Чем ближе к недрам Земли, тем жарче. Особенно хорошо это знают шахтеры, работающие на больших глубинах. А глубины становятся все серьезнее. Некоторые горнодобывающие предприятия вовлекают в отработку залежи полезных ископаемых, расстояние до которых от земной поверхности достигает нескольких километров. А это температуры до +50°С и выше, при которых возможны тепловые удары, хронические заболевания у работников, остановки оборудования из-за перегрева. Согласно действующим «Правилам при ведении горных работ» температура воздуха не должна превышать +26°С.
В конце прошлого года норильский портал «Северный город» опубликовал материал о том, как успешно решается эта задача на руднике Таймырский, ведущем добычу исключительно богатых медно-никелевых руд, экономически выгодных в переработке. 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. А они трудятся в Перми, в Горном институте, ныне — филиале Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН. «Поиск» обратился 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.
— Лев Юрьевич, когда и как вы начали заниматься этой проблематикой?
— Направление горной теплофизики всегда присутствовало в тематике нашего института. Но в основном мы касались систем воздухоподготовки и тепломассобменных процессов на калийных рудниках, занимающих в экономике Пермского края важное место. Тепловым режимом шахт и рудников серьезно занимались в 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 90-х годов. К нам обратились за помощью коллеги из «Беларуськалия», когда там дошли до критических по температурам глубин. В результате для одного из крупнейших в мире калийных месторождений — Старобинского (г. Солигорск) — 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.
— Технологии, аналогичные вашим, прошли обкатку и хорошо зарекомендовали себя на горных предприятиях Германии, Чехии, Польши, Китая. Это 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. Зарубежные коллеги не любят делиться своими достижениями в конкретных инженерных вопросах, поскольку на этом зарабатывают, да и объекты у нас разные. Тепловыми режимами на больших глубинах серьезно занимаются в ЮАР (компания Bluhm Burton Engineering), 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 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 другая ситуация. Там 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. Мы специализируемся на двух направлениях: калийные месторождения, которые прежде никто не кондиционировал, и северные широты — кондиционеры на глубинах в условиях зон вечной мерзлоты прежде не устанавливались.
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 1990-х. 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, находящемся 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 +26°С до +32°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, безо всякого 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?
— 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 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.
Андрей ПОНИЗОВКИН
Нет комментариев