Влияние процесса выделения метана на воздухораспределение в добычных участках калийных рудников

ISSN 0536-1028 (Print)
ISSN 2686-9853 (Online)

УДК 622.812.2; 622.82 DOI: 10.21440/0536-1028-2021-6-87-97


Download

 

Для цитирования: Николаев А. В., Максимов П. В., Лялькина Г. Б., Конотоп Д. А. Влияние процесса выделения метана на воздухораспределение в добычных участках калийных рудников // Известия вузов. Горный журнал. 2021. № 6. С. 87–97. DOI: 10.21440/0536-1028-2021-6-87-97

Введение. В работе установлено, что из-за процесса выделения в отрабатываемых камерах легких газов (в том числе метана) между горными выработками появляется дополнительная естественная тяга. Расчеты показали, что вследствие выделения из горного массива метана величина возникающей дополнительной естественной тяги невелика. Однако даже небольшая по величине дополнительная естественная тяга, взаимодействуя с тепловой депрессией, вызванной увеличением температуры в конвейерном штреке, изменяет в нем направление движения струи подаваемого воздуха. При этом в блоках и панелях, расположенных по восстанию пласта, результирующая естественная тяга способствует проветриванию, а в добычных участках, расположенных по падению пласта, она препятствует движению воздуха в требуемом направлении.
Методология исследований. Приведены методика и результаты расчета величины и направления естественной тяги для реальных панелей калийных рудников Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей при различных условиях, а также результаты моделирования процесса распространения метана в камере при точечном источнике его выделения.
Результаты. Модельные расчеты показали, что даже при малых объемах выделения газа из одиночного источника в тупиковой камере (шпура, пробуренного в кровле) концентрация газа в газовоздушной смеси, попадающей в конвейерный штрек, достигает 2 %.
Выводы. В целях обеспечения безопасности ведения горных работ, для снижения риска возникновения аварии при расчете объема воздуха, необходимого для проветривания добычных участков, требуется учитывать динамику выделения метана из горного массива и дальнейшего его распространения по горным выработкам.

Ключевые слова: безопасность; метан; естественная тяга; воздухораспределение.

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

  1. Каледина Н. О., Кобылкин С. С. Моделирование процессов вентиляции шахт для обеспечения метанобезопасности горных работ // Горный журнал. 2011. № 7. С. 101–103.
  2. Пучков Л. А., Каледина Н. О. Динамика метана в выработанных пространствах угольных шахт. М.: МГГУ, 1995. 313 с.
  3. Алыменко Н. И. Исследование и разработка методов и средств повышения эффективности и надежности проветривания подземных рудников с большим эквивалентным отверстием (на примере калийных рудников): дис. … д-ра техн. наук. Санкт-Петербург, 1998. 334 с.
  4. Мохирев Н. Н. Разработка современных методов и средств обеспечения высокоэффективного проветривания рудников, обладающих малыми аэродинамическими сопротивлениями: дис. … д-ра техн. наук. Пермь, 1994. 302 с.
  5. Николаев А. В. Управление тепловыми депрессиями в системах вентиляции калийных рудников: дис. … канд. техн. наук. Пермь, 2012. 159 с.
  6. Алыменко Н. И., Николаев А. В. Расчет эквивалентного аэродинамического сопротивления подземной части проектируемого рудника для определения естественной тяги, действующей между стволами // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. 2010. № 12. С. 68–69.
  7. Chang X. The transient-state simulation of mine ventilation systems. Michigan Technological University, 1987. 324 p.
  8. Cheng J., Wu Y., Xu H., Liu J., Yang Y., Deng H., Wang Y. Comprehensive and integrated mine ventilation consultation model // Tunneling and Underground Space Technology. 2015. Vol. 45. P. 166–180.
  9. Gendler S. G. The justification of new technique ventilation at contraction of working with two exits in soil surface // Eurasian Mining. 2016. No. 2. Р. 41–44.
  10. Aitao Z., Wang K. Role of gas ventilation pressure on the stability of airway airflow in underground ventilation // Journal of Mining Science. 2018. Vol. 54. No. 12. Р. 111–119.
  11. Мохирев Н. Н., Радько В. В. Инженерные расчеты вентиляции шахт. Строительство. Реконструкция. Эксплуатация. М.: Недра-Бизнесцентр, 2007. 324 с.
  12. Чайковский И. И., Иванов О. В. Новые данные по геохимии газов калийных месторождений // Вестник Пермского университета. 2014. Вып. 4(25). С. 56–65.
  13. Андрейко С. С., Галкин В. И., Шаманский Г. П. Некоторые особенности распределения углеводородных газов по разрезу Верхнекамского месторождения калийных солей // Разработка соляных месторождений: межвуз. сб. науч. тр. / Перм. политех. ин-т. Пермь, 1980. С. 82–87.
  14. Андрейко С. С., Лукьянец Е. В. Анализ факторов газоносности и тектонического строения сильвинитовых пластов в надвиговых и сдвиговых зонах шахтных полей рудников БКПРУ-2 и БКПРУ-4 ПАО «Уралкалий» // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2017. № 6. С. 31–40.
  15. Андрейко С. С., Лялина Т. А. Исследования газовыделений из геологоразведочных скважин на Верхнекамском месторождении калийных солей // Известия вузов. Горный журнал. 2017. № 2. С. 33–38.
  16.  Борисов В. Е., Рыков Ю. Г. Моделирование течений многокомпонентных газовых смесей с использованием метода двойного потока // Математическое моделирование. 2020. Т. 32. № 10. С. 3–20.
  17. Горский В. В., Оленичева А. А. О применимости закона бинарной диффузии к расчету тепло- и массообмена в газовых смесях сложного химического состава // Теплофизика высоких температур. 2011. Т. 49. № 1. С. 69–72.
  18. Обухова Е. В., Рагозина В. Е. О гиперболической теории массопереноса в двухкомпонентных несжимаемых смесях // Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. 2006. № 4(128). С. 103–105.
  19. Келбалиев Г. И., Расулов С. Р., Валиев Н. Г. Математическое моделирование процессов осаждения и всплытия твердых частиц, капель и пузырей в изотропном турбулентном потоке // Известия УГГУ. 2020. Вып. 4(60). С. 123–145. DOI: 10.21440/2307-2091-2020-4-123-145
  20. Косарев Н. П., Макаров В. Н., Угольников А. В., Матеров А. Ю., Макаров Н. В., Лифанов А. В. Критерии подобия гидровихревой локализации взрывов на горных предприятиях // Известия УГГУ. 2019. Вып. 3(55). С. 124–132. DOI: 10.21440/2307-2091-2019-3-124-132
  21. Menter F. R. Two-equation Eddy-viscosity turbulence models for engineering applications // AIAA Journal. 1994. Vol. 32. No. 8. P. 1598–1605.

 

Язык сайта

Мы индексируемся в: