Skip to Content

КОНДИЦИИ ДЛЯ НЕДР

Чем ближе к недрам Земли — тем жарче. Особенно хорошо это знают шахтеры, работающие на больших глубинах. И глубины становятся все серьезней. Некоторые горнодобывающие предприятия вовлекают в отработку залежи полезных ископаемых, расстояние от земной поверхности до которых достигает нескольких километров. А это температуры до плюс пятидесяти по Цельсию и выше. И, соответственно, возможные тепловые удары, хронические заболевания у работников, остановки оборудования из-за перегрева. Согласно действующим «Правилам при ведении горных работ», температура воздуха в таких условиях не должна превышать +26 °С. Поэтому крайне сложная и наукоемкая задача создания комфортных условий для людей и техники на подобных глубинах очень актуальна.
В конце прошлого года норильский портал «Северный город» опубликовал материал о том, как успешно решается эта задача на руднике «Таймырский» — единственном в Норильском промышленном регионе, ведущем добычу исключительно богатых медно-никелевых руд, экономически выгодных в переработке (https://sgnorilsk.ru/nornickel/na-tajmyrskom-vnedryayut-unikal-nuyu-sist...). Осваивая новые залежи, руководство «Норникеля» пошло на беспрецедентный шаг: инвестировало более двух миллиардов рублей в строительство уникальной системы кондиционирования шахтного воздуха. Для охлаждения подземных горизонтов здесь построена система кондиционирования с замкнутым контуром, управляемая с помощью современного программно-аппаратного комплекса. Появление этой системы в России названо настоящим технологическом прорывом, что соответствует действительности. Единственное, о чем не сказано в материале, — об авторах прорыва, что, мягко говоря, некорректно. Ведь чтобы осуществить такой проект, нужны не только деньги, но и высокие профессионалы, серьезные интеллектуальные силы. Получилось, как если бы портал рассказал о хорошей книге и ее издателях, не упомянув о том, кто ее написал. Тогда как авторы известны. Они трудятся в Перми, в Горном институте, ныне филиале Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН. Исправляя недосмотр норильских коллег, мы обратились к заместителю директора этого института по научной работе, заведующему отделом аэрологии и теплофизики доктору технических наук Льву Левину с просьбой рассказать об уникальном проекте, его истории и специфике.
— Уважаемый Лев Юрьевич, когда и как вы начали заниматься этой проблематикой?
— Направление горной теплофизики так или иначе всегда присутствовало в тематике нашего института, которому уже почти тридцать пять лет. Но в основном это касалось систем воздухоподготовки и тепломассобменных процессов на калийных рудниках, занимающих в экономике Пермского края важное место. Собственно тепловым режимом шахт и рудников серьезно занимались на Донбассе, в МакНИИ — Макеевском институте по безопасности работ в горной промышленности. Хорошая школа существует в Санкт-Петербургском горном институте. Еще один центр горной теплофизики — Якутск, Институт горного дела Севера СО РАН, но там в основном сосредоточены на ведении горных работ в условиях вечной мерзлоты. Мы же подхватили эту эстафету где-то в конце девяностых годов. К нам обратились за помощью коллеги из «Беларуськалия», когда дошли до критических по температурам глубин. В результате для одного из крупнейших в мире Старобинского калийного месторождения (это близ города Солигорска) была разработана система кондиционирования воздуха СКВ-250 с отведением избыточного тепла в исходящую вентиляционную струю. Установка прошла опытно-промышленные испытания и теперь успешно эксплуатируется в руднике 4 РУ ОАО «Беларуськалий». В процессе этой работы мы с неизбежностью стали обращать внимание на все предприятия, где могут возникать подобные проблемы. Так, в середине 2000-х на карте наших партнеров возникли Республика Коми, компания Лукойл, поселок Ярега — единственное в России место, где «черное золото» из недр извлекают шахтным способом. Это нефтяные пласты, которые перед извлечением разогреваются закачиванием пара. Потом появился Норильск с глубинами более 1200 метров, дальше — калийный рудник Гремячинского ГОК ООО «ЕвроХим-ВолгаКалий» (глубина ведения работ более 1100 метров) и другие предприятия.
 — Норильские журналисты пишут, что аналогичные вашим технологии прошли обкатку и хорошо зарекомендовали себя на горных предприятиях Германии, Чехии, Польши, Китая. То есть вы что-то позаимствовали у зарубежных коллег или они у вас?
