Управление тепловым режимом тупиковых выработок глубоких рудников Норильска

• Автор: Смирнов, Юрий Михайлович
• Шифр специальности: 05.26.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 189 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА
ТУПИКОВЫХ ВЫРАБОТОК
1Л. Условия проведения горных выработок Норильска
1.2. Тепловой режим тупиковых выработок
1.3. Влияние микроклимата на безопасность горнорабочих
1.4. Анализ методов теплового расчета и борьбы с высокими температурами в тупиковых горных выработках
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ТУПИКОВЫХ
ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК
2.1. Исследование составляющих теплового баланса выработок
2.2. Исследование микроклимата тупиковых выработок рудников
2.3. У словия труда в глубоких шахтах и рудниках
2.4. Прогноз теплового режима тупиковых выработок
2.5. Графоаналитический способ определения приращения температуры воздуха в тупиковых выработках
ГЛАВА 3. НОРМИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК
3.1. Влияние температуры воздуха на эффективность и безопасность труда горнорабочих
3.2. Влияние относительной влажности воздуха на эффективность и
безопасность труда горнорабочих
3.3. Критерии регулирования теплового режима горных выработок
ГЛАВА 4. КОНСТРУИРОВАНИЕ И ИСПЫТАНИЕ СРЕДСТВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА
4.1. Классификация тупиковых выработок по тепловому фактору
4.2. Исследование эффективности горно-технических способов регулирования теплового режима
4.3. Испытания адиабатных эжекторных устройств с испарительным
охлаждением воздуха

4.4. Исследования средств индивидуальной тепловой защиты горнорабочих
4.5. Централизованная система охлаждения воздуха в тупиковых выработках с использованием природных и вторичных энергоисточников
ГЛАВА 5. ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ПРОХОДЧЕСКИХ ЗАБОЕВ
5.1. Определение области рационального применения различных средств и способов регулирования теплового режима горнопроходческих забоев
5.2. Рекомендации по средствам и способам регулирования теплового режима тупиковых выработок при переходе к разработке высокотемпературных горизонтов
5.3. Определение эффективности рекомендованных средств регулирования теплового режима
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
Характерными особенностями современного горного производства являются большие масштабы добычи как в целом, так и на отдельных рудниках, высокая механизация и энерговооруженность работ, их концентрация, темпы добычи полезного ископаемого и проходки горных выработок.
В то же время исчерпание традиционных бассейнов и месторождений, находящихся в благоприятных горно-геологических, географических и климатических условиях, диктует переход на глубокие и сверхглубокие горизонты, перенос производства в районы Сибири, Севера и Северо-Востока. Крупными горнодобывающими центрами страны стали Кольский полуостров, Норильск, Мирный и многие другие районы Севера и Востока страны, что вызывает ухудшение климатических условий в горных выработках.
Тепловой режим горных выработок является одним из комплексных показателей, характеризующих горно-физические условия ведения горных работ, связанных с динамикой протекания механических, газогидродинамических, тепловых, химических и других процессов, вызванных нарушением естественных физических полей горного массива [1,2].
Значительные амплитуды знакопеременной температуры атмосферного воздуха, достигающие в районах разработки месторождений Севера 70-М00°С (от -60 до +40°С), и широкий диапазон температуры пород на разрабатываемых горизонтах (от -10 до +60°С) могут сформировать микроклимат горных выработок не обеспечивающий нормальную терморегуляции человека при выполнении им труда определенной категории тяжести, последствиями чего является рост заболеваемости, травматизма и ухудшение здоровья трудящихся.
На отдельных зарубежных рудниках добыча руды осуществляется на глубине до 3-4 км. В нашей стране самые глубокие рудники расположены в Норильском промышленном районе. Здесь ведется разработка мощных пологих залежей на глубине от 0,7 до 1,5 км, а в перспективе она понизится до 2 км и более, что предопределяет возможность формирования в горных выработках, особенно тупиковых,

регламентируемой [15]. Практически же скорость воздуха в горных выработках ограничивается величиной депрессии шахты, пылевым фактором и экономическими соображениями.
Сокращение длины пути свежей струи можно осуществить, например, выбором соответствующей схемы вентиляции, параметров вскрытия, подготовки и разработки месторождений.
Подача воздуха в забои по предварительно охлажденным выработкам достигается применением нисходящего проветривания или использованием бывшего вентиляционного штрека в качестве воздухоподающего [86]. Эффективность этого мероприятия определяется уменьшением коэффициента нестационарного теплообмена, а, следовательно, и теплового потока от горного массива к воздуху за счет увеличения времени проветривания [87].
Многочисленными исследованиями [51,86,88,89,90,91] установлено, что окисление угля (руды) и пород, слагающих стенки выработок, оказывает значительное влияние на тепловой режим шахт и рудников. Поэтому целесообразно воздухоподающие выработки проводить по породам, не склонным к интенсивному окислению [86], в противном случае стенки выработок необходимо обрабатывать антипирагенами или другими составами.
Уменьшение влажности рудничного воздуха, прежде всего, увеличивает его охлаждающий эффект. Для осуществления этого мероприятия, в первую очередь следует осушать ближайшие к забоям выработки. Наиболее простым средством борьбы с увлажнением рудничного воздуха является отвод шахтной воды в канавах, изолированных от воздушной струи, и трубопроводах [86].
Теплоизоляция горных выработок позволяет добиться снижения интенсивности тепло- и массообменых процессов. При этом методе величина теплового потока из горного массива снижается за счет создания термического сопротивления на границе раздела сред воздух - горный массив и уменьшения количества испаряющейся влаги, поступающей из внутренних областей массива [92].
Тепло, выделяющееся при работе машин, механизмов и электрооборудования (насосных, электроподстанций и т.п.), можно отводить непосредственно в исходящую струю, применяя обособленное проветривание [86].