Разработка способов нормализации микроклиматических условий в горных выработках глубоких рудников

Современное развитие горных работ, поддержание и увеличение мощности добычи полезных ископаемых часто приводит к необходимости ввода в отработку новых, глубокозалегающих запасов. С увеличением глубины ведения добычных работ возрастает температура горных пород, усиливается влияние техногенных источников тепловыделения на формирование неблагоприятных микроклиматических условий в горных выработках. В результате температура воздуха в подземных рабочих зонах повышается до сверхнормативных значений (согласно п. 115 ПБ 03-553-03 температура воздуха в выработках не должна превышать +26 °С).

Высокая температура воздуха отрицательно влияет на здоровье горнорабочих, приводит к снижению производительности труда, увеличению травмоопасности производства, усложнению технологии добычи.

В прошлом веке ряд шахт и рудников, отрабатывающих глубокие залежи, столкнулись с проблемами регулирования теплового режима и обеспечения требуемых микроклиматических параметров. Имеются опытные данные по шахтам и рудникам СССР (шахты Донецкого угольного бассейна, рудники Норильска, Кривого Рога), стран дальнего зарубежья (рудники Канады, ЮАР, Бразилии, Индии). Исследованиями процессов формирования теплового режима и разработкой способов его регулирования на территории нашей страны занимались О.А. Кремнев, А.Н. Шербань, А.Ф. Воропаев, Ю.Д. Дядькин, Ю.В. Шувалов, С.Г. Гендлер, Б.И. Медведев, Г.В. Дуганов, Ю.А. Цейтлин, В.Л. Черняк и другие. Среди зарубежных исследователей широко известны работы исследователей M.J. McPherson, K.L. Gibson, S.J. Bluhm, L. Mackay. Однако ограниченные возможности вычислительной техники привели к развитию приближенных методов прогноза теплового режима, имеющих ограниченную область применимости и не учитывающих ряда принципиальных теплофизических особенностей глубоких рудников. Выбор средств и способов регулирования теплового режима сводился к использованию балансовых энергетических соотношений без учета взаимодействия различных способов регулирования и расчета их энергоэффективности.

На сегодняшний день рудники ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель» вовлекают в отработку глубокие залежи полезных ископаемых (глубина перспективных горных работ до 2 километров). По данным проведенных геологоразведочных работ естественная температура породного массива на таких глубинах достигает +45 °С. Поэтому исследования термодинамических процессов, формирующих микроклимат глубоких рудников, и разработка мероприятий, позволяющих эффективно решать задачу обеспечения требуемых микроклиматических условий в подземных рабочих зонах, являются актуальными. <...>