Оптимизация системы вентиляции шахты «Холодная Балка».

В статье рассматривается оптимизация системы вентиляции шахты путем отключения одного из вентиляторов главного проветривания и последующего перераспределения воздуха по сети при помощи вентиляционных сооружений. В настоящее время проблема электропотребления становится все актуальнее для угольных предприятий. Вентиляторы главного проветривания являются основными потребителями электроэнергии на шахте. Потребление электроэнергии вентиляторами зависит от подаваемого в шахту расхода воздуха и развиваемой депрессии. Кроме того если шахта проветривается двумя и более вентиляторами то существует проблема взаимовлияния вентиляторов друг на друга [1]. При этом часть депрессии одного вентилятора затрачивается на преодоление противодействия других вентиляторов. Таким образом приобретает актуальность задача по снижению затрат электроэнергии на проветривание путем оптимизации системы вентиляции.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: построить компьютерную модель схемы вентиляции шахты [2], провести исследования и разработать мероприятия которые позволят снизить затраты на проветривание шахты. Вентиляционная сеть шахты «Холодная балка» была сформирована в результате объединения двух шахт «Холодная балка» и шахта «Южная» при помощи трех наклонных квершлагов. Поле шахты вскрыто тремя стволами: скиповым стволом шахты № 3, вентиляционным стволом шахты «Южная» и клетьевым стволом шахты №3. Способ проветривания шахты – всасывающий.

Воздух в шахту подается по клетьевому стволу шахты № 3, а выдается из шахты – по скиповому стволу шахты № 3 и вентиляционному стволу шахты «Южная». На скиповом стволе шахты № 3 установлена вентиляционная установка с вентиляторами ВОД–30 а на вентиляционном стволе шахты «Южная» – вент. установка с вентиляторами ВЦД–31,5. Подача вентилятора главного проветривания (ВГП) ВОД–30 составляет 109,87 м?/с, а ВЦД-31,5 – 141,73 м?/с. Для этого каждое сопряжение выработок необходимо представить в виде узла, а каждую выработку, соединяющую два ближайших узла – в виде ветви. Это позволит идентифицировать все пути движения воздуха, в том числе и утечки . Компьютерная модель вентиляционной сети шахты «Холодная балка» была создана на основе отчета по депрессионной съемке. Модель содержит 475 ветвей и 318 узлов. Критерием того, что разработанная модель отражает фактическое воздухораспределение и может использоваться для решения задач вентиляции, является отклонения рассчетных расходов воздуха в лавах и перед ВГП от фактических не более чем на 10 %. Во 2–й северной лаве h10в расход воздуха составил 9,9 м?/с (отклонение составляет 4 %), во 2–й восточной лаве h10 в – 12 м?/с (отклонение составляет 2 %), в 3–й западной лаве h10в – 12,9 м?/с (отклонение составляет 4 %), в канале скипового ствола – 109,94 м?/с (отклонение составляет 0,1 %), в канале вентиляционного ствола – 134,38 м?/с (отклонение составляет 4,8 %).

Для оптимизации системы вентиляции был выбран вариант полного отключения ВЦД–31,5 который установлен на вентиляционном стволе шахты «Южная». Таким образом, теперь вся вентиляционная сеть проветривается вентилятором ВОД–30, который установлен на скиповом стволе шахты «Холодная Балка». В результате отключения ВЦД–31,5 произошло ощутимое снижение расходов воздуха в двух очистных выработках: 2 северная лава h10 в – 2,85 м?/с (29 %), 2 восточная лава h10 в – 2,81 м?/с (23 %). В сложившихся условиях работа участков и шахты в целом не возможна, для увеличения подачи воздуха на участки и в выработки была произведена работа по перераспределению воздуха по шахтной вентиляционной сети с помощью уплотнения вентиляционных сооружений, установки новых и демонтажа ненужных вентиляционных сооружений. Демонтаж вентиляционного сооружения моделируется путем уменьшения аэродинамического сопротивления ветви. Значение сопротивления ветви с вентиляционным сооружением и без него берется из результатов депрессионной съемки. Установка нового вентиляционного сооружения моделируется путем увеличения аэродинамического сопротивления ветви, при этом за аналог берется ветвь, в которой установлено подобное вентиляционное сооружение.

Также необходимо соорудить кроссинг на пересечении 3 северного ходка пл. h10 в с вентиляционной магистралью гор. 750 м (узел 342). Для достижения фактических расходов воздуха на участках, необходимо перевести ВГП на вышележащую рабочую характеристику (с 30°на 45°). В результате проведения работ по перераспределению воздуха, во 2–й северной лаве h10 в расход воздуха составил 9,73 м?/с (отклонение составляет 5,5 %), во 2–й восточной лаве h10 в – 11,48 м?/с (отклонение составляет 6 %), в 3–й западной лаве h10 в – 12,5 м?/с (отклонение составляет 6,7 %), в канале скипового ствола – 109,94 м?/с (отклонение составляет 0,1 %), в канале вентиляционного ствола – 134,38 м3?/с (отклонение составляет 4,8 %). Таким образом, исследования, проведенные на модели схемы вентиляции шахты «Холодная балка», позволяют утверждать возможность перехода на проветривание шахты с помощью одного вентилятора главного проветривания. При этом расходы воздуха в основных объектах проветривания шахты будут отличаться от фактических значений менее чем на 10 % а скорость движения воздуха будет соответствовать требованиям ПБ.