— Говорить о каких-то заимствованиях в подобных делах крайне сложно. Есть общие фундаментальные подходы, касающиеся всей горной теплофизики, но дальше все индивидуально. С зарубежными коллегами мы общаемся, но, во-первых, они не любят делиться своими достижениями в конкретных инженерных вопросах, поскольку на этом зарабатывают, а во-вторых, у нас разные объекты. Тепловыми режимами на больших глубинах серьезно занимаются в Южно-Африканской Республике (конкретно компания Bluhm Burton Engineering), мы с ними в контакте, но там глубина рудников достигает почти четырех километров, при том что на поверхности другие метеорологические условия. Главная проблема кондиционирования и вообще нормализации микроклимата в шахтах заключается в том, куда утилизировать лишнее тепло. Возьмите обычный кондиционер. Он забирает тепло из помещения и выбрасывает его в атмосферу, объемы которой не ограничены. В шахтах и на рудниках такие возможности сильно урезаны. Поэтому нужно либо тянуть на поверхность большой трубопровод, что очень трудоемко и дорого, либо сбрасывать тепло на какие-то исходящие воздушные струи внутри шахты. И тут возникает масса деталей, связанных с особенностями месторождения, объемами воздуха, характера его поступления, влажности, наличия или отсутствия водоотлива и еще много чего. И везде характеристики разные. Мы специализируемся на двух направлениях: калийные месторождения, которые прежде никто не кондиционировал, и северные широты — прежде кондиционеры на глубинах в условиях зон вечной мерзлоты также не устанавливались никогда.
И самое главное, мы научились рассчитывать параметры рудничной вентиляции и горной теплофизики на конкретных объектах. Для этого создан программный аналитический комплекс «Аэросеть». Работа над ним велась давно, с конца девяностых годов. И теперь мы имеем качественный компьютерный инструмент, соответствующий всем нормативным документам, позволяющий моделировать, проектировать системы вентиляции и кондиционирования воздуха, вести инженерные расчеты. Услугами «Аэросети» пользуются самые разные горнодобывающие предприятия: Уралкалий, Беларуськалий, ЕвроХим, УГМК, Норникель, и многие другие.
— Системы, о которых идет речь, очень дорогостоящие и одновременно необходимые для сохранения здоровья людей. Можно ли найти баланс между разумными вложениями и соблюдением правил безопасной работы?
— Поиском такого баланса мы занимаемся постоянно. Так, в сотрудничестве с Федеральным научным центром медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения, находящеимся в Перми, мы провели комплексное исследование воздействия температур в калийных рудниках на здоровье человека — постарались учесть максимум факторов, сделали оценку характера труда по разным специальностям. В результате удалось обосновать и зарегистрировать отступление от нормы правил для работы на калийном месторождении в Волгоградской области с +260 до +320 С — разумеется, при соблюдении определенных условий. Это позволило существенно, почти в четыре раза, снизить мощность проектируемых систем кондиционирования. А это экономия в сотни миллионов рублей, подчеркну еще раз — без какого-либо ущерба здоровью людей.             
— Вернемся в Норильск, на рудник «Таймырский». Насколько я понял, там в работе не один, а два ваших проекта разного масштаба. В чем между ними разница и на какой стадии второй, самый крупный?
— Первый проект завершен, это подземная система местного кондиционирования воздуха на глубине около 1300 метров. Но она была скорее подготовительной перед вторым, основным проектом. С помощью первой установки на небольшом участке шахты мы собрали материал, чтобы изучить ситуацию, откалибровать наши математические модели и понять, как действовать дальше на горном объекте. И на этой основе разработали уникальную центральную систему кондиционирования при отработке залежей сульфидно-никелевых руд Октябрьского месторождения. Это действительно гораздо более масштабная система (для сравнения, мощность первой 350 киловатт, второй — 6 мегаватт), общая протяженность сети трубопроводов — более 5 километров. Сейчас она практически полностью смонтирована нашими партнерами, специалистами научно-производственной компании «АэроСфера». Надеюсь, система вступит в строй к лету, если не будет дополнительных обстоятельств. Ведь горное производство — живое и сложное, оно требует постоянного контроля и коррекции технологий.
Вел беседу
Андрей ПОНИЗОВКИН
На фото: с. 3 — Л. Левин,
внизу — холодильная машина; с. 7 —
воздухоохладитель.
Фото «Северный город»
 
Год: 
2021
Месяц: 
апрель
Номер выпуска: 
7
Абсолютный номер: 
1230
Изменено 19.04.2021 - 15:52


2021 © Российская академия наук Уральское отделение РАН
620049, г. Екатеринбург, ул. Первомайская, 91
document@prm.uran.ru +7(343) 374-07-47