ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................................... 6
1 СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ ...... 13
1.1 Анализ схем проветривания выемочных единиц при применяемых системах
разработки...................................................................................................................... 15
1.1.1 Сплошная слоевая система разработки ....................................................... 15
1.1.2 Камерная система разработки вкрапленных руд ......................................... 20
1.1.3 Камерно-целиковая система разработки...................................................... 21
1.1.4 Камерная система разработки панельных целиков ..................................... 23
1.2 Факторы, влияющие на процесс проветривания тупиковых камер ................... 24
1.2.1 Способы проветривания тупиковых горных выработок ............................. 24
1.2.2 Санитарно-гигиенические нормы ................................................................ 24
1.2.3 Эффективность использования свежего воздуха ........................................ 25
1.3 Модели, используемые при исследовании процессов проветривания горных
выработок ...................................................................................................................... 26
1.3.1 Математическое моделирование .................................................................. 26
1.3.2 Численное трехмерное моделирование ....................................................... 29
1.3.3 Численные методы моделирования турбулентных течений ....................... 34
1.3.4 Модели турбулентности, применяемые при численном моделировании
процесса проветривания методом RANS ................................................................. 35
1.4 Цели и задачи исследования................................................................................ 38
2 ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВЕННОГО СОСТАВА РУДНИЧНОЙ АТМОСФЕРЫ
В ИСХОДЯЩЕЙ СТРУЕ ОЧИСТНЫХ ТУПИКОВЫХ КАМЕРООБРАЗНЫХ ГОРНЫХ
ВЫРАБОТОК ..................................................................................................................... 40
2.1 Методика проведения экспериментальных измерений качественного состава
исходящей струи воздуха из очистных тупиковых камерообразных горных выработок
40
2.1.1 Этапы измерений .......................................................................................... 40
2.1.2 Технологические режимы проведения натурных измерений ..................... 41
2.1.3 Измеряемые параметры ................................................................................ 42
2.1.4 Измерение качественного состава выхлопных газов машин ...................... 42
2.1.5 Схема проведения измерений ...................................................................... 46
2.1.6 Проведение измерений параметров режима проветривания и оборудование
для измерений ........................................................................................................... 47
2.2 Результаты экспериментальных измерений качественного состава исходящей
струи воздуха из очистных тупиковых камерообразных горных выработок на
рудниках ПАО «ГМК «Норильский никель» ............................................................... 49
2.2.1 Натурные исследования качественного состава исходящей струи воздуха из
очистной тупиковой камеры 10-9-1 на руднике «Таймырский» ПАО «ГМК
«Норильский никель» ............................................................................................... 49
3
2.2.2 Натурные исследования качественного состава исходящей струи воздуха из
очистной тупиковой камеры 10-8-2 на руднике «Таймырский» ПАО «ГМК
«Норильский никель» ............................................................................................... 52
2.2.3 Натурные исследования качественного состава исходящей струи воздуха из
очистной тупиковой камеры 1-1-1 на руднике «Комсомольский» ПАО «ГМК
«Норильский никель» ............................................................................................... 55
2.2.4 Натурные исследования качественного состава исходящей струи воздуха из
очистной тупиковой камеры КАМ-02-69з-1 на руднике «Комсомольский» ПАО
«ГМК «Норильский никель» .................................................................................... 58
2.2.5 Натурные исследования качественного состава исходящей струи воздуха из
очистной тупиковой камеры КАМ-11-15-НА_З на руднике «Маяк» ПАО «ГМК
«Норильский никель» ............................................................................................... 59
2.2.6 Натурные исследования качественного состава исходящей струи воздуха из
очистной тупиковой камеры КАМ-ЗД-2С на руднике «Маяк» ПАО «ГМК
«Норильский никель» ............................................................................................... 62
2.2.7 Натурные исследования качественного состава исходящей струи воздуха из
очистной тупиковой камеры 11_7-1 на руднике «Октябрьский» ПАО «ГМК
«Норильский никель» ............................................................................................... 63
2.2.8 Натурные исследования качественного состава исходящей струи воздуха из
очистной тупиковой камеры КАМ-12_15-2 (2ст.) на руднике «Октябрьский» ПАО
«ГМК «Норильский никель» .................................................................................... 66
2.2.9 Натурные исследования качественного состава исходящей струи воздуха из
очистной тупиковой камеры 3-17-1 на руднике «Скалистый» ПАО «ГМК
«Норильский никель» ............................................................................................... 68
2.3 Анализ графика работы машин ........................................................................... 70
2.4 Анализ концентраций вредных веществ в исходящей струе ............................. 70
2.5 Выводы по главе .................................................................................................. 72
3 РАЗРАБОТКА ЧИСЛЕННОЙ МОДЕЛИ ПРОВЕТРИВАНИЯ ОЧИСТНОЙ
ТУПИКОВОЙ КАМЕРООБРАЗНОЙ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ С ПРИЛЕГАЮЩЕЙ К
