Development of energy-saving technologies providing comfortable microclimate conditions for mining
- 1 — Mining institute, Ural bunch of the Russian Academy of Sciences
- 2 — Mining institute, Ural bunch of the Russian Academy of Sciences
- 3 — Mining institute, Ural bunch of the Russian Academy of Sciences
- 4 — Mining institute, Ural bunch of the Russian Academy of Sciences
Abstract
The paper contains analysis of natural and technogenic factors influencing properties of mine atmosphere, defining level of mining safety and probability of emergencies. Main trends in development of energy-saving technologies providing comfortable microclimate conditions are highlighted. A complex of methods and mathematical models has been developed to carry out aerologic and thermophysical calculations. Main ways of improvement for existing calculation methods of stationary and non-stationary air distribution have been defined: use of ejection draught sources to organize recirculation ventilation; accounting of depression losses at working intersections; inertance impact of air streams and mined-out spaces for modeling transitory emergency scenarios. Based on the calculation algorithm of airflow rate distribution in the mine network, processing method has been developed for the results of air-depressive surveys under conditions of data shortage. Processes of dust transfer have been modeled in view of its coagulation and settlement, as well as interaction with water drops in case of wet dust prevention. A method to calculate intensity of water evaporation and condensation has been suggested, which allows to forecast time, duration and quantity of precipitation and its migration inside the mine during winter season. Solving the problem of heat exchange between mine airflow and timbering of the ventilation shaft in a conjugation formulation permits to estimate depression value of natural draught and conditions of convective balance between air streams. Normalization of microclimatic parameters for mine atmosphere is forecasted for the use of heat-exchange units either heating or cooling and dehumidifying ventilation air. Algorithms are presented that permit to minimize ventilation energy demands at the stages of mine design and exploitation.
References
- Автоматизированная обработка данных воздушно-депрессионной съемки для построения корректной математической модели вентиляционной сети рудников / Б.П.Казаков, А.Г.Исаевич, С.В.Мальцев, М.А.Семин // Известия вузов. Горный журнал. 2016. № 1. С. 22-30.
- Вентиляторные эжеторные установки для рудников / Н.И.Алыменко, Д.Н.Алыменко, А.И.Коровин, С.В.Пшеничников// Горный журнал. 2013. № 6. С. 73-77.
- Зайцев А.В. Ресурсосберегающие решения в системах кондиционирования рудничного воздуха / А.В.Зайцев, Ю.А.Клюкин // Проблемы недропользования. 2015. № 2 (5). С. 26-31.
- Казаков Б.П. Особенности моделирования процесса эжектирования воздуха на базе законов сохранения энергии и количества движения выработок / Б.П.Казаков, А.В.Шалимов // Известия вузов. Горный журнал. 2006. № 2. C. 68-72.
- Казаков Б.П. Сравнительный анализ методов расчета воздухораспределения в рудничных вентиляционных сетях / Б.П.Казаков, А.В.Шалимов // Горное эхо. Вестник Горного института УрО РАН. 2009. № 1. С. 17-20.
- Казаков Б.П. Влияние процессов испарения и конденсации влаги на тепловой режим глубоких рудников / Б.П.Казаков, А.В.Шалимов, А.В.Зайцев // Горный журнал. 2016. № 3. С. 73-76.
- Казаков Б.П. Теплообмен вентиляционного воздуха с крепью воздухоподающего ствола и породным массивом / Б.П.Казаков, А.В.Шалимов, Е.Л.Гришин // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2011. № 5. С. 92-100.
- Казаков Б.П. К вопросу энергосбережения проветривания рудников / Б.П.Казаков, А.В.Шалимов, А.С.Киряков // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2013. № 3. С. 139-147.
- Конвективная стратификация воздушных потоков по сечению горных выработок, ее роль в формировании пожарных тепловых депрессий и влияние на устойчивость проветривания / Б.П.Казаков, А.В.Шалимов, М.А.Семин, Е.Л.Гришин, Н.А.Трушкова // Горный журнал. 2014. № 12. С. 105-109.
- Круглов Ю.В. Моделирование переходных процессов в вентиляционных сетях подземных рудников / Ю.В.Круглов, Л.Ю.Левин, А.В.Зайцев // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2011. № 5. С. 100-108.
- Левин Л.Ю. Разработка метода расчета местных аэродинамических сопротивлений при решении сетевых задач воздухораспределения / Л.Ю.Левин, М.А.Семин, Р.Р.Газизуллин // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2014. № 9. С. 200-205.
- Левин Л.Ю. Аэрологическая безопасность горных предприятий / Л.Ю.Левин, Д.С.Кормщиков // Инженерная защита. 2016. № 1 (12). С. 48-53.
- Левин Л.Ю. Исследование динамики пылевоздушной смеси при проветривании тупиковой выработки в процессе работы комбайновых комплексов / Л.Ю.Левин, А.Г.Исаевич, М.А.Семин, Р.Р.Газизуллин // Горный журнал. 2015. № 1. С. 72-75.
- Медведев И.И. Некоторые вопросы моделирования вентилятора-эжектора / И.И.Медведев, Н.Н.Мохирев // Известия вузов. Горный журнал. 1971. № 6. C. 70-74.
- Мохирев Н.Н. Инженерные расчеты вентиляции шахт. Строительство. Реконструкция. Эксплуатация / Н.Н.Мохирев, В.В.Радько. М.: Недра, 2007. 324 с.
- Применение системы автоматического оптимального управления проветриванием в Березовском руднике ОАО «Беларуськалий» / Ю.В.Круглов, Л.Ю.Левин, А.С.Киряков, С.В.Бутаков, Р.И.Шагбутдинов // Горный журнал. 2013. № 6. С. 61-64.
- Шалимов А.В. Учет инерционных сил движения воздуха при расчетах нестационарного воздухораспределения в вентиляционной сети / А.В.Шалимов, А.В.Зайцев, Е.Л.Гришин // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2011. № 4. С. 218-222.
- Kazakov B.P. Stability of natural ventilation mode after main fan stoppage / B.P.Kazakov, A.V.Shalimov, M.A.Semin // International Journal Heat Mass Transfer. 2015. № 86. P. 288-293.