартынов, Н.В. Малеев, А.К. Яковенко
// Уголь Украины. – 2011. – № 3. – С. 34 – 36.
7. Малеев Н.В., Мартынов А.А., Яковенко А.К. Рас-
четы температуры воздуха в сети подводящих выра-
боток и на выемочных участках глубоких горизонтов
шахт на ПЭПМ / Н.В. Малеев, А.А. Мартынов, А.К. Яко-
венко // Розробка родовищ: щорічний наук.-техн. зб. –
Д.: ЛізуновПрес, 2014. – С. 423 – 429.
8. Способы и направления улучшения температур-
ных условий в глубоких шахтах / А.А. Мартынов,
Н.В. Малеев, А.К. Яковенко [и др.] // Уголь Украины. –
2010. – № 5. – С. 20 – 26.
9. Мартынов А.А. Комплексный подход в решении
проблемы высоких температур воздуха в выработках
глубоких шахт / А.А. Мартынов, Н.В. Малеев, А.К. Яко-
венко / Школа подземной разработки: материалы VI
междунар. науч.-практ. конф. – Д.: ЛізуновПрес, 2012. –
С. 39 – 47.
ОБ АВТОРАХ
Мартынов Авинер Анатольевич – к.т.н., начальник
научно-исследовательского отдела промышленной
безопасности и охраны труда ГП «Донецкий экспертно-
технический центр Госпромнадзора Украины».
Зазимко Виталий Иванович – к.т.н., начальник
ГП «Донецкий экспертно-технический центр Госпро-
мнадзора Украины».
Яковенко Анатолий Кириллович – к.т.н., с.н.с. лабо-
ратории кондиционирования рудничного воздуха Госу-
дарственного Макеевского научно-исследовательского
института по безопасности работ в горной промыш-
ленности (МакНИИ).
|