НЕЙ ПОДГОТОВИТЕЛЬНОЙ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКОЙ .............................................. 73
3.1 Математическая постановка задачи эффективности проветривания тупиковой
камеры большого сечения ............................................................................................. 73
3.2 Численный расчет процесса проветривания тупиковой камеры большого
сечения ........................................................................................................................... 74
3.3 Параметрическое обеспечение модели ............................................................... 76
3.3.1 Геометрическая модель ................................................................................ 76
3.3.2 Граничные условия ....................................................................................... 77
3.3.3 Исследование влияния коэффициента шероховатости стенок горной
выработки .................................................................................................................. 77
3.3.4 Критерий Куранта-Фридрихса-Леви (исследование влияния размерности
расчетной сетки и временного шага) ....................................................................... 79
3.3.5 Исследование влияния теплоты ................................................................... 79
3.4 Валидация численной модели на основании натурных исследований .............. 85
4
3.4.1 Валидация численной модели очистной камеры 1-1-1 рудника
«Комсомольский» ..................................................................................................... 86
3.4.2 Валидация численной модели очистной камеры 11_7-2 рудника
«Октябрьский» .......................................................................................................... 90
3.4.3 Валидация численной модели очистной камеры КАМ-11-15-НА_З рудника
«Маяк» ....................................................................................................................... 94
3.4.4 Валидация численной модели очистной камеры 3-17-1 рудника
«Скалистый» ............................................................................................................. 98
3.5 Выводы по главе ................................................................................................ 103
4 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА
ПРОВЕТРИВАНИЕ ОЧИСТНОЙ ТУПИКОВОЙ ВЫРАБОТКИ – КАМЕРЫ
БОЛЬШОГО СЕЧЕНИЯ .................................................................................................. 104
4.1 Исследование влияния геометрических параметров очистной тупиковой
камерообразной горной выработки на процесс выноса из очистного пространства
вредных веществ выхлопных газов самоходного горно-шахтного оборудования с
двигателем внутреннего сгорания .............................................................................. 104
4.1.1 Конфигурация поперечного сечения ......................................................... 104
4.1.2 Длина камерного пространства .................................................................. 107
4.1.3 Величина развала руды............................................................................... 110
4.2 Исследование влияния аэродинамических параметров проветривания на
процесс выноса вредных веществ выхлопных газов самоходного горно-шахтного
оборудования с двигателем внутреннего сгорания из очистного пространства ...... 117
4.2.1 Исследование влияния скорости воздушного потока ............................... 118
4.2.2 Исследование влияния отставания вентиляционного трубопровода от устья
очистной камеры ..................................................................................................... 120
4.3 Исследование влияния производственного цикла ............................................ 125
4.4 Исследование влияния качественного состава рудничной атмосферы,
подаваемой на проветривание .................................................................................... 127
4.5 Комплексный анализ влияния различных факторов ........................................ 132
4.6 Выводы по главе ................................................................................................ 134
5 ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОВЕТРИВАНИЯ
ПРОТЯЖЕННЫХ ТУПИКОВЫХ КАМЕР .................................................................... 135
5.1 Методика расчета требуемого количества воздуха и организации проветривания
тупиковых камерообразных горных выработок......................................................... 135
5.1.1 Расчет требуемого количества воздуха...................................................... 136
5.1.2 Расчет максимального времени работы машины по отгрузке руды из
очистного пространства .......................................................................................... 137
5.1.3 Реализация разработанной методики в аналитическом комплексе
«Аэросеть» .............................................................................................................. 138
5.2 Регламентное обеспечение безопасности ......................................................... 139
5.2.1 Обоснование безопасности ........................................................................ 139
5.2.2 Автоматическая замерная станция ............................................................. 145
5
5.2.3 Регламент технологических производственных процессов ...................... 147
5.3 Экономический эффект применения результатов работы ............................... 149
5.4 Выводы по главе ................................................................................................ 154
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................................ 155
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ............................................................................. 156
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
КАЧЕСТВЕННОГО СОСТАВА ИСХОДЯЩЕЙ СТРУИ ВОЗДУХА ИЗ ОЧИСТНЫХ
ТУПИКОВЫХ КАМЕРООБРАЗНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК НА РУДНИКАХ ПАО
«ГМК «НОРИЛЬСКИЙ НИКЕЛЬ» ................................................................................. 166
